Основные принципы построения современных систем химико-технологического мониторинга водно-химических режимов ТЭС

Московский энергетический институт (технический университет)

Основные принципы построения современных систем химико-технологического мониторинга водно-химических режимов ТЭС

В.Н. Воронов, О.В. Егошина, Д. С. Сметанин,

М.П. Назаренко, И.А. Табаков

Показано, что надежность работы теплоэнергетического оборудования в значительной мере связана с внедрением систем химико-технологического мониторинга. Изложены основные принципы формирования названной системы к условиям работы ТЭС.

Внедрение систем химико-технологического мониторинга водно-химического режима (СХТМ ВХР) энергоблоков как с прямоточными, так и с барабанными котлами и водоподготовительного оборудования (ВПУ) является одной из важных задач для обеспечения надежной и экономичной эксплуатации энергетического оборудования. По данным различных источников [1] около 60% от общего числа нарушений в работе происходит по причине повреждаемости поверхностей нагрева энергетических котлов. В свою очередь, повреждаемость поверхностей нагрева зависит от множества различных факторов, в том числе от особенностей схем теплоснабжения, используемых в тракте конструкционных материалов, квалификации оперативного персонала, от используемого ВХР и методов его контроля.

За более чем 15 лет в России накоплен богатый опыт по внедрению СХТМ ВХР [2, 3]. На основе накопленного опыта был разработан РД 153−34.1−37.532.4−2001 «Общие технические требования к системам химико-технологического мониторинга водно-химических режимов тепловых электростанций», выпущенных Научно-производственным центром «Элемент» (МЭИ) под руководством Департамента научной политики и развития РАО «ЕЭС России».

Основными целями создания СХТМ являются:

• * своевременное устранение возникших нарушений ВХР;
• * минимизация коррозионных процессов;
• * автоматизация ввода и поддержание требуемых концентраций корректирующих реагентов;
• * предотвращение образования отложений на поверхностях нагрева;
• * снижение повреждаемости оборудования за счет совершенствования ВХР.

При эксплуатации систем:

• * наблюдается повышение качества ВХР за счет снижения числа и отсутствия нарушений ВХР;
• * отмечается экономия топлива за счет снижения количества отложений на поверхностях нагрева;
• * наблюдается снижение затрат на собственные нужды из-за увеличения межпромывочного периода котлов;
• * отмечается экономия затрат на ремонт в год из-за снижения повреждаемости поверхностей нагрева по вине нарушений ВХР;
• * происходит экономия затрат на корректирующие реагенты за счет автоматизации ввода реагентов.

В настоящее время система мониторинга на ТЭС является подсистемой АСУ ТП, включающей до 1000 различных входных сигналов. Построение СХТМ как подсистемы АСУ ТП позволяет объединить усилия оперативного персонала по своевременному устранению, а впоследствии недопущению аварийных ситуаций по вине нарушений или ухудшения ВХР.

Следует отметить, что на сегодняшний день существует множество различных вариантов построения принципиальной схемы СХТМ ВХР. Один из вариантов приведен на рис. 1.

Многолетний опыт по созданию систем автоматического химического контроля (АХК) [4], а также СХТМ ВХР с использованием современных программно-технических комплексов [5] показывает необходимость использования в качестве входной информации трех видов параметров:

• * данные АХК;
• * данные лабораторного химического контроля (ЛХК);
• * теплотехнические параметры, влияющие на ВХР.

Имеющийся опыт внедрения и эксплуатации СХТМ показывает необходимость использования не только данных АХК и ЛХК, но и применение переносных приборов химического контроля с целью организации оперативного лабораторного контроля особенно в переходных и пусковых режимах котлов.

Надежность может быть обеспечена только тогда, когда комплексно взаимоувязаны все составляющие: техническое состояние оборудования; квалифицированный персонал; качественный контроль. Анализ причин повреждаемости основного тепломеханического оборудования на ТЭС показывает, что зачастую руководителями и специалистами ТЭС не в полной мере учитывается важная роль качества ВХР и последствий от его недостатков.

Одной из приоритетных задач в СХТМ является разработка систем автоматического дозирования корректирующих реагентов. На большинстве станций такие системы морально и физически устарели. Несмотря на привлечение внимания специалистов к управлению дозированием корректирующих реагентов лишь небольшое число станций полностью автоматизируют коррекционную обработку теплоносителя. Следует также отметить, что наличие надежной измерительной базы позволяет реализовывать в промышленных условиях системы управления ВХР, обеспечивая достоверность результатов и обоснованность рекомендаций по использованию на ТЭС.

Опыт эксплуатации показывает, что нарушение ВХР является одной из причин, приводящих к интенсификации коррозионных процессов и процессов образования отложений на поверхностях нагрева котла. Таким образом, при разработке систем мониторинга одной из основных задач является оценка характера нарушения ВХР. Развитие современных вычислительных средств позволяет применять все более совершенные методы обработки данных. Появляется возможность применять все более совершенные виды алгоритмов для прогнозирования состояния ВХР с помощью методов математического моделирования.

Таким образом, СХТМ должны строиться как расширяемые и модернизируемые объекты, что позволяет сформулировать перспективы развития систем, в том числе применение:

• * современных средств контроля показателей качества теплоносителя, позволяющих более полно представить состояние ВХР;
• * автоматических систем регулирования ввода корректирующих реагентов в тракт ТЭС;
• * средств математического моделирования и инженерных расчетов для прогнозирования ВХР;
• * советов оператору-технологу при нарушениях или в случае ухудшения ВХР в качестве информационной поддержки оперативного персонала в нештатных ситуациях.

Именно эксплуатация СХТМ существенно повышает надежность поддержания основных параметров в нормируемых диапазонах и приводит к снижению аварийности на станциях. Поэтому были проведены работы с целью определения экономического эффекта от внедрения СХТМ.

Была сделана попытка теоретически оценить и проанализировать потребительский эффект от внедрения и эксплуатации СХТМ. Проведенный энергетический аудит одного из нефтеперерабатывающих предприятий России показал, что срок окупаемости СХТМ ВХР для четырех котлов котельной предприятия составил менее 5 лет. Капитальные затраты составили около 11 млн руб. Ежегодная экономия ремонтно-восстановительных работ составила более 2 млн руб.

По данным ТЭЦ-3 Тверской генерирующей компании эксплуатация СХТМ, внедренной в 1998 г. и охватывающей 16 точек контроля ВХР котлов № 1−4, привела к снижению годового прироста отложений на внутренних поверхностях со 180 до 100 г/м2 и снижению количества отложений на лопатках турбины с 1137 до 285 г.

В заключение хотелось бы отметить: накопленный опыт разработки и эксплуатации СХТМ может быть успешно использован при поддержке и понимании проблем со стороны руководства предприятий и непосредственном участии персонала.

контроль химический энергоблок водоподготовительный.

• 1. Dooley R.B. Fossil plant cycle chemistry and availability problems // ESCOM/EPRI Cycle chemistry symposium. South Africa, 1994.
• 2. Опыт разработки систем мониторинга водно-химического режима ТЭС и АЭС / В. Н. Воронов, П. Н. Назаренко, И. С. Никитина и др. // Теплоэнергетика. 1994. № 1. С. 46−49.
• 3. Воронов В. Н., Назаренко П. Н., Паули В. К. Некоторые принципы внедрения систем химико-технологического мониторинга на ТЭС // Теплоэнергетика. 1997. № 6. С. 2−7.
• 4. Живилова Л. М., Рогацкин Б. С., Назаренко П. Н. Развитие автоматизированных систем контроля водного режима на тепловых электростанциях // Теплоэнергетика. 1977. № 7. С. 58−63.
• 5. Зенова Н. В. Химико-технологический мониторинг ТЭЦ-27 Мосэнерго // Электрические станции. 2002. № 10. С. 31−35.