автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Распределение нагрузок на ТЭЦ с поперечными связями с учетом потокораспределения воды

На правах рукописи

РОМАШОВА ОЛЬГА ЮРЬЕВНА

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК НА ТЭЦ С ПОПЕРЕЧНЫМИ СВЯЗЯМИ С УЧЕТОМ ПОТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДЫ

05 14 14 - Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ии3070495

Томск - 2007

003070495

Работа выполнена в Томском политехническом университете на кафедре атомных и тепловых электрических станций

Научный руководитель кандидат технических наук,

доцент Беляев Л А

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Андрюшин А В

доктор физико-математических наук, профессор Логинов В С

Ведущая организация ОАО «КУЗБАССЭНЕРГО» (г Кемерово)

Защита состоится 30 мая 2007 года в 12 часов на заседании диссертационного совета К 212 269 04 при Томском политехническом университете по адресу 634050, г Томск, пр Ленина, 30, корпус 4, ауд 406

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Томского политехнического университета

Автореферат разослан «29» апреля 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета^^^^^^ А С Заворин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Одно из главных направлений повышения эффективности топливоиспользования на ТЭЦ - внутристанционная оптимизация режимов, которая дает значительную экономию топлива без дополнительных капитальных вложений

На современном этапе развития энергетики вопрос распределения нагрузок особенно актуален по причине возросшей конкуренции на рынке производства электрической и тепловой энергии, а также в связи с тем, что существенно изменились объемы отпуска теплоты от теплоэлектроцентралей по сравнению с теми, которые были заложены при проектировании станций

Задача распределения нагрузок на промышленно-отопительных ТЭЦ, имеющих в своем составе разнотипное турбинное оборудование и отпускающих тепло в виде пара разного потенциала и с горячей водой на несколько тепломаги-стралей, относится к многомерным, поэтому очень сложна и окончательно не решена

Кроме того, для ТЭЦ с поперечными магистралями проблема усугубляется еще и тем, что на характеристики турбин существенное влияние оказывают связи турбоустановок с общестанционными коллекторами пара и воды и гидравлические характеристики последних

С учетом этого работа является весьма актуальной и своевременной

Работа выполнялась в соответствие с основными направлениями научной деятельности Томского политехнического университета «Разработка методов и средств повышения надежности и эффективности эксплуатации энергетических объектов», в русле критических технологий Российской федерации «Технологии производства топлива и энергии из органического сырья»

Цель работы

Целью работы является решение задачи распределения нагрузок и выбора состава работающего оборудования на ТЭЦ с поперечными связями

Решаемые вопросы для достижения поставленной цели

1) Моделирование гидравлического тракта питательной воды и расчет потокораспределения

2) Определение влияния потокораспределения питательной воды на энергетические характеристики групп турбоустановок

3) Разработка математической модели многомерного распределения нагрузок между теплофикационными турбинами

4) Исследование эффективности отпуска тепла с сетевой и подпиточной водой

Научная новизна полученных результатов состоит в следующем

1 Доказано влияние потокораспределения питательной воды на энергетические характеристики групп турбинного оборудования и распределение нагрузок

2 Разработан алгоритм многомерного распределения нагрузок на ТЭЦ на основе метода динамического программирования с целью выбора оптимального состава работающих турбоустановок Впервые используется аппарат двумерного динами-

ческою распределения тепловых нагрузок в прямой постановке с видоизмененным критерием Беллмана

3 Впервые предложена схема решения задачи потокораспределения для выбора состава работающих насосов

4 Впервые аналитически получена формула для расчета оптимального распределения подогрева сетевой воды в двухступенчатой сетевой установке турбин типа ПТР- при использовании пара нижнего отбора на общестанционные нужды

5 Обоснован способ распределения тепловой нагрузки между параллельно работающими теплофикационными турбинами с двухступенчатым подогревом сетевой воды Дано теоретическое обоснование полученного эффекта и выявлены границы эффективности применения данного способа

Практическая значимость

1 Разработанные модели потокораспределения питательной воды могут быть использованы при решении задач расчета нормативных удельных расходов топлива (НУРТ) для ТЭЦ с поперечными связями

2 Разработанные программные комплексы используется на Ново-Кемеровской ТЭЦ для выбора оптимального состава работающего оборудования и распределения нагрузок

3 Результаты исследований используются в учебном процессе в Томском политехническом университете в дисциплинах «Режимы работы и эксплуатации ТЭС» и «Методы оптимизации и расчеты на ЭВМ технико-экономических задач» для студентов специальности «Тепловые электрические станции»

4 Результаты исследований режимов турбоустановки ПТР-80-130/13 могут быть использованы для выбора оптимальной загрузки отопительных отборов в соответствии с изменением параметров теплосети

Достоверность результатов обеспечивается

- применением апробированных математических моделей и надежных методов вычислений,

- сравнением результатов, полученных различными методами расчета,

- хорошей сходимостью результатов вычислений с экспериментальными данными, полученными другими исследователями

На защиту выносится

1) Научно-методические основы решения многомерной задачи распределения нагрузок на ТЭЦ

2) Результаты численных экспериментов по влиянию потокораспределения питательной воды на энергетические характеристики групп турбинного оборудования

3) Аналитическое определение оптимального расчетного давления в нижнем отопительном отборе при проектировании турбоустановок на совместный подогрев сетевой и подпиточной воды

4) Способ повышения эффективности ступенчатого подогрева сетевой воды

Апробация работы Основные положения диссертационной работы лично представлялись и докладывались автором на 1Х,Х,Х1 и XII Всероссийских науч-

но-технических конференциях «Энергетика экология, надежность, безопасность» (Томск 2003, 2004, 2005, 2006 г г), II и IV семинарах вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике (Томск, 2002, Владивосток, 2005), международной научно-технической конференции «Электроэнергия и будущее цивилизации», (Томск 2004)

Публикации. Основные положения и результаты исследований, представленных в диссертации, опубликованы в 17-ти работах, среди которых 2 статьи в рецензируемых изданиях, а также материалы докладов на конференциях разного уровня

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы (110 наименований) и приложений Работа содержит 129 страниц с приложениями, 17 таблиц и 30 рисунков

Личное участие автора Автором выполнены полностью самостоятельно работы по разработке математических моделей решения задач оптимального распределения нагрузки между турбоагрегатами ТЭЦ сложной технологической структуры и потокораспределеня питательной воды в тракте подогревателей высокого давления, их алгоритмизации и созданию пакетов прикладных программ, разработаны методики проведения вычислений и обработки их результатов, проведены все вычислительные эксперименты и анализ полученных данных Постановка задач исследований, обсуждение методики вычислительных экспериментов и осмысление полученных результатов выполнены с участием научного руководителя к т н Беляева Л А

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы основные цели и задачи и намечены пути их решения

В первой главе дается анализ современного состояния рассматриваемого вопроса

Установлено, что промышленно-отопительные ТЭЦ с поперечными связями характеризуются сложной тепловой схемой и разнообразием основного и вспомогательного оборудования Оптимизация режимов работы таких ТЭЦ возможна с использованием математических моделей, адекватно отражающих работу элементов тепловой схемы, а также учитывающих тепловые и гидравлические процессы, характерные для станции с поперечными связями

Наибольшую трудность при математическом описании станции представляют энергетические характеристики теплофикационных турбин, экономичность которых на переменных режимах зависит от большого числа факторов

Доказано, что задача распределения нагрузок на промышленно-отопительных ТЭЦ с поперечными магистралями имеет размерность больше трех, поэтому в общей постановке окончательно не решена

Проанализированы способы распределения нагрузок между теплофикационными турбоагрегатами Обзором установлено, что универсальным методом оптимизации, пригодным для любого вида ЭХ турбин и позволяющим учитывать лю-

бые ограничения, накладываемые на оптимизируемые переменные, является метод динамического программирования Он успешно применяется для одномерного распределения электрических нагрузок, однако использование его для ТЭЦ наталкивается на значительные трудности вычислительного плана

Проанализированы эффективность ступенчатого подогрева сетевой воды и режимы загрузки противодавленческих турбин на действующих ТЭЦ в течение года

На основе проведенного анализа поставлены задачи исследования Во второй главе показано влияние потокораспределения питательной воды на энергетические характеристики теплофикационных турбоустановок и распределение нагрузок между ними

На станциях с поперечными связями расход питательной воды От через группы подогревателей высокого давления (ПВД) отдельных установок функционально не связан с расходом острого пара Оп на них

В таблицае 1 приведены результаты испытаний для одной из ТЭЦ с начальным давлением Р0=\2,% МПа, подтверждающие сказанное

Таблица 1

Сводная таблица значений расхода острого пара и питательной воды по отдельным тур-

боустановкам одной из ТЭЦ ОАО «Кузбассэнерго» Р0=12,8 МПа

Ст № Тип турбо-агрегата Режим заботы

1 2 3 4

А), т/час т/час А>. т/час Спв т/час А)> т/час С„в т/час А)> т/час т/час

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

7 ПТР-80-130/13 385 340 314 234 325 277 - -

9 Р-50-130/7 - - - - - - - -

10 Р-50-130/13 - - 204 290 156 393 187 203

11 ПТ-50-130/7 200 - 242 362 223 350 183 305

12 ПТ-50-130/7 220 320 230 327 - - 230 170

13 Р-50-130/18 290 390 290 367 - - - -

14 ПТ-150-130/18 - - 638 603 605 612 296 153

Не смотря на разнообразие способов представления ЭХ, все они получены при равенстве расхода питательной воды расходу острого пара, а несоответствие значений Спв и О0 учитывается введением соответствующих поправок

Однако область использования таких поправок слишком мала (± 10 %) и не соответствует фактическому отклонению параметров в реальных режимах

При значительном отклонении Опв от В{) ЭХ отдельных турбин, полученные при равенстве Спв = С0, теряют физический смысл Для ТЭЦ с поперечными связями они должны быть «разомкнутыми» по рабочему телу

2щ, = тЭпоп„оГ„рп„р1„о1Ш, ) (1)

'РппРгп^овп )> (2)

и служить основой энергетической характеристики станции или отдельных групп оборудования

Ейп', =ХАу, к, -X (3)

Для построения энергетической характеристики группы турбин необходимо совместное моделирование параллельно работающих агрегатов с выбором в качестве основного показателя удельного расхода тепла на группу оборудования

д = (4)

Физический смысл влияния Спв на показатели работы отдельных турбин отражен в поправках к ЭХ Добавим, что это влияние неоднозначно При увеличении Опв растет регенеративная выработка отборов на ГТВД из-за увеличения расхода греющего пара, однако энергетический эффект сдерживается ростом недог-ревов в подогревателях Так как давление пара в регенеративных отборах определяется основным потоком, работающим в турбине, его изменение незначительно Учитывая практически прямо пропорциональную зависимость температуры насыщения от давления и экспоненциальный характер зависимости недогрева от расхода воды, изменение температуры воды за ПВД отдельных турбин от расхода носит экстремальный характер Расчеты подтверждают его наличие при снижении Опя до (30-50) % от Д, Кроме того, в большинстве режимов на влияние потоко-распределения накладывается влияние КПД проточной части вследствие изменения объемных пропусков пара

Влияние потокораспределения питательной воды на распределение нагрузок анализировалось на примере совместной работы двух однотипных турбин - Т-110-130 и ПТР-80-130/13 в характерных режимах работы Критерием оптимального распределения нагрузок во всех режимах принимался удельный расход тепла на группу д Потокораспределение питательной воды задавалось относительным расходом воды на первую турбоустановку £ия1 = СтЛ IО,,,,^ при изменении от нуля до суммарного Спв% = СтЛ + Ст2 при соблюдении условия равенства суммарных расходов питательной воды и острого пара на турбины Оп& = Оох

Оптимальному распределению нагрузок при заданном потокораспределении питательной воды gnl¡l соответствует минимальное значение удельного расхода

тепла на группу допт Изменение тепловой экономичности определялось относительно режима Ст = С0 с показателем %т

/ опт __ опт\

ъоПт = КЯ-100 (5)

1 „опт 4 7

На рис 1 приведены выборочные результаты оптимального распределен™ электрической мощности при работе турбоустановок Т-110 в конденсационном режиме, которые позволяют установить, что до суммарных нагрузок, составляющих примерно (60-70) % от суммы номинальных мощностей, неравномерная загрузка по питательной воде разных турбин оказывается более выгодной по сравнению с равномерной При суммарной мощности выше 70 % оптимальное распре-

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 о

0.2

0 4

0.6

о,з

N,^120 мвт

Рис. 2, Перерасход тепла в оптимальных конденсационных режимах работы двух турбин Т-110-130 в связи с изменением иотокорас-пределенвд

Рис. I. Зависимость оптиалькой загрузки первой турбины от нотокорасиределе-ния питательной воды при совместной работе двух установок T-II0-130 в конденсационном режиме деление между турбинами - равномерное и не зависит от потокораспределения.

Расчет и анализ совместной работы турбоустановок в разных режимах позволяет обобщить полученные результаты - преимущественно загружать по электрической и тепловой мощности следует ту турбину, которая в соответствии с гидравлическим сопротивлением питательного тракта имеет большее -значение Gm¡. Объясняется это тем, что в большинстве случаев рост регенеративной выработки отборов на ПЕЗД приводит к снижению относительных приростов тепла на установку.

Кроме того, по результатам исследований можно сделать вывод, что экономичность совместной работы турбин меняется при изменении gílB, (рис. 2). В целом отметим, что оптимальная загрузка агрегатов при несоответствии расходов Gm и £)„ при незначительной экономии в отдельных режимах, в большинстве случаев приводит к увеличению расхода тепла в среднем на (0,5-1,5) % с ростом до (2,5-3) % в отдельных режимах по сравнению с оптимальными режимами при G„e = G0, Неучет потоке рас преде лен и ñ снижает эффективность оптимизации в среднем на (0,3-1,0) %. При сочетании неблагоприятных факторов рост тепла в свежем паре может достигать (3-5) %.

В третьей главе дано математическое описание гидравлической модели питательного тракта ТЭЦ с поперечными связями, отмечены методические особенности потокораспределения питательной воды и представлен алгоритм расчета гидравлического контура параллельно работающих питательных насосов.

Математическая модель расчета гидравлической схемы ПТ может быть включена в расчет ЭХ турбин и котлов при их компьютерном моделировании либо использоваться при расчете поправок к ЭХ.

Принципиальная схема питательного тракта ТЭС с поперечными связями в обшем виде приведена на рис. 3, Математическая модель распределения питательной воды по группам Г1ВД отдельных турбин строится на базе теории гидрав-

лических цепей (ГЦ) Топология схемы задается количеством ветвей п, узлов т, контуров с и матрицами А - размера (пх п) соединений ветвей в узлах, и В-(сх и) — контуров Движение рабочего тела в гидравлической цепи в установившемся режиме происходит в соответствии с двумя законами Кирхгофа Параметрами, характеризующими режим, являются давления в узлах р1 и расходы (потоки ) gl на участках системы Математической моделью питательного тракта ТЭЦ являются системы смешанных (линейных и нелинейных) уравнений, которые в матричной форме имеют следующий вид

А С = б, (6)

В Г = 0, (7)

Г + Я = 5 Ст С (8)

относительно неизвестных векторов О = > ,Я„) и У = (у],у2, , уп), где

С - вектор размера п расходов на участках цепи, <2 — вектор размера (от-1) притоков (уравнительный коллектор деаэраторов) и оттоков (котлоагрегаты) среды в узлах, У - вектор размера и потерь давления на ветвях, Я - вектор размера п напоров питательных насосов, 5 - диагональная матрица (их п) сопротивлений ветвей, (?„,- диагональная матрица (ихл) модулей расходов рабочего тела Для решения системы уравнений (6)-(8) используются методы контурных расходов и их «увязочные» варианты Исходными данными для расчета являются давление в одном из узлов Рт, компоненты векторов и Н, матрица сопротивлений 5

Отличие гидравлической модели ИТ от аналогичных, применяемых для расчета теплоснабжающих систем, в наличии большого числа (до (7-15)) параллельно работающих мощных питательных насосов, в связи с чем гидравлическое описание питательного тракта дополняется напорными характеристиками каждого агрегата

Н = Н(С) (9)

N =

Моделирование ГЦ с учетом уравнения (9) выполняется на основе последовательного расчета контуров ПВД и ПЭН итерационным путем, в процессе которого выходные параметры одного контура являются входными для расчета другого

Этапы моделирования представлены на рисунках 4-6

1) Суммарное сопротивление напорного коллектора принимается равным нулю, определяется состав параллельно работающих насосов и их напор Нпар

2) Составляется матричная модель «упрощенного» контура ПВД (напорный коллектор сосредоточен в одном узле) и для него решается задача потокораспре-деления Вектор притоков (оттоков) среды Q в узлах этой схемы формируется с учетом заданных значений расхода воды на котлоагрегаты Бщ (оттоки) и суммарного расхода ]Г впвд через группы ПВД £ Оищ = Опв - £ я']" , где

£

ТГ-2 I ТГ-3 |ТГ 4

СКАЛ в^з С^д с

СКА б сКА 7 вкд в СКА Э

Рис 3 Принципиальная схема питательного тракта ТЭЦ с поперечными связями

Рис 4 Расчетная гидравлическая схема упрощенного контура ПВД

9пвд2 Эк

Скал Скд з СКА 5 5

3 !^7

8 С„,

и®.

3 0 2. ®|1

| тг-2 тг-3 тг-4

Й хй

@ <Э (р ЧР

зШ) ^

чй га /|

Э <Р

©

р.

|10

Спн 1

13

14 115 16

Рис 5 Расчетная гидравлическая схема _контура ПЭН_

Рис 6 Расчетная гидравлическая схема _контура ПВД_

У - суммарный расход питательной воды на собственные нужды, обеспечивающий непрерывную продувку котлов и впрыск в РОУ Таким образом определяются расходы питательной воды по всем ветвям контура, включая ветви с ПВД ^

3) Составляется модель группы параллельно работающих насосов Она описывает суммарную характеристику и решает задачу приведения характеристик отдельных агрегатов группы к некоторому (произвольно выбранному) узлу напорного коллектора Оттоки воды из коллектора определяются с учетом найденных выше значений и известных На этом этапе определяются значения давления во всех узлах коллектора, а также подачи и напоры всех работающих насосов

4) Выполняется расчет потокораспределения для контура ПВД, включающего напорный коллектор За Рт принимается давление в одном из узлов коллектора В результате расчета уточняются значения gПщ,

Расчетный цикл повторяется, начиная с п 3 с уточненными значениями расхода питательной воды через ПВД

Моделирование приведенной напорной характеристики заключается в итерационном расчете последовательности простых контуров, на которые разбивается исходная схема, для каждого из которых помимо выполнения двух законов

Кирхгофа однозначно решается задача соответствия подач и напоров насосов Простой контур включает две ветки с насосами и участок коллектора между ними Два соседних простых контура имеют общую ветку с насосом, что позволяет принимать выходные параметры одного контура за входные - соседнего Гидравлический расчет простого контура выполняется на основе совместного решения уравнений системы (6)-(9) и предназначается для расчета его гидравлики при любом значении подачи одного из насосов gl Моделирование внешнего контура увязывает общий заданный расход на насосную группу с суммой подач всех включенных в работу насосов

На базе приведенной методики реализованы в виде компьютерной программы матричные модели питательного тракта действующих ТЭЦ с начальным давлением />0=8,8 МПа и Р0 = 12,8 МПа, имеющих в своем составе 5-8 групп ПВД и до десяти параллельно работающих питательных насосов Погрешность расчета расходов составляет не более (3-5) %

В четвертой главе выполнена постановка задачи распределения нагрузок на ТЭЦ с поперечными связями, обосновано использование метода динамического программирования, разработан алгоритм последовательного распределения тепловых и электрических нагрузок на базе декомпозиции исходной схемы ТЭЦ с целью снижения размерности оптимизационной задачи

В общем случае на промышленно-отопительных ТЭЦ распределению подлежат электрическая мощность станции Д'х, а также производственные и отопительные нагрузки разных параметров Размерность оптимизационной задачи равна (2+У+1), где Ъ- число групп турбин с одинаковым давлением пара в производственном отборе, У- количество присоединенных к ТЭЦ тепломагистралей, объединенных параметрами температурного графика и пропускной способностью гидравлической системы

Распределение нагрузок сводится к минимизации функции

(10)

2=1 /-=1 2=\ У=1 г=1 /= 1

при следующих ограничениях

£ N,=N2 , ЛГ|П,,П < N. < N™x, (11)

1=1

т

£ Оп,2 + £>ТОУ2+1 = Лр / + ОР0у2~' + А „2 , (12)

/=1

1-2, (И)

ь+к+а у

£ *>г, (14)

1=1 у=1

я

ЕЯ/.^Ат'. о< А/^ АГ^

(15)

1=1

'л

.шах

(16) (17)

/

(18)

с;/

12

(19)

где п — общее число турбогрегатов станции, N — электрическая мощность отдельных турбин, Оя - тепловая нагрузка производственного отбора, Ог - тепловая нагрузка отопительного отбора, 5 - число конденсационных турбин с двумя регулируемыми (производственным и отопительным) отборами, ./ - число турбин с одним производственным отбором, К - число турбин с одним отопительным отбором, Я, в - число противодавленческих турбин типа Р- и ПТР- соответственно, Ь - число конденсационных турбин, т - количество турбин, имеющих производственный отбор с заданным давлением Р2, Н - количество турбин, отпускающих тепло из отопительных отборов на бойлерные установки тепломагистрали с параметрами У , I —число бойлерных установок, отнесенных к тепломагистрали У, Оп2 - тепловые нагрузки турбоагрегатов с регулируемым отбором Рп2, -

суммарная производственная нагрузка в паре потенциала Р7, Оа1;, Бпь - значения расхода пара на основные и пиковые бойлера, Оьу суммарный расход пара на бойлерную, г - суммарный отпуск пара из отопительных отборов турбин,

питаемых бойлерные установки, отнесенные к тепломагистрали У, Аул УлХ, А>«у21 " расходы пара от РОУ с параметрами Ру+\ / Р2, подключенной к паровой магистрали более высокой ступени давления и с параметрами Р21Р2-\ в нижестоящий коллектор соответственно, Бс „12 - расход пара на общестанционные теплообменники низкого потенциала (подогревателей сырой и добавочной воды, атмосферные деаэраторы и т д )

Универсальным методом оптимизации, пригодным для любого вида ЭХ турбин, является метод динамического программирования Однако использование его для многомерных задач наталкивается на значительные трудности вычислительного плана

Анализ состава и параметров различных ТЭЦ позволил предложить схему решения, в основе которой лежит известный в математическом моделировании прием - декомпозиция сложной структуры, позволяющий разбить исходную задачу на составляющие меньшей сложности и требующие более простых алгоритмов При этом для поиска глобального оптимума строится итерационная схема последовательного решения частных задач

пу оборудования с/ -

-> пни Эта величина, во-первых, учитывает, помимо

Такой подход не противоречит установленным на основе обзора литературы закономерностям последовательно распределения нагрузок на ТЭЦ с поперечными связями, однако имеет ряд отличий

1) Впервые используется аппарат двумерного динамического программирования в прямой постановке для распределения тепловых нагрузок

2) Достаточное условие сходимости алгоритма к глобальному оптимуму проверяется в итерационном расчете

3) За критерий оптимизации при работе по тепловому графику принимается ни максимум выработки на тепловом потреблении, а удельный расход тепла на груп-

10

максимума выработки мощности на тепловом потреблении, экономичность конденсационного потока, во-вторых, является обобщающим критерием при распределении нагрузок по тепловому и электрическому графикам, и, в третьих,

механизмом, включающим в работу итерационный цикл последовательного распределения 4) В отличии от предыдущих работ предлагается ни комбинация различных методов оптимизации, а единый метод - динамического программирования

Использование аппарата динамического программирования дает возможность автоматически определять оптимальный состав турбинного цеха В соответствии с разработанным алгоритмом (рис 7) исходная тепловая схема разбива-Рис 7 Алгоритм распределения электрических и ется на пересекающиеся подмно-тепловых нагрузок между турбоугрегатами ТЭЦ жеСтва (группы оборудования) в итерационном цикле

Принципиально различают две группы, объединенные между собой конденсационными турбинами с отпуском тепла Первая группа включает теплофикационные турбины различных типов (Т-, П-, ПТ-, Р-, ПТР-) Вторая группа - конденсационные турбины (К-, Т-, П-, ПТ-) Первая группа разбивается на подгруппы из агрегатов, объединенных отпуском производственного пара одного давления и (или) отопительной нагрузки на независимую тепломагистраль Распределение тепловых нагрузок осуществляется методом поступенчатого нагружения последовательно распределяются тепловые нагрузки Оу7/71, , , при этом

Рр < 2 < > избыток пара более низкого потенциала передается в группы более высокого потенциала вплоть до использования для покрытия заданных нагрузок РОУ свежего пара

Распределение электрической мощности осуществляется в итерационном цикле последовательно в названных группах, в то время как тепловая нагрузка -параллельно в подгруппах «теплофикационной» группы. Распределение тепловой нагрузки дает «Привязанную» к ней электрическую мощность станции на тепло-ком потреблении, значение которой определяет конденсационную мощность, распределение которой осуществляется между турбинами конденсационной группы. Декомпозиция исходной структуры позволяет использовать аппарат динамического программирования идя малого числа турбоагрегате» при распределении не более двух видов нагрузки. Распределение электрической нагрузки производится на основе одномерного динамического программирования.

Для распределения тепловых нагрузок применяется метод двумерного динамического программирования, который заключается н пошаговом построении функций согласно рекуррентным соотношениям Беллмана. Используя принцип оптимальности, распределение нагрузок сводят к решению п двумерных задач.

11а первом шаге многостадийного процесса строятся функции

= Л-Оп); (20)

= (21)

при р„Г £ от Й оиГ; о7 Г" 4 п-п й £>тГ ■

На каждом последующем шаге в соответствии с рекуррентными соотношениями Беллмана определяются зависимости

./у, ( . От) - Щ (Опк, втк ) + /у( ч [( Ои - Ьщ к_ц), (В,- - Вп )];

/щ {0„МТ) - С°пк. Ах) + /м, , [(°п - °пк ПО, ~ Отк)]

(22) (23)

Г) "''»' < !) < Г) гаая

ипк - ипк - ипк

Т) га'" < л < Ли„тгк тк - и тк - итк

с использованием которых решаются оптимизационные задачи

. Е . ГШ°пкгРп) + /& ,т -ЦцМОг -Рп)),1

укф„.Ог) = пни¥к = Щ]п -—---------

при изменении Оттш < От < 0Пктж :

■Тк

в результате чего

определяются дискретные функции оптимальных значений Опк""*\Оп,йТ) и

\Г>пМг).

Рис,8, Годовая выработка электроэнергии турбоагрегатами ТЭ11 Ро = 12,8 № I -1ПР-80-130/13: 2 - Р-50-130/7; 3 - Р-50-130/13: 4 - ПТ-50-130/7; 5- ПТ-50-130/7: 6 - ПТ-50-130/18.

Как видно из математического описания, особенность критерия оптимизации видоизменило рекуррентную формулу Беллмаиа по сравнению с ее классическим представлением.

На рисунках 8-10 представлены результаты выбора оптимального состава гурбннного цеха двух ТЭЦ сложной технологической структуры с начальным давлением Р0 = 12,8 МПа и Р(, = 8,8 МПа, имеющих в Своем составе разнообразное турбинное оборудование.

1 2 3 Л 5 s 7 а 9 10 11 12

Рис.9. Экономия тепла на ТЭЦ Ро = 12,8 по месяцам отчетного периода

Суммарная нагруя» отгпнеявного отбора-

-56-

0 ■— - 1 Ь-г_

ÍL40

m н с о

ю о -i: -20 -зо

Температура наружного воздуха, градус

Рис.К). Оптимальная загрузка отопительных отборен турбин ТЭЦ Р0 = 8.8 Ш1а в зависимости от температуры наружно® воздуха; ! - Т-25-90, 2 - ИТ-25-90, 6 - Т-50-90. 7 - ПТ-25-90. 11,12,14-1-100-90.

И пятой главе исследуется эффективность отпуска тепла с сетевой и подпи-точной водой на ТЭЦ с поперечными связями

Выбор оптимальных режимов работы турбоуспкшонки типа ПТР-80-130 К покрытию отопительной нагрузки на промышленно-отопительных ТЭЦ широко привлекаются противодавлеические турбины. Значительный энергетический эффект при их эксплуатации может быть получен лишь при эффективной загрузке отопительных отборов.

В работе исследовались режимы работы турбоустаноики ПТР-80-130 (рис. ]]). отработавший пар которой используется для общестанционных целей. В таких условиях на распределение нагрузки между нижним и верхним отопительными отборами, помимо параметров теплосети, влияют также расходы пара в общестанционный коллектор и в пусковой конденсатор для нагрева гюдпиточной воды теплосе ти С7,.

Приведены результаты расчета схемы турбоусгановки ПТР-80-130 при заданном расходе сетевой воды Gct¡ - 1200 т/ч и изменении расхода Gx от нуля до максимальной пропускной способности конденсатора 1000 т/ч для грех режимов работы теплосети: 90/40', 100/50; 120/70. Давление в производственном отборе принято номинальным, расход - 100 т/час. Температура химически очищенной воды на входе в пусковой конденсатор - 30СС. На рис.12 представлен график снижения доли подогрева сетевой воды в нижнем подогревателе р при росте G, для разных параметров теплосети. Рост экономичности с увеличением расхода подпитая ной воды в большинстве режимов двухступенчатого подогрева подтверждает-

ся увеличением выработки мощности на тепловом потреблении (рис 13) и снижением удельного расхода тепла на выработку электроэнергии де (рис 14) Однако при высоких температурах сетевой воды проявляется неоднозначный характер влияния Ох на экономичность турбины С одной стороны, увеличение расхода подпитки через пусковой конденсатор, при прочих равных условиях, увеличивает нагрузку ПК и пропуск пара через промежуточный отсек, что снижает давление Рт1 и увеличивает выработку мощности на тепловом потреблении С другой стороны, увеличение тепловой нагрузки конденсатора при увеличении Сх повышает температурный напор заданной теплообменной поверхности, что ведет к росту Рт1 и обратному влиянию на экономичность До определенных значений температуры теплосети наблюдается прирост мощности на базе теплового потребления, однако при высоких значениях Рт2 рост температурного напора конденсатора начинает компенсировать выигрыш от снижения Рт1 Экстремальная зависимость от расхода Сх в режиме температур теплосети 120/70 приведена на рис 14 Оптимальный расход подпитки через конденсатор в этом режиме составляет чуть более половины максимальной пропускной способности конденсатора При одноступенчатом подогреве сетевой воды, когда нет эффекта от понижения давления отработавшего пара при росте Ох, увеличение нагрузки ПК приводит к росту удельного расхода тепла qe из-за увеличения температурного напора конденсатора

С целью более полного использования отопительных отборов турбины ПТР-80 в течение года оправданным является перевод турбины на подогрев подпиточ-ной воды теплосети, при этом нагрев подпитки целесообразно осуществлять в пределах одной турбоустановки от параметров ХВО до температуры насыщения атмосферных деаэраторов подпитки С целью повышения экономичности требуется реконструкция схемы для организации двухступенчатого подогрева подпи-точной воды в сетевых подогревателях с подключение ДПТС к верхнему отопительному отбору Действующая схема, предусматривающая питание атмосферных деаэраторов из противодавления не обеспечивает надежности работы турбины

Рис И Принципиальная схема отпуска тепла от ТУ ПТР-80-130/13

Рис 12 Отношение доли подогрева в нижней ступени к общему подогреву сетевой воды в зависимости от расхода подпиточной воды

Рис 13 Доля выработки электроэнергии на тепловом потреблении паром сетевой установки в зависимости от расхода подпиточной воды

Рис 14 Относительное изменение удельного Рис 15 Относительное изменение удель-расчода тепла на выработку электроэнергии ного расхода тепла на выработку электро-В режиме совместного подогрева сетевой и энергии при переводе турбоустановки

подпиточной воды теплосети ПТР-80 на подогрев подпитки теплосети

по причине разогрева и вибрации хвостовой части Подключение деаэратора и верхнего сетевого подогревателя к одному отбору позволит сократить потери рабочего тела до минимума, а увеличение площади поверхности нижней ступени сетевой установки приведет к снижению температурного напора ПК и понижению противодавления Рассматривалась работа турбины при изменении расхода Gx при нагреве в пределах турбоустановки ПТР-80 от температуры гг=30°С до температуры насыщения ДПТС 104°С Наибольшее значение Gx соответствует максимальной нагрузке отопительных отборов турбины ПТР-80-130 Расчетными исследованиями получено, что во всем диапазоне нагрузок основной нагрев подпиточной воды осуществляется в нижней ступени В диапазоне расходов Схов =(800-1400) т/ч тепловая экономичность — наивысшая Оптимальное значение Gxoe составляет (1100-1200) т/ч, что соответствует (70-80) % отопительной нагрузки турбины

Факторы, определяющие эффективность ступенчатого подогрева сетевой воды при совместно и отпуске тепла с сетевой и подпиточной водой

Известно, что максимальная эффективность ступенчатого подогрева достигается при равном подогреве по ступеням Этот вывод нельзя использовать для тур-

боустановок, тепловой схемой которых предусмотрен отпуск пара из нижнего отбора на общестанционные нужды - для подогрева подпиточной воды теплосети или котлов (рис 10) При проектировании таких турбин расчетные параметры нижнего отопительного отбора следует определять с учетом максимальной выработки электроэнергии в течение года на базе совместного подогрева сетевой, добавочной и подпиточной воды теплосети

С использованием известной методики получена формула для расчета оптимальной температуры сетевой воды за нижним подогревателем турбоустановки

'C2+S'2+ G<Br ('ос-8'!)+ Gv:r 0txl+8tK-2 5f,)

topt __н + _исн + Чг_

tci _ _ _

В случае Sí, = 5t2, 512 + 8tK = 2 Sí, tfí = + ^

Способ повышения эффективности ступенчатого подогрева сетевой воды на ТЭЦ при совместной работе турбоустановок

Подогрев сетевой воды в нижнем и верхнем подогревателях двухступенчатой сетевой установки в течение отопительного сезона значительно отличается от равномерного При снижении температуры наружного воздуха тепловая нагрузка нижнего теплофикационного отбора и доля подогрева воды в НСП растет (до 7080 % от номинальной тепловой нагрузки сетевой установки) При уменьшении расхода сетевой воды при прочих равных условиях неравномерность подогрева увеличивается При совместной работе однотипных теплофикационных турбин по тепловому графику для обеспечения равномерного подогрева сетевой воды предлагается сетевые установки отдельных турбин включать по воде последовательно Для этого каждая турбина переводится на одноступенчатый подогрев с регулированием давления P¡, в нижнем отборе Нижний и верхний сетевые подогреватели одной турбоустановки включаются по сетевой воде и пару параллельно

Совместная работа двух турбоустановок Т-110-130 по тепловому графику по предложенной схеме при дает повышение электрической мощности на (3-4) %, выработки электроэнергии на тепловом потреблении - на (5-6) % при общем снижении удельного расхода тела на турбоустановку Мощность теплофикационных отборов увеличивается на (4-9) % При снижении нагрузки отопительных отборов эффект от равномерного распределения при последовательном соединении сетевых установок возрастает

Выводы

1 На основе обобщенного анализа загрузки ПВД действующих промыш-ленно-отопительных ТЭЦ с поперечными магистралями в различных режимах работы установлено, что отклонение расхода питательной воды от расхода острого пара для отдельных турбоустановок может достигать ±(50-100) % и тем самым влияет на энергетические характеристики групп турбинного оборудования и распределение нагрузки между ними

2 Разработаны алгоритмы многомерного распределения нагрузок на ТЭЦ, на базе которых созданы программные комплексы с использованием метода ди-

намического программирования Предложена схема двумерного распределения тепловых нагрузок в прямой постановке с видоизмененным критерием Беллмана

3 Впервые сформулированы научно-методологические основы гидравлического расчета питательного тракта ТЭЦ с поперечными связями, которые дают возможность определять расходы воды в трактах ПВД и выбирать состав работающих питательных насосов

4 На основании расчетных исследований с использованием программных комплексов на примере нескольких ТЭЦ сложной структуры и разнотипными турбинными установками показано, что оптимальное распределение нагрузки дает экономию топлива на уровне (4-12) %, в основном, за счет выбора состава работающего оборудования

5 Аналитически обоснованное распределение подогрева сетевой воды в двухступенчатой установке турбин, отпускающих тепло с сетевой и подпиточной водой может быть использовано на стадии технико-экономического обоснования расчетных параметров тепловых схем

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях

1 Л А Беляев, О Ю Ромашова Использование тепла прочперегрева для увеличения отпуска тепла от турбоустановки // Известия Томского политехнического университета, 2002 - Т 305 -№2 - С 114-120

2 Л А Беляев, О Ю Ромашова Потокораспределение в тракте питательной воды ТЭЦ с поперечными связями // Известия Томского политехнического университета, 2002 — Т 305 - № 2 - С 187-190

3 Беляев Л А , Ромашова О Ю Методические особенности расчета потокораспределения питательной воды на ТЭЦ с поперечными связями //Энергетика Экология, надежность, безопасность Материалы докладов девятой Всероссийской научно-технической конференции -Томск, ТПУ, 3-5 12 2003 -Томск Изд ТПУ, 2003 - с 160-162

4 Беляев Л А , Ромашова О Ю Численное моделирование характеристики группы питательных насосов ТЭЦ //Энергетика Экология, надежность, безопасность Материалы докладов девятой Всероссийской научно-технической конференции - Томск, ТПУ, 3-5 12 2003 -Томск Изд ТПУ, 2003 - с 163-165

5 Беляев Л А , Ромашова О Ю Численное моделирование характеристики группы питательных насосов ТЭЦ //Энергетика Экология, надежность, безопасность Материалы докладов девятой Всероссийской научно-технической конференции - Томск, ТПУ, 3-5 12 2003 -Томск Изд ТПУ, 2003 - с 163-165 (1000470)

6 Ромашова О Ю , Габидуллин О Р Перераспределение поверхностей нагрева между нижней и верхней ступенями сетевой установки теплофикационных турбин //Энергетика Экология, надежность, безопасность Материалы докладов девятой Всероссийской научно-технической конференции - Томск, ТПУ, 3-5 12 2003 -Томск Изд ТПУ, 2003 - с 239-242

7 Бетяев Л А , Ромашова О Ю Приложение динамического программирования к оптимизации режимов ТЭЦ на основе декомпозиции исходной структуры станции //Энергетика Экология, надежность, безопасность Материалы докладов десятой Всероссийской научно-технической конференции - Томск, 8-10 дек 2004 - Томск Изд ТПУ, 2004 - с 189-191

8 Ромашова О 10 , Габидуллин О Р Способ повышения эффективности ступенчатого подогрева сетевой воды на ТЭЦ при совместной работе турбоустановок //Энергетика Экология, надежность, безопасность Материалы докладов десятой Всероссийской научно-технической конференции - Томск, 8-10 дек 2004 г - Томск Изд ТПУ, 2004 - с 222-225

9 Ромашова ОЮ, Жмакин ДА Исследование режимов работы турбоустановки ПТР-80-130/13 в составе ТЭЦ с поперечными связями на математической модели //Энергетика Эко-

логия, надежность, безопасность Материалы докладов десятой Всероссийской научно-технической конференции - Томск, 8-10 дек 2004 - Томск Изд ТПУ 2004 - с

10 Ромашова ОЮ, Мухаммадеев КМ Выбор расчетных параметров отопительных отборов противодавленческих турбин //Энергетика Экология, надежность, безопасность Материалы докладов десятой Всероссийской научно-техшпеской конференции - Томск, 8-10 дек 2004 г - Томск Изд ТПУ, 2004 - с 225-228

11 Ромашова О Ю Способ получения пиковой мощности на промышленно-отопительныч ТЭЦ //Электроэнергия и будущее цивилизации Материалы Международной научно-техшгческой конференции - Томск, - Томск Изд ТПУ, 2004 - с 438-440

12 Ромашова ОЮ, Мухаммадеев КМ Перевод турбины ПТР-80-130/13 на подогрев подпи-точной воды теплосети //Энергетика экология, надежность, безопасность Материалы докладов XI Всероссийской научно-технической конференции - Томск, 7-9 дек 2005 - Томск Изд ТПУ, 2005 - с 242-245

13 Ромашова О Ю , Волков В А Распределение отопительной нагрузки на ТЭЦ //Энергетика экология, надежность, безопасность Материалы докладов XI Всероссийской научно-технической конференции - Томск, 7-9 дек 2005 - Томск Изд ТПУ, 2005 - с 245-247

14 Мухаммадеев К М , Ромашова О Ю Выбор схемы и параметров теплофикационных турбин при проектировании на подогрев подпитки //Современные техника и технологии Труды XII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых в 2-х т -Томск, 27-31 03 2006 - Томск Изд ТПУ, 2006 - с 389-392

15 Беляев Л А , Ромашова О Ю , Волков В Н Распределение тепловых нагрузок между турбинами ТЭЦ СХК методом динамического программирования //Энергетика экология, надежность, безопасность Материалы докладов двенадцатой Всероссийской научно-технической конференции - Томск, ТПУ, 6-8 дек 2006 - Томск Изд ТПУ, 2006 - с 220-222

16 Боярский А А , Беляев Л А , Ромашова О Ю , Мухаммадеев К М Выбор оптимальных режимов работы турбоустановки ПТР-80-130/13 //Повышение эффективности производства и использования энергии на Дальнем Востоке Материалы IV семинара Вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике - Владивосток ДВГТУ, 6-9 сент 2005 -Владивосток Изд-во ДВГТУ, 2006 - с 183-190

17 Боярский А А , Беляев Л А , Пушкин С В , Ромашова О Ю Особенности распределения нагрузок на ТЭЦ с поперечными связями //Повышение эффективности производства и использования энергии на Дальнем Востоке Материалы IV семинара Вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике - Владивосток, ДВГТУ, 6-9 сентября 2005 -Владивосток Изд-во ДВГТУ, 2006 - с 190-201

Подписано к печати 27 04 2007 Формат 60484/16 Бумага «Классика» Печать RISO Уел печ л 1,16 Уч - изд л 1,05 Заказ 327 Тираж 100 экз

ИЗМТНЬСТВО^ТГУ 634050, г Томск, пр Ленина, 30

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТЭЦ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Математическое моделирование ТЭЦ

1.2. Представление энергетических характеристик теплофикационных турбин

1.3. Распределение нагрузок на ТЭЦ

1.4. Выбор оптимального состава турбинного оборудования ТЭС

1.5. Постановка задачи исследования

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУППЫ ТУРБОУСТАНОВОК И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК

2.1. Влияние потокораспределения питательной воды на энергетические характеристики турбоустановок

2.2. Влияние потокораспределения питательной воды на распределение нагрузок

Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ НА СТАНЦИЯХ С ПОПЕРЕЧНЫМИ СВЯЗЯМИ

3.1. Математическое описание модели

3.2. Методические особенности расчета потокораспределения питательной воды на ТЭЦ с поперечными связями

3.3. Численное моделирование характеристики группы питательных насосов

Глава 4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК НА ТЭЦ С ПОПЕРЕЧНЫМИ СВЯЗЯМИ

4.1. Моделирование режимов работы ТЭЦ с поперечными связями

4.2. Распределение нагрузок между турбоустановками на основе 47 декомпозиции тепловой схемы

4.3. Распределение тепловых нагрузок методом двумерного динамического программирования

4.4. Постановка задачи выбора оптимального состава турбоагрегатов 62 ТЭЦ на период

4.5. Пример выбора оптимального состава турбинного цеха промышленно-отопительной ТЭЦ

4.6. Пример распределения тепловых нагрузок между турбинами ТЭЦ методом двумерного динамического программирования

Глава 5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОТПУСКА ТЕПЛА ОТ ТЭЦ С СЕТЕВОЙ

И ПОДПИТОЧНОЙ ВОДОЙ

5.1. Эффективность ступенчатого подогрева сетевой воды

5.2. Способ повышения эффективности ступенчатого подогрева сетевой воды на ТЭЦ при совместной работе турбоустановок

5.3. Выбор оптимальных режимов работы турбоустановки типа ПТР-80-130/

5.4. Факторы, влияющие на эффективность ступенчатого подогрева сетевой воды при совместном отпуске тепла с сетевой и подпиточной водой

5.5. Выбор расчетных параметров отопительных отборов турбин с с учетом поперечных связей по сетевой воде

В энергетической стратегии России большое внимание уделяется теплофикации, которая благодаря существенным социальным, экономическим и экологическим преимуществам стала одним из основных направлений развития энергетики нашей страны [1]. Теплофикация является формой централизованного теплоснабжения и рациональным способом использования топливных ресурсов. Преимущество комбинированного способа производства электрической и тепловой энергии, по сравнению с раздельным, связано с возможностью снижения удельных затрат тепла на выработку электроэнергии в результате снижения потерь в холодном источнике.

Однако в последнее время конкурентоспособность ТЭЦ на рынках электрической и тепловой энергии катастрофически падает. Это связано с высокими тарифами на энергию, величина которых обусловлена как субъективными, так и объективными причинами, которые определяются, прежде всего, уровнем совершенства основного оборудования теплоэлектроцентралей и его эксплуатации [2].

Очевидно, что в таких условиях вопросы повышения эффективности теплофикационных турбоустановок приобретают все большую актуальность.

Одно из главных направлений повышения эффективности топливоиспользования на ТЭЦ - внутристанционная оптимизация режимов паротурбинных установок и, в частности, оптимальное распределение нагрузок между агрегатами. Оптимизация режимов, которая подразумевает и выбор наилучшего состава основного оборудования, абсолютно эффективна, так как в этом случае достигается значительная экономия топлива без дополнительных капитальных вложений [3].

На современном этапе развития энергетики вопрос распределения нагрузок приобрел особую актуальность в связи с тем, что существенно изменились объемы отпуска теплоты от теплоэлектроцентралей по сравнению с теми, которые были заложены при проектировании станции, а также в связи с возросшей конкуренцией на рынке производства электрической и тепловой энергии.

Однако задача внутристанционной оптимизации режимов ТЭЦ очень сложна и окончательно не решена, так как экономичность теплофикационных турбин на переменных режимах изменяется очень сильно и зависит от большого количества факторов: расхода свежего пара, тепловой нагрузки, давлений в регулируемых отборах, расхода и начальной температуры подогреваемой сетевой воды, условий охлаждения конденсатора и др.

Кроме того, для ТЭЦ с поперечными магистралями по пару и воде на характеристики турбин оказывают существенное влияние связи турбоустановок с общестанционными коллекторами, которые определяются структурой отпуска тепла на производство и в сетевые магистрали, гидравлическим трактом питательной воды, а также схемами подготовки добавочной и подпиточной воды на станции.

Оптимизация предполагает поиск экстремального (минимального или максимального) значения определенного критерия при соблюдении заданных граничных условий. В зависимости от внешних объективных и субъективных факторов выбор критерия оптимизации для различных ТЭЦ и энергосистем оказывается весьма неоднозначным [4]. Это может быть экономия денежных средств при изменении выработки и отпуска потребителям энергии, расход сжигаемого топлива, тепловая или электрическая нагрузка и др. Тем не менее, в основе всех критериев лежит энергетическая эффективность работы оборудования [3].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе обобщенного анализа загрузки ПВД действующих промышленно-отопительных ТЭЦ с поперечными магистралями в различных режимах работы установлено, что отклонение расхода питательной воды от расхода острого пара для отдельных турбоустановок может достигать ± (50100) % и тем самым влияет на энергетические характеристики групп турбинного оборудования и распределение нагрузки между ними.

2. Разработаны алгоритмы многомерного распределения нагрузок на ТЭЦ, на базе которых созданы программные комплексы с использованием метода динамического программирования. Предложена схема двумерного распределения тепловых нагрузок в прямой постановке с видоизмененным критерием Беллмана.

3. Впервые сформулированы научно-методологические основы гидравлического расчета питательного тракта ТЭЦ с поперечными связями, которые дают возможность определять расходы воды в трактах ПВД и выбирать состав работающих питательных насосов.

4. На основании расчетных исследований с использованием программных комплексов на примере нескольких ТЭЦ сложной структуры и разнотипными турбинными установками показано, что оптимальное распределение нагрузки дает экономию топлива на уровне (4-12) %, в основном, за счет выбора состава работающего оборудования.

5. Аналитически обоснованное распределение подогрева сетевой воды в двухступенчатой установке турбин, отпускающих тепло с сетевой и подпиточной водой, может быть использовано на стадии технико-экономического обоснования расчетных параметров тепловых схем.

1. Основные положения Энергетической стратегии России на период до 2020 г. / А.Б. Яновский, A.M. Мастепанов, В.В. Бушуев и др. // Теплоэнергетика. 2002. - №1. - С.2-8.

2. Повышение эффективности теплофикационных турбоустановок / Эфрос Е. И., Гуторов В. Ф., Симою JI. JI. и др. // Электрические станции. 2003.- № 12.-С. 2-5.

3. А. Д. Качан. Оптимизация режимов и повышение эффективности работы паротурбинных установок ТЭС. Мн.: Высш. шк., 1985.

4. Озерова И. П., Новиков Р. С. Обоснование необходимости распределения нагрузок между агрегатами ТЭС на базе комплексного критерия. // Известия Томского политехнического университета, 2002. Т. 305. - № 2.- С.108-114.

5. С.Попырин. Математическое моделирование и оптимизация теплоэнергетических установок.- М.: Энергия, 1978.

6. Комплексная оптимизация теплосиловых систем / Под ред. JI. С. Попырина. Новосибирск: Наука, 1976.

7. Вулман Ф. А., Хорьков Н. С. Тепловые расчеты на ЭВМ теплоэнергетических установок. М.: Энергия, 1975.

8. Работа ТЭЦ в объединенных энергосистемах / Под ред. В. П. Корытникова. -М.: Энергия, 1976. -214 с.

9. А. И. Андрющенко, Р. 3. Аминов. Оптимизация режимов работы и параметров тепловых электростанций. М.: Высш. школа, 1983. -255 с.

10. А.Д. Качан. Режимы работы и эксплуатации тепловых электрических станций. -М.: Высш. Школа, 1978.

11. П.Гиршфельд В. Я., Князев A.M., Куликов В. Е. Режимы работы и эксплуатации ТЭС-М.: Энергия, 1980.

12. Косяков С. А. Оптимизация режимов работы оборудования отопительных ТЭЦ в задачах управления в энергосистеме. Автореф. дис. . канд. техн. наук. -М.: МЭИ, 1983.

13. Озерова И.П. Характеристики сложного парового тракта и повышение эффективности работы ТЭЦ с поперечными связями : дис. . канд. техн. наук / Озерова Ирина Петровна; науч. рук. В. И. Рязанов; Томский политехнический институт. Томск, 1985. - 285 с.

14. Аминов Р. 3. Градиентный метод распределения нагрузок на ТЭЦ. -Саратов: СПИ, 1982. 59 с.

15. Урин В.Д., Кутлер П.П. Энергетические характеристики для оптимизации режима электрических станций и энергосистем. М.: Энергия, 1974.

16. Златопольский А. Н. Специальные диаграммы и характеристики для расчетов наивыгоднейшего распределения активной нагрузки в объединенной энергосистеме Электрические станции, 1959, № 12.

17. Определение аналитических выражений для тепловых характеристик теплофикационных турбин методом планирования эксперимента / Акименкова В. М., Гиршфельд В. Я. // Теплоэнергетика. 1970. - № 11.

18. Математическое описание диаграмм режимов теплофикационных турбоагрегатов при расчетах на ЭЦВМ / Виноградник М. В., Курносов А. Т. // Электрические станции. 1979. - № 4,- С. 24-27.

19. Фридман Н. О., Яновская Б. Б. Энергетические характеристики современных теплофикационных турбин. / Тр. ВНИПИэнергопрома. -1974.-Вып. 6.-С. 36-50.

20. Тепловые характеристики мощных теплофикационных турбин / Гиршфельд В. Я., Князев А. М., Бахусов В. Н. // В кн.: Доклады научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских работ за 1964-1965 г.г. -М.: МЭИ, 1965, с. 101-113.

21. Получение тепловых экспериментальных многофакторных аналитических характеристик турбоагрегатов с использованием метода планирования эксперимента / Борисов Г. М., Гиршфельд В. Я. // Теплоэнергетика. 1977. - № 5. - С. 47-49.

22. Влияние погрешности исходной информации на энергетические характеристики турбоагрегатов / Е. И. Бененсон, Р. С. Резников, Т. Д. Бухман и др. // Теплоэнергетика. 1973. - № 10. - С. 51-54.

23. Качан А.Д., Яковлев Б.В. Справочное пособие по технико-экономическим основам ТЭС. Мн.: Высш. шк., 1982. - 318 с.

24. Методические вопросы построения математических моделей режимов теплофикационных агрегатов / Златопольский А. Н., Зубкова А. Г., Челнокова Н. Г. // Изв. Вузов СССР. Энергетика. - 1979. - №4. - С. 5662.

25. Об использовании методов математической статистики для определения энергетических характеристик агрегатов ТЭС / Л. П. Фотин // -Электрические станции. 1973. - № 8. - С. 38-42.

26. Горнштейн В.М. Наивыгоднейшее распределение нагрузок между параллельно работающими электростанциями. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1949.

27. Самойлович Г. С., Трояновский Б. М. Переменные и переходные режимы в паровых турбинах. М.: Энергоиздат, 1982,- 496 с.

28. Построение характеристик ЧНД теплофикационных турбин в широком диапазоне режимов / Леонков А. М., Качан А. Д., Балабанович В.К., Шишея П. Н. Рукопись деп. в Информэнерго 29.03.83, № 1249.

29. Определение изменения экономичности цилиндров паровых турбин / И.

30. A. Лазутин, М. Г. Таращук, Н. Н. Новиков, Э. И. Кульков. // Теплоэнергетика. 1983. - № 4. - С. 63-64.

31. Исследование работы турбинных отсеков на переменных режимах / Н. П. Волков, А. М. Леонков, А. Д. Качан и др. // Изв. вузов СССР. -Энергетика. 1969. - № 7. - С. 45-51.

32. Экспресс-испытания проточной части паровых турбин. / Электрические станции. 1975. - № 1. - С. 36-38.

33. Результаты освоения и тепловых испытаний головного образца теплофикационной турбины Т-100-130 / Н. Ф. Комаров, Ю. Ф. Печенкин,

34. B. С. Бунин, В. Н. Рузанков // Электрические станции. -1965. № 1. - С. 25-29.

35. Построение диаграммы режимов турбины Т-100-130 по данным испытаний / Н. Ф. Комаров, В. С. Бунин, В. Н. Рузанков. // Теплоэнергетика. 1968. - № 4. - С. 10-16.

36. Результаты тепловых испытаний головных образцов теплофикационных турбоагрегатов типа ПТ-135/165 и ПТ-130/15 УТМЗ / Губанов Б. Е. , Каюкова Н. Н. , Мокроусов В.К., Соколов С.М. // Теплоэнергетика. -1981.-№ 1.-С. 16-20.

37. Универсальная характеристика для распределения нагрузок между крупными теплофикационными турбинами / Рузанков В. Н. // Электрические станции. 1973. - № 8. -С. 12-17.

38. Расчет на ЭВМ графиков нагрузки энергосистемы / Аминов Р.З. // Электрические станции. 1971. - № 11.

39. Метод наивыгоднейшего распределения нагрузки между агрегатами / Сахаров Н. А. // Электричество. 1927. - № 5.

40. Наивыгоднейшее распределение нагрузки между агрегатами / Иванов Е. А. // Электричество. 1930. - № 13.

41. Горнштейн В.М. Методика наивыгоднейшего распределения нагрузки между параллельно работающими электростанциями // Электрические станции. 1937. - № 12. - С. 7-10.

42. Методы оптимизации режимов энергосистем / В. М. Горнштейн и др.; под ред. В. М. Горнштейна. М.: Энергия, 1981.

43. В. В. Хорохов. О наивыгоднейшем распределении нагрузок между турбоагрегатами ТЭЦ // Электрические станции. - 1971. - № 2. - С. 5052.

44. Применение симплексного метода для оптимального распределения нагрузок между агрегатами ТЭЦ / Буров А. Г., Цоколаев И. Б., Слабиков В. А. // Изв. вузов СССР. Энергетика. - 1975. - № 7. - С. 106-110.

45. К оптимизации режима ТЭС градиентным методом / Крумм Л. А., Пунгас Н. А., Трущелева Л. А. // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. - 1967. - № 6. - С. 9-20.

46. Аматуни Э. А. Численный метод оптимизации режима сложных ТЭЦ // Изв. АН АрмССР. Сер. техн. наук. 1977. - № 6. -С.45-52.

47. Микулич Г. В. Применение вычислительной техники для оптимизации режимов и подсчета технико-экономических показателей ТЭЦ в Мосэнерго.: Автореф. дис. канд. техн. наук. -1977.

48. Горнштейн В. М., Пономарев А. В. Методика расчета оптимального режима и характеристик тепловой электростанции. Тр. ВНИИЭ, 1972, вып. 40, с.31-51.

49. Градиентный метод распределения нагрузок на ТЭЦ с использованием множителей Лагранжа / Аминов Р. 3., Аминов В. 3. // Изв. Вузов СССР. -Энергетика. 1979. - № 2. -С. 106-109.

50. Беллман Р., Дрейфус С. Прикладные задачи динамического программирования. М.: Наука, 1968. - 458 с.

51. В. Д. Урин. Энергетические характеристики для оптимизации режима электрических станций и энергосистем. М.: Энергия, 1974.

52. Падалко Л.П. / Оптимизация режима энергосистемы методом динамического программирования // Изв. вузов СССР. Энергетика. -1973. - №2.-С. 113-117.