Введение к работе
Актуальность работы.
В процессе эксплуатации и технического обслуживания теплоэнер- гетического оборудования возникает проблема разработки эффективных систем технической диагностики (СТД) с целью выявления и предотвращения аварийных ситуаций, определения текущего и прогнозирования дальнейшего состояния оборудования. Построение таких систем позволил перейти от принципа "планово-предупредительного" к принципу "по состоянию" в организации ремонтного и технического обслуживания, с повышением надежности и экономичности оборудования, снижением затрат на ремонт и техническое обслуживание, однако отсутствие методических основ такого обслуживания привело к разрозненным усилиям в этом направлении, при этом основной упор делается на диагностирование и мониторинг технического состояния с точки зрения надежности работы оборудования. Вместе с тем известно, что работа энергоблоков ТЭС в рыночных условиях требует от эксплуатационного персонала электростанций обеспечения в каждый момент времени и надежной и экономичной работы оборудования и энергоблока в целом. В этих условиях факторы и надежности и экономичности одинаково важны.
Котел является сложным техническим объектом с большим числом связанных между собой элементов, работающих в условиях высоких температур и напряжений. Вместе с этим он является одним из основных элементов энергоблока и от его надежной и эффективной работы зависят эти показатели для блока в целом. Известно, что в процессе эксплуатации котла эти показатели ухудшаются. Снижение надежности может привести к авариям и большим затратам на ее ликвидацию. Ухудшение экономичности приводит к увеличению расхода топлива. Эти два показателя связаны между собой, поэтому в работе они рассматриваются вместе, то есть это будет система комплексной диагностики.
Тепловые и гидродинамические процессы, протекающие в энергетических установках, исследуются с помощью математических моделей. В то же время математическое моделирование процессов, описывающее протекание процессов образования отложений, используется редко. Это обусловлено как сложностью проведения на работающем оборудовании длительных опытов, необходимых для изучения динамики образования отложений, так и сложностью самих измерений. Поэтому в данной работе для исследования влияния процесса образования отложений на поверхностей нагрева котла, работающего на твердом топливе на температурное состояние металла этих поверхностей и на экономичность работы котла используется тренажер котла ТП-87.
Целью работы является разработка системы комплексной диагностики сложного теплоэнергетического объекта (на примере барабанного котла ТП-87) и его составных элементов (поверхностей нагрева котла) на базе непрерывного параметрического анализа.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
- разработка математической и комплексной (экономической и технической) диагностической модели котла с целью выявления определяющих (диагностических) параметров котла;
- разработка методики и проведение экспериментов на тренажере котла ТП-87 с целью исследования влияния загрязнения поверхностей нагрева на диагности- ческие параметры котла;
- выбор критериев оценки текущего экономического и технического состояния элементов котла и котла в целом;
- разработка методики выбора оптимальных сроков очистки поверхностей нагрева котла по экономическому критерию;
- разработка методики прогнозной оценки технического состояния котла с целью подготовки рекомендаций по техническому и ремонтному обслуживанию элементов котла и котла в целом.
Научная новизна работы заключается в разработке:
- комплексной (экономической и технической) диагностической модели барабанного котла (на примере котла ТП-87) при сжигании твердого топлива и выбор диагностических параметров котла;
- тренажерной модели котла, методики проверки адекватности полученной модели и проведение на ее базе исследование влияния наружных и внутренних отложений на поверхностей нагрева на экономические показатели котла и на температурное состояние металла перегревательного тракта котла;
- методики оценки оптимальных сроков чистки наружных поверхностей нагрева котла в долгосрочном и краткосрочном интервалах времени по критерию суммарных удельных затрат на чистку котла и потерь топлива, обусловленной ухудшением КПД котла в процессе эксплуатации;
- методики оценки текущего экономического и технического состояния поверхностей нагрева перегревательного тракта котла на базе предложенного критерия «коэффициента состояния».
Практическая ценность выполненной работы. Практическая значимость полученных результатов имеет безусловную ценность, прежде всего в принципиальных подходах использования тренажерной модели котла для исследования технологических процессов, трудно реализуемых на реальных объектах. Предлагаемая методика проверки адекватности компьютерного тренажера в условиях длительной работе объекта и тренажера при одинаковых исходных условиях по нагрузке, технологическим параметров и др. показателям, является новой. Полученные в результате исследований методические положения и результаты по оптимальным срокам чистки наружных поверхностей котла могут служить базой для проектирования систем комплексного диагностирования котлов.
Достоверность и обоснованность результатов подтверждается:
- использованием современных методов математического моделирования, постановки экспериментов и обработки их результатов;
- использованием адекватно отражающего технологические процессы в котле компьютерного тренажерного комплекса;
Апробация работы. Вопросы разработки комплексной диагностической модели котла и использования компьютерного тренажера котла ТП-87 для проведения экспериментов по исследованию влияния наружных отложений на поверхностей нагрева котла, а также методические положения по оценке оптимальных сроков чистки котла обсуждались на научном семинаре кафедры АСУТП.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 1 статья.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, включающего 51 наименования, одного приложения, содержит 122 страниц печатного текста, 33 рисунков.
