Параметрическая оптимизация системы автоматического управления мощностью энергоблоков 300 МВт в режиме переменного давления пара перед турбиной

The article deals with the problem of parametric optimization of automatic control systems for power units of 300 MW of Lukoml’skaya GRES in the mode of variable pressure of turbine inlet superheated steam. The modernization of automatic power control systems of all power units of Lukoml’skaya GRES was carried out in the nineties of XX century for the last time. At the moment, these systems no longer meet all the requirements of the new standard, which regulates the participation rates of thermal power units in the normalized primary frequency control and in automatic secondary control of frequency and active power flows. According to this standard, the time to achieve the half value of the required power change should be 10 seconds within the normal and emergency reserves; the time to achieve the full value of the required power change should be 30 seconds within the normal reserve and 2 minutes within the emergency one. The construction of the Belarusian NPP is also being completed; its first unit will be put into operation in 2019, and the second one–in 2020. After the launch of the NPP, the Lukoml’skaya GRES power units will be necessitated to operate in a wide range of load changes. It is for these reasons that it is necessary to improve the efficiency of power units in particular and of the entire power plant in general. This can be achieved with the help of the outlined method of parametric optimization of a typical system of automatic control of power units, which allows improving the quality of control of turbine inlet steam power and pressure. The results of computer simulation of transient processes in the system illustrate the technique described in this article and confirm its correctness and undoubted advantages over other methods of optimization of typical systems of automatic control of power units.Статья посвящена вопросу параметрической оптимизации систем автоматического управления мощностью энергоблоков 300 МВт Лукомльской ГРЭС в режиме переменного давления перегретого пара перед турбиной. Последний раз модернизация систем автоматического управления мощностью энергоблоков на всех энергоблоках Лукомльской ГРЭС проводилась в 90-е гг. XX в. В данный момент эти системы уже не удовлетворяют всем требованиям нового стандарта, который регулирует нормы участия энергоблоков тепловых электростанций в нормированном первичном регулировании частоты и автоматическом вторичном регулировании частоты и перетоков активной мощности. Согласно данному стандарту, время достижения половинного значения необходимого изменения мощности должно составлять 10 с в пределах нормального и аварийного резервов; время достижения полного значения необходимого изменения мощности должно составлять 30 с в пределах нормального резерва и 2 мин – в пределах аварийного. Также завершается строительство Белорусской АЭС, первый энергоблок которой будет введен в эксплуатацию в 2019 г., второй – в 2020 г. После запуска АЭС энергоблоки Лукомльской ГРЭС будут вынуждены работать в широком диапазоне изменения нагрузок. Именно по этим причинам необходимо повысить эффективность работы энергоблоков, в частности и всей станции в целом. Этого можно добиться с помощью приведенной методики параметрической оптимизации типовой системы автоматического управления мощностью энергоблоков, позволяющей повысить качество регулирования мощности и давления пара перед турбиной. Результаты компьютерного моделирования переходных процессов в системе иллюстрируют описанную в данной статье методику и подтверждают ее правильность и несомненные преимущества перед другими методами оптимизации типовых систем автоматического управления мощностью энергоблоков

Параметрическая оптимизация системы автоматического управления мощностью энергоблоков 300 МВт в режиме постоянного давления пара перед турбиной

The problem of parametric optimization of automatic control systems of power units (ACSPU) of 300 MW at the Lukoml’skaya GRES (Lukoml Condensing Power Plant) at a constant superheated steam pressure upstream of the turbine is under consideration. During 1974–1979, eight units of the Lukoml’skaya GRES implemented ACSPU with a leading boiler power control, which will be forced to work in a wide range of loads due to the planned commissioning of two power units of the Belarusian NPP: the first one – in 2019, and the second one – in 2020. The total capacity of the Belarusian Nuclear Power Plant will amount to 2400 MW. In addition, modern requirements for the regulation of the frequency and flows of active electric power in the power system have been tightened: the time to reach the half value of the required power alteration should be 10 seconds within the normal and emergency reserves; the time to reach the full value of the required power alteration should be 30 seconds within the range of the normal reserve and 2 minutes – within the range of the emergency reserve. With this regard, increasing the efficiency of the units operating in the variable part of the electric load schеdule by the use of modern methods of calculation of parameters of the dynamic adjustment of the regulating devices of ACSPU becomes an urgent problem. The methodology of parametric optimization of the typical ACSPU that make it possible to improve the quality of power regulation and the pressure of the superheated steam upstream of the turbine is presented. The described technique is illustrated by the results of computer simulation of transient processes in the system when the task and internal disturbances are worked out, which confirm the correctness of the proposed technique in comparison with the known methods of optimization of the typical ACSPU.Рассмотрен вопрос параметрической оптимизации систем автоматического управления мощностью энергоблоков (САУМБ) 300 МВт Лукомльской ГРЭС в режиме постоянного давления перегретого пара перед турбиной. В течение 1974–1979 гг. на восьми энергоблоках Лукомльской ГРЭС были внедрены САУМБ с ведущим котельным регулятором мощности, которые будут вынуждены работать в широком диапазоне изменения нагрузок в связи с планируемым вводом двух энергоблоков Белорусской АЭС: первого – в 2019 г., второго – в 2020 г. Суммарная мощность Белорусской АЭС составит 2400 МВт. Кроме того, ужесточились современные требования к регулированию частоты и перетоков активной электрической мощности в энергосистеме: время достижения половинного значения необходимого изменения мощности должно составлять 10 с в пределах нормального и аварийного резервов; время достижения полного значения необходимого изменения мощности должно составлять 30 с в пределах нормального резерва и 2 мин – в пределах аварийного. В связи с этим актуальной становится задача повышения эффективности работы энергоблоков, работающих в переменной части графика электрических нагрузок, за счет использования современных методов расчета параметров динамической настройки регулирующих устройств САУМБ. Приведена методика параметрической оптимизации типовой САУМБ, позволяющая улучшить качество регулирования мощности и давления перегретого пара перед турбиной. Описанная методика иллюстрируется результатами компьютерного моделирования переходных процессов в системе при отработке задания и внутренних возмущений, которые подтверждают правильность предлагаемой методики по сравнению с известными методами оптимизации типовых САУМБ

Strong 3D correlations in vortex system of Bi2212:Pb

The experimental study of magnetic flux penetration under crossed magnetic fields in Bi2212:Pb single crystal performed by magnetooptic technique (MO) reveals remarkable field penetration pattern alteration (flux configuration change) and superconducting current anisotropy enhancement by the in-plane field. The anisotropy increases with the temperature rise up to $T_m = 54 \pm 2 K$. At $T = T_m$ an abrupt change in the flux behavior is found; the correlation between the in-plane magnetic field and the out-of-plane magnetic flux penetration disappears. No correlation is observed for $T > T_m$. The transition temperature $T_m$ does not depend on the magnetic field strength. The observed flux penetration anisotropy is considered as an evidence of a strong 3D - correlation between pancake vortices in different CuO planes at $T < T_m$. This enables understanding of a remarkable pinning observed in Bi2212:Pb at low temperatures.Comment: 8 pages, 9 figure

Cинтез котельных регуляторов системы автоматического управления мощностью энергоблоков

The article concerns the problem of structure-and-parametric optimization of a cascade automatic control system (CACS) by an example of a boiler power controller and a fuel controller. This CACS, which is a part of automatic control systems for power units, consists of two loops, viz. of an inner loop (which purpose is stabilization of the system) and an outer loop (designed for the adjustment) and, also, of two controller, viz. an outer controller (which is a basic one) provided for stabilization of the output value of the object (in our case, of the actual power unit capacity) and of an inner controller (which is an auxiliary one) provided to regulate fuel consumption. The internal controller builds up the control action with the aid of the boiler load controller of the power unit. As compared to single-loop automatic control systems, the cascade  system provides better quality of transient control due to the higher performance of the internal loop of the system. This advantage is especially noticeable when compensating for disturbances that come through the channel of regulating impact. The article presents two methods of setting, viz. the fuel controller and the boiler power controller. The application of these methods can improve the quality of power control and reduce fuel consumption in transient modes in comparison with the setting of these controllers of a typical power unit automatic power control system. The results of computer simulation of transient processes in CACS for input step surge and internal perturbation confirm the advantages of the methods are presented in this article.Статья посвящена вопросу структурно-параметрической оптимизации каскадной системы автоматического регулирования на примере котельного регулятора мощности и регулятора топлива. Каскадная система автоматического регулирования, являющаяся составной частью системы автоматического управления мощностью энергоблоков, состоит из двух контуров: внутреннего, предназначенного для стабилизации системы, и внешнего, предназначенного для корректирования, а также из двух регуляторов: внешнего (основного), необходимого для стабилизации выходной величины объекта (в рассматриваемом случае – фактической мощности энергоблока), и внутреннего (вспомогательного), назначением которого является регулирование расхода топлива. Внутренний регулятор формирует управляющее воздействие регулятором нагрузки котла энергоблока. По сравнению с одноконтурными системами автоматического регулирования каскадная система обеспечивает лучшее качество регулирования переходного процесса из-за более высокого быстродействия внутреннего контура системы. Данное преимущество особенно заметно при компенсации возмущений, которые поступают по каналу регулирующего воздействия. Каскадная система автоматического регулирования предназначена для автоматического управления объектами с большим запаздыванием по каналу регулирующего воздействия. Предложены два метода настройки: регулятора топлива и котельного регулятора мощности. Использование этих методов позволяет повысить качество регулирования мощности и снизить расход топлива в переходных режимах по сравнению с настройкой данных регуляторов типовой системы автоматического управления мощностью энергоблоков. Результаты компьютерного моделирования переходных процессов в каскадной системе автоматического регулирования при скачке задания и внутреннем возмущении подтверждают преимущества предлагаемых методов

Raman spectra of MgB2 at high pressure and topological electronic transition

Raman spectra of the MgB2 ceramic samples were measured as a function of pressure up to 32 GPa at room temperature. The spectrum at normal conditions contains a very broad peak at ~590 cm-1 related to the E2g phonon mode. The frequency of this mode exhibits a strong linear dependence in the pressure region from 5 to 18 GPa, whereas beyond this region the slope of the pressure-induced frequency shift is reduced by about a factor of two. The pressure dependence of the phonon mode up to ~ 5GPa exhibits a change in the slope as well as a "hysteresis" effect in the frequency vs. pressure behavior. These singularities in the E2g mode behavior under pressure support the suggestion that MgB2 may undergo a pressure-induced topological electronic transition.Comment: 2 figure

СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ ПО СИСТЕМАМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТЬЮ ЭНЕРГОБЛОКОВ

The production, transformation, transmission, distribution and consumption of electricity is one continuous process. The change of the load, i.e. the level of energy consumption, should cause a corresponding change in the level of generated energy. It means that the power system should be a balance of produced and consumed energy, taking into account technological cost of conversion, transmission and distribution. Otherwise, electric power quality indicators will be violated. For example, at infringement of balance of active power the frequency in the grid will have a value different from 50 Hz. One of the automatic devices on the lowest rung in the hierarchy of automatic dispatcher control system of frequency and power interchange is the system of automatic control of power units (SACPU). It is a comprehensive and complex device, which consists of several connected together simpler systems, governing all thermal power devices of a power unit. SACPU ought to regulate the active power of the unit and participate in primary frequency regulation in the network with a given accuracy and sensitivity; also, it ought to be adequately fast. At the same time, this device should be simple from the point of view of technical implementation, easy to use, allow one to maintain a high level of efficiency, reliability, durability and environmental performance of the units. To satisfy all these requirements (often conflicting) simultaneously, SACPU should have a certain structure, which depends on the composition and characteristics of heat power equipment of the power unit and on operating modes. The analysis of known SACPU have demonstrated that they are unable to fully provide the requirements of the modern standards for quality control of frequency and power, i.e. the SACPU models are still in need of structural and parametric optimization on the basis of the proximate methods developed at the Belarusian National Technical University.Производство, преобразование, передача, распределение и потребление электроэнергии – один непрерывный процесс. Изменение нагрузки, т. е. уровня потребляемой электроэнергии, должно вызывать соответствующее ему изменение уровня вырабатываемой. Это значит, что в энергосистеме должен соблюдаться баланс производимой и потребляемой электроэнергии с учетом технологического расхода на преобразование, передачу и распределение. В противном случае будут нарушены показатели качества электроэнергии. Например, при нарушении баланса активной мощности частота в энергосистеме будет иметь значение, отличающееся от 50 Гц. Одним из автоматических устройств, находящихся на низшей ступени в иерархии автоматической системы диспетчерского управления частотой и перетоками мощности, является система автоматического управления мощностью энергоблоков (САУМБ). Это комплексное сложное устройство, которое состоит из нескольких связанных вместе более простых систем, управляющих всеми теплоэнергетическими агрегатами энергоблока. САУМБ должна регулировать активную мощность энергоблока и участвовать в первичном регулировании частоты в сети с заданной точностью и чувствительностью, быть в должной мере быстродействующей. В то же время это устройство должно быть простым с точки зрения технической реализации, удобным в эксплуатации, позволять поддерживать на высоком уровне показатели экономичности, надежности, долговечности и экологичности работы энергоблоков. Чтобы одновременно выполнялись все эти требования (часто противоречащие друг другу), САУМБ должна иметь определенную структуру, которая зависит от состава и характеристик теплоэнергетического оборудования энергоблока и режимов его работы. Проведенный анализ известных САУМБ показал, что они не могут в полной мере удовлетворять современным требованиям стандартов к качеству регулирования частоты и мощности, т. е. типовые САУМБ нуждаются в структурно-параметрической оптимизации на базе экспресс-методов, разработанных в БНТУ

Modern concept of differential diagnosis of colitis: from G.F. Lang to the present day. A review

The aim of the article is to improve the differential diagnosis of specific and nonspecific inflammatory bowel diseases. In Russia, this scientific direction is associated with the name of G.F. Lang, who performed in 1901–1902 the study „On ulcerative inflammation of the large intestine caused by balantidiasis“. The etiology of specific colitis is associated with infection with parasites, bacteria and viruses that cause inflammation of the intestinal wall, diarrhea, often with an admixture of mucus, pus and blood. Specific colitis (SC) may be accompanied by fever, abdominal pain, and tenesmus. Bacterial colitis is commonly caused by Salmonella, Shigella, Escherichia coli, Clostridium difficile, Campylobacter jejuni, Yersinia enterocolitica, and Mycobacterium tuberculosis. Viral colitis is caused by rotavirus, adenovirus, cytomegalovirus, and norovirus. Parasitic colitis can be caused by Entamoeba histolytica and balantidia. In gay people, SC can cause sexually transmitted infections: Neisseria gonorrhoeae, Chlamydia trachomatis, and treponema pallidum, affecting the rectum. Stool microscopy, culture, and endoscopy are used to establish the diagnosis. Stool culture helps in the diagnosis of bacterial colitis in 50% of patients, and endoscopic studies reveal only nonspecific pathological changes. Differential diagnosis of SC should be carried out with immune-inflammatory bowel diseases (ulcerative colitis, Crohn's disease, undifferentiated colitis), radiation colitis and other iatrogenic bowel lesions. The principles of diagnosis and therapy of inflammatory bowel diseases associated with various etiologica

Сравнение качества переходных процессов систем автоматического управления с классическим ПИД-алгоритмом и оптимальным регулятором

Currently, about 90–95% of generic controllers use the PID algorithm to generate control actions, while 64% of the PID controllers are used in single-circuit automatic control systems. Most of industries (power industry among them) use hundreds of automatic control systems. The quality of their work is the basis of economic efficiency of technical processes, ensuring safety, reliability, durability and environmental friendliness of both technological equipment and automation equipment. There are different modifications of PID-controller structure implementation. In practice the ideal PID controller with a filter and the classic PID regulator (serial connection of the ideal PI controller and the real PD regulator as the direct action elements) are widely used. The problem of choosing a rational structure and a method of parametric optimization of PID controllers, which provide the best direct indicatives of the quality in the development of the main effects in single-circuit automatic control systems, becomes urgent. However, only for the classical PID controllers, which are widely used at present, there are more than three hundred methods for adjusting the three parameters of the optimal dynamic adjustment, as well as the ballast time constant. This results in arising a problem of substantiation of the best structure and method of parametric optimization of classical PID regulators. As a basic option, one of the simplest and most obvious one, viz. the method of automated adjustment of the controller in the Simulink MatLab environment had been chosen, which was compared with the method of full compensation in general for objects with a transfer function in the form of an inertial link with a conditional delay. Two variants of control action realization on the basis of the structural scheme of the optimal regulator developed by the Belarusian national technical University were also offered. In contrast with the classic PID controller, the optimal controller has one parameter of dynamic adjustment setting. The results of simulation of transients at basic perturbations confirmed that the best direct indicatives of the quality are provided with an optimal regulator, which makes it possible to recommend it for wide implementation instead of the classic PID controllers.В настоящее время около 90–95 % типовых регуляторов используют ПИД-алгоритм формирования управляющих воздействий, при этом среди ПИД-регуляторов 64 % используется в одноконтурных системах. Большинство отраслей промышленности, в том числе энергетика, содержат сотни систем автоматического управления, качество работы которых является основой экономической эффективности технических процессов, обеспечивая безопасность, надежность, долговечность и экологичность работы как технологического оборудования, так и самих технических средств автоматизации. Существуют разные модификации реализации структуры ПИД-регуляторов. На практике чаще всего применяют идеальные ПИД-регуляторы с фильтром, а также классические ПИД-регуляторы как последовательное соединение идеального и реального ПД-регуляторов в виде звеньев быстрого реагирования. Актуальной становится задача выбора рациональной структуры и метода параметрической оптимизации ПИД-регуляторов, которые обеспечивают лучшие прямые показатели качества при отработке основных воздействий в одноконтурных системах автоматического управления. Вместе с тем только для классических ПИД-регуляторов, широко используемых в настоящее время, существует более трехсот методов настройки трех параметров оптимальной динамической настройки, а также балластной постоянной времени. Из-за этого возникает проблема обоснования лучшей структуры и метода параметрической оптимизации классических ПИД-регуляторов. В качестве базового варианта выбран один из самых простых и наглядных – метод автоматизированной настройки регулятора в среде Simulink MatLab, который сравнивался с методом полной компенсации в общем виде для объектов с передаточной функцией в виде инерционного звена с условным запаздыванием. Также предложены два варианта реализации управляющего воздействия на базе структурной схемы оптимального регулятора, разработанного Белорусским национальным техническим университетом. В отличие от классического ПИД-регулятора оптимальный регулятор имеет один параметр динамической настройки. Результаты моделирования переходных процессов при основных возмущениях подтверждают, что лучшие прямые показатели качества обеспечивает оптимальный регулятор. Это позволяет рекомендовать его для широкого внедрения вместо классических ПИД-регуляторов

Fractional Models of Cosmic Ray Acceleration in the Galaxy

Possible formulations of the problem of cosmic rays acceleration in the interstellar galactic medium are considered with the use of fractional differential equations. The applied technique has been physically justified. A Fermi result has been generalized to the case of the acceleration of particles in shock waves in the supernovae remnants fractally distributed in the Galaxy.Comment: 10 page

МЕТОДЫ РАСЧЕТА ОПТИМАЛЬНЫХ НАСТРОЕК СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПО КАНАЛУ ВОЗМУЩЕНИЯ

In the process of automatic control system debugging the great attention is paid to determining formulas’ parameters of optimal dynamic adjustment of regulators, taking into account the dynamics of Objects control. In most cases the known formulas are oriented on design of automatic control system through channel “input-output definition”. But practically in all continuous processes the main task of all regulators is stabilization of output parameters. The Methods of parameters calculation for dynamic adjustment of regulations were developed. These methods allow to optimize the analog and digital regulators, taking into account minimization of regulated influences. There were suggested to use the fact of detuning and maximum value of regulated influence. As the automatic control system optimization with proportional plus reset controllers on disturbance channel is an unimodal task, the main algorithm of optimization is realized by Hooke – Jeeves method. For controllers optimization through channel external disturbance there were obtained functional dependences of parameters calculations of dynamic proportional plus reset controllers from dynamic characteristics of Object control. The obtained dependences allow to improve the work of controllers (regulators) of automatic control on external disturbance channel and so it allows to improve the quality of regulation of transient processes. Calculation formulas provide high accuracy and convenience in usage. In suggested method there are no nomographs and this fact expels subjectivity of investigation in determination of parameters of dynamic adjustment of proportional plus reset controllers. Functional dependences can be used for calculation of adjustment of PR controllers in a great range of change of dynamic characteristics of Objects control.В процессе наладки систем автоматического управления обычно отдают предпочтение элементарным формулам определения параметров оптимальной динамической настройки регуляторов, учитывающим динамику объектов управления. В большинстве случаев известные формулы ориентированы на расчет систем автоматического управления по каналу «задание – выход». Однако практически для всех непрерывных процессов основной задачей регуляторов является стабилизация выходных параметров на заданных значениях.Разработана методика расчета параметров динамических настроек регуляторов, учитывающая динамику крайнего внешнего возмущения. Данная методика позволяет оптимизировать аналоговые и цифровые регуляторы с учетом минимизации регулирующих воздействий. При этом для оптимизации регуляторов предлагается использовать функционал, учитывающий рассогласование и максимальную величину регулирующего воздействия. Так как оптимизация системы автоматического управления с ПИ-регулятором по каналу возмущения является унимодальной задачей, то основной алгоритм оптимизации реализован по методу Хука – Дживса. Для оптимизации регуляторов по каналу внешнего возмущения получены функциональные зависимости расчета параметров динамической настройки ПИ-регулятора от динамических свойств объекта управления. В отличие от существующих методов полученные зависимости позволяют оптимизировать регуляторы автоматического управления по каналу внешнего возмущения как с учетом динамических характеристик объекта управления по каналу регулирующего воздействия, так и по динамическим характеристикам канала крайнего внешнего возмущения, что, несомненно, улучшает качество регулирования переходных процессов. Расчетные формулы обеспечивают высокую точность и удобны для практического использования. В предложенном методе отсутствуют графические номограммы, что исключает субъективность исследователя при определении параметров динамической настройки ПИ-регуляторов. Функциональные зависимости могут применяться для расчета настройки ПИ-регуляторов в широком диапазоне изменения динамических свойств объектов управления