Тепловые объекты управления.
Процессы выработки и распределения тепловой энергии на электростанциях происходят в результате взаимодействия потоков вещества и энергии в специальных устройствах — теплообменниках.
Отдельные теплообменники и их соединения, например паровые котлы, регенеративные подогреватели питательной воды и др., представляют собой тепловые объекты управления, объединяемые общностью динамических свойств и характеристик.
Движение потоков вещества и энергии в тепловых объектах может быть установившимся (стационарным) или нестационарным. В первом случае величины, характеризующие теплофизические свойства потоков на входе хг и выходе yt тепловых объектов (давление, температура, расход и др.), остаются постоянными, во втором — изменяются во времени.
В реальных условиях всегда имеют место колебания потоков энергии и вещества, однако, если эти колебания малы, режим объекта может считаться стационарным. Стационарные режимы описываются статическими характеристиками вида yi = kx, нестационарные — динамическими характеристиками вида dyi(t)/dt=f[x(t), y(t)].
Тепловые объекты представляют собой термодинамические системы, которые можно представить в виде устройства с несколькими входными и выходными величинами, являющегося упрощенной физической моделью реального объекта. Так, упрощенная физическая модель парового котла представляет собой теплообменник типа «труба в трубе», в кольцевом канале которого движутся продукты сгорания, а во внутреннем — рабочее тело — теплоноситель (вода или пар). Совокупность математических зависимостей в виде алгебраических или дифференциальных уравнений, описывающих взаимосвязи между входными х и выходными величинами y физической модели, образует ее математическую модель. При составлении математических моделей тепловых объектов используют модели с сосредоточенными и распределенными теплофизическими параметрами. В моделях с распределенными параметрами свойства греющих газов и рабочего тела, а также геометрические размеры каналов изменяются вдоль пути движения потоков. Математическое описание такой модели является довольно сложным. Для его упрощения в целях определения приближенных динамических характеристик тепловых объектов прибегают к составлению моделей с сосредоточенными параметрами. Масса и энергия таких систем сосредоточены в одной или нескольких материальных точках, а физические величины, характеризующие систему в каждой точке, не зависят от пространственных координат и являются лишь функциями времени, т. е. считается, что параметры в системе постоянны по длине теплообменника на конечном участке.
При таком подходе корректная (сравнительно точная) модель сложной системы или парового котла в целом может быть представлена в виде последовательного или параллельного соединения участков с сосредоточенными параметрами, представляющих собой источники вещества или энергии или гидравлические сопротивления. Физические величины, характеризующие свойства потоков вещества и энергии при таком представлении теплового объекта, зависят только от времени.
назад к разделу "Статьи"