Очков В.Ф., Орлов К.А.
Московский энергетический институт (ТУ)
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.
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 (Ср) и
изохорной (Сv) 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)
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.
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.
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)