Тема: Оптимизация термодинамических параметров судовых паротурбинных установок

Арктика обладает значительными природными ресурсами, включая углеводороды, руды различных металлов и алмазы, добыча которых приносит большой вклад в валовой внутренний продукт (ВВП) государства. В Арктической зоне Российской Федерации сосредоточена четверть запасов нефти и более 70% газа, стоимость которых составляет более 20 трлн. долларов. В пределах материковой части Арктики выявлены уникальные запасы и прогнозные ресурсы медно-никелевых руд, олова, платиноидов, агрохимических руд, редких металлов и редкоземельных элементов, крупные запасы золота, алмазов, вольфрама, ртути, чёрных металлов, оптического сырья и поделочных камней, 10% запаса никеля, 19% металлов платиновой группы, 10% титана, более 3% цинка, кобальта и серебра.[17]
Планы развития компаний-недропользователей в Арктике, связанные с увеличением объёмов добываемого сырья, а также с необходимостью обустройства месторождений, предприятий по их обслуживанию, требуют улучшения транспортной доступности и расширение сроков навигации для круглогодичной работы.[17] В связи с выходом указа президента РФ «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года» от 7 мая 2018 г. № 204, в котором пунктом «а» п. 15 поставлена задача по развитию СМП и увеличению грузопотока по нему до 80 млн.т.[14]
Для успешного развития грузоперевозок и обеспечения безопасного судоходства в акватории СМП является развитие атомного ледокольного флота. На сегодняшний день уже построено 2 новых универсальных атомных ледокола проекта 22220 (ЛК-60Я) «Арктика» и «Сибирь» с мощностью на валах 60 МВт. Ведётся строительство ещё трёх ледоколов данного проекта на АО «Балтийский завод» с сроком ввода в эксплуатацию: УАЛ «Урал» - 2022 г.; УАЛ «Якутия» - 2024 г.; УАЛ «Чукотка» - 2026 г.
Все эти ледоколы нуждаются в увеличении эффективности работы, а значит в оптимизации установленных на них силовых установок.
Целью данной работы является оптимизация судовой энергетической установки для атомных ледоколов.
Для осуществления поставленной задачи необходимо:
• разработать математическую модель, в основе которой лежит баланс потоков масс и энергий в цикле паротурбинной установки;
• выбрать методы оптимизации;
• реализовать программу для выбранных методов оптимизации.
Купить

В настоящее время, для увеличения объемов добываемого сырья в Арктике, необходимо улучшение транспортной доступности и расширение сроков навигации для круглогодичной работы.
И если для успешного развития грузоперевозок и обеспечения безопасного судоходства в акватории СМП, ведется активное строительство новых универсальных атомных ледоколов, то для увеличения их эффективности работы необходима оптимизация установленных на них силовых установок.
В результате выполненной работы были решены следующие задачи:
• разработана математическая модель, в основе которой лежит баланс потоков масс и энергий в цикле паротурбинной установки;
• выбраны методы оптимизации;
• реализована программа для выбранных методов оптимизации.
Математическая модель была разработана для двух схем ПТУ: с одним и двумя регенеративными подогревателями. Двумерная оптимизация проводилась методом покоординатного спуска, для одномерной оптимизации был использован метод «золотого сечения».
Купить