Цифровизация

[murval]

Без всякого сомнения, использование цифровизации в технологическом процессе неминуемо даст положительный эффект. Это показано на следующем примере.
Мощность АЭС зависит от принятых в проекте параметров системы охлаждения турбин, и от оптимального использования системы при эксплуатации. При проектировании параметры системы определяются упрощенно ручными расчетами, в результате недостаточно точного результата снижается эффективность работы АЭС на весь срок эксплуатации.
При эксплуатации, для получения максимальной мощности АЭС, в системе необходимо постоянно поддерживать оптимальный расход охлаждающей воды, зависящий от множества факторов (постоянно изменяющихся гидрометеорологических условий, характеристик турбин, насосов, водных коммуникаций, охладителей). На практике из-за отсутствия программных средств, расчет оптимального режима делается «на глазок», в результате теряется мощность турбин, и тратится лишняя мощность на собственные нужды.
Все это устраняются выполнением расчетов оптимизации с помощью компьютерной программы, основанной на математической модели системы. При проектировании определяются оптимальные параметры системы, при эксплуатации оперативно определяется оптимальный режим работы системы на конкретные условия. Это обеспечит повышение мощности АЭС с получением значительного экономического эффекта.
Оптимальные параметры и режимы работы системы определяются в автоматическом режиме благодаря представлению всех элементов системы математическими выражениями, объединенными определенным алгоритмом компьютерной программой.
Кроме экономического эффекта, использование цифровой технологии позволит выполнять анализ текущего состояния системы и прогноз состояния на перспективу, выявлять негативные явления и получать данные для экономического обоснования реконструкции или модернизации. Использование математической модели в качестве цифрового двойника позволит выполнить полную автоматизацию работы системы.
Нижегородский университет в инициативном порядке на основании достаточно глубоких проработок, предложил Росэнергоатому выполнить математическую модель системы охлаждения на одной из АЭС и на ее основе разработать компьютерную программу оперативного управления системой в оптимальном режиме.
Возникает вопрос, почему, несмотря на то, что внедрение цифровой технологии с полной очевидностью позволит получить значительный экономический эффект и позволит управлять технологическим процессом на современном уровне, с возможностью анализировать, и прогнозировать состояние системы, Росэнергоатом предложение оставил без внимания.

[Гость]

[murval]

Откуда такая злоба? Дублирование произошло случайно. А по существу у вас видимо ничего нет.

[Гость]

[Гость]

[murval]

Видимо нет человека, который мог бы объяснить нежелание Росэнергоатома внедрить цифровую технологию технологического процесса.

[Гость]

Какими средствами авторы собираются регулировать расходы "охлаждающей воды"? И какими средствами регулировать расход на собственные нужды энергоблока ВВЭР-1000 и ВВЭР-1200 ? Можно подробнее ?

[murval]

В соответствии с требованиями норм, для поддержания в системе охлаждения оптимального расхода воды, в проектах предусматривается установка циркуляционных насосов системы охлаждения турбин с регулируемым расходом. Регулирование выполняется или с помощью поворотных лопаток насоса, или с предцентробежным регулированием (лопатки перед входом, Ростовская АЭС, бл.3,4) , или регулированием частоты вращения рабочего колеса насоса (частотное регулирование, Калининская АЭС бл.4). Фактически при эксплуатации расход регулируется 2 раза в год, лето – зима, эксплуатации так проще и нет инструмента оперативного определения оптимального расхода воды, что и предлагается решить цифровизацией системы охлаждения.

[Гость]

А разве не оптимально поддержание наибольшего расхода циркводы для минимизации температуры в конденсаторе, что и дает наибольшую выработку? С учетом того, что эти блоки работают в базе на 100%, что и является оптимальным режимом и по выработке и по еще одному параметру... Вам не кажется, что неноминальный режим циркнасосов приводит к снижению их КПД и ресурса ?

[murval]

Оптимальный расход охлаждающей воды это расход, при котором турбина выдает максимальную мощность с учетом мощности, потраченой на перекачку воды. Оптимальный расход меняется в течение года в зависимости от метеоусловий и конденсационных нагрузок турбины. Расход изменяется в границах рабочей характиристики насоса с определением мощности перекачки с учетом изменяющегося КПД.
Зимой, когда метеоусловия обеспечивают пониженную температуру охлаждающей воды, оптимальный расход будет значительно меньше чем летом, и если его увеличить до максимума, то вакуум в конденсаторах практически не изменится, а мощность на перекачку воды увеличится, и выдаваемая турбиной мощность снизится.
Опимальный расход охлаждающей воды определяется при конкретных гидрометеорологических условиях и конденсационной нагрузке турбины из ряда дискретно заданных значений расхода воды в рабочем диапазонке насосов.
Это очень сложная и трудоемкая работа, требующая много времени, отчего невозможно оперативно получить решение, поэтому, в том числе и по этой причине, эксплуатация регулирует расход по сезонам. Такой режим далеко не оптимальный, влечет за собой большие потери выработки электроэнергии. Внедрение цифровой технологии, с представлением системы охлаждения математической моделью, позволит оперативно, практически мгновенно, определить оптимальный режим эксплуатации системы охлаждения на любые конкретные метеорологические условия, которые постоянно меняются.Подробнее можете прочитать в журналах, упомянутых ранее на этом форуме.

[murval]

Так и не нашелся человек, который мог бы объяснить, почему Росэнергоатом отказался внедрить предложенную ННГУ цифровую технологию в системе охлаждения турбин, которая позволила бы управлять системой в оптимальном режиме, увеличивая выработку электроэнергии, а разработанная при этом математическая модель (цифровой двойник), могла служить основанием для разработки полной автоматизации работы системы.
И это происходит, когда на всех уровнях пропагандируется интенсивное внедрение цифровой технологии. Нежелание использовать современные методы управления, позволяющие без модернизации системы получать дополнительную выработку электроэнергии, выглядит странно.

[murval]

Затронутая тема эксплуатации системы охлаждения представляет собой только часть проблемы, которая в целом должным образом не решена.
Работа системы охлаждения в оптимальном режиме возможна только в том случае, если принятые проектом параметры (производительность охладителя и циркнасосов, пропускная способность коммуникаций) максимально охватывают диапазон оптимальных режимов при эксплуатации. Не оптимальные параметры вызовут недовыдачу мощности на весь жизненный цикл АЭС, не будет подтверждена целесообразность затрат в строительство системы, стоимость которой может достигать 10% от стоимости АЭС.
В настоящее время по определенным причинам недопустимо упрощено обоснование параметров системы охлаждения, что влечет за собой ошибки. Один из примеров по Ростовской АЭС, где приняты башенные градирни недостаточной производительности, в результате от повышенной температуры воды разрушился ороситель, и потребовалось строительство дополнительных охладителей – вентиляторных градирен, которые если и смягчат ситуацию, но проблему не решат. Такую ситуацию можно ожидать и на Белорусской АЭС.
Назрела необходимость внедрить в этой сфере современные методы, начиная с проектирования, где оптимальные параметры системы должны определяться с необходимой глубиной оптимизации на основании цифровой технологии с разработкой математической модели, заканчивая эксплуатацией, где математическая модель должна трансформироваться в цифровой двойник для использования в программе управления системой в оптимальном режиме.
Для внедрения цифровой технологии в практику проектирования, и в практику эксплуатации, были в инициативном порядке разработаны в необходимом объеме и подробности методы, приемы, алгоритмы, обеспечивающие получение оптимальных параметров системы и ее управление в оптимальном режиме.
Попытки внедрить такую технологию в эксплуатирующей структуре и в проектном блоке, оказались безуспешными. Они оказались не востребованными, несмотря на значительный экономический эффект от внедрения, получаемый «из воздуха», поскольку для этого достаточно всего лишь правильно управлять системой.
Все красивые слова о цифровизации остались на уровне лозунгов. Объяснить это в данном случае невозможно.

[murval]

Внедрение цифровой технологии в управление системой охлаждения не ограничивается получением эффекта от дополнительной выработки электроэнергии.
Математическая модель, построенная на математических выражениях всех элементов системы, объединенных между собой определенным алгоритмом, позволяет в процессе автоматических вычислений выделять целый ряд показателей, характеризующих состояние системы, их изменения в процессе эксплуатации, выделять неблагоприятные параметры отдельных элементов, определять параметры, на основании которых можно прогнозировать экономическую целесообразность выполнения модернизации отдельных элементов или системы в целом.
При сложных схемах охлаждения, содержащих разные типы охладителей, с последовательным или параллельным соединением, только приемы цифровой технологии позволят оперативно выполнить сложные трудоемкие циклические расчеты, и определить оптимальное распределение водных потоков между охладителями.
В частности использование цифровой технологии позволит:
1. Получить максимальную мощность турбин.
2. Оптимально распределить расход воды между охладителями.
3. Выделить режим, при котором превышаются допустимые температуры воды.
4. Определить снижение мощности турбин, связанной с температурой воды.
5. Определить снижение мощности турбин из-за не оптимального расхода воды.
6. Определить повышение или снижения мощности турбин при увеличении или уменьшении производительности охладителя.
7. Выявить динамику изменения мощности турбин в процессе эксплуатации.
Используя цифровую технологию можно в процессе вычислений выделить практически любую информацию интересующую эксплуатацию.

[murval]

На стадии проектирования параметры системы охлаждения турбин определяются методами, которым несколько десятков лет. При этом они по объективным причинам упрощаются настолько, что дают грубые результаты и даже ошибки.
Существует неофициальная ущербная идеология принимать параметры системы на максимальный расход охлаждающей воды, пропускаемый конденсатором. Это освобождает проектировщиков от выполнения расчетов по оптимизации системы, и позволяет «гробить» большие ресурсы, которые никогда не будут использованы.
Имеется методика, с помощью которой, можно полностью исключить ошибки, и получить оптимальные параметры системы на основании глубокой оптимизации, благодаря чему исключаются необоснованные затраты в строительство и обеспечивается эксплуатация системы в оптимальном режиме с дополнительной выработкой электроэнергии.
Методика основана на цифровой технологии. Все рассматриваемые проектом варианты систем охлаждения представляются математическими моделями, в которых все элементы даются в виде математических выражений, объединенных определенным алгоритмом.
Математические модели позволяют практически без трудозатрат просчитывать неограниченное количество вариантов загрузки систем, с получением величины выработки электроэнергии, и в сочетании с капиталовложениями, определять оптимальный вариант по величине чистой приведенной стоимости.
Математическая модель дает возможность получать в автоматическом режиме прогноз величины мощности и выработки электроэнергии любой по сложности схемы, на любые метеорологические условия и на любые временные отрезки (месяц, сутки, часы).
Перевод графических материалов (номограммы градирен, насосов, турбин) в математические выражения не требует специальных знаний математики, для этого в компьютерной технологии есть все необходимое. В последующем, при переходе на цифровую технологию, необходимо, чтобы изготовители представляли вместе с оборудованием их математические выражения.
Математическая модель принятого варианта системы при эксплуатации будет служить в качестве цифрового двойника основанием для перевода системы охлаждения на полную автоматизацию.

[murval]

Так и не нашелся ответчик, который смог бы объяснить, почему Росэнергоатом отказывается от внедрения цифровой технологии в систему охлаждения турбин.
Из всего ранее изложенного очевидно следующее.
Система охлаждения единственная система АЭС, функционирование которой зависит от внутреннего и множества внешних факторов: конденсационной нагрузки турбин, и постоянно, произвольно изменяющихся гидрометеорологических условий (температура, давление и влажность воздуха, скорость ветра, облачность, естественная температура воды, режим уровней водных потоков).
Эффективная, оптимальная работа турбин с максимальной выработкой электроэнергии может быть обеспечена только при оптимальных конструктивных параметрах системы, определенных проектом, и при постоянном учете во время эксплуатации всех изменяющихся факторов. Это возможно при полной автоматизации работы системы с постоянным управлением системой в оптимальных параметрах, определенных с помощью цифровой технологии в режиме реального времени.
Но даже при ручном управлении системой, не требующем каких либо затрат на модернизацию связанную с автоматизацией, будет получен значительный энергетический эффект. Диспетчер будет вручную устанавливать оптимальные параметры эксплуатации, определенные компьютерной программой, основанной на математической модели системы.
Использование цифровой технология, кроме получения дополнительной выработки электроэнергии позволит:
- оптимально распределять расход воды между несколькими охладителями;
- выделять режим с превышением допустимой температуры воды;
- определять величину снижения мощности турбин, связанной с температурой воды;
- определять величину снижения мощности турбин при неоптимальном расходе воды;
- определять изменение мощности турбин от изменения производительности охладителя;
- выявлять динамику изменения мощности турбин в процессе эксплуатации;
- выполнять анализ эффективности работы системы в целом или ее отдельных элементов.

И все это почему-то недостаточно, чтобы Росэнергоатом принял решение внедрить цифровую технологию в управление системой охлаждения турбин, которая достаточно подробно разработана для реального применения.
Может все-таки кто-то сможет объяснить такой феномен?