Прототип цифрового двойника теплофикационной турбины: особенности разработки и результаты тестирования

Александр Маратович Матинян; Дмитрий Александрович Новицкий; Алексей Васильевич Неклюдов; Юрий Михайлович Посохов

Прототип цифрового двойника теплофикационной турбины: особенности разработки и результаты тестирования

Александр Маратович Матинян, Дмитрий Александрович Новицкий, Алексей Васильевич Неклюдов, Юрий Михайлович Посохов

Аннотация

Изложены основные идеи предлагаемой концепции использования цифровых двойников для совместного решения задач: уточнения параметров режима работы оборудования по измерениям; обнаружения неисправности средств измерений; оценки технического состояния основного оборудования; оценки эффективности (экономичности) режима работы оборудования. Разработана упрощённая модель тепловой турбины для прототипа цифрового двойника, отличающаяся от аналогов применением эквивалентной схемы турбины с теплообменными аппаратами; сочетанием статистических зависимостей ряда параметров режима работы оборудования с уравнениями идеализированных физических процессов; формализацией проблемы в классе смешанно-, линейно-, целочисленной оптимизации. Описаны первые результаты её тестирования и перспективы развития.

DOI 10.71841/EP.ELST.2024.1118.9.06

Ключевые слова

идентификация параметров, паровая турбина, оценка состояния, цифровой двойник, основанный на данных подход, машинное обучение на основе уравнений физических законов.

Полный текст:

PDF

Литература

Madron, F. Balancing and Data Reconciliation of a steam turbine with auxiliaries [Electronic resource] / F. Madron. – (DOI: 10.13140/RG.2.1.1042.8967).

Manenti, F. Online Data Reconciliation with Poor Redundancy Systems [Electronic resource] / F. Manenti, M.G. Grottoli, S. Pierucci // Industrial & Engineering Chemistry. – 2011. -- Research. 50. 10.1021/ie202259b.

Narasimhan, S. Data Reconciliation and Gross Error Detection: An Intelligent Use of Process Data [Text] / W.E. Hart [et al.] – Houston Gulf Publishing company, 2000.

Somayeh, M. Digital Twins for Industrial Applications. Definition, Business Values, Design Aspects, Standards and Use Cases [Text] / M. Somayeh, P. Van Schalkwyk, B. Boss // ResearchGare. – 2020. – February.

Cruz, Sam & Panov, Vili & Bingham, Chris. (2022). GAS TURBINE SENSOR FAULT DIAGNOSTIC SYSTEM IN A REAL-TIME EXECUTABLE DIGITAL-TWIN. 10.33737/gpps22-tc-109.

Пронин, А.Н. Достоверность измерительной информации в системах управления. Проблемы и решения [Текст] / А.Н. Пронин, К.В. Сапожникова, Р.Е. Тайманов // T-Comm. -- 2015. -- № 3.

Клер, А.М. Эффективная методика настройки математических моделей теплоэнергетического оборудования на его фактическое состояние [Текст] / А.М. Клер, В.Э. Алексеюк // Вестник ПНИПУ. Электротехника, информационные технологии, системы управления. -- 2019. -- № 31.

Бубнов, К.Н. Система непрерывного мониторинга технического состояния и оперативной диагностики паровой турбины [Текст] / К.Н. Бубнов, В.П. Жуков, А.В. Голубев, Е.В. Барочкин, С.И. Шувалов // Вестник ИГЭУ. – 2023. – Вып. 4. – С. 85 – 93.

Об утверждении порядка определения нормативов удельного расхода топлива при производстве электрической и тепловой энергии [Текст]: приказ Минэнерго России от 30.12.2008 № 323 (ред. от 30.11.2015).

Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники изделий. Общие положения [Текст]: ГОСТ Р 57700.37-2021. – Введ. 01.01.2022. – М.: Российский институт стандартизации, 2021.

Прохоров, А. Цифровой двойник. Анализ, тренды, мировой опыт [Текст] / А. Прохоров, М. Лысачев. – М.: ООО «АльянсПринт», 2020. – 401 с.

Матинян, А.М. Применение методов PI-ML для экстраполяции при моделировании стационарных режимов работы паровой турбины в рамках разработки прототипа ее цифрового двойника [Текст] / А.М. Матинян, Д.А. Новицкий, А.В. Неклюдов, Ю.М. Посохов // Электрические станции. – 2024. -- № 4. – С. 46 -- 53

Методические указания по тепловым испытаниям паровых турбин [Текст]: МУ 34-70-093-84. – М.: Союзтехэнерго, 1984.

Hart, W.E. Pyomo – Optimization Modeling in Python [Text] / W.E. Hart [et al.] – NY Springer, 2017.

Сивакова, Т.В. Исследование методов решения задач смешанного целочисленного линейного программирования [Текст] / Т.В. Сивакова, В.А. Судаков, В.С. Шимко // Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша. -- 2024. -- № 24. – С. 18. – (https://doi.org/10.20948/prepr-2024-24).

https://github.com/Pyomo/pyomo/pull/3299 [Electronic resource]