Визначення оптимальних строків чищення поверхонь теплообміну конденсаторів парових турбін

3.4.1 Визначення оптимальних строків чищення поверхонь теплообміну конденсаторів парових турбін

У цей час, при експлуатації застарілого обладнання ТЕС і АЕС і різкої зміни графіків електричних навантажень, одним з ефективних способів підвищення економічності є розробка й впровадження профілактичних заходів щодо усунення й попередження відмов у роботі встаткування. Для конденсаційних установок, одним з істотних способів є чищення поверхонь конденсаторів. Ефективність чищення конденсаторів багато в чому визначається строками й способами чищення. Пропонується методика визначення оптимальних строків чищення з урахуванням температури охолодної води, її забруднення, режиму роботи енергоблоку й вибору оптимального способу для умов конкретних ТЕС і АЕС.

Оскільки найближчим часом проблеми реабілітації ТЕС не можуть бути вирішені шляхом глобальних реконструкцій устаткування, то на нашу думку одним з реальних варіантів є вдосконалювання режимів експлуатації встаткування, як окремих елементів (казанів, турбін, генераторів), так і енергоблоків у цілому. Для рішення цього питання необхідна оптимізація режимів експлуатації, з урахуванням досягнення вітчизняної й світової науки в області енергетики й нових технологій.

Досить істотний вплив на показники ефективності ТЕС роблять низькопотенційні комплекси, і їхній основний елемент конденсатор. Зміна режимів роботи енергоблоків і якості охолодженої води приводять до інтенсивного забруднення поверхні теплообміну конденсаторів, а отже до зниження вакууму й значному росту витрат на підтримку чистоти поверхонь охолодження конденсаторів [8],[18]. Забруднення конденсаторів приводить:

- до зниження потужності енергоблоків (недовиробіток електроенергії);

- при збільшенні тиску на 1 кПа потужність турбіни в конденсаційному режимі зменшується на 0,8 - 0,9% або настільки ж зростає питома витрата палива;

- збільшенню експлуатаційних витрат;

- до погіршення економічності енергоблоків.

Одночасно із цим підтримування чистоти конденсаторів вимагає додаткових витрат, приводить до недовиробітку електроенергії в період чищень [9]. У цьому зв'язку виникає проблема оптимізації режимів чищення конденсаторів.

В основу математичної моделі визначення оптимальних строків чищення поверхонь конденсаторів прийнята методика [12], що удосконалена авторами шляхом обліку й аналізу багаторічних статистичних даних умов експлуатації елементів низькопотенційних комплексів енергоблоків Змиївської ТЕС, Зуєвської ТЕС, Запорізької АЕС.

Відмінність пропонованої методики визначення оптимальних строків чищення від існуючих полягає в наступному:

Замість незалежної оптимізації кожного інтервалу між чищеннями [12]- [15] пропонується оптимізація на деякому характерному інтервалі часу Т. За час вибирається міжремонтний період. У цьому випадку реалізується оптимальне розташування на тимчасовій осі моментів відключення конденсатора на очищення, тобто

, (3.4. 1)

де k - кількість відключень конденсатора на чищення за міжремонтний період;

Т - міжремонтний період блоку, година;

∆ τ - тривалість чищення конденсатора, година;

 - оптимальний інтервал між двома чищеннями, година;[8].

Пропонується облік нерівномірності температури охолодної води за період Т шляхом перерахування проміжків між чищеннями, тобто введення нерівних інтервалів між чищеннями протягом часу Т.

У всіх існуючим нині методиках як експериментальний матеріал беруться або результати обробки даних поточного контролю за роботою конденсатора, або результати випробувань досліджуваного конденсатора.

У пропонованій же методиці вибирається напіваналітична модель забруднення конденсатора залежно від якості охолодженої води й умов станції, таким чином, тиск у забрудненому конденсаторі прогнозується по цій моделі.

Послідовність визначення оптимальних строків чищення за пропонованою методикою наступні:

1) Через участь реального енергоблоку в регулюванні потужності енергосистеми вводиться поняття середньої потужності , рівної среднєїнтегральної за певний характерний період і, що розраховує по графіку навантаження енергоблоку. Витрата пари  т/година, що відповідає розрахованої середньої потужності

, (3.4. 2)

де - витрата пари, що подається в конденсатор при номінальному режимі, т/ч.

 - номінальна потужність блоку, Мвт.

2) Будується залежність зміни температури охолодженої води на вході в конденсатор від часу на досліджуваному періоді Т, дані прогнозуються вперед за досвідченим значенням попереднього року аналогічних днів і місяців. Визначається середньо інтегральна температура  охолодженої води за період Т.

3) По нормативним характеристиках [15], [18] конденсатора того ж типу, що й досліджуваний, але з максимально чистої в умовах електростанцій охолодженою поверхнею, будується залежність зміни тиску в конденсаторі від температури охолодженої води при тих же режимних параметрах витраті пари, витраті води

По цій залежності визначається тиск у чистому конденсаторі  при даній витраті пари, витраті води й середньо інтегральної температурі охолодженої води.

У результаті досліджень математичної моделі забруднення отримані значення для ступеня "n" в (17) n ~ 0,5 – 0,85, у багатьох випадках (при збільшенні температури охолодженої води) ступінь "n" наближається до одиниці, а залежність  - до лінійного, що відповідає отриманим раніше даним з літературних джерел (наприклад, [12], [15]). Критерій Фишера у всіх розрахованих варіантах мав високе значення, значно більше табличного значення критерію Фишера, що гарантує адекватність моделі.

4) Визначення оптимального строку чищення

У цей час конденсаційні установки великих турбін ТЕС і АЕС проектуються таким чином, щоб можна було реалізувати можливість відключення частини конденсаційної установки на чищення без останова всього блоку. Тому необхідно врахувати ступінь зменшення потужності при відключенні частини конденсатора на чищення коефіцієнтом "З", величина якого визначається по даним контролю персоналу станції за роботою турбоагрегату

, (3.4. 3)

де  - потужність, вироблювана блоком після відключення частини конденсатора на чищення, Мвт.

Математичне формулювання завдання мінімізації сумарних втрат внаслідок забруднення конденсатора, пов'язаних з недовиробітком електроенергії й перевитратою палива, витратами на замикаючу електроенергію в періоди чищень і витратами на їхнє проведення, може бути представлена у вигляді:

, (3.4. 4)

де  - питома витрата палива, г. у.п. /(кВт година)

 - вартість 1 т умовного палива, грн. /т.у.п.

 - витрати на чищення, грн.

У такий спосіб у порівнянні з [12] у даній методиці враховується час на чищення конденсатора ∆τ , що вносить досить істотне виправлення й підвищує якість планування періодів чищень. Для варіантів, коли , з обліком

(3.4. 5)

одержуємо повний збіг c методикою [12]. Тобто дана методика є узагальненням і розвитку методики [12], у якій прийнята умова ??<<? , тому не розглядається в умові оптимізації й приймається замість цього k? = Т.

Використовуючи стандартні програмні методи пошуку оптимуму системи визначається мінімум функції Ф у крапці , після чого маємо можливість визначити оптимальне число чищень конденсатора за період Т.

Висновок.

Запропоновано методику визначення оптимальних строків чищення конденсаторів парових турбін, шляхом мінімізації сумарних втрат внаслідок забруднення поверхонь нагрівання. На відміну від існуючих методик, дана методика враховує час чищення , що дає можливості для оптимального вибору способу чищення, для конкретних умов експлуатації ТЕС і АЕС. Дана методика може бути застосована при різних методах чищення конденсаторів: механічної, хімічної, термічної, гідравлічної, кулькової й ін.