Исследование совместного влияния водно-химического режима и теплоэнергетических факторов на надежность работы энергетического оборудования электростанций тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.14, кандидат технических наук Паули, Евгений Викторович

• Паули, Евгений Викторович
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Паули, Евгений Викторович

Введение.

Глава 1 Состояние и тенденции совершенствования качества воднохимических и теплоэнергетических режимов.

Глава 2 Теоретический анализ совместного влияния водно-химического режима и теплотехнических характеристик прямоточных котельных установок на надежность их работы.

2.1. Влияние отложений на температурный режим котельной установки.

2.2. Анализ возможности работы котельной установки на повышенной мощности при снижении скорости образования отложений.

2.3. Использование экспертной системы для оценки совместного влияния ВХР и теплотехнических факторов на надежность работы оборудования.

Глава 3 Промышленные исследования совместного влияния ВХР и теплотехнических факторов на надежность работы основного оборудования.

3.1. Обследование ВХР ТЭС с блоками СКД в стационарном и переходном режимах работы.

3.2. Разработка мобильного диагностического радиокомплекса для проведения обследований.

Глава 4 Разработка системы химико-технологического мониторинга, обеспечивающей повышение технико-экономических показателей ТЭС.

4.1. Этапы внедрения систем химико-технологического мониторинга на тепловых электростанциях.

4.2. Разработка системы химико-технологического мониторинга ТЭС.

4.3. Совершение программно-аппаратного комплекса СХТМ.

4.3.1. Разработка алгоритмов с целью создания единой базы данных СХТМ.

4.3.2. Моделирование системы химико-технологического мониторинга в лабораторных условиях.

4.3.3. Разработка программного обеспечения системы химико-технологического мониторинга ТЭС.

4.4. Оценка и анализ потребительского эффекта от внедрения и эксплуатации СХТМ на Ставропольской ГРЭС.

4.4.1. Расчет годовой экономии затрат от внедрения СХТМ.

4.4.2. Дополнительные годовые затраты.

F 4.4.3. Расчет потребительского эффекта на основе величины дополнительного чистого дисконтированного дохода (ЧДД) от выпуска электроэнергии с использованием СХТМ.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование совместного влияния водно-химического режима и теплоэнергетических факторов на надежность работы энергетического оборудования электростанций»

Последнее десятилетие характерно для энергетики России тем, что энергетические предприятия и, прежде всего электростанции, осуществляли свою деятельность в условиях постоянного недофинансирования, что не могло сказаться на состоянии и показателях надежности энергетического оборудования.

Отставание не только расширенного воспроизводства, и простого, предполагающего эквивалентные замены оборудования и его узлов, создало условия, в которых все труднее и труднее становится обеспечить требуемые показатели надежности работы электростанций. Это ставит перед научно-практическим персоналом отрасли задачу максимального использования преимуществ от внедрения малозатратных и быстроокупаемых технологий, таких как, например, системы химико-технологического мониторинга (СХТМ).

Анализ причин повреждаемости основного тепломеханического оборудования на тепловых электростанциях показывает, что руководителями и специалистами ТЭС не в полной мере учитывается важная роль качества водно-химического режима и последствий от его недостатков. Далеко не все электростанции отвечают современным нормативным требованиям в части соблюдения водно-химического режима (ВХР). Большинство руководителей и специалистов электростанций недооценивают значение автоматизированного контроля за состоянием ВХР и не до конца понимают важность внедрения систем химико-технологического мониторинга и значение средств автоматизации в ведении водно-химического режима.

Представленный материал достаточно наглядно показывает, что надежность может быть обеспечена только тогда, когда комплексно взаимоувязаны все составляющие: оборудование и его техническое состояние, в том числе и конструкционная надежность; персонал, имеющий соответствующую квалификацию и готовность непрерывно ее повышать; инструкции, которым обеспечено не только необходимое качество, но и ведется контроль за соблюдением и выполнением их требований.

Настоящее исследование позволяет установить более полную связь водно-химического режима с надежностью основного тепломеханического оборудования тепловых электростанций и показать, что реализация предлагаемых в диссертации решений может значительно повысить надежность работы котлов и турбин ТЭС без существенных финансовых и материальных затрат.

Актуальность проведенного исследования значительно усиливается тем, что, несмотря на некоторое улучшение финансово-экономического состояния электростанций, все еще в условиях нехватки средств, продолжает оставаться недостаток внимания к автоматическому химическому контролю и, как следствие, электростанции продолжают по этой причине нести убытки.

Внедрение же систем химико-технологического мониторинга — СХТМ по изложенной в исследовании методологии дает возможность за счет внедрения «пилотной» СХТМ (т.е. минимально достаточной ее части) минимизировать потери от неудовлетворительно организованного водно-химического режима, а затем, основываясь на принципе окупаемости, развивать «пилотную» СХТМ до полной ее модели. Важной частью для адаптации персонала к внедряемой методологии на первом этапе осуществления контроля и управления ВХР ТЭС является предлагаемая к внедрению разработанная учебная программа и модель мобильного диагностического радиокомплекса.

Заключение диссертации по теме «Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты», Паули, Евгений Викторович

132 ВЫВОДЫ.

1. Проведен анализ влияния отложений на поверхности теплообмена котлов СКП на температурный режим НРЧ. Получена зависимость времени достижения предельной температуры наружной поверхности стенки труб НРЧ от концентрации железа в питательной воде.

2. Теоретически подтверждена возможность работы котла при повышенной тепловой нагрузке в случае снижения скорости образования отложений, за счет качественного ведения ВХР при использовании СХТМ.

3. Анализ работы 30 ТЭС РФ с помощью экспертной системы позволяет утверждать, что качество контроля за ВХР существенным образом влияет на надежность работы основного оборудования и его поверхностей нагрева.

4. Расчетным путем определено влияние внедрения СХТМ на снижение повреждаемости основного оборудования ТЭС, в том числе и поверхностей нагрева котла, и получена зависимость повреждаемости оборудования от степени внедрения СХТМ.

5. Теплохимические испытания в стационарных, переходных и пусковых режимах подтверждают необходимость внедрения СХТМ ВХР, при этом в СХТМ необходимо использовать специальные приборы, приспособленные к контролю ВХР в процессе пуска: кондуктометры, рН-метры, кислородомеры и водородомеры, входящие в мобильный диагностический комплекс.

6. Разработан малогабаритный мобильный диагностический беспроводной информационно-измерительный радиокомплекс для оперативного экспресс-контроля параметров тепловых и атомных электростанций.

7. Разработаны алгоритмы, включающие в себя построение структуры базы данных СХТМ ВХР, архивацию и хранение параметров, а также извлечение параметров из базы данных для использования в алгоритмах представления, обработки и анализа состояния ВХР.

8. Создан стенд, позволяющий провести ознакомление с СХТМ, и разработана концепция лабораторных занятий с учетом особенностей уникальной экспериментальной установки и возможностей, предоставляемых компьютерными технологиями.

9. Разработано новое программное обеспечение СХТМ, отвечающее всем требованиям, предъявляемым к системам мониторинга.

Ю.Потребительский эффект от внедрения и использования СХТМ является значительным и составляет 2 млн. руб. в год. Внедрение СХТМ на станции является экономически эффективным мероприятием, полностью окупаемым в течение 2 лет.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Паули, Евгений Викторович, 2003 год

1. Трухний А.Д., Макаров А.А., Клименко В.В., Основы современной энергетики. Часть 1. — М.: Изд-во МЭИ, 2002. — 366 с.

2. Стерман JI.C., Лавыгин В.М., Тишин С.Г. Тепловые и атомные электрические станции: Учебник для вузов — 2-е изд., перераб. — М.: Изд-во МЭИ, 2000. — 408 с.

3. Стырикович М.А., Мартынова О.И., Миропольский З.Л. Процессы генерации пара на электростанциях. — М.: Энергия, 1969. — 320 с.I

4. Глебов В.П., Эскин Н.Б., Трубачев В.М. Внутритрубные образования в паровых котлах сверхкритического давления. — М.: Энергоатомиздат, 1983. — 240 с.

5. Об обеспечении надежности теплонапряженных поверхностей нагрева котлов сверхкритического давления / П.О. Сирый, Л.Ю. Красякова, Д.Ф. Петерсон, И.И. Беляков // Электрические станции. — 1971. — №6. — С. 69—70.

6. Акользин П.А. Коррозия и защита металла теплоэнергетическогоiоборудования. — М.: Энергоатомиздат, 1982. — 240 с.

7. Богачев А.Ф. Изучение и предотвращение коррозии металла в зонах фазовых превращений и перегретом паре. — М.: ВТИ, 1997. — 360 с.

8. Манькина Н.Н. Физико-химические процессы в пароводяном цикле электростанций. — М.: Энергия, 1977. — 208 с.

9. РД 34.30.507-92. Методические указания по предотвращению коррозионных повреждений дисков и лопаточного аппарата паровых турбин в зоне фазового перехода. — М.: ВТИ, 1993. — 28 с.

10. Резинских В.Ф. Критерии эксплуатационной надежности коррозионно-поврежденных лопаток ЦНД паровых турбин // Электрические станции. — 1991.—№7 —С. 15—19.

11. Комаров Н.Ф., Юрков Э.В. Коррозионные повреждения лопаточного аппарата и дисков паровых турбин // Теплоэнергетика. — 1991. —№2. — С. 10—14.

12. Паули В.К. О влиянии режимных факторов прямоточных котлоагрегатов на скорость износа элементов проточной части турбин // Электрические станции. — 1996. —№12. — С. 22—28.

13. Образование агрессивных сред на дисках турбинных ступеней энергетике / О.И. Мартынова, О.А. Поваров, В.Е. Золотарева, Б.В. Богомолов // Теплоэнергетика. — 1986. — №11. — С. 45—49.

14. Водный режим и проблема надежности нижней радиационной части / М.Е. Шицман, М.В. Гурычев, Ю.В. Тимофеев, JI.C. Мидлер // Теплоэнергетика. — 1977. —№5. — С.ЗО—32.

15. Беляков И.И. Исследование температурного режима труб парогенераторов СКД при наличии внутренних железоокисных отложений // Теплоэнергетика. — 1976. — №4. — С. 64—66.

16. Влияние внутренних отложений на температурный режим труб НРЧ / И.И. Беляков, В.В. Соколов, A.M. Копелович, А.В. Бугасов // Тр. ин-та / ЦКТИ. — 1979. — Вып. 167. — С. 76—82.

17. Беляков И.И., Лаврентьев В.П. Влияние внутренних отложений оксидов железа на температурный режим парообразующих труб котлов СКД // Теплоэнергетика. — 1987. — №8. — С. 56—59.

18. Анализ причин образования коррозионно-усталостных повреждений экранных труб котлов П-57 и ПК-39 / Дегтев О.А., Беляков И.И., Гецфрид Э.И. и др. // Теплоэнергетика. — 1988. — №11. — С. 39—41.

19. Конференция VGB «Химия на электростанциях-1996» // Теплоэнергетика. — 1997. —№11. — С. 74—76.

20. Беляков И.И. Термическое сопротивление внутренних отложений оксидов железа в экранных трубах котлов сверхкритического давления при кислородном водно-химическом режиме И Теплоэнергетика. — 2001. — №4.1. С. 56—60.

21. Доброхотов В.И., Жигулев Г.В. Эксплуатация энергетических блоков.

22. М.: Энергоатомиздат, 1987. — 256 с.

23. Воронов В.Н., Петрова Т.И. Проблемы организации водно-химических режимов на тепловых электростанциях // Теплоэнергетика. — 2002. —№7. —С. 2—7.

24. Красякова Л.Ю., Беляков И.И. Отложения окислов железа в НРЧ котла на закритические параметры с мазутной топкой // Теплоэнергетика. — 1970.1. —С. 28—32.

25. Мартынова О.И. Конференция VGB «Химия на электростанциях — 1992» // Теплоэнергетика. — 1993. — №7. — С. 73—76.

26. Маргулова Т.Х., Акользин П.А., Разумовская В.Д. О концентрации газообразного кислорода при дозировании его в конденсат энергоблоков СКД // Теплоэнергетика. — 1983. — №7. — С. 3—5.

27. Фрейер Р.К. Образование оксидной пленки на углеродистой стали в чистой воде // Меморандум Гамбургской энергетической системы — XII-1053 120 1309. —1972. —С. 2—5.

28. Квентин К.Е. К поведению магнетитных оксидных пленок в присутствии в паро-водяном тракте хлоридов // Меморандум Гамбургской энергетической системы — XII-1053 120 1309. — 1972. — С. 5—10.

29. Маргулова Т.Х., Мартынова О.И. Водные режимы тепловых и атомных электростанций: Учебник для втузов. — М.: Высш. школа, 1981. — 320 с.

30. Ляшевич Н.А. О надежности работы поверхностей нагрева энергоблоков при водном режиме с дозированием окислителя // Теплоэнергетика.— 1983. — №7. — С. 11—13.

31. Шицман М.Е. Окалинообразование на нержавеющей стали в перегретом паре // Теплоэнергетика. — 1982. — №8. — С. 51—55.

32. Гладышев Т.П., Мартынова О.И., Денисов В.Е. Влияние маневренных режимов на показатели качества воды и пара энергоблоков СКД // Электрические станции. — 1989. — №6. — С. 38—43.

33. Водно-химические режимы и надежность металла энергоблоков мощностью 500 и 800 МВт / Под общ. ред. В.Е. Дорощука, В.Б. Рубина. — М.: Энергоиздат, 1981. — 296 с.

34. Вайман А.Б. Меры борьбы с повреждениями экранных труб мазутных котлов//Энергетик.— 1973. — №1. — С. 4—5.

35. Вайман А.Б., Филимонов О.В. О причинах бездеформационных повреждений экранных труб мазутных котлов давлением 155 кгс/см // Теплоэнергетика. — 1973. — №11. — С. 44—50.

36. Филимонов О.В., Вайман А.Б., Гофман И.Н. Связь внутрикотловой коррозии и накипеобразования с магнитным полем парогенерирующих труб // Теплоэнергетика. — 1967. — №10. — С. 66—68.

37. А.с. 571658 (СССР). Способ определения стойкости труб из ферромагнитной стали к внутрикотловой коррозии / А.Б. Вайман, О.В. Филимонов. — Опубл. в бюл. «Открытия. Изобретения. Промышленные образцы. Товарные знаки». — 1977. — №33. — 110 с.

38. Вайман А.Б., Филимонов О.В. Пути предотвращения внутренней коррозии экранных труб//Энергетик. — 1978. — №11. — С. 32—33.

39. Петрова Т.И., Мартынова О.И. На IV Международной конференции EPRI по водному режиму тепловых электростанций на органическом топливе (г. Атланта, США) // Теплоэнергетик. — 1995. — №11. — С. 22— 24.

40. Некоторые вопросы водного режима и химического контроля на АЭС и ТЭС Западной Европы и США. Отчет о НИР / МЭИ. — № ГР 73019772. Инв. № 6240036. — М.: МЭИ, 1973. — С. 60—77.

41. Шицман М.Е. Анализ проблемы коррозионного растрескиванияприменительно к элементам из нержавеющих труб водопаровых трактов блоков СКД, работающих на кислородном водном режиме // Электрические станции. — 1991.— №11. — С. 24—29.

42. О возможности развития хрупких разрушений поверхностей нагрева котла при нейтрально-окислительном режиме СКД / Груздев Н.И., Деева З.В., Школьникова Б.Э. и др. // Теплоэнергетика. — 1983. — №7. — С. 8— 11.

43. Мартынова О.И., Вайнман А.Б. Некоторые проблемы при использовании на блоках СКД кислородных водно-химических режимов // Теплоэнергетика. — 1994. — №7 — С. 2—8.

44. Радайкин Н.М., Вайман А.Б., Кострикин Ю.М. Роль БОУ в обеспечении надежности блоков докритических параметров // Электрические станции. — 1991. —№9. — С. 32—37.

45. Живилова JI.M. Новая система автоматизации химического контроля водного режима ТЭС // Энергетик. — 1992. — №7. — С. 10-—11.

46. Лейзерович А.Ш., Баланчивадзе В.И., Бейзерман Б.Р. Локальные подсистемы диагностического контроля на базе персональных ЭВМ для энергоблоков 200—300 МВт, не оснащенных информационно-вычислительными комплексами//Энергетик.— 1992. — №11. — С. 14—19.

47. Живилова Л.М. Школа передового опыта по автоматизации контроля и управления водно-химическим режимом и водоприготовлением ТЭС // Энергетик. — 1992. —№11. —С. 28—29.

48. Манькина Н.Н., Паули В.К., Журавлев Л.С. Обобщение промышленного опыта эффективности пароводокислородной очистки и пассивации // Теплоэнергетика. — 1996. — №7. — С. 55—61.

49. Воронов В.Н., Назаренко П.Н., Паули В.К. Некоторые принципы внедрения систем химико-технологического мониторинга на ТЭС // Теплоэнергетика. — 1997. — №6. — С. 2—7.

50. Ларин Б.М., Бушуев Е.Н., Козюлина Е.В. Повышение информативности мониторинга водного режима конденсатно-питательного тракта энергоблоков // Теплоэнергетика. — 2003. — №7. — С. 2—8.

51. Беллоуз Дж.К. Система химической диагностики для электростанций // Искусственный интеллект: применение в химии. — М.: Мир, 1988. — С. 20—68.

52. Зенова Н.В. Химико-технологический мониторинг ТЭЦ-27. Разработка освоение и развитие // Электрические станции. — 2002. — №10. — С. 31—36.

53. Тарасов Д.В., Мансуров А.А., Бедрин Б.К. Модернизация АСУ ТП ХВО на ТЭЦ-27 // Электрические станции. — 2002. — №10. — С. 36—40.

54. Мартынова О.И. На международной конференции VGB «Химия на электростанциях-1993» // Теплоэнергетика. — 1994. — №7. — С. 71—75.

55. РД 34.20.501-95. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской федерации. — М.: СПО ОРГРЭС, 1996. — 288с.

56. Паули В.К., Технология воды и надежность: Курс лекций. — М.: Изд-во МЭИ, 2000. — 88 с.

57. Паули В.К. Экспертная система контроля и оценки условий эксплуатации котлоагрегатов ТЭС // Теплоэнергетика. — 1997. — №5. — С. 38—43.

58. Отчет ДГИЭС РАО «ЕЭС России» по результатам «Экспертной системы контроля и оценки условий эксплуатации котлоагрегатов ТЭС». 1999-2002 гг. — М.: РАО «ЕЭС России», 2002. — 40 с.

59. Мартынова О.И 51-я Международная водная конференция // Теплоэнергетика. — 1991. — №4. — С. 73—75.

60. Мартынова О.И Некоторые вопросы химического контроля, мониторинга и диагностики водного хозяйства на тепловых электростанциях США // Теплоэнергетика. — 1990. — №7. — С. 72—75.

61. Bellows J.C., Weaver K.L. An on-line Steam Cycle Chemistry diagnostic System // Philadelphia. USA. ASME IEEE Power Generation Conference. — 1988.— C. 34—40.

62. Schematic of Chemistry monitoring data Acquisition System — Sargent and Lundy Co. Project. 1989. — 50 c.

63. Воронов B.H., Мартынова О.И., и др. Совершенствование химико-технологических процессов в энергетике // Теплоэнергетика. — 2000. — №6. — С. 46—49.

64. Опыт разработки систем мониторинга водно-химических режимов ТЭС и АЭС / В.Н. Воронов, П.Н. Назаренко, И.С. Никитина, А.П. Титаренко // Теплоэнергетика. — 1994. — №1. — С. 46—50.

65. Автоматизированная подсистема контроля и управления водно-химическим режимом второго контура АЭС с ВВЭР / Мамет В.А., Назаренко П.Н., Киселев Н.Г. и др. // Теплоэнергетика. — 1996. — №12. — С. 33—38.

66. Рогацкин Б.С. Экономическая эффективность автоматизации химического контроля водного режима электростанций конференция // Теплоэнергетика. — 1993. —№7. —С. 24—26.

67. Ларин Б.М., Короткое А.Н. Испытание промышленного образца системы автоматического химконтроля за обессоливанием воды // Теплоэнергетика. — 1993. — №7. — С. 27—29.

68. РД 153-34.1-37.532.4-2001. Общие технические требования к системам химико-технологического мониторинга водно-химических режимов тепловых электростанций" (ОТТ СХТМ ВХР ТЭС) — М.: РАО "ЕЭС России", 2001. —61 с.

69. Гейтс Б. Бизнес со скоростью мысли — М.: ЭКСМО-ПРЕСС, 2000. — 477 с.

70. Опыт построения системы химико-технологического мониторинга паровых котлов ТГМ-96 с последующей интеграцией ее в АСУ ТП ТЭЦ /

71. П.Н. Назаренко, В.Н. Самаренко, О.Ф. Квасова, С.В. Невский // Теплоэнергетика. — 2002. — №4. — С. 43—45.

72. Живучесть стареющих ТЭС / Балдин Н.Н., Богачко Ю.Н., Бритвин и др. — М.: Изд-во НП ЭНАС, 2000. — 559 с.

73. Паули В.К. К оценке надежности работы энергетического оборудования //Теплоэнергетика. — 1996.—№12. — С. 37—41.

74. Паули В.К. Некоторые проблемы организации нейтрально-кислородного водного режима котлоагрегатов ТЭС // Электрические станции. — 1996. —№12. —С. 20—26.

75. Роддатис К.Ф., Котельные установки. Учеб. пособие для студентов неэнергетических специальностей вузов — М.: Энергия, 1977. — 432 с.

76. Теплопередача. Учебник для вузов / Исаченко В.П. и др. — Изд. 3-е, перераб. и доп. — М.: Энергия, 1975. — 488 с.

77. Компоновка и тепловой расчет парового котла: Учеб. пособие для вузов / Липов Ю.М. и др. — М.: Энергоатомиздат, 1988.— 208 с.

78. Паули В. К. Новое в организации контроля за производственно-хозяйственной деятельностью в российской энергетике // Новое в российской энергетике. — 2000. — № 1. — С. 5—8.

79. Dooley R.B. Fossil Plant Cycle Chemistry and Availability Problems // ESKOM/EPRI Cycle Chemistry Symposium — 1994. — C. 34—42.

80. Ц-02-94Т. О внесении изменений в объем технологических измерений, сигнализации. — М.: РАО «ЕЭС России», 1994. — 6 с.

81. Локотков А.В. Устройства связи с объектом. Модули фирмы ADVANTECH // Современные технологии автоматизации. — 1997. — №3. — С. 2—8.

82. Integrated Circuits Data Book. Edition 3 — Consumer Microcircuits Limited, 1994. —340 c.

83. Каганов В.И. Радиотехника+компьютер+Mathcad. — M.: Горячая линия Телеком, 2001. — 416 с.

84. ГОСТ 19.701-90. Единая система программной документации. Схемы алгоритмов, программ данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения — М.: Изд-во стандартов, 1990. — 14 с.

85. Экономика промышленности: Учебное пособие для вузов: В 3 т. / Кожевников Н.Н., Басова Т.Ф., Чинакаева Н.С. и др. — М.: Изд-во МЭИ, 1991. — Т.2. — 286 с.

86. Справочные материалы по курсу «Экономика и организация производства» / Басова Т.Ф., Златопольский А.Н., Зубкова А.Г. и др. — М.: Изд-во МЭИ, 1991. —60 с.

87. Гунин В.Н. Управление инновациями: 17-модульная программа для менеджеров «Управление развитием организации». Модуль 7 — М.: ИНФРА-М, 2000. — 150 с.

88. Табачный Е.М. Ценообразование и ценовая политика предприятия — М.: Изд-во МЭИ, 2000. — 230 с.ш