Нейросетевое моделирование впрыскивающего устройства энергоблока ЗуТЭС

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :Труды Института прикладной математики и механики НАН Украины
Дата:2008
Автор: Красников, А.Л.
Формат: Стаття
Мова:Російська
Опубліковано: Інститут прикладної математики і механіки НАН України 2008
Онлайн доступ:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19989
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Нейросетевое моделирование впрыскивающего устройства энергоблока ЗуТЭС / А.Л. Красников // Труды Института прикладной математики и механики НАН Украины. — Донецьк: ІПММ НАН України, 2008. — Т. 16. — С. 112-116. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
_version_ 1859849919604457472
author Красников, А.Л.
author_facet Красников, А.Л.
citation_txt Нейросетевое моделирование впрыскивающего устройства энергоблока ЗуТЭС / А.Л. Красников // Труды Института прикладной математики и механики НАН Украины. — Донецьк: ІПММ НАН України, 2008. — Т. 16. — С. 112-116. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.
collection DSpace DC
container_title Труды Института прикладной математики и механики НАН Украины
first_indexed 2025-12-07T15:40:32Z
format Article
fulltext ISSN 1683-4720 Труды ИПММ НАН Украины. 2008. Том 16 УДК 519.713 c©2008. А.Л. Красников НЕЙРОСЕТЕВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВПРЫСКИВАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ЭНЕРГОБЛОКА ЗуТЭС Одним из способов регулирования мощности энергоблока является использование системы впрыс- ков воды в пароводяной тракт на промежутке между котлом и турбиной. Рассмотрена задача мо- делирования отдельного впрыскивающего устройства. Составлена нейросетевая модель на основе данных измерений ЗуТЭС. Введение. В процессе генерации энергии на ТЭС малой мощности, важно со- блюдение заданного графика нагрузки. Одним из способов регулирования мощности энергоблока наряду с управлением расходом питательной воды и топлива является управление системой впрысков холодной воды в пароводяной тракт на промежутке между котлом и турбиной. В данной статье рассматривается задача формирования модели отдельного впрыскивающего устройства с помощью многослойной нейрон- ной сети. В качестве исходных данных для обучения и тестирования сети использо- ваны данные наблюдений 4 энергоблока ЗуТЭС. 1. Исходные данные и концептуальная модель впрыска. Система впрыс- ков подразумевает использование нескольких впрыскивающих пароохладителей, ко- торые используются на разных этапах работы энергоблока: пусковые, нормативные, аварийные пароохладители. На блоках ЗуТЭС для поддержания температуры пара установлены 3 впрыскивающих устройства на промежутке пароводяного тракта до главной паровой задвижки (ГПЗ). Рис. 1. Мнемо-схема участка паропровода до ГПЗ На рис. 1 представлен фрагмент мнемо-схемы паропровода до ГПЗ, которая ис- 112 Нейросетевое моделирование впрыскивающего устройства пользуется в системе ОКУР, используемой для сбора и отображения информации на ЗуТЭС. На рисунке обозначены основные устройства и датчики для сбора данных: • G1i, G2i, Gsi – расходы воды на первый, второй и пусковой впрыски, соответ- ственно; • tbv, t1i, t2i, ts – измеряемая температура пара перед встроенной задвижкой, за первым и вторым впрыском, а также температура пара, который непосред- ственно поступает в цилиндр высокого давления турбины; • Ш-1, Ш-2 и КПП – ширмовые и конвективный пароперегреватели, которые используются для подогрева острого пара с помощью дымовых газов. В процессе пуска система пусковых впрысков используется для регулирования тем- пературы пара согласно графика-задания пуска. В нормативном режиме использу- ется пара впрысков для поддержания параметров пара на заданном уровне: • температура пара на входе в Ш-1 – 455◦С, на выходе – 488◦С; • температура пара на входе в Ш-2 – 488◦С, на выходе – 519◦С; • температура пара на входе в КПП – 530◦С, на выходе – 545◦С. Допустимы отклонения не более +5/-10◦С. Также к работе системы впрыскивающих устройств выдвигаются дополнительные ограничения, среди которых: • скорость прогрева паропровода не должна превышать: – 7,5 ◦С/мин при температуре 100 – 350 ◦С; – 6 ◦С/мин при температуре 350 – 400 ◦С; – 3 ◦С/мин при температуре выше 400 ◦С; • скорость изменения температуры пара – не более 5-6◦С/мин; • максимальный расход воды на впрыски при номинальной нагрузке составляет, т/час: – первый впрыск – 42 (4-5 % от нагрузки котла); – второй впрыск – 20 (2-3 % от нагрузки котла). Отдельное впрыскивающее устройство можно описать уравнением смещения: Gsis + Gwiw = (Gs + Gw)isw, где is – энтальпия пара до впрыска; iw – энтальпия впрыскиваемой воды; isw – энтальпия пароводяной смеси; Gs – расход пара до впрыска; Gw – расход впрыс- киваемой воды. Однако использование такого описания требует перехода от темпе- ратуры к энтальпии, что требует дополнительных вычислений и знания давления 113 А.Л. Красников пара. Кроме того, температура пара непосредственно до впрыска на участке между пароперегревателем и выпрыскивающим устройством не измеряется. Поэтому была предложена структура многослойной нейросети, с помощью которой в дальнейшем будет моделироваться отдельный впрыск. Для обучения нейросети предлагается на- бор данных, связанных со вторым впрыскивающим устройством: температура па- ра до ширмового пароперегревателя Ш-2, расход пара за котлом, расход воды на впрыск, а также температура металла змеевиков пароперегревателя, так как темпе- ратура дымовых газов, используемых для подогрева пара, не измеряется. В работе использованы три набора данных: данные, используемые для обучения нейросети, и два набора данных для оценки точности модели. Данные получены с помощью системы ОКУР, которая считывает результаты с периодичностью 9-10с и сохраняет данные в БД в случае отклонения от предыдущего значения на величину более 0,5 % (3◦С – для измеряемых температур). Кроме того, данные представлены в трех вариантах: 1. Взяты температура пара до Ш-2 и расходы воды на впрыск, остальные пара- метры считаются постоянными в нормативном режиме; 2. Предыдущий набор данных дополнен приращением температуры пара до Ш-2; 3. Взят полный набор данных, связанных со вторым впрыскивающим устрой- ством, а так же приращения температур пара до Ш-2 и металла змеевиков пароперегревателя. 2. Описание используемой нейросети. Для моделирования использована многослойная сеть прямого распространения, содержащая 3 слоя. Первый слой со- держат 18 нейронов с активационной функцией f(s) = 2 1+e−2s − 1. Второй и третий слой содержат 28 и 1 нейрон, соответственно с линейной активационной функцией. Для обучения нейросети использован алгоритм обратного распространения ошибки, программно реализованный в среде Matlab. В качестве целевого вектора задается температура пара за вторым впрыском. Время обучения – 2500 эпох. Для оценки функционирования сети на этапе обучения используется функция mse. 3. Моделирование впрыскивающего устройства. Исходные данные были преобразованы: набор данных из БД был дополнен несохраненными данными (при этом копировалось значение с предыдущего измерения), температуры заменены от- клонениями относительно среднего значения (которое для температуры до впрыска составляет приблизительно 418◦С, после впрыска – 485◦С, для температуры метал- ла змеевиков – 505◦С). При обучении нейросети получены следующие величины среднеквадратичного отклонения: • 1 вариант: 7.3; • 2 вариант: 6.1; • 3 вариант: 3.8 (рис. 2, ось OX – время, мин; ось OY – отклонение температуры после впрыска, ◦С.). 114 Нейросетевое моделирование впрыскивающего устройства Рис. 2. Измеренный выход (пунктирная линия) и выход нейросети (сплошая) Таблица 1. Оценка эффективности модели для первого тестового набора Варианты Среднее Максимальное наборов отклонение, отклонение, данных ◦С ◦С 1 7.6 +20.5 / -148.0 2 6.0 +20.3 / -137.6 3 6.1 +21.0 / -143.0 При моделировании с помощью нейросети получается график, на котором хорошо заметно, что нейросеть достаточно хорошо реагирует на достаточно большие от- клонения от среднего значения. При этом на участке, где изменение параметров происходит достаточно медленно, заметно, что выход нейросети не соответствует реальному измеряемому значению (промежутки с 30 минуты по 40 и с 45 минуты по 55). При проверке на тестовых наборах оценены: среднее и максимальное откло- нение выхода нейросети от измеренного выхода (табл. 1, 2). Согласно данным табл.2 по второму тестовому набору данных отмечается наи- большее снижение среднего отклонения именно в случае, когда используются все параметры, связанные со вторым впрыском. Однако, для первого тестового набора (табл. 1) среднее отклонение для 3 варианта набора данных не является наимень- шим, что связано в первую очередь с зашумленностью этого набора данных. Тем не менее максимальная величина отклонения данных, полученных на выходе нейросе- 115 А.Л. Красников Таблица 2. Оценка эффективности модели для второго тестового набора Варианты Среднее Максимальное наборов отклонение, отклонение, данных ◦С ◦С 1 5.7 +23.7 / -39.4 2 5.8 +24.1 / -39.3 3 4.2 +20.6 / -36.3 ти, от измеренных данных достаточно велика. Полученные результаты свидетель- ствуют о том, что исходные данные не позволяют в полной мере оценить динамику системы, кроме того, они требуют дополнительной предварительной обработки. Выводы. В статье рассмотрены принципы регулирования температуры пара с помощью впрыскивающих устройств. Приведена концептуальная модель фраг- мента паропровода ЗуТЭС, соответствующего второму впрыску, выбраны исходные данные для идентификации модели. Для построения модели предложена структура многослойной нейросети, обучаемой по алгоритму обратного распространения ошиб- ки. Из данных измерений ЗуТЭС сформированы наборы данных для обучения и тестирования нейросетевой модели второго впрыскивающего устройства. Исходная нейросеть была обучена и протестирована на трех вариантах наборов данных, наи- лучшие результаты получены для случая, когда в качестве входов нейросети взяты величины температур пара и металла змеевиков пароподогревателя, расходов пара и воды на впрыск, а также скорость изменения температур. Дальнейшее улучшение модели связано с фильтрацией исходных данных и введением дополнительных вход- ных величин, которые будут определять поведение системы на большом промежутке времени. 1. Инструкция по пуску и эксплуатации энергоблока 300 МВт – МЭЭ ПЭО "ДОНБАССЭНЕРГО", 1992. – 81c. 2. http://matlab.exponenta.ru/neuralnetwork/book2/index.php Ин-т прикл. математики и механики НАН Украины, Донецк mrgg@mail.ru Получено 19.05.08 116 содержание Том 16 Донецк, 2008 Основан в 1997г. содержание Том 16 Донецк, 2008 Основан в 1997г.
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-19989
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn 1683-4720
language Russian
last_indexed 2025-12-07T15:40:32Z
publishDate 2008
publisher Інститут прикладної математики і механіки НАН України
record_format dspace
spelling Красников, А.Л.
2011-05-19T18:55:29Z
2011-05-19T18:55:29Z
2008
Нейросетевое моделирование впрыскивающего устройства энергоблока ЗуТЭС / А.Л. Красников // Труды Института прикладной математики и механики НАН Украины. — Донецьк: ІПММ НАН України, 2008. — Т. 16. — С. 112-116. — Бібліогр.: 2 назв. — рос.
1683-4720
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19989
519.713
ru
Інститут прикладної математики і механіки НАН України
Труды Института прикладной математики и механики НАН Украины
Нейросетевое моделирование впрыскивающего устройства энергоблока ЗуТЭС
Article
published earlier
spellingShingle Нейросетевое моделирование впрыскивающего устройства энергоблока ЗуТЭС
Красников, А.Л.
title Нейросетевое моделирование впрыскивающего устройства энергоблока ЗуТЭС
title_full Нейросетевое моделирование впрыскивающего устройства энергоблока ЗуТЭС
title_fullStr Нейросетевое моделирование впрыскивающего устройства энергоблока ЗуТЭС
title_full_unstemmed Нейросетевое моделирование впрыскивающего устройства энергоблока ЗуТЭС
title_short Нейросетевое моделирование впрыскивающего устройства энергоблока ЗуТЭС
title_sort нейросетевое моделирование впрыскивающего устройства энергоблока зутэс
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19989
work_keys_str_mv AT krasnikoval neirosetevoemodelirovanievpryskivaûŝegoustroistvaénergoblokazutés