Перспектива збільшення економічності Зуєвської теплової електростанції за допомогою вибору оптимального режиму роботи енергоблоку

DNкп=-DNк+DNцн+DNкн+DNэж+DNнд , (4.3)

т. е. оптимальному значенню тиску пари в конденсаторі Рк=орt буде відповідати мінімальне зниження вироблення енергії, тобто -DNКП =min. Ця справедливо також при Q0 = const. Отже, як критерій економічності НПК може бути прийняте значення збільшення вироблення потужності відсіку турбіни ∆NКП.[26]

4.3 Дослідження факторів, що впливають на роботу НПК і енергоблоку.

4.3.1 Вплив зміни кінцевого тиску на роботу турбіни

Тиск за останнім щаблем може змінюватися в досить широких межах за рахунок зміни парового навантаження, забруднення трубок конденсатора, погіршення повітряної щільності вакуумної системи, зміни кількості й температури охолодної води й внаслідок інших причин, що впливають на режими роботи конденсаційної установки, що приводить до зміни потужності турбіни, а, отже, і блоку в цілому. Для більшості турбін середніх параметрів зміна тиску в конденсаторі на ±0,98*10-3 МПа приводить для всіх навантажень до зміни потужності приблизно на ± 1% номінальній потужності.

При підвищенні тиску в конденсаторі тепловий перепад на турбіну зменшується, причому це зменшення перепаду доводиться на кілька останніх щаблів. Напруги в цих щаблях зменшуються, зате збільшуються ступені реактивності. При невеликому збільшенні протитиску зміна реактивності не може викликати значного збільшення осьового зусилля. При роботі ж з різко погіршеним вакуумом можуть виникнути побоювання за надійність завзятого підшипника турбіни. Поряд із цим при значному погіршенні вакууму збільшується температура вихлопного патрубка турбіни, що може викликати расцентровку агрегату й поява неприпустимої вібрації.[18,29]

4.3.2 Повітряна щільність конденсатора

Одним із джерел зниження вакууму в конденсаторі - збільшення кількості повітря.

Повітря й інші гази, що не конденсуються, попадають у конденсатор двома шляхами: з пором і через нещільності вакуумної системи турбіни. Кількість газів, що не конденсуються, вступників у конденсатор з пором, невелике й становить величину порядку декількох відсотків від загальної кількості, що видаляє з конденсатора повітря. Таким чином, основна кількість газів, що видаляє з конденсатора, становить повітря, що проникає через нещільності елементів турбоустановки, що перебувають під розрідженням.

При значному зниженні парового навантаження величина присоса повітря, як правило, збільшується, оскільки під розрідженням виявляються всі нові ділянки корпуса турбіни й регенеративної системи.[36]

Проникнення повітря у вакуумну систему турбіни погіршує роботу конденсатора, викликаючи цілий ряд небажаних явищ. Насамперед повітря істотно погіршує коефіцієнт тепловіддачі від пари, що конденсується, до стінки конденсаторних трубок, зменшуючи тим самим загальний коефіцієнт теплопередачі в конденсаторі. Значні присоси повітря можуть викликати перевантаження пристроїв і погіршення вакууму із цієї причини.[23]

4.3.3 Переохолодження й киснєзміст конденсату

Переохолодженням конденсату називається різниця між температурою насичення пари при тиску в горловині конденсатора й температурою конденсату в усмоктувальному патрубку конденсатного насоса.

Переохолодження конденсату погіршує економічність установки, оскільки збільшується втрата тепла з охолодною водою й виникає необхідність у додатковому підігріві живильної води за рахунок пари з регенеративних відборів. Переохолодження конденсату погіршує деаерацію конденсату в конденсаторі, що може з'явитися причиною значного заряджання живильної води корозійно-активними газами.[36]

Підвищення змісту кисню в конденсаторі збільшує корозію водяного тракту від конденсатора до деаераційної установки. Киснева корозія конструктивний металів живильного тракту, крім руйнування металу, викликає замет поверхонь нагрівання казана й проточної частини турбіни окислами заліза, міді й ін. сполуками, що серйозно ускладнює експлуатацію основного встаткування й у ряді випадків приводить до аварійних положень. Джерелами зараження конденсату киснем можуть бути нещільності зварених сполук конденсатозбірника, у фланцевих сполуках конденсатотпроводів, у чепцевих ущільненнях насосів і вакуумних засувок, корпусів насосів, що перебувають під розрядженням.[29]

4.3.4 Забруднення конденсатора

Із усього різноманіття проблем, що виникають у процесі експлуатації конденсаторів одна з основних - відкладення на стінках трубок трубного пучка, що утворяться в процесі руху по них охолодної води.

Забруднення конденсаторів з водяної сторони є найбільш частою причиною погіршення вакууму.

Забруднення трубок конденсаторів, особливо відкладення на їхній внутрішній поверхні, омиваною охолодною водою, а також забивання трубних дощок і трубок з боку входу води більшими предметами приводять до погіршення теплотехнічних показників роботи конденсаторів - коефіцієнта теплопередачі, температурного напору й тиску пари, що відробило, у порівнянні з їхніми значеннями для відповідних режимних умов по нормативних характеристиках.

Характер і інтенсивність забруднення внутрішньої поверхні конденсаторних труб і пов'язані із цим порушення їхньої роботи залежать від багатьох факторів, до яких ставиться фізико-хімічна сполука охолодної води, її біологічні особливості, конструкція конденсатора й режим його роботи (швидкість руху води в трубках, температурний перепад і т.д.) і корозійна стійкість конденсаторних труб. Можливо випадкове влучення сторонніх предметів, а також змивання й віднесення з потоком охолодної води елементів конструкцій на циркуляційних насосів після обертових сіток [23].

За своїм характером забруднення можуть бути розбиті на три групи: а) механічні; б) біологічні; в) сольові.

Механічні й біологічні забруднення охолодних трубок і трубних дощок конденсатора приводять до:

–    повільному або застійному плину охолодної води в трубках через їхнє часткове забивання;

–    руйнуванню захисного окісного шару з наступною крапковою корозією мідних сплавів;

–    підвищенню місцевої швидкості води на ділянці, де застрягли великі частки, з виникненням швидко прогресуючої ерозії мідних сплавів;

–    виразкової корозії трубних дощок через волокнисті забруднення, трави;

–    зменшенню охолодної поверхні конденсатора через повне забивання охолодних трубок;

–    збільшенню втрати тиску в конденсаторі через забивання, що прохолоджують трубок.

Наслідку сольових забруднень охолодних трубок проявляються в основному в:

-    прискорення корозії трубок;

-    зменшенні прохідного перетину трубок, що веде до скорочення витрати охолодної води й підвищенню втрати тиску у водяному тракті конденсатора ;

-    погіршення теплообміну.[29]

4.4 Профілактично - оперативна діагностика

4.4.1 Інформація про відмову

Відмовою, відповідно до теорії надійності, прийнято вважати - порушення працездатності технічного об'єкта внаслідок неприпустимої зміни його параметрів або властивостей під впливом внутрішніх фізико-хімічних процесів і зовнішніх механічних, кліматичних або інших впливів.

У процесі експлуатації енергоблоків у системі НПК можуть виникати часткові й повні відмови. Повні відмови звичайно відносять до аварій. Часткові відмови в основному характеризуються поломками, які може локалізувати експлуатаційний персонал. Причини часткових відмов можна класифікувати на об'єктивні й суб'єктивні. До об'єктивних причин можна відносити зміна погодних умов (зміна t нар. возд , збільшення барометричного тиску, зледеніння в системі водопостачання, старіння встаткування й т.д.). До суб'єктивних - часткові відмови з вини експлуатаційного персоналу, ремонтників, монтажників і т.п. (погіршення характеристик насосів і ежекторів, забруднення поверхонь нагрівання й охолодження й т.п.).

Природно, перша група відмов - часткові відмови - у більшості випадків може бути попереджена персоналом станції.

При виникненні часткових відмов завдання експлуатаційного персоналу полягає не тільки в недопущенні розвитку відмови ( із часткового в повен ) , але й у продовження вироблення енергії при високих техніко-економічних показниках, надійності, безпеці й дотриманні вимог екології.[31]

4.4.2 Виявлення відмови

Для виявлення відмов можуть бути використані: штатні прилади й засоби контролю параметрів; непрямі виміри; порівняння з характеристиками й деякі інші способи.

Задаються питомі техніко-економічні показники резервів енергосистеми – аварійного, ремонтний і режимного, що забезпечують заданий рівень надійності енергопостачання.

Джерелом одержання даних про розподіли ресурсів деталей і елементів устаткування комплексу можуть бути:

1) дані експлуатації (для аналогічних умов застосування);

2) експертні оцінки;

3) імовірнісні моделі процесів руйнування, що використають розрахунки й дані міцності або ресурсних випробувань.

При роботі конденсаційної установки виробляється періодична перевірка щільності вакуумної системи із установленням присосів повітря, при нормальному навантаженні не повинні перевищувати 30 кг/годину.

Контроль ведеться за:

- гідравлічною щільністю конденсатора за допомогою хімічного аналізу основного конденсату;

- величиною нагрівання охолодної (цирк води) водою, що повинна бути 7-9 0С;

- температурою й тиском цирк. води на вході в конденсатор;

- вакуумом у конденсаторі;

- нормальною роботою основних ежекторів;

Відшукання дефектних трубок виробляється шляхом просвічування полум'ям парафінової свічі трубних дощок. Втягування полум'я свічі в трубку свідчить про наявність нещільності у відповідній трубці.

Ведеться контроль за вібростаном елементів турбоустановки. Якщо вібрація перевищує припустимі норми, безупинно зростає або приймає стрибкоподібний вигляд, то це свідчить про неполадки елементах конструкцій. І як раніше вже було сказано, при підвищенні кінцевого тиску виникає ряд проблем, що приводить до агрегату й неприпустимої вібрації.[18]

4.4.3 Джерела відмови - причини

Наслідком зниження вакууму в конденсаторі або збільшення Рк може бути:

-                       порушення енергетичного балансу між теплотою, що підводиться з парою, що відробила, і охолодженою водою, що відводить;

-                       збільшення пропуску пари в конденсатор;

-                       зниження витрати охолодженої води або збільшення температури охолодної води;

-                       порушення теплообміну між конденсованим парою й охолодженою водою.

Причиною цієї відмови є зниження коефіцієнта теплопередачі й збільшення температурного напору.

Зниження коефіцієнта теплопередачі може відбуватися внаслідок:

-                       забруднення поверхонь охолодження (трубок) конденсаторів органічними й неорганічними відкладеннями;

-                       підвищення змісту газів, що не конденсуються, у паровому просторі конденсаторів, в основному повітря, що попадає в конденсатор з парою, що відробила, через нещільності у вакуумній системі;

-                       одночасного забруднення й підвищення змісту повітря в парі, що конденсується.

Збільшення недогріву може відбуватися по цих же причинах.

Причинами збільшення присосів можуть бути:

- порушення роботи кінцевих ущільнень турбіни;

- виникнення тріщин у зварених сполуках;

- деформація фланцевих рознімань;

- присоси через колектор обігріву фланців і шпильок;

- присоси через сальники арматур, що перебуває під вакуумом.

4.4.4 Вибір оптимального способу усунення відмови (критерій opt)

Відновлення працездатності елемента блоку або блоку в цілому - це спосіб перекладу його зі стану відмови в працездатний стан. Такою операцією може бути регулювання елемента або блоку, ремонт або заміна на свідомо справний. Кожної такої операції приписується певна вартість.

Для знаходження оптимальної процедури відновлення працездатності повинен бути заданий критерій оптимальності. Таких критеріїв відомо, принаймні, три: середні вартості відновлення працездатності, імовірність відновлення працездатності з обмеженою вартістю, вартість усунення відмов із заданою ймовірністю. При необхідності оптимізації багаторазового відновлення працездатності найбільш природний як критерій середня вартість.

При забрудненнях трубок конденсаторів застосовують очищення трубок. Залежно від інтенсивності забруднення й видів відкладень застосовують різні профілактичні міри. У випадках механічного забруднення застосовують метод промивання зворотним потоком охолодної води. Також широке поширення одержало кулькове очищення конденсаторів.

Для очищення трубок від біологічних забруднень застосовують термічне сушіння.

Для усунення сольових забруднень, тобто утворення накипу на внутрішній поверхні трубок застосовують хімічну обробку води. У цей час приділяється велику увагу безреагентним методам обробки води: магнітна і ультразвукова обробка.

При більше серйозних неполадках виконують ремонт або заміну трубок конденсатора.[30]

4.4.5 Попередження відмов у роботі обладнання НПК

Одним з ефективних способів забезпечення якісної експлуатації енергоустаткування електростанції є діагностування його стану. Завдяки діагностиці проводиться попередження можливих відмов. Діагностуванням у теорії надійності прийнято вважати постановку діагнозу, тобто процес реалізації технічної діагностики.

Технічна діагностика - це встановлення й вивчення ознак, що характеризують наявність дефектів у машинах, пристроях, їхніх елементах і вузлах, для пророкування можливих відхилень у режимах їхньої роботи, а також розробка методів і засобів для виявлення й локалізації дефектів. Таким чином, технічне діагностування покликане забезпечувати плановий технічний стан об'єктів (елементів, підсистем і систем). Технічний стан об'єкта характеризується значеннями параметрів його, установленими технічними (енергетичними для енергетичних об'єктів) характеристиками. Технічний стан об'єкта можуть визначати параметри, що характеризують справний і несправний стан об'єктів. До числа основних властивостей технічних об'єктів, у тому числі елементів, підсистем і систем теплоенергетичних установок ТЕС і АЕС, що характеризують їхня надійність, можна віднести: відмови, працездатність і непрацездатність, гранична стан досліджуваних об'єктів і інше.

Визначення поняття відмови було наведено вище.

Працездатність - стан об'єкта, при якому він здатний виконувати задані функції, зберігаючи значення заданих параметрів у межах, установлених нормативно - технічною документацією.

Непрацездатність - стан об'єкта, при якому значення хоча б одного параметра, що характеризує здатність заданих функцій, не відповідає вимогам, установлених нормативно-технічною документацією.

Граничний стан - стан об'єкта, при якому його подальша експлуатація повинна бути припинена із причин: непереборного порушення вимог безпеки, непереборного відхилення заданих параметрів за встановлені межі (верхні, нижні), непереборного зниження ефективності експлуатації нижче припустимої, необхідності проведення поточного або капітального ремонту.

Для виявлення й аналізу тих або інших несправностей в устаткуванні і його основних вузлах і елементах, як правило, використається спостереження за відхиленням вимірюваних параметрів і інших характеристик цього встаткування. У тих випадках, коли безпосередні виміри неможливі, застосовуються методи, що ґрунтуються на моделюванні технологічних процесів, або на використанні корелляционних зв'язків між вимірюваними й не вимірюваними параметрами.

Сучасний розвиток засобів вимірів і обчислювальної техніки відкриває нові шляхи для підвищення ефективності використання енергоустаткування. Одним з таких шляхів є впровадження в енергетику оперативної технічної діагностики.

Під технічною діагностикою розуміється виявлення встаткування й систем ТЕС, що мають погіршені функціональні характеристики, визначення причин, що викликають появу цих дефектів, оцінку допустимості або доцільності подальшої експлуатації встаткування з урахуванням прогнозу розвитку виявлених дефектів. Тут, що виявляє погіршення функціональних характеристик ставиться до показників, як надійності, так і економічності.

Принципово важливо з позицій способів одержання й використання діагностичної інформації розділити загальний комплекс діагностування стану енергетичного обладнання на завдання оперативної й так називаної "ремонтної" діагностики. Ремонтна діагностика здійснюється на зупиненому обладнанні в процесі його ревізій і ремонтів; його основу крім візуальних обстежень становить неруйнуючий контроль стану металу. На відміну від цього оперативна діагностика здійснюється на працюючому обладнанні й використає в основному методи функціонального діагностування.[24]

4.4.6 Занесення в банк даних

Проведення цієї операції необхідно для збору інформації про всі можливі відмови. Завдяки їй виявлення відмов стало більше спрощеним процесом, оскільки, наприклад, маючи більші відхилення параметрів і інформацію в банку даних про всілякі причини й наслідки, можна робити висновки про порушення, що відбуваються, і миттєво переходити до їхнього усунення. Це дозволяє заощаджувати на засобах і часі і є у свою чергу дуже ефективним.

Занесення інформації в банк даних здійснюється в процесі експлуатації при кожному виявленні неполадок.

4.5 Оптимізація режимів роботи НПК

У цей час близько 80% енергоблоків ТЕС відробили свій ресурс, одночасно із цим використають палива з більше низькою теплотою згоряння, що привело до зниження їхньої потужності на 10-12%. Проблему часткової реабілітації енергоблоків можна вирішити шляхом оптимізації режимів експлуатації НПК.

У завдання НПК входить:

- вибір оптимального варіанта з можливих;

- приведення НПК в оптимальний стан.

Процес оптимізації НПК дуже складний, не тільки тому, що НПК являє собою складну систему, але й тому, що НПК – це елемент більше складної системи - енергоблок, електростанція. В енергетику як розрахунковий параметр прийнятий кінцевий тиск Рк.

Таким чином, завданням оптимізації НПК є вибір Рк. –opt.

Для рішення даного завдання необхідно визначити критерій оптимізації. У якості такого звичайно приймають:

при термодинамічній оптимізації ККД турбоустановки ηту, питомі витрати теплоти qту й т.д.;

при техніко-економічної – наведені розрахункові витрати або і їхню змінну частину З.

Оцінити кількісно вплив кінцевого тиску Рк на теплову економічність турбоустановки в реальних умовах дуже складно, тому що економічний вакуум на виході з турбіни завжди нижче економічного (граничного) через втрати на виході з турбіни; втрати з вихідною швидкістю пари; зміна вологості пари, що впливає на ηoi.

Економічний вакуум у конденсаційній установці нижче економічного вакууму турбіни через термічні опори поверхонь охолодження конденсатора, витрати енергії на привід конденсатних насосів і ежекторів.

З огляду на складну залежність між ККД турбоустановки ηту, ККД електростанції (ηс) ,питомих витрат (qэ, bу) змінної частини розрахункових витрат З=f(ηс) від економічного вакууму енергоблоку ( із НПК), прийнято оцінювати вплив вакууму на роботі енергоблоку по збільшенню потужності.

Найбільш кращим методом дослідження в цей час вважається метод математичного моделювання, з використанням елементів аналітичного методу (енергетичних характеристик) і інформативних даних про поточні параметри.

Вирішувати питання оптимізації НПК необхідно з використанням сучасних систем технічної діагностики (СТД).[29]

4.6 Розробка системи технічного діагностування НПК

4.6.1 Завдання й функції СТД

Оперативна технічна діагностика встаткування є розвитком традиційного оперативного контролю й органічно входить до складу інформаційних функцій АСУ ТП. Рішення більшості завдань оперативної технічної діагностики здійснюється в темпі процесу. Таким чином, автоматизовані системи комплексної технічної діагностики (АСКТД) можуть розглядатися як підсистеми інформаційно-обчислювальних комплексів (ІОК) АСУ ТП. При цьому для рішення завдань технічної діагностики залежно від їхньої постановки, структури АСУ ТП і функціональних можливостей використовуваної обчислювальної техніки можуть знадобитися як додаткові засоби виміру, так і засобу перетворення інформації, аж до спеціалізованих обчислювальних пристроїв, автономних або інтегрувальних з ИВК.

Для діагностичних завдань, результати, рішення яких потрібні для пост оперативного аналізу умов експлуатації устаткування або для довгострокового планування експлуатаційного й ремонтного обслуговування, вимога одержання рішення в темпі процесу не пред'являється й діагностування може здійснюватися за даними оперативного контролю не оперативно при необхідності на зовнішній стосовно АСУ ТП обчислювальної техніки в АСУ ТЕС або енергооб'єднання. Це ставиться, наприклад, до завдань розрахунку вироблення ресурсу або прогнозування зміни економічності устаткування в процесі експлуатації.

Комплексний характер діагностичного контролю створює передумови для одержання інтегральних оцінок стану устаткування. Це повинне дати можливість використати діагностичну інформацію не тільки для оперативного керування устаткуванням і пост оперативного аналізу умов його роботи, але й для більше обґрунтованого планування ремонтного обслуговування з урахуванням поточного стану устаткування і його прогнозованих змін.

Разом з тим досвід розробки АСКТД і системний аналіз вимог до діагностичного забезпечення енергетичних об'єктів свідчать про те, що зі збільшенням об'єму, повноти й глибини діагностування труднощі реалізації, освоєння й підтримки в роботі АСКТД не збалансовано зростають. Це в першу чергу пов'язане з об'ємом і вимогами до якості вихідної (вимірюваної) інформації, необхідної для діагностування, із забезпеченням вірогідності й цінності одержуваної діагностичної інформації.

Основними завданнями АСТД залишаються: підвищення надійності встаткування шляхом підвищення якості його експлуатації завдяки розвитку й удосконалюванню діагностичного контролю; запобігання по можливості, розвитку аварійних ситуацій шляхом виявлення дефектів на ранніх стадіях їхнього розвитку й удосконалювання системи планово-попереджувальних ремонтів з урахуванням фактичного стану й умов експлуатації встаткування, даних про його пошкоджуваність.

На досягнення цих цілей повинне бути спрямоване рішення кожної із завдань технічної діагностики незалежно від того, здійснюється вона в складі функцій АСКТД, за допомогою локальної підсистеми автоматизованого діагностичного контролю або за допомогою автономного спеціалізованого пристрою.[32]

Виходячи з вище сказаного, можна сформулювати найбільш характерні завдання й функції СТД:

1. Попередження найбільш імовірних і характерних відмов (часткових або повних) в елементах підсистемах і системах ТЕС і АЕС.

Для цього необхідно:

1.1              На підставі досвіду експлуатації й статистичних даних, визначити найбільш характерні відмови для розглянутих об'єктів ТЕС і АЕС.

1.2              Мати або розробити характеристики цих відмов.

1.3              Мати або обчислити дані по збитках внаслідок даних відмов.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10