Ученые Южно-Уральского государственного университета совместно с сотрудниками Магнитогорского металлургического комбината повышают энергоэффективность электростанций ММК, внедряя умные системы управления энергетической эффективностью.
Оптимально распределять нагрузку между энергоагрегатами поможет технико-экономическая модель станции. Она же рассчитает нагрузку станции в целом. Модель учитывает текущие технологические ограничения, техническое состояние оборудования, стоимость потребляемых энергоресурсов и вырабатываемой энергетической продукции.
Для решения сложной оптимизационной задачи используют энергетические характеристики энергогенераторов. Также нужно знать характеристики турбоагрегатов. Одним из основных параметров является расход пара в теплофикационный отбор. Установить приборы для отслеживания этой характеристики нельзя, так что ученые создали алгоритм оценки значения на основе динамической балансовой модели.
Он учитывает параметры расхода и температуры пара, конденсата и питательной воды оборудования турбин, а также давления пара на турбину. В разработке ученые применили новую технологию промышленного интернета вещей ( IIoT) c использованием беспроводных датчиков температуры и давления.
Ученые пришли к выводу, что технический уровень электростанций ПАО «ММК» пока не позволяет внедрять и полноценно использовать системы динамического управления параметрами работы турбоагрегатов и осуществлять оценку технического состояния оборудования. Поэтому была создана автоматизированная система цифровых двойников.
Она состоит из подсистемы сбора технологических параметров; подсистемы онлайн мониторинга энергетических характеристик и состояния энергоагрегата; подсистемы непрерывного отслеживания вибрационного состояния; подсистемы интеграции данных во внешние автоматизированные системы управления предприятием.
Автоматизированная система цифровых двойников сможет определить текущие значения основных энергетических показателей. У инженеров появится возможность осуществлять оперативный контроль и диагностику вибрационного и механического состояния оборудования, определять основные дефекты с целью прогнозирования отказа.
Экономический эффект от внедрения результатов проекта ожидается за счет повышения КПД энергоагрегатов и снижения рисков незапланированных ремонтов и простоев оборудования электростанций. Ожидаемый срок окупаемости проекта составляет около двух лет.
Проект реализуется в рамках работы Уральского межрегионального научно-образовательного центра «Передовые производственные технологии и материалы».