Бібліографічний опис:
У зв'язку з регулярним подорожчанням природного газу, як основного палива, використовуваного теплоелектроцентралями (ТЕЦ) для централізованого теплопостачання, все частіше виникає питання про оптимізацію режимів експлуатації теплофікаційних блоків на основі математичного моделювання енергоустановок. Головним завданням виступає пошук таких режимів, при яких можливе отримання додаткової електроенергії від теплофікаційних турбін, що дозволяє істотно знизити витрату палива без капітальних вкладень на створення нової конструкції проточних частин турбін або інших елементів теплової схеми.
Найбільш повно, з умовою необхідної адаптації, для вирішення поставленого завдання підходить розроблений в Інституті проблем машинобудування імені А.М. Підгорного НАН України програмно-обчислювальний комплекс "SCAT" [1]. Важливим етапом досліджень режимів експлуатації теплофікаційних блоків з урахуванням роботи їх теплових схем при використанні гнучких математичних моделей є створення інформаційної моделі конкретного об'єкта дослідження, а також її верифікація за результатами вимірювань на одній з турбін діючих ТЕЦ.
Інформаційна модель енергоустановки трактується як складений об'єкт [2], тобто це сукупність даних про об'єкт дослідження, суттєвих з точки зору вирішуваних завдань. Як об'єкт дослідження виступають теплофікаційні турбіни серії Т (Т-50 / 60-130, Т-100 / 120-130, Т-180 / 210-130, Т-250 / 300-240, Т-260 / 300-240 і їх модифікації) виробничого об'єднання "Уральський турбінний завод" (ПО УТЗ, г. Екатеринбург, Росія), що мають відбори пари для підігріву мережної води в підігрівач [3].
Турбіни даного типу мають ідентичну теплофікаційну установку, спрощена схема якої приведена на рис.1. Теплофікації установка включає в себе два горизонтальних мережевих підігрівача (бойлера) - ПС-1 і ПС-2.
ПС-1 живиться парою нижнього опалювального відбору p н. ПС-2 харчується пором з вищими параметрами, ніж в ПС-1, з верхнього опалювального відбору p в. Мережева вода через мережеві підігрівачі нижньої і верхньої ступенів підігріву пропускається послідовно і в однаковій кількості. Конденсат мережевих підігрівачів подається дренажними насосами ДН-1 і ДН-2 в магістраль основного конденсату.
Робота ПС проводиться по:Двоступеневою схемою (включені обидва відбору) - мережева вода послідовно підігрівається в мережевому подогревателе нижньої (ПС-1), а потім верхній (ПС-2) ступенів. Тиск в нижньому опалювальному відборі рн не регулюється, в верхньому опалювальному відборі рв регулюється за рахунок зміни витрати свіжої пари, що подається в турбіну. Засувки 1,3-5 відкриті, засувки 2,6,7 - закриті.
Наявність байпасній лінії з засувкою 8 дозволяє підтримувати необхідну температуру прямої мережевої води як за ПС-1, так і за ПС-2 шляхом змішування потоків мережної води на виході ПС з частиною води з обвідної лінії.
Про Однією з найважливіших завдань розробки інформаційної моделі теплових схем є представлення структури даних, на які однозначно відображаються об'єкти, що описують елементи схеми, лінії зв'язку і саму схему. Правильний розподіл параметрів між відповідними структурами, включаючи і параметри, що забезпечують інформаційний зв'язок між ними, дозволяє істотно розширити функціональні можливості засобів графічного діалогу, спростити розробку і реалізацію алгоритмів.
На рис. 2 представлено умовне зображення елементу «Бойлер», де 1 - вхід живильної води; 2 - вихід пари, що гріє; 3 - скидання дренажів; 4 - вихід живильної води; 5 - скидання пари в бойлер додатково; 6 - вхід пари, що гріє.
До теплоенергетичним властивостям даного елемента відносяться: dPw - втрата тиску по воді, МПа; G - витрата води, кг / с; dPs - коефіцієнт втрат тиску по пару; dts - температурна різниця по гріючій пару, ° С; dtw - температурна різниця по воді, ° С; k - коефіцієнт теплопередачі, кДж / (кг ## 61655 ;; К); F - поверхня нагріву, м 2; Kод - коефіцієнт теплопередачі охолоджувача дренажу, кДж / (кг ## 61655 ;; К); Fод - поверхню охолоджувача дренажу, м 2; t - температура пара за бойлером, ° С; витребування - температура дренажу, ° С.
Н а рис.3 показано відкрите вікно заповнення власних властивостей модельованого елемента енергоустановки.
Верифікація математичної моделі виконана на прикладі турбоустановки Т-100 / 120-130 енергоблоків №1 і №2 Харківської ТЕЦ-5 (ПАТ "ХАРКІВСЬКА ТЕЦ-5", м.Харків, Україна). Значення енергетичних характеристик турбоагрегатів отримані при їх експлуатації [5]. Зіставлення розрахункових і виміряних характеристик виконано для конденсаційного режиму роботи турбоустановки (відпустка теплоти зовнішньому споживачеві відсутня) і для теплофікаційних режимів при роботі турбоустановки з одноступінчастим і двоступінчастим підігрівом мережної води.
Рис.3. Зміна електричної потужності в залежності від витрати свіжої пари на турбіну Т-100 / 120-130 блоку №1 і №2 Харківської ТЕЦ-5:
б) - теплофікаційний режим, одноступінчатий підігрів мережної води, Qт = 100 Гкал / год;
в) - теплофікаційний режим, двоступеневий підігрів мережної води, Qт = 100 Гкал / год.
Для зіставлення прийняті залежності зміни електричної потужності від витрати свіжої пари на турбіну. Ці залежності наведені на рис.3 (точками показані виміряні характеристики).
Як видно з результатів зіставлення, розрахункові дані задовільно збігаються з результатами експлуатації. Деяке відхилення експлуатаційних значень N е спостерігається при мінімальних витратах свіжої пари. Відхилення не перевищує 6,7% при G 0 = 270 т / год (= 0,5).
Для дослідження режимів відпуску теплоти теплофікаційними блоками ТЕЦ з метою їх вдосконалення обраний програмний комплекс SCAT. розроблений в Інституті проблем машинобудування імені А.М. Підгорного НАН України. Створені інформаційні моделі теплофікаційних турбін серії Т, що мають ідентичну установку для підігріву мережної води.
Проведена верифікація використовуваної математичної моделі за енергетичними характеристиками паротурбінної установки Т-100 / 120-130, отриманим при експлуатації турбоагрегату блоків №1 і №2 Харківської ТЕЦ-5. Показано гарний збіг експериментальних і розрахункових даних, що підтверджує правильність вибору даної моделі для дослідження режимів експлуатації розглянутих теплофікаційних турбоустановок.
Лихвар Н.В. Структури даних і мову системи машинного проектування і досліджень теплових схем паротурбінних установок // Математичне забезпечення систем автоматизованого проектування об'єктів машинобудування. Препринт АН УРСР, Інститут проблем машинобудування. - Харків, 1981. - №163. - С.45-52.Основні терміни (генеруються автоматично). мережної води, витрати свіжої пари, режимів експлуатації, Харківської ТЕЦ-5, режимів експлуатації теплофікаційних, підігріву мережної води, прямої мережевої води, режимів відпуску теплоти, теплофікаційних турбін, підігрів мережної води, експлуатації теплофікаційних блоків, нижньому опалювальному відборі, опалювальному відборі рн, оптимізації режимів, теплових схем, машинобудування імені О.М., Інституті проблем машинобудування, оптимізації режимів експлуатації, проблем машинобудування імені, формування описів енергоустановок.