Сетевые расчеты для энергетики

Обеспечение энергетики качественными и доступными расчетами – важная задача в области повышения надежности, экономичности и экологической безопасности теплоэнергетического оборудования.

В Московском энергетическом институте (www.mpei.ru) совместно с ООО «Триеру» разработан комплекс программных средств и информационных технологий «Электронная Энциклопедия Энергетики» (ТриЭ – www.trie.ru). В последнее время модули Комплекса размещаются в Интернете со свободным доступом к следующим расчетным ресурсам, связанным с теплоэнергетикой.

1. Свойства воды и водяного пара, воздуха и дымовых газов (программа WaterSteamPro)

Пакет программ WaterSteamPro (www.wsp.ru) предназначен для вычислений теплофизических свойств воды и водяного пара, воздуха и дымовых газов в широком диапазоне исходных данных [1, 2].

В программе определено более 300 функций для вычислений свойств воды и водяного пара по формулам, предложенным Международной Ассоциацией по Свойствам Воды и Водяного Пара (www.iapws.org).

Пакет программ WaterSteamPro официально зарегистрирован в Российском Агентстве по Патентам и Товарным Знакам, в Госстандарте России и рекомендована Департаментом генеральной инспекции по эксплуатации электрических станций и сетей РАО «ЕЭС России» для использования в энергетике.

Программа WaterSteamPro может быть подключена практически ко всем программным средам (Microsoft Excel, Mathcad, Fortran, C++, Visual Basic, Delphi и т.д.), используемых для теплотехнических расчетов.

Многие функции программы WaterSteamPro открыты в Интернете. На рис. 1 в качестве примера показана страница Интернета с адресом http://twt.mpei.ac.ru/mas/worksheets/wsp_PH.mcd, по которой можно узнать параметры воды или водяного пара по заданным значениям давления и энтропии. Страница специально отформатированная так, чтобы ее можно было просматривать не только через обычный компьютер, но и в том числе и беспроводно через карманный компьютер (PDA – personal digital assistant) или через сотовый телефон (коммуникатор, SmartPhone). Посетитель сайта может изменить значение входных параметров, нажать на кнопку Recalculate (Пересчитать) и получить новые значения параметров воды или водяного пара: температуры (t), энтальпии (h), удельного объема (v), изобарной (С_р) и изохорной (С_v) удельной теплоемкости и т.д. Реализованы все сочетания исходных параметров, что отображено в окончании адресов сайтов: wsp_PH – давление-энтропия (см. рис. 1), wsp_PТ – давление-температура, wsp_HS – энтальпия-энтропия и т.д. Сетевые расчеты ведутся по технологии Mathcad Application Server [3]: посетитель сайта открывает на специализированном сервере расчетный документ математической программы Mathcad, дистанционно меняет в нем исходные данные и опять же через Сеть получает ответ.

Рис. 1. Пример работы с сайтом Интернета по свойствам воды водяного пара (http://twt.mpei.ac.ru/MAS/Worksheets/wsp_PS.mcd)

2. Комплекс расчетных программ для энергетики, доступных через Интернет (www.vpu.ru/mas).

В настоящее время большое количество научно-технических расчетов в энергетике реализовано в программной среде Mathcad, которая позволяет, с одной стороны, сохранить естественную форму записи формул, а с другой – вставить в них мощный математический аппарат (решение уравнений и систем – алгебраических и дифференциальных – обыкновенных и в частных производных, работа с векторами и матрицами, решение статистических задач, плоская и объемная графика, аналитические преобразования, анимация, создание сложных пользовательских функций средствами встроенного языка программирования, работа с единицами измерения и др.). Кроме того, в среде Mathcad возможен вызов функций по теплофизическим свойствам воды и водяного пара WaterSteamPro (см. www.wsp.ru – см. выше). В среду Mathcad могут быть интегрированы также такие широко распространенные современные программные среды как Excel, MatLab и LabView. Все это делает программу Mathcad одним из самых популярных средств выполнения инженерно-технических расчетов инженерами-энергетиками.

Рис. 2. Термодинамический цикл в Интернете (http://twt.mpei.ac.ru/MAS/Worksheets/RankinePP.mcd)

На рис. 2 отображен сайт в Интернете, по которому можно не только рассчитать термический кпд идеального паротурбинного цикла с промежуточным перегревом [4] пара в зависимости от пяти входных параметров с выбором единиц температуры и давления, но и построить диаграмму цикла, выбрав параметры воды или водяного пара у осей: Т-Н диаграмма (рис. 2), Н-S диаграмма и т.д. На рис. 2 не показана, но на отмеченном сайте есть и трехмерная диаграмма паротурбинного цикла: Т-Н-S диаграмма, Т-Р-V диаграмма и т.д.

Технология Mathcad Application Server позволила создать электронную версию справочника «Теплотехника и теплоэнергетика», вышедшего в Издательстве МЭИ в 4 томах [5], охватывающего свойства материалов, используемых в энергетике, в том числе и со статистической обработкой традиционных таблиц с выдачей регрессионных уравнений. В Сети открыты также расчетные документы по процессам, аппаратам и технологиям, применяемым в энергетике

Технология удаленных расчетов позволяет решить следующие проблемы [6-7]:

· нет необходимости ставить на компьютеры пользователей (инженеров-энергетиков и научных работников) саму какую-либо программу, искать, проверять на отсутствие вирусов и запускать прикладной файл; достаточно только подключить компьютер к Интернет и обратиться к серверу через браузер (Internet Explorer 5.5 и выше);

· новые расчетные методики моментально становятся доступными всем пользователям энергетической отрасли и вузам энергетического профиля;

· любые ошибки, недоработки и допущения в программах, замеченные как самим автором расчетной методики, так и пользователями, могут быстро (и незаметно для пользователей) исправляться;

· легко и эффективно решаются вопросы администрирования доступа к расчетам, а также сертификации расчетных методик.

Выводы:

В результате почти двадцатилетней работы в Московском энергетическом институте создан сертифицированный комплекс программных средств, позволяющий организовать входной и выходной контроль знаний, обучение и тренировки персонала энергопредприятий, проектных и конструкторских организаций энергетики, а также студентов учебных заведений энергетического профиля. В настоящее время в русле мировых тенденций ведется постепенный перевод комплекса с компьютерных носителей (дисков) в Интернет, что переводит Комплекс на новый уровень доступности и резко повышает оперативность выхода новой информации к пользователям, ввода дополнений и исправлений.

Литература:

1. Программный комплекс WaterSteamPro для расчета теплофизических свойств воды и водяного пара / Александров А.А., Орлов К.А., Очков В.Ф. и др. // X Всероссийская конференция по теплофизическим свойствам веществ: Тез. докл. – Казань. – 2002. – С. 187-188 (http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/WSP_art/index.htm ).

2. Александров А.А, Очков В.Ф., Орлов К.А. Уравнения и программы для расчета свойств газов и продуктов сгорания // Теплоэнергетика. – 2005.- № 3. – С. 48-55.

3. Очков В.Ф. Mathcad 12 для студентов и инженеров. БХВ-Петербург, 2005 г. (ISBN: 5-94157-289-1 – http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/Mathcad_12/index.html)

4. Александров А.А., Орлов К.А., Очков В.Ф. Математические пакеты – новые подходы при расчетах процессов термодинамики и других научных дисциплин // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2005. – № 11-12. – С. 80-87 (http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/Mat_h_Therm/index.html)

5. Очков В.Ф. Математические пакеты и сетевой интерактивный теплотехнический справочник: проблемы и решения // Теплоэнергетика. 2006. № 6. С. 71-77 (http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/TE_6_2006/index.html).

6. Грибин В.Г., Очков В.Ф., Буринов М.А. Типовые энергетические характеристики и расчеты в Интернете // Энергетик, №11, 2004 (http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/MAS_Turbine/index.html)

7. Очков В.Ф., Осипов О.Г., Волокитин М.В. Новые подходы при публикации в корпоративной сети энергетики отраслевых стандартов и других руководящих документов с расчетной составляющей // Новое в российской электроэнергетике. – 2005. – № 10.- С. 26-30 (http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/RD_MAS/index.html)