Дипломная работа: Перспектива збільшення економічності Зуєвської теплової електростанції за допомогою вибору оптимального режиму роботи енергоблоку

Джерелом одержання даних про розподіли ресурсів деталей і елементів устаткування комплексу можуть бути:

1) дані експлуатації (для аналогічних умов застосування);

2) експертні оцінки;

3) імовірнісні моделі процесів руйнування, що використають розрахунки й дані міцності або ресурсних випробувань.

При роботі конденсаційної установки виробляється періодична перевірка щільності вакуумної системи із установленням присосів повітря, при нормальному навантаженні не повинні перевищувати 30 кг/годину.

Контроль ведеться за:

- гідравлічною щільністю конденсатора за допомогою хімічного аналізу основного конденсату;

- величиною нагрівання охолодної (цирк води) водою, що повинна бути 7-9 0С;

- температурою й тиском цирк. води на вході в конденсатор;

- вакуумом у конденсаторі;

- нормальною роботою основних ежекторів;

Відшукання дефектних трубок виробляється шляхом просвічування полум'ям парафінової свічі трубних дощок. Втягування полум'я свічі в трубку свідчить про наявність нещільності у відповідній трубці.

Ведеться контроль за вібростаном елементів турбоустановки. Якщо вібрація перевищує припустимі норми, безупинно зростає або приймає стрибкоподібний вигляд, то це свідчить про неполадки елементах конструкцій. І як раніше вже було сказано, при підвищенні кінцевого тиску виникає ряд проблем, що приводить до агрегату й неприпустимої вібрації.[18]

4.4.3 Джерела відмови - причини

Наслідком зниження вакууму в конденсаторі або збільшення Рк може бути:

-  порушення енергетичного балансу між теплотою, що підводиться з парою, що відробила, і охолодженою водою, що відводить;

-  збільшення пропуску пари в конденсатор;

-  зниження витрати охолодженої води або збільшення температури охолодної води;

-  порушення теплообміну між конденсованим парою й охолодженою водою.

Причиною цієї відмови є зниження коефіцієнта теплопередачі й збільшення температурного напору.

Зниження коефіцієнта теплопередачі може відбуватися внаслідок:

-  забруднення поверхонь охолодження (трубок) конденсаторів органічними й неорганічними відкладеннями;

-  підвищення змісту газів, що не конденсуються, у паровому просторі конденсаторів, в основному повітря, що попадає в конденсатор з парою, що відробила, через нещільності у вакуумній системі;

-  одночасного забруднення й підвищення змісту повітря в парі, що конденсується.

Збільшення недогріву може відбуватися по цих же причинах.

Причинами збільшення присосів можуть бути:

- порушення роботи кінцевих ущільнень турбіни;

- виникнення тріщин у зварених сполуках;

- деформація фланцевих рознімань;

- присоси через колектор обігріву фланців і шпильок;

- присоси через сальники арматур, що перебуває під вакуумом.

4.4.4 Вибір оптимального способу усунення відмови (критерій opt)

Відновлення працездатності елемента блоку або блоку в цілому - це спосіб перекладу його зі стану відмови в працездатний стан. Такою операцією може бути регулювання елемента або блоку, ремонт або заміна на свідомо справний. Кожної такої операції приписується певна вартість.

Для знаходження оптимальної процедури відновлення працездатності повинен бути заданий критерій оптимальності. Таких критеріїв відомо, принаймні, три: середні вартості відновлення працездатності, імовірність відновлення працездатності з обмеженою вартістю, вартість усунення відмов із заданою ймовірністю. При необхідності оптимізації багаторазового відновлення працездатності найбільш природний як критерій середня вартість.

При забрудненнях трубок конденсаторів застосовують очищення трубок. Залежно від інтенсивності забруднення й видів відкладень застосовують різні профілактичні міри. У випадках механічного забруднення застосовують метод промивання зворотним потоком охолодної води. Також широке поширення одержало кулькове очищення конденсаторів.

Для очищення трубок від біологічних забруднень застосовують термічне сушіння.

Для усунення сольових забруднень, тобто утворення накипу на внутрішній поверхні трубок застосовують хімічну обробку води. У цей час приділяється велику увагу безреагентним методам обробки води: магнітна і ультразвукова обробка.

При більше серйозних неполадках виконують ремонт або заміну трубок конденсатора.[30]

4.4.5 Попередження відмов у роботі обладнання НПК

Одним з ефективних способів забезпечення якісної експлуатації енергоустаткування електростанції є діагностування його стану. Завдяки діагностиці проводиться попередження можливих відмов. Діагностуванням у теорії надійності прийнято вважати постановку діагнозу, тобто процес реалізації технічної діагностики.

Технічна діагностика - це встановлення й вивчення ознак, що характеризують наявність дефектів у машинах, пристроях, їхніх елементах і вузлах, для пророкування можливих відхилень у режимах їхньої роботи, а також розробка методів і засобів для виявлення й локалізації дефектів. Таким чином, технічне діагностування покликане забезпечувати плановий технічний стан об'єктів (елементів, підсистем і систем). Технічний стан об'єкта характеризується значеннями параметрів його, установленими технічними (енергетичними для енергетичних об'єктів) характеристиками. Технічний стан об'єкта можуть визначати параметри, що характеризують справний і несправний стан об'єктів. До числа основних властивостей технічних об'єктів, у тому числі елементів, підсистем і систем теплоенергетичних установок ТЕС і АЕС, що характеризують їхня надійність, можна віднести: відмови, працездатність і непрацездатність, гранична стан досліджуваних об'єктів і інше.

Визначення поняття відмови було наведено вище.

Працездатність - стан об'єкта, при якому він здатний виконувати задані функції, зберігаючи значення заданих параметрів у межах, установлених нормативно - технічною документацією.

Непрацездатність - стан об'єкта, при якому значення хоча б одного параметра, що характеризує здатність заданих функцій, не відповідає вимогам, установлених нормативно-технічною документацією.

Граничний стан - стан об'єкта, при якому його подальша експлуатація повинна бути припинена із причин: непереборного порушення вимог безпеки, непереборного відхилення заданих параметрів за встановлені межі (верхні, нижні), непереборного зниження ефективності експлуатації нижче припустимої, необхідності проведення поточного або капітального ремонту.

Для виявлення й аналізу тих або інших несправностей в устаткуванні і його основних вузлах і елементах, як правило, використається спостереження за відхиленням вимірюваних параметрів і інших характеристик цього встаткування. У тих випадках, коли безпосередні виміри неможливі, застосовуються методи, що ґрунтуються на моделюванні технологічних процесів, або на використанні корелляционних зв'язків між вимірюваними й не вимірюваними параметрами.

Сучасний розвиток засобів вимірів і обчислювальної техніки відкриває нові шляхи для підвищення ефективності використання енергоустаткування. Одним з таких шляхів є впровадження в енергетику оперативної технічної діагностики.

Під технічною діагностикою розуміється виявлення встаткування й систем ТЕС, що мають погіршені функціональні характеристики, визначення причин, що викликають появу цих дефектів, оцінку допустимості або доцільності подальшої експлуатації встаткування з урахуванням прогнозу розвитку виявлених дефектів. Тут, що виявляє погіршення функціональних характеристик ставиться до показників, як надійності, так і економічності.

Принципово важливо з позицій способів одержання й використання діагностичної інформації розділити загальний комплекс діагностування стану енергетичного обладнання на завдання оперативної й так називаної "ремонтної" діагностики. Ремонтна діагностика здійснюється на зупиненому обладнанні в процесі його ревізій і ремонтів; його основу крім візуальних обстежень становить неруйнуючий контроль стану металу. На відміну від цього оперативна діагностика здійснюється на працюючому обладнанні й використає в основному методи функціонального діагностування.[24]

4.4.6 Занесення в банк даних

Проведення цієї операції необхідно для збору інформації про всі можливі відмови. Завдяки їй виявлення відмов стало більше спрощеним процесом, оскільки, наприклад, маючи більші відхилення параметрів і інформацію в банку даних про всілякі причини й наслідки, можна робити висновки про порушення, що відбуваються, і миттєво переходити до їхнього усунення. Це дозволяє заощаджувати на засобах і часі і є у свою чергу дуже ефективним.

Занесення інформації в банк даних здійснюється в процесі експлуатації при кожному виявленні неполадок.

4.5 Оптимізація режимів роботи НПК

У цей час близько 80% енергоблоків ТЕС відробили свій ресурс, одночасно із цим використають палива з більше низькою теплотою згоряння, що привело до зниження їхньої потужності на 10-12%. Проблему часткової реабілітації енергоблоків можна вирішити шляхом оптимізації режимів експлуатації НПК.

У завдання НПК входить:

- вибір оптимального варіанта з можливих;

- приведення НПК в оптимальний стан.

Процес оптимізації НПК дуже складний, не тільки тому, що НПК являє собою складну систему, але й тому, що НПК – це елемент більше складної системи - енергоблок, електростанція. В енергетику як розрахунковий параметр прийнятий кінцевий тиск Рк.

Таким чином, завданням оптимізації НПК є вибір Рк. –opt.

Для рішення даного завдання необхідно визначити критерій оптимізації. У якості такого звичайно приймають:

при термодинамічній оптимізації ККД турбоустановки ηту, питомі витрати теплоти qту й т.д.;

при техніко-економічної – наведені розрахункові витрати або і їхню змінну частину З.

Оцінити кількісно вплив кінцевого тиску Рк на теплову економічність турбоустановки в реальних умовах дуже складно, тому що економічний вакуум на виході з турбіни завжди нижче економічного (граничного) через втрати на виході з турбіни; втрати з вихідною швидкістю пари; зміна вологості пари, що впливає на ηoi.

Економічний вакуум у конденсаційній установці нижче економічного вакууму турбіни через термічні опори поверхонь охолодження конденсатора, витрати енергії на привід конденсатних насосів і ежекторів.

З огляду на складну залежність між ККД турбоустановки ηту, ККД електростанції (ηс) ,питомих витрат (qэ, bу) змінної частини розрахункових витрат З=f(ηс) від економічного вакууму енергоблоку ( із НПК), прийнято оцінювати вплив вакууму на роботі енергоблоку по збільшенню потужності.

Найбільш кращим методом дослідження в цей час вважається метод математичного моделювання, з використанням елементів аналітичного методу (енергетичних характеристик) і інформативних даних про поточні параметри.

Вирішувати питання оптимізації НПК необхідно з використанням сучасних систем технічної діагностики (СТД).[29]

4.6 Розробка системи технічного діагностування НПК

4.6.1 Завдання й функції СТД

Оперативна технічна діагностика встаткування є розвитком традиційного оперативного контролю й органічно входить до складу інформаційних функцій АСУ ТП. Рішення більшості завдань оперативної технічної діагностики здійснюється в темпі процесу. Таким чином, автоматизовані системи комплексної технічної діагностики (АСКТД) можуть розглядатися як підсистеми інформаційно-обчислювальних комплексів (ІОК) АСУ ТП. При цьому для рішення завдань технічної діагностики залежно від їхньої постановки, структури АСУ ТП і функціональних можливостей використовуваної обчислювальної техніки можуть знадобитися як додаткові засоби виміру, так і засобу перетворення інформації, аж до спеціалізованих обчислювальних пристроїв, автономних або інтегрувальних з ИВК.

Для діагностичних завдань, результати, рішення яких потрібні для пост оперативного аналізу умов експлуатації устаткування або для довгострокового планування експлуатаційного й ремонтного обслуговування, вимога одержання рішення в темпі процесу не пред'являється й діагностування може здійснюватися за даними оперативного контролю не оперативно при необхідності на зовнішній стосовно АСУ ТП обчислювальної техніки в АСУ ТЕС або енергооб'єднання. Це ставиться, наприклад, до завдань розрахунку вироблення ресурсу або прогнозування зміни економічності устаткування в процесі експлуатації.

Комплексний характер діагностичного контролю створює передумови для одержання інтегральних оцінок стану устаткування. Це повинне дати можливість використати діагностичну інформацію не тільки для оперативного керування устаткуванням і пост оперативного аналізу умов його роботи, але й для більше обґрунтованого планування ремонтного обслуговування з урахуванням поточного стану устаткування і його прогнозованих змін.

Разом з тим досвід розробки АСКТД і системний аналіз вимог до діагностичного забезпечення енергетичних об'єктів свідчать про те, що зі збільшенням об'єму, повноти й глибини діагностування труднощі реалізації, освоєння й підтримки в роботі АСКТД не збалансовано зростають. Це в першу чергу пов'язане з об'ємом і вимогами до якості вихідної (вимірюваної) інформації, необхідної для діагностування, із забезпеченням вірогідності й цінності одержуваної діагностичної інформації.

Основними завданнями АСТД залишаються: підвищення надійності встаткування шляхом підвищення якості його експлуатації завдяки розвитку й удосконалюванню діагностичного контролю; запобігання по можливості, розвитку аварійних ситуацій шляхом виявлення дефектів на ранніх стадіях їхнього розвитку й удосконалювання системи планово-попереджувальних ремонтів з урахуванням фактичного стану й умов експлуатації встаткування, даних про його пошкоджуваність.

На досягнення цих цілей повинне бути спрямоване рішення кожної із завдань технічної діагностики незалежно від того, здійснюється вона в складі функцій АСКТД, за допомогою локальної підсистеми автоматизованого діагностичного контролю або за допомогою автономного спеціалізованого пристрою.[32]

Виходячи з вище сказаного, можна сформулювати найбільш характерні завдання й функції СТД:

1. Попередження найбільш імовірних і характерних відмов (часткових або повних) в елементах підсистемах і системах ТЕС і АЕС.

Для цього необхідно:

1.1  На підставі досвіду експлуатації й статистичних даних, визначити найбільш характерні відмови для розглянутих об'єктів ТЕС і АЕС.

1.2  Мати або розробити характеристики цих відмов.

1.3  Мати або обчислити дані по збитках внаслідок даних відмов.

1.4  Мати або запропонувати системи попередження або попередження даного виду відмов.

1.5  Визначати витрати на СТД (попередження або попередження відмов).

1.5.1  Капітальні витрати СТД.

1.5.2  Витрати експлуатації СТД.

1.6  Розробити рекомендації з безвідмовних режимів експлуатації даного об'єкта, з обліком його фактичного стану.

4.6.2 Функціональні особливості СТД

Структура будь-якого СТД ТЕС або АЕС повинна бути реалізована на основі чотирьох основних етапів: моніторингу, експертної оцінки, висновку по відмові й видачі рекомендацій.

МОНІТОРИНГ - (перший етап).

Його завданням є:

-  виявлення відхилення (відмови) параметрів від значень, передбачених енергетичними й міцностними характеристиками;

-  вживання оперативних заходів по усуненню або попередженню відмови відповідно до типового експлуатаційними інструкціями;

-  занесення відмови в банк статистичних даних;

-  видача результатів моніторингу в експертну оцінку.

ЕКСПЕРТНА СИСТЕМА (другий етап).

Його завданням є:

-  визначення місця й причини відмови;

-  оцінка збитку в результаті відмови;

-  видача рекомендацій з усунення й запобігання відмови;

-  оцінка витрат на ліквідацію відмови.

Як методи і засоби експертної оцінки можуть бути використані: дані моніторингу по даній відмові; банк даних по відмовах; алгоритми програм по визначенню відмов; енергетичні характеристики устаткування.

ВИСНОВОК ПО ВІДМОВІ (третій етап).

Завданням даного етапу є видача рекомендацій з усунення відмови й недопущенню його в процесі подальшої експлуатації устаткування (при дотриманні правил експлуатації). Для реалізації завдань даного етапу:

-  уточнюють причини відмови;

-  видаються рекомендації з недопущення подібної відмови всьому оперативному й неоперативному персоналу станції.

РЕКОМЕНДАЦІЇ З ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМУ ЕКСПЛУАТАЦІЇ уСТАТКУВАННЯ (четвертий етап).

Завданням даного етапу є вибір оптимальних режимів експлуатації устаткування по його фактичному стані з урахуванням надійності, економічності, безпеки, довговічності й інших факторів. Для реалізації завдань даного етапу звичайно використаються:

-  занесення результатів у банк даних підсистеми СТД у складі АСУ ТП енергоблоку;

-  Відомі методи оптимізації експлуатації енергоустаткування;

-  Можливість алгоритмічного й програмного забезпечення АСУ ТП.

Вибір структури АСТД і функціональна сполука розв'язуваних завдань діагностування визначається особливостями діагностуємих об'єктів, можливостями інформаційного й технічного забезпечення, ступеня відповідальності цих об'єктів і інших факторів.

При оцінці ефективності роботи АСТД НПК можливі два підходи.

Перший - як критерій економічності розглядається енергетичний баланс [20]. Другий - як критерій розглядаються термо й гідродинамічні параметри роботи встаткування [25].

При дотриманні певного компромісу в питаннях взаємовиключення, що зустрічаються при рішенні економічних і технологічних завдань, можливе об'єднання цих підходів у двоєдині завдання.

Вирішальною умовою успішної реалізації завдань діагностування є ретельне пророблення системних питань створення АСКТД. До числа вимог, які, безумовно повинні бути пред'явлені до систем подібного роду ставляться[20]:

-  забезпечення приживлюваності діагностичних завдань;

-  забезпечення працездатності й надійності функціонування завдань, стійкості їх до впливу систематичних і випадкових помилок, а також відмов у каналах вимірів;

-  можливість тиражування системи;

-  комплексний характер рішення діагностичних завдань у їхньому взаємозв'язку, обумовленої єдністю технологічного процесу;

-  максимальне використання потенційних можливостей ЕОМ у прийнятті діагностичних рішень;

-  можливості кількісного аналізу якості й результатів роботи діагностичної системи.[32]

Досвід розробки, впровадження різноманітних завдань інформаційного забезпечення й керування АСУ ТП, накопичений в останні десятиліття. Показує, що лише невелика частина цих завдань успішно експлуатується надалі. Одна з основних причин такого положення - недостатня пропрацьованість комплексу різнохарактерних питань - науково-технічних, ергономічних, психологічну й інших, рішення яких і визначає успішну приживлюваність. Важливі критерії пропрацьованості завдань на стадії їх ухвали - корисність і не тривіальність.

Корисність того або іншого алгоритму відповідно до завдань АСКТД повинна бути, насамперед, зрозуміла й визнана експлуатаційним персоналом і керівництвом станції, де здійснюється впровадження.

Не тривіальність має на увазі чітке обґрунтування переваг використання алгоритму й застосування засобів обчислювальної техніки. Експлуатація автоматизованих систем трудомістка, вимагає додаткових зусиль по обслуговуванню технічних засобів, а також по освоєнню й використанню алгоритмів. У той же час на діючому устаткуванні емпірична діагностика ведеться й з позиції персоналу досить успішно. Тому для визнання того або іншого алгоритму необхідні дві умови - очевидна корисність, а також неможливість або складність його реалізації традиційними методами без використання автоматизованої системи.

Ознаками, що виправдують застосування автоматизованих систем є: якісна й кількісна новизна використовуваних для діагностування залежностей; складність математичних залежностей і логічних зв'язків, реалізованих алгоритмом; велика кількість параметрів, що визначають стан об'єкта й враховуються алгоритмом діагностування; великий об'єм пам'яті для довгострокового зберігання інформації, використовуваної в алгоритмах діагностування, необхідність швидкої її обробки; складність "немашинного" аналізу вірогідності інформації; необхідність прогнозування тенденції зміни в часі діагностичних показників з розрахунком імовірнісних характеристик прогнозу; необхідність виміру й обчислення параметрів недоступних експлуатаційному персоналу.

У структурному відношенні СД повинна містити в собі наступні підсистеми:

–  збору й зберігання інформації, що надходить від датчиків, установлених на контрольованому устаткуванні;

–  первинної обробки й контролю вірогідності і якості вступник інформації;

–  базу даних нормативно-довідкової інформації;

–  обробки, аналізу й відображення інформації про технічний стан конденсаційної установки;

–  аналізу інформації про наявні порушення в роботі конденсаційної установки для встановлення діагнозу й можливих причин порушень (експертна система).[8]

4.6.3 Система технічної діагностики низькопотенційного комплексу

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17