Preview

Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ

Расширенный поиск

Имитационное и математическое моделирование паротурбинной установки атомной электростанции

https://doi.org/10.21122/1029-7448-2026-69-3-276-286

Аннотация

Паротурбинные установки на ядерных энергетических блоках относятся к конденсационному типу. Основными параметрами,  влияющими  на эффективность работы таких установок, являются расход пара на входе в турбину, изменение температуры и расход охлаждающей воды, поступающей в конденсатор. Любое изменение этих параметров непосредственно отражается на количестве электрической энергии, вырабатываемой паровой турбиной. Для изучения их влияния необходимо собрать большой объем данных и построить математическую модель. Сбор данных с помощью измерительного и регистрирующего оборудования является сложным и трудоемким процессом, связанным как с технологическим временем, необходимым для их получения, так и с последующей обработкой. Имитационное моделирование представляет собой современный исследовательский инструмент, который позволяет изучать энергетические системы без нарушения технологического процесса. Этот вид моделирования предусматривает создание аналога существующего объекта в графической программной среде, где задаются его геометрические и физические параметры, характеризующие свойства объекта. Результаты, полученные при решении имитационной модели, должны быть сопоставлены с данными, полученными в характерных режимах работы исследуемого объекта. Настоящая работа направлена на разработку имитационной модели для оценки характеристик конденсационной паротурбинной установки ядерного энергетического блока модели К-1000-60/1500-2. Такой тип установки является типичным для энергоблоков с реакторами ВВЭР-1000. Полученные в результате моделирования данные будут использованы для построения математической модели, определяющей параметры, характеризующие работу конденсационной паротурбинной установки.

Об авторах

С. Н. Камарова
Карагандинский индустриальный университет
Казахстан

г. Темиртау



К. Х. Христов
Технический университет Софии
Болгария

Адрес для переписки:
Христов Калоян Х.

Технический университет Софии,
бульвар «Климент Охридски»,

8 1000, г. София,
Республика Болгария
Тел.: +359 2 965 2359

k.hristov@tu-sofia.bg



Г. Г. Жабалова
Карагандинский индустриальный университет
Казахстан

г. Темиртау



О. Н. Онищенко
Карагандинский индустриальный университет
Казахстан

г. Темиртау



Е. Н. Болатов
Назарбаев университет
Казахстан

г. Астана



Список литературы

1. Hristov K., Genovski I. (2021) Mathematical Models of the Energy Characteristics of a Backpressure Steam Turbine Based on a Simulation Study. Web of Conferences, 327, 01003. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202132701003

2. Genovski I., Hristov K. (2020) Model Research of the Energy Efficiency of a Cogeneration Backpressure Steam Turbine Installation. Web of Conferences, 207, 02004. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202020702004

3. Hristov K. (2024) Study of the Efficiency of the Joint Operation of a Cogeneration Steam Turbine with a Heat Pump Installation. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1380, 012024. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1380/1/012024

4. Hristov K, Genovski I. (2023) Influence of Temperature of Return District Water on the Performance of a Backpressure Steam Turbine Installation. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1128, 012024. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1128/1/012024

5. Jang H. J., Kang S. Y., Lee J. J., Kim T. S., Park S. J. (2015) Performance Analysis of a MultiStage Ultra-Supercritical Steam Turbine Using Computational Fluid Dynamics. Applied Thermal Engineering, 87, 352–361. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2015.05.007

6. Pysmenna U. Y., Trypolska G. S. (2020) Sustainable Energy Transitions: Overcoming Negative Externalities. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 63 (4), 312–327 (in Russian). https://doi.org/10.21122/1029-74482020-63-4-312-327

7. Kamarova S., Abildinova S., Terziev A., Elemanova A. (2020) The Efficiency Analysis of the SH-25A Ball Drum Mill when Grinding Industrial Products of Fossil Fuels. E3S Web of Conferences, 180, 01003. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202018001003

8. Kamarova S., Abildinova S., Terziev A., Baydusenov G. (2022). Improving the Efficiency of the Coal Grinding Process in Ball Drum Mills at Thermal Power Plants. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (1(115)), 93–105. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253034

9. Mikhalevic A. A., Rak U. A. (2021) Belarus Power Engineering System Modeling Taking into Account the Nuclear Power Plant Commissioning. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 64 (1), 5–14 (in Russian). https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-1-5-14

10. Gu C., Xie D., Sun J., Wang X., Ai Q. (2015) Optimal Operation of Combined Heat and Power System Based on Forecasted Energy Prices in Real-Time Markets. Energies, 8 (12), 14330–14345. https://doi.org/10.3390/en81212427

11. Yanchuk V. V., Romaniuk V. N. (2022) Operating Thermal Power Plants Efficiency Improvement under Current Conditions. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 65 (6), 511–523 (in Russian). https://doi.org/10.21122/1029-7448-2022-65-5-511-523

12. Ignatovich R. S. (2025) Principles of Organization and Functioning of Mini-CHP Plants Using Local Fuels in Conditions of Hydrogen Energy. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 68 (1), 76–96 (in Russian). https://doi.org/10.21122/1029-7448-2025-68-1-76-96

13. Zoryna T. G., Aliaksandrovich S. A., Kondrusev V. Yu., Starostenko K. V. (2025) Methodical Approach to Estimating the Costs of Increasing Electricity Consumption in the Republic of Belarus in the Context of Nuclear Energy Development. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 68 (3), 274–286 (in Russian). https://doi.org/10.21122/1029-7448-2025-68-3-274-286

14. Shavdinova M., Aronson K., Borissova N. (2020) Development of Condenser Mathematical Model for Research and Development of Ways to Improve its Efficiency. Journal of Applied Engineering Science, 18 (4), 578–585. https://doi.org/10.5937/jaes0-27517

15. Uzakov G. N., Sednin V. A., Safarov A. B., Mamedov R. A., Rakhmatov O. I. (2025) Simulation and Calculation of Parameters of a Small Solar Greenhouse in Order to Increase its Energy Efficiency. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 68 (4), 367–384 (in Russian). https://doi.org/10.21122/1029-7448-2025-68-4-367-384

16. Korsak K. P., Romanko V. A. (2025) Simulation Modeling and Probabilistic Safety Analysis in Nuclear Power Plant Risk Management. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 68 (5), 428–441 (in Russian). https://doi.org/10.21122/1029-7448-2025-68-5-428-441

17. Tatarinova N. V., Suvorov D. M. (2016) Development of Adequate Computational Mathematical Models of Cogeneration Steam Turbines for Solving Problems of Optimization of Operating Modes of CHP Plants. 2016 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). Chelyabinsk. https://doi.org/10.1109/ICIEAM.2016.7911578

18. Alobaid F., Karner K., Belz J., Epple B., Kim H.-G. (2014) Numerical and Experimental Study of a Heat Recovery Steam Generator During Start-Up Procedure. Energy, 64, 1057–1070. https://doi.org/10.1016/j.energy.2013.11.007

19. Dmitriev S. M., Barinov A. A., Pronin A. N., Sorokin V. D., Khrobostov A. E. (2016) Experimental Study of Local Hydrodynamics and Mass Exchange Processes of Coolant in Fuel Assemblies of Pressurized Water Reactors. Energetika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 59 (6), 591–603 (in Russian). https://doi.org/10.21122/1029-7448-2016-59-6-591-603

20. Alobaid F., Mertens N., Starkloff R., Lanz T., Heinze C., Epple B. (2017) Progress in Dynamic Simulation of Thermal Power plants. Progress in Energy and Combustion Science, 59, 79–162 https://doi.org/10.1016/j.pecs.2016.11.001

21. Benato A., Stoppato A., Bracco S. (2014) Combined Cycle Power Plants: A Comparison Between Two Different Dynamic Models to Evaluate Transient Behaviour and Residual Life. Energy Conversion and Management, 87, 1269–1280. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2014.06.017

22. Mehrpooya M., Ashouri M., Mohammadi A. (2017). Thermoeconomic Analysis and Optimization of a Regenerative Two-Stage Organic Rankine Cycle Coupled with Liquefied Natural Gas and Solar Energy. Energy, 126, 899–914. https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.03.064

23. Shempelev A., Iglin P., Tatarinova N. (2017) On Condenser Mathematical Model Method Introduction into Steam Turbine Unit Mathematical Model. 2017 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). St. Petersburg. https://doi.org/10.1109/icieam.2017.8076455.

24. Badyda K. (2014) Mathematical Model for Digital Simulation of Steam Turbine Set Dynamics and On-Line Turbine Load Distribution. Transactions ot the Institute of Fluid-Flow Machine, (126), 65–82.

25. Kowalczyk B., Kowalczyk C., Rolf R., Badyda K. (2014) Model of an ANSALDO V94.2 Gas Turbine from Lublin Wrotków Combined Heat and Power Plant Using GateCycle™ Software. Journal of Power Technology, 94 (3), 190–195. Available at: https://papers.itc.pw.edu.pl/index.php/JPT/article/view/553.

26. Plis M., Rusinowski H. (2018) A Mathematical Model of an Existing Gas-Steam Combined Heat and Power Plant for Thermal Diagnostic Systems. Energy, 156, 606–619. https://doi.org/10.1016/j.energy.2018.05.113

27. Liu Z., Karimi I. A. (2018) Simulating Combined Cycle Gas Turbine Power Plants in Aspen HYSYS. Energy Conversion and Management, 171, 1213–1225. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.06.049

28. Uyanık G. K., Güler N. (2013) A Study on Multiple Linear Regression Analysis. Procedia – Social and Behavioral Sciences, 106, 234–240. https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2013.12.027

29. Pan J., Gao L., Dai Y. (2010) A New Non-Linear Model of Steam Turbine Unit for Dynamic Analysis of Power System. 2010 IEEE International Conference on Power System Technology. Hangzhou. https://doi.org/10.1109/POWERCON.2010.5666735


Рецензия

Для цитирования:


Камарова С.Н., Христов К.Х., Жабалова Г.Г., Онищенко О.Н., Болатов Е.Н. Имитационное и математическое моделирование паротурбинной установки атомной электростанции. Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2026;69(3):276-286. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2026-69-3-276-286

For citation:


Kamarova S.N., Hristov K.H., Zhabalova G.G., Onichshenko O.N., Bolatov Y.N. Simulation and Mathematical Modeling of a Steam Turbine Installation for a Nuclear Power Unit. ENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations. 2026;69(3):276-286. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2026-69-3-276-286

Просмотров: 147

JATS XML


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1029-7448 (Print)
ISSN 2414-0341 (Online)