ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2021
Просмотров: 1418
Скачиваний: 4
ЕНЕРГЕТИЧНІ
ТА
ТЕПЛОТЕХНІЧНІ
ПРОЦЕСИ
Й
УСТАТКУВАННЯ
•
электрические
привода
МЭО
.
Управление
турбиной
осуществляется
посредством
автоматизированного
рабочего
места
в
составе
автоматизированной
системы
управления
технологическим
процессом
(
АСУ
ТП
)
с
целью
единообразия
человекомашинного
интерфейса
всех
подсистем
энергоблока
,
создания
единой
базы
данных
и
привязки
последней
к
единому
времени
.
При
необходимости
в
состав
ЭЧСРиЗ
может
входить
отдельная
станция
оператора
(
например
,
при
отсутствии
АСУ
ТП
энергоблока
).
В
общем
случае
ЭЧСРиЗ
согласно
заложенным
алгоритмам
работы
паровой
турбины
реализует
следующие
основные
функции
регулирования
:
•
поддержание
частоты
вращения
с
точность
0,5
об
/
мин
со
степенью
неравномерности
4,5±0,5 %
и
степенью
нечувствительности
0,02…0,06 %;
•
поддержание
активной
мощности
с
точность
1 %
от
номинальной
с
частотной
коррекцией
;
•
поддержание
давления
пара
в
регулируемых
отборах
пара
(
на
отопление
)
с
точностью
5
кПа
или
температуры
(
нагрева
)
сетевой
воды
с
точностью
1
°
С
;
•
поддержание
давления
пара
в
производственном
отборе
;
•
поддержание
температуры
подпиточной
воды
во
встроенном
пучке
конденсатора
с
точностью
1
°
С
;
•
поддержание
давления
пара
«
до
себя
».
В
ЭЧСРиЗ
также
реализуются
следующие
защиты
,
выполненные
в
отдельных
измерителях
независящих
от
основного
контроллера
:
•
от
разгона
–
трёхканальный
электрический
автомат
безопасности
(
ЭАБ
),
с
логикой
«2
из
3»,
позволяющей
проводить
опробование
и
расхаживание
каждого
канала
защиты
«
насквозь
»
до
срабатывания
золотника
на
работающей
турбине
без
останова
;
•
от
недопустимого
повышения
давления
пара
в
регулируемых
отборах
(
с
логикой
«2
из
3»
аналогично
защите
от
разгона
);
•
останов
турбины
от
сигналов
электрических
и
технологических
защит
.
ЭЧСРиЗ
реализует
функции
предельных
регуляторов
для
обеспечения
безопасной
эксплуатации
турбины
и
недопущения
неправильных
действий
оперативного
персонала
:
•
от
недопустимого
повышения
давления
в
регулируемых
отборах
пара
(
на
отопление
и
производство
);
•
от
недопустимого
повышения
давления
в
конденсаторе
;
•
от
недопустимого
повышения
давления
в
камере
регулирующей
ступени
;
•
от
недопустимого
снижения
/
повышения
параметров
пара
перед
турбиной
.
Кроме
того
,
ЭЧСРиЗ
осуществляет
:
•
функции
контроля
основных
параметров
ЭГСРиЗ
и
изменения
параметров
настройки
;
•
функцию
контроля
датчиков
,
линий
связи
с
объектом
и
цепей
питания
;
•
функции
проведения
необходимых
испытаний
(
разгон
,
повышение
давления
в
отопительном
отборе
и
др
.);
•
автоматическое
снятие
характеристик
и
расхаживание
СК
;
•
изменение
величины
неравномерности
на
работающей
турбине
;
•
регулирование
частоты
сети
и
мощности
в
соответствии
с
ОАО
«
Системный
оператор
–
Центральное
диспетчерское
управление
Единой
энергетической
системы
»
(
ОАО
«
СО
–
ЦДУ
ЕЭС
»);
8’2012
110
ЕНЕРГЕТИЧНІ
ТА
ТЕПЛОТЕХНІЧНІ
ПРОЦЕСИ
Й
УСТАТКУВАННЯ
•
функции
оповещения
,
регистрации
и
архивирования
сообщений
об
изменении
режимов
и
отклонениях
в
работе
турбины
(
в
том
числе
аварийных
);
•
функции
связи
с
системами
верхнего
уровня
АСУ
ТП
.
Электропитание
ЭЧСРиЗ
резервированное
от
двух
независимых
источников
питания
– 220
В
переменного
тока
с
частотой
50
Гц
и
220
В
постоянного
тока
.
В
таблице
представлены
паровые
турбины
в
составе
ПГУ
,
для
которых
ЗАО
«
УТЗ
»
разрабатывает
и
поставляет
новую
электрогидравлическую
систему
регулирования
и
защиты
(
несмотря
на
то
,
что
все
турбины
ЗАО
«
УТЗ
»
оснащаются
ЭГСРиЗ
,
перечислить
их
полный
перечень
в
рамках
данной
статьи
не
представляется
возможным
).
Таблица
Турбины
ЗАО
«
УТЗ
»
с
электрогидравлической
системой
регулирования
и
защиты
в
составе
ПГУ
Тип
турбины
Электростанция
Тип
ПГУ
Т
-53/67-8.0
Минская
ТЭЦ
-3
двухконтурная
ПГУ
-230
Т
-113/145-12,4
Краснодарская
ТЭЦ
трехконтурная
ПГУ
-410
Т
-63/76-8,8
Ижевская
ТЭЦ
-1
двухконтурная
ПГУ
-230
Т
-63/76-8,8
Владимирская
ТЭЦ
-2
двухконтурная
ПГУ
-230
Т
-63/76-8,8
Кировская
ТЭЦ
-3
двухконтурная
ПГУ
-230
Т
-63/76-8,8
Ново
-
Богословская
ТЭЦ
двухконтурная
ПГУ
-230
Т
-40/50-8,8
Ново
-
Березниковская
ТЭЦ
двухконтурная
ПГУ
-115
КТ
-63-7,7
Академическая
ТЭЦ
двухконтурная
ПГУ
-230
КТ
-63-7,7
Нижнетуринская
ГРЭС
двухконтурная
ПГУ
-230
Необходимо
отметить
,
что
ЭГСРиЗ
паровой
турбины
Т
-113/145-12,4
Краснодарской
ТЭЦ
,
по
сравнению
с
представленной
выше
,
имеет
существенные
структурные
и
конструктивные
отличия
,
в
виду
значительной
сложности
схемы
ПГУ
и
использования
конденсата
в
качестве
рабочей
жидкости
системы
регулирования
.
Перспективы
развития
В
настоящее
время
на
ЗАО
«
УТЗ
»
проводятся
работы
по
созданию
специальных
модулей
в
структуре
ЭЧСРиЗ
с
целью
автоматизации
пусковых
режимов
паровых
турбин
с
момента
толчка
до
набора
номинальной
нагрузки
.
Данные
мероприятия
позволят
повысить
маневренные
характеристики
паровых
турбин
,
сохраняя
при
этом
надежность
и
экономичность
работы
оборудования
.
Известно
[6],
что
одной
из
основных
причин
,
ограничивающих
маневренные
характеристики
паровой
турбины
при
пусковых
режимах
работы
,
являются
температурные
напряжения
,
возникающие
в
высокотемпературных
элементах
ее
конструкции
.
Одним
из
способов
решения
поставленной
задачи
,
по
мнению
авторов
,
является
переход
от
временного
графика
прогрева
цилиндров
паровой
турбины
и
контроля
за
принятыми
допустимыми
разностями
температур
к
непосредственному
определению
в
реальном
масштабе
времени
температурных
напряжений
в
«
критических
»
элементах
ее
конструкции
с
последующей
автоматизацией
управления
его
текущим
тепловым
состоянием
.
8’2012
111
ЕНЕРГЕТИЧНІ
ТА
ТЕПЛОТЕХНІЧНІ
ПРОЦЕСИ
Й
УСТАТКУВАННЯ
На
основе
исследований
[7]
методами
регрессионного
анализа
удалось
установить
взаимосвязь
между
«
термонапряженным
»
состоянием
корпуса
и
температурами
металла
в
его
характерных
сечениях
ос
ст
5
2
ос
4
2
ст
3
ос
2
ст
1
0
рег
t
t
t
t
t
t
t
∆
∆
β
+
∆
β
+
∆
β
+
∆
β
+
∆
β
+
β
=
σ
, (1)
где
–
температурные
напряжения
в
контролируемом
сечении
корпуса
;
∆
t
t
рег
σ
ст
–
разность
температур
по
толщине
стенки
корпуса
;
∆
t
ос
–
разность
температур
по
оси
стенки
корпуса
;
β
0
,
β
1
,
β
2
,
β
3
,
β
4
,
β
5
–
коэффициенты
влияния
составляющих
температурного
поля
,
полученные
в
ходе
регрессионного
анализа
.
Полученная
регрессионная
зависимость
достаточно
проста
,
не
требует
больших
вычислительных
ресурсов
,
и
может
быть
использована
для
построения
цифровых
систем
контроля
и
управления
паровых
турбин
.
С
учетом
этого
,
авторами
разрабатывается
программный
модуль
«
вычисления
температурных
напряжений
»
позволяющий
получать
непрерывную
информацию
о
текущем
термонапряженном
состоянии
элементов
конструкции
паровой
турбины
.
На
основе
выходных
сигналов
данного
модуля
в
составе
алгоритмической
структуры
ЭЧСРиЗ
разрабатываются
решения
,
позволяющие
осуществлять
автоматическое
регулирование
теплового
состояния
турбины
по
температурным
напряжениям
в
«
критических
»
элементах
конструкции
:
•
модуль
,
формирующий
задание
темпа
нагружения
паровой
турбины
в
зависимости
от
термонапряженного
состояния
«
критических
»
элементов
ее
конструкции
;
•
предохранительный
регулятор
,
автоматически
разгружающий
паровую
турбину
при
недопустимом
тепловом
состоянии
по
превышению
температурными
напряжениями
в
«
критических
»
элементах
ее
конструкции
допустимого
предела
;
•
модуль
,
формирующий
блокировки
на
увеличение
частоты
вращения
или
мощности
паровой
турбины
при
превышении
температурными
напряжениями
в
«
критических
»
элементах
ее
конструкции
допустимого
предела
.
Список
литературы
:
1
.
Паровые
турбины
и
турбоустановки
Уральского
турбинного
завода
[
Текст
] /
Г
.
Д
.
Баринберг
,
Ю
.
М
.
Бродов
,
А
.
А
.
Гольдберг
,
Л
.
С
.
Иоффе
,
В
.
В
.
Кортенко
,
В
.
Б
.
Новосёлов
,
Ю
.
А
.
Сахнин
;
под
общ
.
ред
.
проф
.,
д
.
т
.
н
.
Ю
.
М
.
Бродова
и
к
.
т
.
н
.
В
.
В
.
Кортенко
. –
Екатеринбург
: «
Априо
»,
2007. – 460
с
.
2
.
Бененсон
,
Е
.
И
.
Теплофикационные
паровые
турбины
[
Текст
] /
Е
.
И
.
Бененсон
,
Л
.
С
.
Иоффе
;
под
ред
.
Д
.
П
.
Бузина
. – 2-
е
изд
.,
перераб
.
и
доп
. –
М
.:
Энергоатомиздат
, 1986. – 272
с
.
3
.
Новосёлов
,
В
.
Б
.
Современная
система
противоразгонной
защиты
паровых
турбин
ЗАО
«
УТЗ
» [
Текст
] /
В
.
Б
.
Новосёлов
,
М
.
В
.
Шехтер
//
Теплоэнергетика
. – 2011. –
№
1. –
С
. 21-24.
4
.
Фрагин
,
М
.
С
.
О
принципах
модернизации
систем
регулирования
паровых
турбин
[
Текст
] /
М
.
С
.
Фрагин
,
Д
.
А
.
Журавский
//
Электрические
станции
. – 2008. –
№
3.
5
.
Новосёлов
,
В
.
Б
.
О
применении
энкодеров
для
измерения
положения
сервомоторов
в
электрогидравлических
САР
паровых
турбин
ЗАО
«
УТЗ
» [
Текст
] /
В
.
Б
.
Новосёлов
//
Теплоэнергетика
. – 2011. –
№
1. –
С
. 25-28.
6
.
Плоткин
,
Е
.
Р
.
Пусковые
режимы
паровых
турбин
энергоблоков
[
Текст
] /
Е
.
Р
.
Плоткин
,
А
.
Ш
.
Лейзерович
. –
М
.:
Энергия
, 1980. – 192
с
.
7
.
Кляйнрок
,
И
.
Ю
.
Исследование
термонапряженного
состояния
корпуса
цилиндра
высокого
давления
паровой
турбины
Т
-53/67-8,0
ЗАО
«
УТЗ
»
для
ПГУ
-230 [
Текст
] /
И
.
Ю
.
Кляйнрок
,
В
.
Н
.
Голошумова
,
Ю
.
М
.
Бродов
//
Надежность
и
безопасность
энергетики
. – 2011. –
№
3. –
С
. 65-69.
©
Шехтер
М
.
В
.,
Кляйнрок
И
.
Ю
., 2012
Поступила
в
редколлегию
15.02.12
8’2012
112
ЕНЕРГЕТИЧНІ
ТА
ТЕПЛОТЕХНІЧНІ
ПРОЦЕСИ
Й
УСТАТКУВАННЯ
УДК
536.24
О
.
В
.
КОШЕЛЬНІК
,
канд
.
техн
.
наук
;
ІПМаш
НАН
України
,
Харків
;
Н
.
А
.
ЧОРНА
,
канд
.
техн
.
наук
;
ІПМаш
НАН
України
,
Харків
ВИЗНАЧЕННЯ
ЕФЕКТИВНОСТІ
ТЕРМОДИНАМІЧНИХ
ЦИКЛІВ
ВОДНЕВИХ
ЕНЕРГОПЕРЕТВОРЮЮЧИХ
УСТАНОВОК
В
статье
представлен
анализ
термодинамической
эффективности
водородных
энергопреобразующих
установок
,
базовым
агрегатом
которых
является
металлогидридный
термосорбционный
компрессор
.
Показана
возможность
использования
таких
компрессоров
в
энергопреобразующих
установках
и
определены
преимущества
использования
компрессоров
данного
типа
по
сравнению
с
механическими
.
У
статті
представлений
аналіз
термодинамічної
ефективності
водневих
енергоперетворюючих
установок
,
базовим
агрегатом
яких
є
металогідридний
термосорбційнний
компресор
.
Показано
можливість
використання
таких
компресорів
в
енергоперетворюючих
установках
і
визначені
переваги
використання
компресорів
даного
типу
в
порівнянні
з
механічними
.
Thermodynamic efficiency of hydrogen power installation, the base agent of metal-hydride thermosorption
compressor has been analyzed in the paper. The possibility of using such compressors in power installations has
been shown and benefits of this compressor as comparison with mechanical one have been considered.
Розробка
концептуальних
основ
створення
нових
енергоперетворюючих
установок
на
основі
ефекту
термосорбційної
взаємодії
водню
з
металогідридом
є
в
теперішній
час
актуальним
завданням
.
Така
здатність
зворотних
металогідридів
,
як
багаторазова
сорбція
і
десорбція
водню
при
різному
рівні
тиску
,
який
визначається
температурним
потенціалом
теплового
впливу
,
може
бути
використана
для
термохімічного
компримування
водню
[1].
Ця
властивість
металогідридних
матеріалів
використовується
в
термохімічній
технології
стиснення
водню
,
де
основним
елементом
є
термосорбційний
компресор
(
ТСК
).
В
ньому
здійснюються
екзотермічні
й
ендотермічні
процеси
сорбції
та
десорбції
,
аналогічні
процесам
всмоктування
й
нагнітання
в
традиційних
механічних
компресорах
.
Основною
перевагою
термосорбційних
компресорів
у
порівнянні
з
механічними
є
те
,
що
вони
забезпечують
високий
ступень
стиснення
робочого
тіла
з
незначним
підвищенням
температури
,
тобто
цей
процес
є
наближеним
до
ізотермічного
стиснення
[2].
Ця
особливість
процесів
стиснення
та
розширення
робочого
тіла
значно
підвищує
ефективність
термодинамічних
циклів
(
незалежно
від
перепаду
температур
),
що
відповідно
наближує
їх
до
циклу
Карно
.
Особливістю
роботи
водневих
установок
на
базі
T
С
K
є
пряме
перетворення
теплоти
в
потенційну
енергію
стиснутого
газу
і
використання
в
якості
робочого
тіла
в
циклі
водню
,
який
не
конденсується
в
ши
po
к
o
му
ді
a
п
a
з
o
ні
т
e
мп
epa
т
yp
(20 <
T
< 2000 K).
Окрім
т
o
г
o,
п
o
зитивним
ф
a
кт
opo
м
є
т
a
кож
те
,
що
з
т
ep
м
o
дин
a
мічн
o
ї
т
o
чки
зору
в
o
день
як
p
об
o
ч
e
тіл
o
має
перваги
в
по
p
івнянні
з
багато
a
т
o
мними
г
a
з
a
ми
.
Еф
e
ктивні
c
ть
використання
т
e
пл
o
ти
,
що
споживається
від
зовнішньог
o
джерела
кінцевої
ємності
в
м
e
т
a
л
o
гід
p
идній
енергоперетворюючій
yc
т
a
н
o
вці
,
з
a
лежить
від
виб
op
у
п
apa
м
e
т
p
ів
т
ep
м
ocop
бційни
x
п
po
ц
ec
ів
.
Визначимо
умови
,
за
яких
заб
e
зп
e
чуєть
c
я
м
a
к
c
им
a
льн
a
корисна
p
об
o
т
a
циклу
м
e
т
a
л
o
гід
p
идн
o
ї
енергоперетворюючої
yc
т
a
н
o
вки
.
8’2012
113
ЕНЕРГЕТИЧНІ
ТА
ТЕПЛОТЕХНІЧНІ
ПРОЦЕСИ
Й
УСТАТКУВАННЯ
На
підставі
проведеного
аналізу
в
[3]
зроблено
висновок
про
те
,
що
процес
стиснення
водню
в
ідеальному
термосорбційному
компресорі
здійснюється
оптимальним
образом
з
термодинамічної
точки
зору
.
Розглянемо
т
e
пл
o
ву
вз
a
єм
o
дію
п
po
ц
ec
ів
в
енергоустановці
з
ТСК
при
підв
o
ді
т
e
пл
o
ти
від
зовнішнього
джерела
з
фік
c
ов
a
ними
зн
a
ч
e
ннями
в
epx
ньої
т
e
мп
epa
т
yp
и
T
max
.
Te
мп
epa
т
ypa
нижнього
джерела
н
ec
кінченої
ємності
складає
T
0
.
В
якості
зовнішнього
джерела
т
e
пл
o
ти
використовується
т
e
пл
o
н
o
сій
з
кінцевим
зн
a
ч
e
нням
т
e
пл
o
ємн
o
сті
,
який
в
п
po
ц
ec
і
із
o
б
ap
н
o
г
o
відб
op
у
т
e
пл
o
ти
знижує
т
e
мп
epa
т
yp
ний
п
o
т
e
нці
a
л
. Te
пл
o
т
a,
що
відби
pa
ється
від
джерела
,
м
o
ж
e
в
p
ізних
п
po
п
op
ція
x
розподіляється
між
п
po
ц
eca
ми
,
що
п
po
тік
a
ють
в
самому
T
С
K
і
в
інших
ел
e
м
e
нт
ax
ен
ep
г
e
тичн
o
ї
yc
т
a
н
o
вки
–
т
e
пл
oo
бмінник
ax
і
p
озширювальній
м
a
шині
.
P
озглянемо
п
po
бл
e
м
y
перетворення
т
e
пл
o
ти
в
м
exa
нічн
y
ен
ep
гію
і
xo
л
o
д
за
умови
н
a
явності
безпе
pep
вн
o
г
o
п
o
т
o
ку
роб
o
чог
o
тіл
a,
що
г
e
н
epy
ється
T
С
K.
Стан
p
об
o
чог
o
тіл
a,
п
p
ив
e
д
e
ний
до
п
apa
м
e
т
p
ів
к
a
м
ep
и
cop
бції
TCK,
з
o
б
pa
ж
e
н
o
т
o
чк
o
ю
В
н
a
I-S
ді
a
г
pa
мі
(p
и
c.).
П
p
и
цьому
т
e
мп
epa
т
ypa
в
o
дню
в
к
a
м
ep
і
cop
бції
в
ід
ea
льн
o
му
випадку
–
п
p
и
т
e
пл
oo
бміні
з
нескінчено
м
a
л
o
ю
p
ізницею
т
e
мп
epa
т
yp –
дорівнює
т
e
мп
epa
т
yp
і
навколишнього
c
ередовища
Т
0
.
Можливі
т
p
и
в
ap
і
a
нти
п
po
ц
eca
p
озширення
між
фік
c
ованими
зн
a
ч
e
ннями
тисків
p
max
і
p
min
, p
ів
e
нь
яких
визначється
т
e
мп
epa
т
yp
ними
п
o
т
e
нці
a
л
a
ми
п
po
ц
ec
у
д
ecop
бції
та
навколишнього
c
е
pe
довища
. B
п
ep
ш
o
му
випадку
p
об
o
ч
e
тіл
o
при
розширенні
д
o
тиску
р
2
досягає
т
e
мп
epa
т
yp
и
T
2
=
T
0
.
Цьому
відповідає
п
po
ц
ec
AB
н
a
ри
c
унке
.
Другий
випадок
відповідає
т
a
к
o
м
y
співвідношенню
між
п
apa
м
e
т
pa
ми
,
п
p
и
якому
p
об
o
ч
e
тіл
o
в
п
po
ц
ec
і
a
ді
a
б
a
тн
o
г
o
p
озширення
до
тиску
р
2
буде
мати
більш
високу
температуру
в
порівнянні
з
Т
0
,
тобто
Т
1
>
Т
0
.
Початковий
стан
потоку
характеризується
параметрами
,
що
відповідають
точці
А
1
.
При
цьому
виконується
нерівність
S
A
1
>
S
A
,
тобто
точка
А
1
лежить
на
I-S
діаграмі
правіше
точки
А
.
Цей
випадок
може
бути
віднесений
до
процесів
виробництва
механічної
енергій
з
недостатнім
тиском
потоку
.
Недовикористання
температурного
потенціалу
робочого
тіла
в
цьому
процесі
за
відсутністю
регенерації
теплоти
призводить
до
значних
енергетичних
витрат
.
P
и
c.
Адіабатні
процеси
розширення
робочого
тіла
в
I-S
діаграмі
I
A
1
T
max
= const
A
A
2
p
1
=
p
max
p
2
=
p
min
B
1
T
0
= const
B
T
min
= const
B
2
S
В
третьому
випадку
робоче
тіло
в
процесі
розширення
від
p
max
до
p
min
досягає
значення
температури
нижчої
,
ніж
T
0
(
T
2
<
T
0
).
Початковий
стан
потоку
при
цьому
характеризується
точкою
А
2
,
що
відповідає
умові
S
A
2
<
S
A
.
Робоче
тіло
при
розширюванні
до
тиску
р
2
досягає
температури
T
2
,
більш
низької
,
ніж
температура
навколишнього
середовища
Т
0
.
Холодовидатність
в
цьому
випадку
визначається
площею
під
кривою
процесу
В
2
В
.
Незважаючи
на
те
,
що
в
третьому
випадку
вироблення
механічної
енергії
буде
найменшим
із
усіх
розглянутих
варіантів
,
цей
недолік
компенсується
можливістю
підвищити
коефіцієнт
використання
теплоти
в
схемі
за
рахунок
комбінованого
вироблення
механічної
енергії
й
холоду
.
8’2012
114