Оптимизация параметров установок

С помощью разработанных математических моделей теплоэнергетических установок и программ, реализующих методы нелинейного программирования, проведены исследования для выбора оптимальных параметров мощных конденсационных паротурбинных блоков применительно к условиям некоторых районов страны, парогазовых установок, в том числе для покрытия пиковой части графика нагрузки энергосистем, атомных электростанций с реакторами различных типов, установок с МГД-гене-раторами и др. (например, [7, 13—181). Степень комплексности подхода к решению задачи оптимизации параметров установок в указанных работах различна. Однако во всех этих работах получен значительный положительный эффект. [c.7]

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ УСТАНОВОК [c.55]

В Основных направлениях развития народного хозяйства СССР на 1976—1980 гг. указывается, что одним из элементов создания материальной базы коммунизма в условиях научно-технической революции является преобладающее применение новых материалов для оптимизации параметров машин и установок. Для этих целей весьма перспективными являются композиционные материалы. Одним из путей получения таких материалов может быть нанесение на металлы покрытий из тугоплавких неметаллических соединений. [c.3]

Изложены современные методы расчета и оптимизации параметров термоизоляции энергетических установок при стационарном и нестационарном режимах работы применительно к корпусам паровых и газовых турбин энергоблоков, трубопроводам теплотрасс и паропроводам, котельным и печным агрегатам. Рассмотрены теплоизоляционные конструкции с теплопроводными включениями и разнородными анизотропными материалами. Получены оценки для эффективных значений теплофизических характеристик термоизоляции из композиционных материалов различной структуры. Проведен учет зависимости теплофизических характеристик материалов от температуры и предложен приближенный метод определения термического сопротивления теплоизоляционных конструкций сложной формы с контролем погрешности расчета. [c.2]

Возможности повышения экономичности, надежности и ресурса работы современных энергетических установок (паровых и газовых турбин энергоблоков, парогенераторов, подогревателей, теплообменников различного назначения, котельных и печных агрегатов) в значительной мере зависят от совершенства применяемой термоизоляции. Проблемы экономии энергии и увеличения работоспособности теплонапряженных элементов конструкций, использование дорогостоящих теплоизоляционных материалов и изделий из них приводят к возрастанию требований к методам расчета и оптимизации параметров термоизоляции, к достоверности получаемых этими методами результатов. [c.3]

По этой причине для указанных установок частным критерием качества является минимум удельной (на единицу полезной электрической мощности уУ,,л) массы. В ядерных энергетических установках агрегатом, масса которого наиболее чувствительна к изменению термодинамических и расходных параметров цикла и на долю которого приходится от 10 до 30 % массы установки, является холодильник-излучатель. Это обстоятельство обусловливает целесообразность оптимизации параметров совокупности Z ядерных космических энергетических установок по минимуму удельной (на единицу N.jjj) площади холодильника-излучателя F при известном значении удельной (на единицу площади) массы последнего [581. [c.43]

Дан анализ свойств исходной и искомой информации. Изложены методы решения задач оптимизации теплоэнергетических установок при недетерминированном задании информации. Предлагаются методы исследования системных параметров теплоэнергетических установок. [c.2]

К числу проблем, имеющих важное значение для развития энергетики нашей страны, относится проблема оптимального проектирования и перспективного развития тепловых электростанций на органическом и ядер-ном топливе. Для решения этой проблемы с учетом всей совокупности влияющих факторов и ограничивающих условий в последние годы успешно применяется метод комплексной оптимизации параметров теплоэнергетических установок, базирующийся на совместном использовании метода математического моделирования, методов решения многофакторных экстремальных задач и электронных цифровых вычислительных машин (ЭЦВМ). [c.3]

В главе 2 изложены методы и алгоритмы оптимизации параметров и профиля теплоэнергетических установок. Здесь дано описание алгоритма оптимизации непрерывно изменяющихся параметров, использующего идеи градиентного метода алгоритма направленного дискретного спуска, сочетающего возможности метода покоординатного спуска и метода случайного поиска метода динамического программирования в применении к оптимизации компоновки парогенератора. Обсуждаются вопросы сходимости предложенных алгоритмов, а также даны примеры их практического использование . [c.3]

В главах 4—7 последовательно излагаются вопросы оптимизации параметров атомных электростанций, комбинированных энергетических установок с МГД-генераторами, парогазовых установок И теплоэлектроцентралей. Здесь освещены особенности построения математических моделей теплоэнергетических установок различных типов, методы представ- [c.3]

СОСТОЯНИЕ И НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО КОМПЛЕКСНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК [c.5]

В математическом плане в работах по оптимизации параметров теплоэнергетических установок, выполненных в последние годы с использованием ЭЦВМ, наряду с современными методами нашли применение два старых метод вариантных расчетов с целью определения лучшего варианта из числа рассматриваемых и метод нахождения и приравнивания нулю частных производных величин приведенных расчетных затрат по оптимизируемым параметрам для получения экстремальной точки. Использование этих методов безусловно сузило возможности оптимизации теплоэнергетических установок. [c.6]

На первый взгляд, использование второго метода позволяет достаточно просто решить задачу оптимизации параметров и профиля теплоэнергетической установки. Однако это не так. Существуют математические трудности при его реализации и ограничения сферы его применения. Последнее связано с тем, что рассматриваемый метод позволяет определить экстремум функции при отсутствии ограничений на оптимизируемые параметры [8]. Между тем при оптимизации теплоэнергетических установок приходится иметь дело с системой ограничений в форме равенств и неравенств. [c.6]

В наибольшей мере к решению задачи комплексной оптимизации теплоэнергетических установок применимы методы нелинейного математического программирования. Здесь целесообразно отметить, что нелинейное программирование как новое математическое направление возникло и развилось за два последних десятилетия из-за невозможности учета ограничений — неравенств на оптимизируемые параметры и на нелинейные функции с помощью классических методов решения экстремальных задач. [c.7]

В настоящее время известны теоретически обоснованные и проверенные практикой методы нелинейного программирования, например градиентные, наискорейшего спуска, покоординатного спуска, возможных направлений [8—12]. Накоплен опыт применения методов нелинейного программирования и для решения задач оптимизации параметров и профиля оборудования теплоэнергетических установок. Разработанные программы расчета на ЭЦВМ позволяют осуществить совместную оптимизацию 300— 500 различных параметров [1, 2, 4, 7]. [c.7]

Процессу оптимизации параметров теплоэнергетических установок свойственны определенные погрешности. В [19] рассмотрены погрешность метода решения задачи оптимизации и вычислительная погрешность, а также дан анализ источников их появления. В то же время мало исследован весьма важный вопрос о соотношении между погрешностями определения функции цели и решения задачи. Положения работ [2, 19] позволяют определить погрешность нахождения функции цели АЗ. Это очень важный показатель качества решения задачи. Вторым не менее важным показателем является погрешность решения задачи АХ, т. е. разница между значениями параметров теплоэнергетической установки, полученными в результате решения задачи, и действительно оптимальными значениями параметров. Вопрос о количественной оценке погрешности решения задачи АХ разработан мало. Практически для ее нахождения используются знания о величине погрешности определения функции цели и характере поведения функции цели в зоне оптимальных значений параметров. Последнее, как правило, определяется в результате расчетных исследований на ЭЦВМ с использованием математических моделей. [c.12]

При существующем уровне наших знаний о процессах развития топливно-энергетического хозяйства страны, энергетических систем и электростанций Д.ЛЯ решения задачи оптимизации параметров и профиля теплоэнергетических установок в наиболее общем случае часть исходной информации может быть задана в детерминированной форме, вторая часть — в виде вероятностных характеристик и третья (большая) часть информации — в неопределенном виде. В частных, но важных для практики случаях задача оптимизации параметров теплоэнергетических установок может рассматриваться при задании исходной информации 1) в детерминированной и вероятностной формах и 2) в детерминированной и неопределенной формах. [c.14]

МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК [c.15]

Комплексная оптимизация теплоэнергетических установок имеет целью выбор термодинамических и расходных параметров рабочих процессов установки, конструктивно-компоновочных параметров и характеристик элементов оборудования, а также вида тепловой схемы, которым соответствует минимум расчетных затрат по установке. Разработанные к настоящему времени методы математического моделирования и комплексной оптимизации теплоэнергетических установок применимы для достаточно эффективного выбора термодинамических, расходных и конструктивно-компоновочных параметров установки с фиксированной или изменяемой в узком диапазоне тепловой схемой. Решение более общей задачи, включающей оптимизацию вида тепловой схемы установки, встречает серьезные трудности в создании эффективного метода расчета тепловых схем установок и в разработке метода оптимизации вида схемы. [c.55]

Настоящая глава посвящена изложению методики автоматического построения математических моделей теплоэнергетических установок, успешная реализация которой на современных ЭЦВМ позволяет приблизиться к решению наиболее общей задачи оптимизации параметров и схем теплоэнергетических установок. [c.55]

В алгоритмах для комплексной оптимизации параметров теплоэнергетических установок [1, 64] применялись трехпараметрические связи такого тина (по расходу и двум термодинамическим параметрам). В настоящей работе используются однопараметрические связи, что позволяет сделать алгоритм более гибким. [c.58]

При использовании математического моделирования для технико-экономической оптимизации параметров теплоэнергетических установок возникают трудности, связанные с зависимостью конструктивных и технологических решений по основным элементам тепловой схемы от мощности установки. В то же время решающее влияние на выбор единичной мощности блока оказывают системные условия и уровень развития энергомашиностроения. Поэтому при математическом моделировании теплосиловой части АЭС для оптимизации ее параметров целесообразно ограничиться рассмотрением блоков постоянной или меняющейся в небольших пределах мощности. [c.77]

Комплексная оптимизация теплоэнергетических установок имеет Целью выбрать термодинамические и расходные параметры рабочих процессов, конструктивно-компоновочные характеристики элементов оборудования, а также вид тепловой схемы, которым соответствует минимум расчетных затрат по установке. Минимум расчетных затрат является критерием оптимальности параметров при условии неизменности энергетического эффекта от применения установки в энергосистеме. [c.102]

Оптимизация параметров теплоэнергетических установок [c.174]

Ограничения на случайные величины также могут отсутствовать только при решении относительно простых задач оптимизации параметров узлов и элементов теплоэнергетических установок и неизбежно появляются в той или иной форме в случаях оптимизации более сложных объектов. Практически при решении задач оптимизации параметров и профиля теплоэнергетических установок имеют место все возможные виды ограничений на случайные величины ограничения в виде неравенств непосредственно на случайные величины, линейные и нелинейные относительно случайных величин зависимости в форме равенств и неравенств. Примером нелинейных неравенств могут быть ограничения па значения таких технологических узловых характеристик, как температура стенки труб теплообменника, которая является нелинейной функцией многих случайных величин, характеризующих процесс теплопередачи. [c.175]

Показанное многообразие свойств объектов оптимизации и форм их учета определяет широкий диапазон возможных постановок задач оптимизации теплоэнергетических установок, их узлов и элементов с учетом случайных факторов. Наиболее проста задача оптимизации параметров и профиля установки (узла, элемента) при линейной относительно случайных величин зависимости критерия эффективности, взаимной независимости случайных величин и отсутствии ограничений на случайные факторы. Из числа наиболее сложных можно указать на задачу оптимизации установки при нелинейной зависимости критерия эффективности от случайных величин, наличии как взаимно независимых, так и взаимно зависимых случайных величин и сложных нелинейных ограничений на случайные величины. [c.175]

Весьма важно, что поскольку в статических задачах, к которым принадлежит задача оптимизации параметров теплоэнергетических установок, приходится иметь дело не со случайными процессами, а со случайными величинами, решение задачи однозначно, т. е. можно найти сочетание независимых параметров, при котором достигается минимум математического ожидания расчетных затрат по установке. [c.176]

Критерием оптимальности установки, как и в предыдущем случае, является минимум математического ожидания функции цели (8.5). Такова постановка задач оптимизации параметров многих узлов и элементов теплоэнергетических установок. [c.177]

Такая запись означает, что под решением задачи подразумевается совокупность параметров Xj,. .., которая обеспечивает выполнение al)-ro равенства системы (8.13) и А-го неравенства системы (8.14) с вероятностями р не меньше заданных величин р , р] и Практическое использование такого подхода для оптимизации теплоэнергетических установок требует знания нормированных значений величин р , р , оценка которых весьма затруднительна. [c.180]

Для принятия решений в условиях неопределенности используются специальные критерии оптимальности, предложенные и применяемые в теории игр и статистических решений [157]. Каждый из этих критериев рекомендует решение, наилучшее в определенном отношении, но ни один из них не является абсолютно логичным. Поэтому результаты оптимизации теплоэнергетических установок в условиях неопределенности могут быть представлены лишь большим или меньшим набором сочетаний параметров, каждый из которых наилучший с точки зрения одного критерия, но не может считаться оптимальным по другим критериям. Окончательный выбор из этого набора рациональных решений должен осуществляться волевым порядком. [c.182]

Кроме уравнений в описание элементов включаются ограничения для несобственных переменных. Это обусловлено тем, что при разработке программирующей программы предусматривается возможность ее соединения с программой оптимизации параметров установок. Списки неравенств составляются отдельно для каждого типа элемента. В начале такого списка ставится обозначение типа элемента, затем — обозначение несобственной переменной и два числа, представленные своими номерами, являющиеся левым и правым ограничениями для данной переменной, и далее п1Ш1ется то же самое для остальных переменных, участвующих в описании элемента. Указанные списки располагаются последовательно. [c.61]

Основная цель оптимизации теплознергетических установок — определение значения термодинамических, конструктивных, технологических, компоновочных параметров, обеспечивающих наивысшую экономичность и надежность работы этих установок. Число таких параметров, например, для блочных энергоуста.новок достигает нескольких сотен. Решить непосредственно такую сложную задачу ограниченные технические возможности ЭВМ и математические методы практически не позволяют. Приходится разбивать общую задачу на частные подзадачи для отдельных элементов энергоустановки с относительно небольшим числом оптимизируемых переменных. Для решения этих подзадач необходимо сформулировать критерий оптимальности, т. е. описать функционал [c.56]

Возможность существования особых точек (седловых, типа гребней и оврагов и т. д.), разрывности функционала и изменений переменных условных экстремумов на границах допустимых областей, многосвязности, многоэкстремальности функционала, ограничений типа неравенств, дискретность переменных и т. д. — все это приводит к практической непригодности аналитических методов оптимизации теплоэнергетических установок. Применение ЭВМ. и численных методов нелинейного программирования позволяет в основном преодолеть эти затруднения. При малом числе оптимизируемых переменных и при узких пределах их изменения отыскание глобального экстремума практически обеспечивает метод сплошного перебора на ЭВМ вариантов путем обхода в определенном порядке узлов многомерной сетки в пространстве независимых переменных и вычисление в каждой точке значений функций ограничений и функционала. При этом отбрасываются те точки, в которых ограничения не выполняются, а среди точек, для которых ограничения справедливы, выбирается точка с наименьшим (или наибольшим) значением функционала. При оптимизации по большому числу параметров применяются методы направленного поиска оптимума градиентные, наискорейшего спуска, покоординатного спуска (Л. 21]. [c.57]

Целью (в общем случае) технико-экономической оптимизации теплоэнергетических установок конкретного типа является определение их структуры, термодинамических и расходных параметров циклов, а также типов элементов и их режимноконструктивных параметров, при которых достигается минимум приведенных затрат 3. Накопленный к настоящему времени опыт проектирования и создания ПТУ с ОРТ позволяет провести априорный выбор типов элементов вне рамок общей задачи оптимизации. В этом случае при выборе типов элементов, наряду с количественно определяемыми факторами, можно учесть и факторы, поддающиеся лишь эвристической оценке, часть которых имеет весьма важное практическое значение (например, наличие производственной базы и степень готовности предприятий отечественной промышленности к выпуску того или иного типа элементов). В такой постановке технико-экономическая оптимизация является структурно-параметрической, универсальным средством проведения которой служит алгебраическая модель теплоэнергетической установки. [c.39]

В результате выполнения комплексной оптимизации теплоэнергетических установок определяются оптимальные значения всех основных лараметров, а также материально-технических характеристик узлов и элементов установки. Здесь имеются в виду не только термодинамические параметры установки, но и распределение теплоперепадов, температурных напоров, расходов, скоростей, падений давлений по узлам и связям установки. Все это обеспечивает достижение нового качественного эффекта, а именно достижение оптимальных пропорций в распределении капиталовложений между отдельными узлами и элементами установки, а также установление оптимального соотношения между расходом топлива и капиталовложениями на установку. Иными словами, достигается оптимизация внутренней структуры теплоэнергетической установки. [c.7]

В перспективе ближайших 10—15 лет перед теплоэнергетикой стоят большие задачи форсированное развитие атомных электростанций различных типов с агрегатами единичной мощностью (электрической) до 1000—1500 Мет наращивание конденсационных электростанций блоками мощностью 500, 800,1200 Мет и выше, в том числе с пониженными капиталовложениями, экономически соответствующими работе на дешевых сибирских углях создание специальных пиковых и полупиковых электростанций большой мощности с газотурбинными, парогазовыми и паротурбинными агрегатами создание новых видов комбинированных энергоустановок (парогазовые циклы, установки с МГД-генераторами, установки с низкокипящими рабочими веществами, водофреоновые циклы и др.). Решение указанных задач связано с определением рационального вида технологической схемы и оптимальных значений термодинамических, расходных и конструктивных параметров различных типов теплоэнергетических установок, что немыслимо без широкого использования метода комплексной оптимизации теплоэнергетических установок. Только в этом случае возможно получить решение, эффективное по времени, затратам и широте охвата факторов. [c.8]

Комплексная оптимизация теплоэнергетических установок имеет целью выбор параметров термодинамического цикла, конструктивнокомпоновочных характеристик агрегатов и элементов установки, а также вида технологических схем, которым соответствует минимум расчетных затрат по установке. Существующие методы нелинейного программирования позволяют достаточно эффективно производить оптимизацию непрерывно изменяющихся параметров, к которым принадлежит подавляющая часть расходных и термодинамических параметров установки. [c.11]

Технологические схемы теплоэнергетических установок с оптимальными свойствами могут быть синтезированы путем последовательного применения методов нелинейного программирования для множества технологических графов, отображающих различные структурные состояния технологической схемы теплоэнергетической установки. Эта наиболее общая задача оптимизации теплоэнергетической установки должна решаться с учетом как иерархической взаимосвязи между подзадачами оптимизации параметров узлов, элементов, агрегатов и установки в целом, так и алгоритмических особенностей оптимизации непрерывно и дискретно изменяющихся параметров. Соответственно в методике решения задачи синтеза оптимальных схем теплоэнергетических установок должны быть итерационно взаимосвязаны алгоритм нелинейного математического программирования, принятый для оптимизации непрерывно изменяющихся термодинамических и расходных параметров установки алгоритм дискретного нелинейного программирования, с помощью которого осуществляется оптимизация дискретно изменяющихся конструктивно-ком-поновочных параметров элементов, узлов и агрегатов установки алгоритм оптимизации вида тепловой (технологической) схемы установки с учетом технических и структурных ограничений. Конструктивные приемы решения этой очень сложной задачи находятся в стадии разработки. [c.11]

При создании математических моделей для комплексной оптимизации параметров теплоэнергетических установок в СЭИ СО АН СССР разработаны метод и алгоритмы расчета тепловых схем [1, 64]. В основе метода лежало представление структуры тепловой схемы при помощи матрицы инциденций узлов и дуг графа, соответствующего рассчитываемой тепловой схеме, и задание матрицы функциональных связей между параметрами. Алгоритмы были реализованы применительно к ЭЦВМ среднего класса (БЭСМ-2М), что предопределило их недостаточную гибкость и универсальность. [c.56]

Математические модели исследуемых ПГУ представлены в виде системы программ для ЭЦВМ БЭСМ-4. Эта система состоит из двух частей программы расчета тепловой схемы установки и программы определения суммарных расчетных затрат по установке. Алгоритм удовлетворения ограничений на технологические характеристики включен во вторую часть, а на независимые и зависимые параметры — в первую часть. Алгоритм оптимизации параметров ПГУ, основанный на применении градиентного метода, реализован в виде отдельной программы, не содержащей никаких вычислений, кроме подсчета величины шага. Эта программа в значительной степени универсальна и может быть использована для оптимизации большого класса теплоэнергетических установок [75, 88]. [c.135]

Задача оптимизации параметров и профиля теплоэнергетических установок в математическом отношении является статической, так как оптимизируемые номинальные параметры и характеристики проектируемой установки не меняются во времени. Вместе с тем при оценке экономического эффекта от ввода и использования оптимизируемой теплоэнерге- [c.174]

Во многих случаях нецелесообразно исключать из рассмотрения сочетания параметров х ,. .., х , которым соответствуют невязки в выполнении ограничений (8.13) и (8.14) при некоторых реализациях случайных величин у ж к. Гораздо рациональнее установить штраф за нарушение ограничений и учесть его при определении функции цели. Размер штрафа должен определяться величиной нарушения ограничения. Такая постановка задачи стохастического программирования называется нежесткой. Основной недостаток подобной постановки применительно к условиям оптимизации теплоэнергетических установок — трудность количествел-ной оценки величины штрафов. [c.179]

Подавляюш ая часть исходной информации, используемой при комплексной оптимизации параметров разрабатываемых теплоэнергетических установок, как было показано в 1 настоящей главы, должна рассматриваться как неопределенная. Соответственно в отличие от задач при детерминированном и вероятностно-определенном заданиях исходной информации здесь нельзя найти строго однозначное решение. Поскольку исходная информация объективно содержит определенную погрешность, то также объективно существует зона равной экономичности решений об оптимальных параметрах теплоэнергетической установки. Существование зоны равной экономичности (зоны неопределенности) оптимальных решений имеет принципиальное значение и ставит новые проблемы при оптимизации параметров теплоэнергетических установок в условиях неопре деленности по сравнению с традиционным детерминированным подходом. [c.182]

Неизбежность принятия тех или иных волевых решений при оптимизации параметров теплоэнергетических установок в условиях неопределенности требует уточнения цели оптимизации. Такой целью является не определение единственного глобального оптимума (поскольку в условиях неопределенности это невозможно), а всестороннее исследование зоны неопределенности решения задачи и сьедение к минимуму состава тех совокупностей параметров, среди которых в конечном итоге придется делать выбор с привлечением интуитивных соображений. Здесь оптимизация рассматривается не как средство принятия окончательного решения, а как способ выявления и экономической оценки вероятных вариантов теплоэнергетической установки, позволяющий получить информацию для принятия окончательного решения с учетом его преимуществ и недостатков по сравнению с другими, в том или ином смысле также оптимальными решениями. [c.182]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...