Помощь студентам в учебе
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ КОНДЕНСАТОРА ПАРОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ НА ОСНОВЕ УТОЧНЕНИЯ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА КИСЛОРОДОСОДЕРЖАНИЯ КОНДЕНСАТА
|
Введение 4
Глава 1. Аналитический обзор результатов исследований по повышению деаэрации основного конденсата и химически обессоленной воды
в конденсаторах паровых турбин и постановка задачи исследований 10
1.1. Особенности работы конденсационных установок теплофикационных
турбин в переменных режимах 10
1.2. Обзор методик расчета труднорастворимых газов в конденсате на выходе
из конденсатора 14
1.3. Обзор методик получения характеристик конденсаторов теплофикационных
турбоустановок 20
1.4. Системы диагностики конденсационных установок 30
1.5. Выводы по результатам обзора по теме диссертации 32
1.6. Постановка задач исследований 33
Глава 2. Выбор расчетной методики для проведения расчетных исследований и разработка уточненной физико-математической модели теплового расчета конденсатора ПТУ 35
2.1. Выбор расчетной методики конденсационной установки 35
2.2. Разработка уточненной методики теплового расчета конденсационной
установки и физико-математической модели на ее основе 39
2.3. Методика введения физико-математической модели конденсатора в физико-математическую модель турбоустановки 48
2.4. Верификация физико-математической модели на основе экспериментальных
данных 60
2.5. Выводы по второй главе 64
Глава 3. Сопоставление расчетных и нормативных характеристик конденсаторов паротурбинных установок 65
Глава 4. Разработка методики расчета равновесных содержаний кислорода в конденсате на выходе из конденсатора паровой турбины 73
4.1. Разработка расчетных методик равновесного содержания кислорода
в конденсате 73
4.2. Расчетные исследования конденсатора конденсационной турбоустановки
К-210-130 79
4.3. Расчетные исследования конденсатора теплофикационной турбоустановки
Т-110/120-130 96
4.4. К вопросу о возрастании кислорода в конденсате с увеличением тепловой
нагрузки 102
4.5. Выводы по четвертой главе 106
Глава 5. Экспериментальная проверка методик расчета равновесных содержаний кислорода в конденсате на выходе из паротурбинных установок 108
5.1. Методика обработки экспериментальных данных 108
5.2. Обработка эксплуатационных данных по содержанию кислорода
в конденсате на выходе из конденсаторов турбоустановок К-210-130 ЛМЗ .... 110
5.3. Обработка эксплуатационных данных по содержанию кислорода
в конденсате на выходе из конденсаторов турбоустановок ПТ-60-130/13 ЛМЗ 116
5.4. Обработка эксплуатационных данных по содержанию кислорода
в конденсате на выходе из конденсаторов турбоустановок Т-110/120-130 ТМЗ 126
5.5. Методики определения присосов воздуха под уровень конденсата 137
5.6. Оценка целесообразности проведения мероприятий по повышению
деаэрирующей способности конденсаторов паротурбинных установок 142
5.7. Выводы по пятой главе 146
Заключение 149
Список сокращений и условных обозначений 152
Список литературы 155
Приложение 1. Алгоритм физико-математической модели конденсатора 165
Приложение 2. Технические характеристики конденсатора 200-КЦС-2 турбоустановки К-210-130 166
Приложение 3. Блок-схема расчета кислородосодержания 167
Приложение 4. Тепловая схема турбоустановки ПТ-60-130/13 ЛМЗ Сормовской
ТЭЦ 168
Приложение 5. Тепловые схемы конденсаторов турбоустановок Т-110/120-130 169
Приложение 6. Справка об использовании результатов диссертационной работы от ВятГУ 171
Приложение 7. Справка о внедрении на Кировской ТЭЦ-4 172
Глава 1. Аналитический обзор результатов исследований по повышению деаэрации основного конденсата и химически обессоленной воды
в конденсаторах паровых турбин и постановка задачи исследований 10
1.1. Особенности работы конденсационных установок теплофикационных
турбин в переменных режимах 10
1.2. Обзор методик расчета труднорастворимых газов в конденсате на выходе
из конденсатора 14
1.3. Обзор методик получения характеристик конденсаторов теплофикационных
турбоустановок 20
1.4. Системы диагностики конденсационных установок 30
1.5. Выводы по результатам обзора по теме диссертации 32
1.6. Постановка задач исследований 33
Глава 2. Выбор расчетной методики для проведения расчетных исследований и разработка уточненной физико-математической модели теплового расчета конденсатора ПТУ 35
2.1. Выбор расчетной методики конденсационной установки 35
2.2. Разработка уточненной методики теплового расчета конденсационной
установки и физико-математической модели на ее основе 39
2.3. Методика введения физико-математической модели конденсатора в физико-математическую модель турбоустановки 48
2.4. Верификация физико-математической модели на основе экспериментальных
данных 60
2.5. Выводы по второй главе 64
Глава 3. Сопоставление расчетных и нормативных характеристик конденсаторов паротурбинных установок 65
Глава 4. Разработка методики расчета равновесных содержаний кислорода в конденсате на выходе из конденсатора паровой турбины 73
4.1. Разработка расчетных методик равновесного содержания кислорода
в конденсате 73
4.2. Расчетные исследования конденсатора конденсационной турбоустановки
К-210-130 79
4.3. Расчетные исследования конденсатора теплофикационной турбоустановки
Т-110/120-130 96
4.4. К вопросу о возрастании кислорода в конденсате с увеличением тепловой
нагрузки 102
4.5. Выводы по четвертой главе 106
Глава 5. Экспериментальная проверка методик расчета равновесных содержаний кислорода в конденсате на выходе из паротурбинных установок 108
5.1. Методика обработки экспериментальных данных 108
5.2. Обработка эксплуатационных данных по содержанию кислорода
в конденсате на выходе из конденсаторов турбоустановок К-210-130 ЛМЗ .... 110
5.3. Обработка эксплуатационных данных по содержанию кислорода
в конденсате на выходе из конденсаторов турбоустановок ПТ-60-130/13 ЛМЗ 116
5.4. Обработка эксплуатационных данных по содержанию кислорода
в конденсате на выходе из конденсаторов турбоустановок Т-110/120-130 ТМЗ 126
5.5. Методики определения присосов воздуха под уровень конденсата 137
5.6. Оценка целесообразности проведения мероприятий по повышению
деаэрирующей способности конденсаторов паротурбинных установок 142
5.7. Выводы по пятой главе 146
Заключение 149
Список сокращений и условных обозначений 152
Список литературы 155
Приложение 1. Алгоритм физико-математической модели конденсатора 165
Приложение 2. Технические характеристики конденсатора 200-КЦС-2 турбоустановки К-210-130 166
Приложение 3. Блок-схема расчета кислородосодержания 167
Приложение 4. Тепловая схема турбоустановки ПТ-60-130/13 ЛМЗ Сормовской
ТЭЦ 168
Приложение 5. Тепловые схемы конденсаторов турбоустановок Т-110/120-130 169
Приложение 6. Справка об использовании результатов диссертационной работы от ВятГУ 171
Приложение 7. Справка о внедрении на Кировской ТЭЦ-4 172
Актуальность работы. Целью энергетической стратегии России является создание инновационного и эффективного энергетического сектора. Одной из задач для достижения этой цели является комплексная модернизация и развитие источников энергоснабжения. Это может быть достигнуто или путем строительства новых объектов с применением современных технологий, или путем модернизации и корректировки режимов работы действующего оборудования ТЭС (тепловых электростанций). Конденсационная установка (КУ) - это важная подсистема паротурбинной установки (ПТУ) ТЭС. При понижении давления и температуры отработавшего пара в конденсаторе снижается количество теплоты, передаваемое холодному источнику, повышается мощность, вырабатываемая турбиной, и воз-растает экономичность цикла в целом.
Кроме того, КУ отводится роль деаэратора первой ступени, то есть в процессе ее эксплуатации должно быть обеспечено установленное нормами содержание коррозионно-активных газов в конденсате, поступающем в тракт регенеративного подогрева турбоустановки. Превышение этих норм ведет к повышенной активности коррозионных процессов в тракте от конденсатора до деаэратора.
Степень разработанности темы исследования. Разработки методик расчета кислородосодержания конденсата отражены в работах таких авторов как: Шемпелев А.Г., Гришук И.К., Промыслов А.А., Кирш А.К. и др. В работах указанных авторов были предложны расчетные зависимости для определения содержания кислорода в конденсате, но в большинстве случаев с невысокой точностью. Также в этих работах не рассматривался вопрос применения методик расчета для анализа эксплуатационных данных с целью выявления причин повышенного кис-лородосодержания.
Объект исследования. Конденсационная установка паротурбинной установки ТЭС.
Целью настоящей работы является повышение эффективности эксплуатационного контроля конденсатора паротурбинной установки на основе уточнения методики расчета кислородосодержания конденсата.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
1. Разработка уточненной физико-математической модели конденсатора, позволяющей получить его характеристики при конденсации паровоздушной смеси и чистого пара при переменных присосах воздуха в любом режиме работы турбо-установки.
2. Верификация уточненной физико-математической модели на базе экспериментальных данных, а также с помощью нормативных характеристик конденсаторов турбоустановок различных типов.
3. Разработка уточненной методики, позволяющей оценивать раздельное влияние на давление пара в конденсаторе величины присосов воздуха и загрязнения его трубной системы в любых реальных режимах работы ПТУ.
4. Разработка уточненной методики расчета для определения кислородосодержания конденсата на выходе из конденсатора паротурбинной установки. И проведение ее экспериментальной проверки на базе эксплуатационных данных ГРЭС и ТЭЦ.
5. Разработка методики определения наличия присосов воздуха под уровень конденсата, поступающего в конденсатор с постоянно действующими дренажами.
6. Предложение перечня мероприятий по повышению деаэрирующей способности конденсаторов теплофикационных ПТУ, рассмотрение технико-экономической целесообразности использования этих мероприятий.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Предложена уточненная методика поверочного расчета конденсатора, которая позволяет получить его характеристики при конденсации чистого пара и при конденсации пара из паровоздушной смеси для всех режимов его работы.
2. Разработана физико-математическая модель конденсатора на основе уточненной методики и проведена ее верификация с использованием экспериментальных данных, полученных на турбоустановках различных типов.
3. Выполнено сопоставление нормативных и расчетных характеристик конденсаторов различных типов. Предложен единый подход к построению нормативных характеристик с помощью разработанной физико-математической модели КУ ПТУ.
4. Предложена методика определения наличия присосов воздуха под уровень конденсата, основанная на сравнении фактического значения содержания кислорода в конденсате в напорной линии конденсатных насосов с расчетным значением этого содержания, полученного по фактическому переохлаждению конденсата на днище конденсатора.
5. Выявлено, что при нормативных присосах воздуха в вакуумную систему равновесное кислородосодержание конденсата на выходе из конденсатора, соответствующее нормам ПТЭ (20 мкг/кг), возможно только в режимах его работы при расходах пара в конденсатор больше граничных (более 50% от номинального расхода) и температурах охлаждающей воды, равной или большей расчетной для данного типа конденсатора.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Теоретическая значимость работы заключается в расширении знаний о механизме деаэрации конденсата в КУ и уточнении методики расчета кислородосодержания конденсата во всем диапазоне изменения рабочих параметров КУ.
Практическая значимость заключается в том, что результаты выполненной работы позволяют решать практические задачи, направленные на повышение эффективности и надежности работы КУ. Разработанные методики расчетов и физико-математические модели позволяют уменьшить объем испытаний на натурном оборудовании ТЭЦ при разработке новых технических решений и могут ис-пользоваться при разработке мониторинговых систем как вновь разрабатываемых КУ, так и существующих установок.
Результаты исследований используются на Кировской ТЭЦ-4 [Приложение 7]. Разработанные с участием автора физико-математические модели и программы для ЭВМ используются в учебном процессе ВятГУ [Приложение 6].
Предложенные мероприятия по повышению деаэрирующей способности конденсаторов теплофикационных ПТУ при внедрении на ТЭС будут способствовать повышению эффективности и надежности работы оборудования.
Методы исследования. В диссертационной работе использовались методы регрессионного анализа, методы численных расчетов и исследования с использованием математических моделей.
Личный вклад автора определяется постановкой цели и задач исследования; разработкой уточненной методики расчета КУ; разработкой уточненной методики расчета равновесных содержаний кислорода в конденсате; проведением численных расчетов, анализе и обобщении полученных результатов по деаэрации конденсата в конденсаторах турбоустановок различных типов, сопоставлении расчетных данных с экспериментальными; подготовке основных публикаций по выполненной работе.
На защиту выносятся следующие результаты:
1. Физико-математическая модель конденсатора на основе уточненной методики поверочного расчета конденсатора, позволяющей получить его характеристики при конденсации чистого пара и при конденсации пара из паровоздушной смеси при переменных присосах воздуха в любом режиме работы турбоустановки.
2. Результаты сопоставления нормативных и расчетных характеристик конденсаторов различных типов, на основе которых предложен единый подход к построению нормативных характеристик с помощью разработанной физико-математической модели.
3. Уточненная методика определения равновесных содержаний кислорода в конденсате на выходе из конденсатора паротурбинной установки.
4. Уточненная методика, позволяющая оценивать раздельное влияние загрязнений трубной системы и величины присосов воздуха на давление в конденсаторе в любых реальных режимах работы ПТУ
5. Результаты расчетных исследований деаэрирующей способности конденсаторов конденсационной и теплофикационной турбоустановок в переменных режимах, проведенных с помощью предложенной физико-математической модели и уточненной методики определения равновесных содержаний кислорода в конденсате на выходе из конденсатора ПТУ
6. Результаты анализа причин повышенных содержаний кислорода в конденсате на базе эксплуатационных данных по турбоустановкам Т-110/120-130.
7. Методика определения присосов воздуха под уровень конденсата, основанная на сравнении фактического значения содержания кислорода в конденсате в напорной линии конденсатных насосов и расчетного значения этого содержания, полученного по фактическому переохлаждению конденсата на днище конденсатора.
Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивались применением современных методов теоретических исследований; использованием известных методик для статистической обработки экспериментальных данных; хорошим совпадением результатов расчетов по методикам автора с экспериментальными данными автора и других исследователей. Установлена корректность разработанных физико-математических моделей, их адекватность, что обусловлено качественным и количественным совпадением авторских результатов с эксплуатационными данными ТЭС.
Апробация результатов работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов, ученых «Энерго- и ресурсосбережение в теплоэнергетике и социальной сфере» (Челябинск, 2013 год), Всероссийской ежегодной научно-практической конференции «Общество, Наука, Инновации» (Киров, 2012-2016 годы), VII Международной научной конференции молодых ученых «Электротехника, Электротехнология, Энергетика» (Новосибирск, 2015 год), заседаниях кафедры «Теплотехника и гидравлика» Вятского государственного университета. Методики и разработанные математические модели используются в научно-исследовательских работах и учебном процессе на кафедре теплотехники и гидравлики ВятГУ.
Публикации.
Основные результаты диссертационной работы представлены в десяти печатных работах, включая три статьи в рецензируемых научных журналах из перечня ВАК Минобрнауки России и семь тезисах докладов научно-технических конференций. Получены также два свидетельства на регистрации программы ЭВМ.
Кроме того, КУ отводится роль деаэратора первой ступени, то есть в процессе ее эксплуатации должно быть обеспечено установленное нормами содержание коррозионно-активных газов в конденсате, поступающем в тракт регенеративного подогрева турбоустановки. Превышение этих норм ведет к повышенной активности коррозионных процессов в тракте от конденсатора до деаэратора.
Степень разработанности темы исследования. Разработки методик расчета кислородосодержания конденсата отражены в работах таких авторов как: Шемпелев А.Г., Гришук И.К., Промыслов А.А., Кирш А.К. и др. В работах указанных авторов были предложны расчетные зависимости для определения содержания кислорода в конденсате, но в большинстве случаев с невысокой точностью. Также в этих работах не рассматривался вопрос применения методик расчета для анализа эксплуатационных данных с целью выявления причин повышенного кис-лородосодержания.
Объект исследования. Конденсационная установка паротурбинной установки ТЭС.
Целью настоящей работы является повышение эффективности эксплуатационного контроля конденсатора паротурбинной установки на основе уточнения методики расчета кислородосодержания конденсата.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
1. Разработка уточненной физико-математической модели конденсатора, позволяющей получить его характеристики при конденсации паровоздушной смеси и чистого пара при переменных присосах воздуха в любом режиме работы турбо-установки.
2. Верификация уточненной физико-математической модели на базе экспериментальных данных, а также с помощью нормативных характеристик конденсаторов турбоустановок различных типов.
3. Разработка уточненной методики, позволяющей оценивать раздельное влияние на давление пара в конденсаторе величины присосов воздуха и загрязнения его трубной системы в любых реальных режимах работы ПТУ.
4. Разработка уточненной методики расчета для определения кислородосодержания конденсата на выходе из конденсатора паротурбинной установки. И проведение ее экспериментальной проверки на базе эксплуатационных данных ГРЭС и ТЭЦ.
5. Разработка методики определения наличия присосов воздуха под уровень конденсата, поступающего в конденсатор с постоянно действующими дренажами.
6. Предложение перечня мероприятий по повышению деаэрирующей способности конденсаторов теплофикационных ПТУ, рассмотрение технико-экономической целесообразности использования этих мероприятий.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Предложена уточненная методика поверочного расчета конденсатора, которая позволяет получить его характеристики при конденсации чистого пара и при конденсации пара из паровоздушной смеси для всех режимов его работы.
2. Разработана физико-математическая модель конденсатора на основе уточненной методики и проведена ее верификация с использованием экспериментальных данных, полученных на турбоустановках различных типов.
3. Выполнено сопоставление нормативных и расчетных характеристик конденсаторов различных типов. Предложен единый подход к построению нормативных характеристик с помощью разработанной физико-математической модели КУ ПТУ.
4. Предложена методика определения наличия присосов воздуха под уровень конденсата, основанная на сравнении фактического значения содержания кислорода в конденсате в напорной линии конденсатных насосов с расчетным значением этого содержания, полученного по фактическому переохлаждению конденсата на днище конденсатора.
5. Выявлено, что при нормативных присосах воздуха в вакуумную систему равновесное кислородосодержание конденсата на выходе из конденсатора, соответствующее нормам ПТЭ (20 мкг/кг), возможно только в режимах его работы при расходах пара в конденсатор больше граничных (более 50% от номинального расхода) и температурах охлаждающей воды, равной или большей расчетной для данного типа конденсатора.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Теоретическая значимость работы заключается в расширении знаний о механизме деаэрации конденсата в КУ и уточнении методики расчета кислородосодержания конденсата во всем диапазоне изменения рабочих параметров КУ.
Практическая значимость заключается в том, что результаты выполненной работы позволяют решать практические задачи, направленные на повышение эффективности и надежности работы КУ. Разработанные методики расчетов и физико-математические модели позволяют уменьшить объем испытаний на натурном оборудовании ТЭЦ при разработке новых технических решений и могут ис-пользоваться при разработке мониторинговых систем как вновь разрабатываемых КУ, так и существующих установок.
Результаты исследований используются на Кировской ТЭЦ-4 [Приложение 7]. Разработанные с участием автора физико-математические модели и программы для ЭВМ используются в учебном процессе ВятГУ [Приложение 6].
Предложенные мероприятия по повышению деаэрирующей способности конденсаторов теплофикационных ПТУ при внедрении на ТЭС будут способствовать повышению эффективности и надежности работы оборудования.
Методы исследования. В диссертационной работе использовались методы регрессионного анализа, методы численных расчетов и исследования с использованием математических моделей.
Личный вклад автора определяется постановкой цели и задач исследования; разработкой уточненной методики расчета КУ; разработкой уточненной методики расчета равновесных содержаний кислорода в конденсате; проведением численных расчетов, анализе и обобщении полученных результатов по деаэрации конденсата в конденсаторах турбоустановок различных типов, сопоставлении расчетных данных с экспериментальными; подготовке основных публикаций по выполненной работе.
На защиту выносятся следующие результаты:
1. Физико-математическая модель конденсатора на основе уточненной методики поверочного расчета конденсатора, позволяющей получить его характеристики при конденсации чистого пара и при конденсации пара из паровоздушной смеси при переменных присосах воздуха в любом режиме работы турбоустановки.
2. Результаты сопоставления нормативных и расчетных характеристик конденсаторов различных типов, на основе которых предложен единый подход к построению нормативных характеристик с помощью разработанной физико-математической модели.
3. Уточненная методика определения равновесных содержаний кислорода в конденсате на выходе из конденсатора паротурбинной установки.
4. Уточненная методика, позволяющая оценивать раздельное влияние загрязнений трубной системы и величины присосов воздуха на давление в конденсаторе в любых реальных режимах работы ПТУ
5. Результаты расчетных исследований деаэрирующей способности конденсаторов конденсационной и теплофикационной турбоустановок в переменных режимах, проведенных с помощью предложенной физико-математической модели и уточненной методики определения равновесных содержаний кислорода в конденсате на выходе из конденсатора ПТУ
6. Результаты анализа причин повышенных содержаний кислорода в конденсате на базе эксплуатационных данных по турбоустановкам Т-110/120-130.
7. Методика определения присосов воздуха под уровень конденсата, основанная на сравнении фактического значения содержания кислорода в конденсате в напорной линии конденсатных насосов и расчетного значения этого содержания, полученного по фактическому переохлаждению конденсата на днище конденсатора.
Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивались применением современных методов теоретических исследований; использованием известных методик для статистической обработки экспериментальных данных; хорошим совпадением результатов расчетов по методикам автора с экспериментальными данными автора и других исследователей. Установлена корректность разработанных физико-математических моделей, их адекватность, что обусловлено качественным и количественным совпадением авторских результатов с эксплуатационными данными ТЭС.
Апробация результатов работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов, ученых «Энерго- и ресурсосбережение в теплоэнергетике и социальной сфере» (Челябинск, 2013 год), Всероссийской ежегодной научно-практической конференции «Общество, Наука, Инновации» (Киров, 2012-2016 годы), VII Международной научной конференции молодых ученых «Электротехника, Электротехнология, Энергетика» (Новосибирск, 2015 год), заседаниях кафедры «Теплотехника и гидравлика» Вятского государственного университета. Методики и разработанные математические модели используются в научно-исследовательских работах и учебном процессе на кафедре теплотехники и гидравлики ВятГУ.
Публикации.
Основные результаты диссертационной работы представлены в десяти печатных работах, включая три статьи в рецензируемых научных журналах из перечня ВАК Минобрнауки России и семь тезисах докладов научно-технических конференций. Получены также два свидетельства на регистрации программы ЭВМ.
По результатам работы можно сделать следующие выводы.
1. Предложена уточненная методика поверочного расчета конденсатора, позволяющая получить его характеристики при конденсации пара из паровоздушной смеси с учетом влияния величины присосов воздуха в конденсатор в любом режиме работы турбоустановки.
2. Разработана физико-математическая модель конденсатора на основе уточненной методики и проведена ее верификация с использованием экспериментальных данных, полученных на турбоустановках различных типов.
3. Предложена уточненная методика, позволяющая оценивать раздельное влияние на давление в конденсаторе величины присосов воздуха и загрязнения его трубной системы в любых реальных режимах работы ПТУ.
4. Выполнено сопоставление нормативных и расчетных характеристик конденсаторов различных типов. Предложен единый подход к построению нормативных характеристик с помощью разработанной физико-математической модели КУ ПТУ при нормативных для данной турбоустановки присосах воздуха во всем диапазоне изменения расходов пара в конденсатор.
5. Уточнена расчетная методика определения равновесных содержаний кислорода в конденсате на выходе из конденсатора паровой турбины.
6. Проведены расчетные исследования деаэрирующей способности конденсаторов конденсационной и теплофикационной турбоустановок в переменных режимах работы с помощью предложенной физико-математической модели. В ходе расчетных исследований установлено что:
- при нормативных присосах воздуха в вакуумную систему равновесное содержание кислорода в конденсате на выходе из конденсатора, соответствующее нормам, установленным ПТЭ (20 мкг/кг), возможно только при расходах пара в конденсатор больше граничных (более 50% от номинального расхода) и температурах охлаждающей воды, равной или большей расчетной для данного типа конденсатора. В остальных случаях равновесное содержание кислорода в конденсате превышает нормативные значения;
- повышенные присосы воздуха в вакуумную систему в режимах работы, не ограниченных эжектором (при расходах пара выше граничного), в пределах, не приводящих к перегрузке эжектора, слабо влияют на равновесное содержание кислорода в конденсате;
- увеличение присосов воздуха в вакуумную систему расширяет область режимов, ограниченных эжектором (левая часть характеристики), и приводит к интенсивному возрастанию кислорода в конденсате. В этом случае превышение кислородосодержания конденсата над нормативным наблюдается в гораздо более широком диапазоне температур и давлений, чем при нормативных присосах воз-духа;
- уменьшение расхода охлаждающей воды приводит к увеличению зоны интенсивной конденсации пара и, соответственно, к уменьшению зоны с пониженным значением коэффициента теплопередачи из-за наличия воздуха, что в конечном итоге приводит к некоторому улучшению деаэрирующей способности конденсатора.
7. Выполнена экспериментальная проверка методик расчета равновесных кислородосодержаний конденсата на выходе из паротурбинных установок на базе эксплуатационных данных ГРЭС и ТЭЦ. В ходе проверки показано что:
- наблюдается достаточно хорошая сходимость эксплуатационных данных с расчетными характеристиками, выполненными в диапазоне максимальных и минимальных расходов пара в конденсатор, что подтверждает целесообразность использования принятой методики;
- результаты расчетных исследований по выявлению влияния различных эксплуатационных факторов хорошо согласуются с эксплуатационными данными;
- экспериментальные данные подтверждают существование режимов работы конденсатора, ограниченных эжектором, во всем эксплуатационном диапазоне подачи пара в конденсатор.
8. Показана пригодность предложенной методики для анализа причин повышенных содержаний кислорода в конденсате на базе эксплуатационных данных по турбоустановкам Т-110/120-130.
9. Предложена методика определения наличия присосов воздуха под уровень конденсата, основанная на сравнении фактического значения содержания кислорода в конденсате в напорной линии конденсатных насосов и расчетным значением этого содержания, полученного по фактическому переохлаждению конденсата на днище конденсатора.
10. Предложен перечень мероприятий по повышению деаэрирующей способности конденсаторов теплофикационных ПТУ, показана технико-экономическая целесообразность использования этих мероприятий.
Предложенные в данной работе методики и разработанные на их основе физико-математические модели могут быть использованы как при проектировании конденсационных устройств и основных эжекторов паротурбинных установок, так и в условиях эксплуатации при проведении модернизации оборудования, для анализа эффективности его работы и с целью выявления дефектов.
Дальнейшие исследования будут проводится в направлении разработки программной и аппаратной части диагностической системы деаэрирующей способности КУ, основанной на предложенных моделях. Планируется разработка новых мероприятий по повышению деаэрирующей способности конденсатора.
1. Предложена уточненная методика поверочного расчета конденсатора, позволяющая получить его характеристики при конденсации пара из паровоздушной смеси с учетом влияния величины присосов воздуха в конденсатор в любом режиме работы турбоустановки.
2. Разработана физико-математическая модель конденсатора на основе уточненной методики и проведена ее верификация с использованием экспериментальных данных, полученных на турбоустановках различных типов.
3. Предложена уточненная методика, позволяющая оценивать раздельное влияние на давление в конденсаторе величины присосов воздуха и загрязнения его трубной системы в любых реальных режимах работы ПТУ.
4. Выполнено сопоставление нормативных и расчетных характеристик конденсаторов различных типов. Предложен единый подход к построению нормативных характеристик с помощью разработанной физико-математической модели КУ ПТУ при нормативных для данной турбоустановки присосах воздуха во всем диапазоне изменения расходов пара в конденсатор.
5. Уточнена расчетная методика определения равновесных содержаний кислорода в конденсате на выходе из конденсатора паровой турбины.
6. Проведены расчетные исследования деаэрирующей способности конденсаторов конденсационной и теплофикационной турбоустановок в переменных режимах работы с помощью предложенной физико-математической модели. В ходе расчетных исследований установлено что:
- при нормативных присосах воздуха в вакуумную систему равновесное содержание кислорода в конденсате на выходе из конденсатора, соответствующее нормам, установленным ПТЭ (20 мкг/кг), возможно только при расходах пара в конденсатор больше граничных (более 50% от номинального расхода) и температурах охлаждающей воды, равной или большей расчетной для данного типа конденсатора. В остальных случаях равновесное содержание кислорода в конденсате превышает нормативные значения;
- повышенные присосы воздуха в вакуумную систему в режимах работы, не ограниченных эжектором (при расходах пара выше граничного), в пределах, не приводящих к перегрузке эжектора, слабо влияют на равновесное содержание кислорода в конденсате;
- увеличение присосов воздуха в вакуумную систему расширяет область режимов, ограниченных эжектором (левая часть характеристики), и приводит к интенсивному возрастанию кислорода в конденсате. В этом случае превышение кислородосодержания конденсата над нормативным наблюдается в гораздо более широком диапазоне температур и давлений, чем при нормативных присосах воз-духа;
- уменьшение расхода охлаждающей воды приводит к увеличению зоны интенсивной конденсации пара и, соответственно, к уменьшению зоны с пониженным значением коэффициента теплопередачи из-за наличия воздуха, что в конечном итоге приводит к некоторому улучшению деаэрирующей способности конденсатора.
7. Выполнена экспериментальная проверка методик расчета равновесных кислородосодержаний конденсата на выходе из паротурбинных установок на базе эксплуатационных данных ГРЭС и ТЭЦ. В ходе проверки показано что:
- наблюдается достаточно хорошая сходимость эксплуатационных данных с расчетными характеристиками, выполненными в диапазоне максимальных и минимальных расходов пара в конденсатор, что подтверждает целесообразность использования принятой методики;
- результаты расчетных исследований по выявлению влияния различных эксплуатационных факторов хорошо согласуются с эксплуатационными данными;
- экспериментальные данные подтверждают существование режимов работы конденсатора, ограниченных эжектором, во всем эксплуатационном диапазоне подачи пара в конденсатор.
8. Показана пригодность предложенной методики для анализа причин повышенных содержаний кислорода в конденсате на базе эксплуатационных данных по турбоустановкам Т-110/120-130.
9. Предложена методика определения наличия присосов воздуха под уровень конденсата, основанная на сравнении фактического значения содержания кислорода в конденсате в напорной линии конденсатных насосов и расчетным значением этого содержания, полученного по фактическому переохлаждению конденсата на днище конденсатора.
10. Предложен перечень мероприятий по повышению деаэрирующей способности конденсаторов теплофикационных ПТУ, показана технико-экономическая целесообразность использования этих мероприятий.
Предложенные в данной работе методики и разработанные на их основе физико-математические модели могут быть использованы как при проектировании конденсационных устройств и основных эжекторов паротурбинных установок, так и в условиях эксплуатации при проведении модернизации оборудования, для анализа эффективности его работы и с целью выявления дефектов.
Дальнейшие исследования будут проводится в направлении разработки программной и аппаратной части диагностической системы деаэрирующей способности КУ, основанной на предложенных моделях. Планируется разработка новых мероприятий по повышению деаэрирующей способности конденсатора.