Оперативное диагностирование теплового энергетического оборудования ТЭС на основе эксергетического анализа

Актуальность темы

В настоящее время планирование ремонтов энергетического оборудования осуществляется на основе ремонтного цикла, определяемого назначенным межремонтным ресурсом энергоблока.

Планирование ремонтов без учета технического состояния энергетического оборудования ведет к учащению отказов устаревшего оборудования и к росту среднегодовых затрат на ремонт современных, высокотехнологичных энергоблоков.

Поиск компромиссных решений между потребностью в сокращении среднегодовых ремонтных затрат и обеспечением надежности эксплуатируемого оборудования делает актуальными разработку и применение методов оперативного диагностирования оборудования.

Состояние энергетического оборудования электрической станции в процессе эксплуатации может оцениваться по множеству факторов: вибрационному (механическому), электрическому (электромагнитному), тепловому, и другим факторам различной физической природы. Комплексная оценка технического состояния оборудования при этом усложняется необходимостью совместного анализа этих показателей, и зачастую эти показатели друг с другом не коррелируют. Для полной комплексной оценки технического состояния энергетического оборудования энергоблока требуется применение целого комплекса технических средств и методов диагностирования, учитывающих различные показатели энергетического оборудования. Установка комплекса технических средств и содержание квалифицированных специалистов для их обслуживания крайне затратны, вследствие чего старые энергоблоки ими не оснащаются.

В этих условиях становится актуальной разработка простого и универсального метода технического диагностирования энергетического оборудования, использующего показания штатных контрольно-измерительных приборов.

Целью диссертационной работы является разработка и обоснование метода оценки технического состояния основного энергетического оборудования по изменениям технико-экономических параметров. Задачи:

Выбор метода и критерия оценки изменения технико-экономических характеристик;

Проведение натурных испытаний на действующем энергоблоке ТЭС для подтверждения правомерности положений разработанной методики;

— Разработка рекомендаций по накоплению и интерпретации экспериментальных данных;

Разработка рекомендаций по применению результатов оперативного диагностирования при планировании ремонтов энергетического оборудования. «Научная новизна работы заключается в следующем:

Обосновано несовершенство действующей системы планово-предупредительных ремонтов в современных технических и экономических условиях;

Уточнены положения энтропийного метода термодинамического анализа для повышения точности определения потенциала экономии топлива в результате ремонта;

Определен минимально требуемый набор исходных данных для оперативного диагностирования оборудования паротурбинного и парогазового энергоблоков;

Разработана методика технико-экономического обоснования ремонта дефектного оборудования на основе субъективных удельных перерасходов топлива;

Предложен простой вариант расширения области применения пропорционального метода ОРГРЭС на ПГУ ТЭЦ.

Практическая значимость работы:

— Метод технического диагностирования энергетического оборудования по изменениям технико-экономических показателей универсален для всех видов энергетического оборудования, для которых возможно достоверное составление эксергетического баланса;

— Разделение удельного перерасхода топлива на номинальный, объективный и субъективный позволяет выделять из расчетного значения перерасхода величину, связанную с ухудшением технического состояния оборудования;

— Методика технико-экономического обоснования позволяет рассчитывать сроки окупаемости капиталовложений в ремонт и реконструкцию дефектного энергетического оборудования;

— Адаптированный метод ОРГРЭС позволяет находить показатели удельного расхода топлива на ПГУ и ГТУ ТЭЦ на основе того же подхода, что и на паротурбинных ТЭЦ, что повышает достоверность его результатов.

Основные положения, выносимые на защиту:

— Применение в качестве интегральной оценки технического состояния оборудования ТЭС календарного срока эксплуатации и наработанного ресурса не оправдано техническими и экономическими предпосылками;

— Оптимальная стратегия организации диагностирования оборудования сочетает в себе оперативную (выявление признаков наличия дефектов) и ремонтную (уточнение характера и степени развития дефектов) диагностику с накоплением информации о влиянии дефектов на оценочный критерий;

— Субъективный удельный перерасход топлива является критерием наличия дефектов оборудования;

— Положения энтропийного метода термодинамического анализа не позволяют объективно оценить потенциал экономии топлива в результате ремонтаположения доработаны для ремонтных условий;

— Применение субъективного удельного перерасхода топлива удобно для технико-экономического обоснования ремонта дефектного оборудования.

Достоверность и обоснованность результатов работы обеспечиваются:

— Сравнением результатов оперативного диагностирования с данными, полученными в ходе ремонтной диагностики;

— Применением энтропийного метода термодинамического анализа, основанного на II начале термодинамики.

— Сходимостью экспериментальных и теоретических результатов вычисления объективных удельных перерасходов топлива.

Апробация и реализация результатов работы. Результаты работы докладывались на научно-технических конференциях «XXXVII неделя науки СПбГПУ» (Санкт-Петербург, 2008 г.) и «XXXVIII неделя науки СПбГПУ» (Санкт-Петербург, 2009 г.), на Международной научной студенческой конференции по естественнонаучным и техническим дисциплинам «Научному прогрессу — творчество молодых» (Йошкар-Ола, 2010 г.).

Разработанная методика была применена для оперативного диагностирования технического состояния оборудования паротурбинного энергоблока с турбиной ПТ 80/100 — 130/13 Йошкар-Олинской ТЭЦ-2- а также для расчета базовых величин удельных перерасходов топлива оборудованием парогазового энергоблока № 1 ПГУ-450Т Северо-Западной ТЭЦ г. Санкт-Петербурга.

Личный вклад автора заключается в постановке цели и задач диссертационной работы, обосновании их актуальности, выборе и обосновании критерия для оценки технического состояния оборудования ТЭС, доработке положений энтропийного метода термодинамического анализа, разработке методики технико-экономического обоснования ремонта дефектного оборудования, а также в разработке простого варианта расширения области применения пропорционального метода ОРГРЭС на ПГУ и ГТУ ТЭЦ.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ. Основное научное содержание диссертационной работы отражено в 5 публикациях в научных изданиях, входящих в перечень ВАК.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературных источников, насчитывающего 108 наименований и приложения. Весь материал изложен на 131 странице машинописного текста, содержит 13 рисунков и 23 таблицы.

9. Результаты работы внедрены в ОАО «Территориальная генерирующая компания № 1» и в филиале «Северо-Западная ТЭЦ» ОАО «ИНТЕР РАО ЕЭС».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

в диссертационной работе разработаны и обоснованы теоретические положения, совокупность которых можно квалифицировать как решение задачи по созданию методики оперативного диагностирования энергетического оборудования ТЭС по изменениям технико-экономических характеристик, имеющей существенное значение для энергетической отрасли.

Основные научные и практические результаты работы состоят в следующем:

1. Обоснована неадекватность действующей системы ППР современным условиям функционирования объектов энергетики;

2. Выполнен обзор существующих методов и средств ведения оперативной диагностики технического состояния энергетического оборудования;

3. Даны рекомендации по исправлению недочетов энтропийного метода, дополнена методика разделения удельных перерасходов топлива (для нового, нетипового и несерийного оборудования) и разработаны экономические приложения усовершенствованного метода для расчета простого и дисконтированного сроков окупаемости ремонтных работ, а также для расчета чистой прибыли;

4. Выполнена оперативная диагностика паротурбинного энергоблока № 1 Йошкар-Олинской ТЭЦ-2, результаты сопоставлены с данными последующей ремонтной диагностики;

5. Выполнен расчет номинальных удельных перерасходов топлива энергоблоком № 1 Северо-Западной ТЭЦ г. Санкт-Петербурга.

6. Даны рекомендации по накоплению и интерпретации результатов оперативной диагностики технического состояния оборудования методом оценки субъективных удельных перерасходов топлива.

7. Разработана методика технико-экономического обоснования ремонта дефектого оборудования;

8. Разработан простой вариант адаптации действующего пропорционального метода ОРГРЭС для анализа всех видов ТЭЦ.