Вычужанин В.В.

Одесский национальный морской университет

Технико-экономическая оптимизация судовой центральной СККВ

При оценке эффективности работы СККВ специалисты проводят технико-экономический анализ, определяющий только массогабаритные и экономические характеристики систем. Таких результатов анализа для объективной оценки СККВ недостаточно. Для полной оценки СККВ необходим анализ, определяющий термодинамическую эффективность агрегатов и системы в целом. Использование эксергетического метода в сочетании с технико-экономическим анализом позволяет оценить совершенство СККВ, выбрать оптимизирующие параметры, оказывающие наибольшее влияние на термодинамическую эффективность системы. В целях минимизации энергетических затрат, определения заданных значений расходов рабочих сред проведена технико-экономическая оптимизация комплекса СККВ–СХ. Для оптимизации параметров комплекса определялись условия, обеспечивающие минимум приведенных затрат. Задача решалась с использованием эксергетической модели установки, построенной с учетом требований термоэкономики. Взаимосвязь технологических параметров в процессе оптимизации приводит к необходимости нахождения условного экстремума. То есть рассчитываемые в процессе оптимизации значения оптимизирующих переменных должны удовлетворять как экстремальному значению целевой функции, так и уравнениям, связывающим переменные между собой. Для нахождения условного экстремума целевой функции был применен метод неопределенных множителей Лагранжа. Выражение целевой функции имеет вид:

, (1)

где , – неопределенные множители Лагранжа;

– цена электроэнергии;

– время работы оборудования в течение суток

В выражении (1) , , , – эксергия, подводимая к компрессору, насосам забортной воды и рассольному, электровентилятору. , – эксергия, отводимая от хладоагента в конденсаторе и от рассола в испарителе. Значения эксергетических потоков находятся по формулам:

; (2)

; (3)

; (4)

; (5)

; (6)

; (7)

где θ_во, θ_к, θ_и – температурные напоры в воздухоохладителе, конденсаторе, испарителе

– эксергия, отводимая от воздуха в воздухоохладителе;

, , – расход, рассола, хладагента, забортной воды;

, , – температура окружающей среды, кипения и конденсации хладагента;

, , , – частота вращения электродвигателей вентилятора, компрессора и насосов рассольного и забортной воды

Для расчета значений оптимизируемых переменных, обеспечивающих минимальные приведенные затраты использовалась методика решения трансцендентных уравнений. В качестве примера на рис. 1 приведены расчетные значения оптимальных приведенных затрат, расхода рассола от температуры окружающей среды.

Рис. 1. Изменения оптимальных значений расхода холодоносителя в зависимости от температуры окружающей среды для рассольного насоса

В результате решения оптимизационной задачи были получены наборы значений, отражающие оптимальные законы изменения приведенных затрат, расходов сред, обеспечивающие минимум приведенных затрат исследуемого комплекса. Установленные оптимальные величины расходов регулируемых сред позволяют снизить приведенные затраты на воздухообработку, что способствует уменьшению энергопотребления. Полученные результаты могут быть использованы при обосновании выбора параметров и диапазонов регулирования оборудования судовой центральной СККВ. Учет результатов статической технико-экономической оптимизации судовой центральной СККВ при ее автоматизации позволит конкретизировать заданные значения регулируемых параметров системы, а значит осуществить управление СККВ по ее эксергетическим показателям.