автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Синтез надежности и экономичности теплоэнергетического оборудования ТЭС

БЕЛОРУССКАЯ I ОСУДАРСТВЕННАЯ ПОЛИТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

удк621 я и;; ччч ч

КЛРНИПКИЙ Ннкояай Борисович

СИНТЕЗ НАДЕЖНОСТИ И ЭКОНОМИЧНОСТИ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ГЭС

05 М !4 - Тепловые элекфические станами (тепловая часть)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических на\к

Минск 2000

Работа выполнена в Белорусской государственной политехнической академии.

Научный консультант - доктор технических наук,

Международный консультант (Деятельность ООН, Прогнозирование и риск, Энергетика, Управление технологией) Борушко А.П.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Бубнов В.П.,

доктор технических наук, профессор Внуков А.К.,

доктор технических наук, старший научный сотрудник, член-корреспондент МАЭ Стриха И.И.

Оппонирующая организация - Институт проблем энергетики HAH С.

Защита состоится тот 2000 г. в 14 час. на заседании совета

но защите диссертаций Д 02.05.01 при Белорусской государственной политехнической академии; 220027, г. Минск, нр. Ф.Скорины, 65, корп. 2, к. 201, тел. 2-399-145.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке БГПА.

Автореферат разослан " мая_2000 г.

И.о. ученого секретаря совета по защите диссертаций, доктор технических паук, академик МАЭ

Г Г.Кулаков

© Карницкий Н.Б., 2000

Ш-5-СШ у О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. На современном пане развития топливно-энергетического комплекса страны в условиях ограниченных ресурсов повышение- надежности и -экономичности теплоэнергетического оборудования тепловых электрических станций (ТЭС) путем замещения и совершенствования устаревших технологий и оборудования является актуальной научно-технической проблемой отрасли. В настоящее время на тепловых электростанциях концерна "Пелэнерго" свыше зО^о оборудования морально устарело и отработало свой расчетный ресурс, и к 2010 году потребуется его замена

Решения возникающих перед энергетикой задач, связанных с эффективным использованием мощности электростанций, реализацией программы технического перевооружения и реконструкции теплоэнергетическою оборудования ТЭС, встречают серьезные затруднения из-за недостаточной методической разработанности решения проблем надежности тепловых электрических станций на стадии их проектирования и в процессе эксплуатации. Это в значительной мере сказывается на глубине разработки подходов к обоснованию и принятию решений па оптимизации структурной надежности энергоблоков и агрегатов ТЭС в условиях их эксплуатации, техперевобружения, реконструкции и продления срока их службы и. как следствие, вызывает нерациональное расходование ресурсов.

В решении проблемы надежности и экономичности ТЭС важное чсс ю принадлежит обоснованию методов оценки и прогнозирования этих покаад-гелей на основе разработки детерминированных и верояшостиых подходов с учетом процессов теплообмена в топочных камерах котельных афегатоп. низкотемпературной коррозии в них и состояния проточной част паротурбинных установок.

Неоднозначность взаимозависимости экономичности и надежности работы котлов и турбин как составляющих системы тепловой электрической станции предопределяет актуальность рассматриваемой проблемы синтеза и анализа этих факторов на основе системного подхода с разработкой соответствующих математических моделей, алгоритмов и исследованием их при проектировании и эксплуатации.

Связь работы с крупным» научными прог раммами, темами.

Исследования по теме диссертационной работы выполнялись в рамках:

1. Комплексной республиканской программы «Интенсификация» (раздел «Энергия») на 1986-1990 г.г., утвержденной Постановлением СМ БССР №179 от 13.06.86г.

2. Республиканской программы 72 0<1р «Разработать и внедрить технологические и организационные мероприятия, обеспечивающие повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов в народ-

ном хозяйстве республики», утвержденной Постановлением СМ № 375 БССР от 29.10.91г.

3. Республиканской программа 71,02р «Энергосбережение».

4. Энергетической программы Республики Беларусь па период до 2010г., утвержденной Посгановлением Совмина РБ № 654 от 29.10.92г.

5. Межвузовской программы фундаментальных исследований «Приоритет», утвержденной Минобразованием РБ на период 1997-1999 г.г.

- 6. ГБ-86-31, №г.р. 01.860.086.71 «Повышение маневренности, надежности, оптимизация режимов и совершенствование контроля ТЭС и АЭС», утвержденной постановлением СМ БССР № 179 от 13.06.86 г.

7. ГБ-92-91 «Повышение экономичности, надежности, оптимизация режимов и совершенствование управления ТЭС с учетом экологических факторов» в 1994-1997 г.г.

Цель и задачи исследования. Цель работы состоит в решении важной научной проблемы синтеза надежности и экономичности основного теплоэнергетического оборудования ТЭС, разработке и исследовании комплекса теоретических и практических решений по повышению эффективности его ' работы, создании методик, моделей и критериев учета надежности и экономичности как комплексного фактора при оценке системного эффекта в энергосистеме, что в совокупности может послужить крупным вкладом в развитие энергетики. Для достижения указанной цели в диссертации поставлены и решены следующие задачи:

на основе современной теории надежности и системного анализа разработать алгоритмы и модели оценки технологической надежности и экономичности основного теплоэнергетического оборудования энергоблоков и агрегатов ТЭС, так называемый уровень «макропроектирования» как основу перехода к физико-техническим моделям уровня «микропроектирования»;

установить влияние факторов, определяющих безотказность теплоэнергетического оборудования ТЭС методом многомерного регрессионного анализа;

на основе методов системного анализа, теорий принятия решений и надежности разработать методические подходы к управлению структурной надежностью ТЭС, сочетающие детерминированные и вероятностные методы для выбора альтернативных решений по максимуму полезности (ценности);

разработать рекомендации по повышению надежности и экономичности газомазутных котлов при различных способах сжигания топлнв и компоновке горелочных устройств с учетом уровня падающих тепловых потоков в топках, состава и прочностных свойств наружных отложений на поверхностях нагрева, коррозионной агрессивности продуктов сгорания и вызываемой ими коррозии;

оценить работоспособность матемашческой \<оле;;п пр^>1 позирования нагрубных отложений в котлах. влияющих ни надежной ь их район.I,

- создать математическую модель процессов теплообмена и низкотем-_________ __

пературной коррозии в рекумера-нкных воздухонедофсваюлях в условиях неоднородности температурных потей продуктов сюрания и тг»;,уха:

разработать расчетно-зкепериментя льнук» методику бпреде тения допустимою термонапряженного состояния радиационных поверхностей на [рева котлоатретатов,

используя новые подходы в теории вентиляционных япченмЬ разработать теоретические основы расчета допустимых ра чп ревев «тементов ЧНД (ЦНД) и оценки вентиляционных потерь мощности, а также предложить математические чдяисимости для анализа тепгюнпн эффективности И чядежно-с.и ннзкопыенциальний чист париных турбин.

Объест и предмет исследования. Объект исследования- - тепловые электрические станции, от надежной и экономичной работы структурных частей которых всецело зависит устойчивое функционирование энергосистемы. Предмет исследования - вероятностно-математические зависимости, а также процессы, протекающие в газоходах паровых котлов и проточной части турбин, влияющие на надежность и экономичность отдельных деталей, узлов, агрегатов, блоков и ТЭС в целом.

Методология и методы проведенного исследовании. Принятая в диссертационной работе методология исследований обусловлена системностью подхода к объекту и предмету исследования, сочетанием уровня «млк-ронроектирования» и «микропроектирования» и базируется На:

методах и моделях, основанных на элементах теории системною анализа и синтеза надежности с использованием теории вероятностей и математической статистики, обшей теории надежности и прикладной теории множеств, теории моделирования и оптимизации:

методах натурного эксперимента и математического моделирования с использованием прикладной математики для обработки экспериментальных данных и получения аналитических зависимостей, описывающих исследуемые процессы и механизмы;

методах общих измерений параметров рассматриваемых в диссертации процессов в котлах и турбинах, базирующихся на существующих нормах и правилах.

В работе использована часть экспериментального материала о распределении падающих тепловых потоков в топке котлов и скорости коррозии

воздухоподогревателей, изложенного в кандидатской диссертации автора, послужившего информационной базой для создания соответствующих математических моделей.

Научная нопизыа и значимость получении* результатов. Представленная работа содержит новые научно обоснованные теоретические н экспериментальные результаты, полученные методами системною подхода, натурного и вычислительного эксперимента, математического моделирования и комплексного многоуровневого анализа процессов. Полученные результаты являются новыми в решении важной научно-технической проблемы повышения надежности и экономичности теплоэнергетического оборудования ТЭС, что является крупным достижением в развитии энергетики.

При этом получены следующие новые научные результаты:

разработана и обоснована концепция обеспечения надежности различных технологических звеньев энергоблоков и агрегатов ТЭС, базирующихся на случайных марковских прцессах, сочетании детерминистических и вероятностных критериев, чго позволило предложить аналитические зависимости, учитывающие надежность и экономичность структурных частей энергоблоков и ТЭС с поперечными связями;

на основе анализа физических процессов и экспериментального материала разработана математическая модель для определения коррозионной агрессивности продуктов сгорания, учитывающая комплекс режимных факторов; '

методом вычислительного эксперимента исследован механизм теплообмена в рекуперативном воздухоподогревателе, учитывающий неоднородность температурных полей теплоносителей при наличии отложений на т еплообменной поверхности;

усовершенствована математическая модель для анализа причин и следствий течения низкотемпературной коррозии в ТВП с учетом их конструкции, наличия коррозионно-агрессивной среды и условий теплообмена;

предложена новая конструкция горелочного устройства (а.с. № 964350) для организации двухступенчатого сжигания природного газа и мазута, в которой внутренняя рециркуляция продуктов сгорания способствует сниженной генерации оксидов азота. Разработаны новые схемы надежного охлаждения предвключенных циклонных камер сгорания котлов (а.с. №№ 827884, 909420);

получены новые аналитические зависимости для неразрушающего контроля термонапряжений в трубах радиационных поверхностей нагрева котлов;

развита теория вентиляционных процессов, что позволило предложить зависимость для определения вентиляционных потерь мощности при работе паровых турбин в беспаровом и малорасходном режимах, включающую в себя в отличие от существующих, осевую ширину зоны активной вен тнляцни рабочих лопаток и конструктивную функцию вентиляции.

Г1!икч1чегкая и экономическая значимо» ib получсг.ш.'.х ре^ллыа

тон.

Мент «огня опенки пока шелсй ñrwmiwcnj. р-.-.монi опрппw.o сти и гоглвноии '-иергеттгепг? Iíwb (ягрегртов^ электростанций рекомендовала О! К) ОРГГ'Л с.меииалн«;|ич счул-б. .едчимшшшчся р^ссншчжнем решений по повышению падежноеш Ш1Ло.>нер1етчческого оборудования !'Х

Р-; зрпбопптм пргчрамчы р.¡счета ниначатевей над<лнн«ч'< "»!tf.ri»Cv'i'v ков и агрегатов неблочных ГЭС, инструкции iu»u>30baie¿ui к ¡»iu.v. И виде rj">rp!"."'HT.r' мчтерияпов переляны на ряд ТЭС РБ в распоряжение служб ! ! Ю Укячянные п{*м раммы moïvi Сын» <¡cjk>-д^сьлды г кгчсстет ''"'^"rf-скот продукта.

Разработанная методика оценки показателей надежности теплоэнер-тетического оборудования блочных ТЭС и ТЭС с поперечными связями используется инспекцией по эксплуатации электрических станций к сетей концерна «Еелэнерго» для анализа нарушений в работе оборудования электростанций. Предложенную методику можно использовать для оценки работоспособности и перспективного прогнозирования надежности основного оборудования тепловых электростанций, для создания баз данных, по статистике повреждений и износа узлов. апалн'» надежности. пгопыкфошиип о(ч,е.чсн ремонтов и выборй оптимально!«i соляра гЛ>гл"1°яя,ию

Па Минской ТЭ1 1-4 реализовано изменение «эдл-.шли схеме очереди 14 Ml la. заключающееся в установке лополшисч.'к.г,} к<-но RK'î-420-1401 i ПИ (ст. №*/), Обоснование дайною рмчеяия n¡>-i»f м«*д<>мо с \ четом раз-рабогашгы" с участием лиссериига аоткччнчпв i¡ нротрамм. л ус тановка котла привела к увеличению ктффицисша -»квиваясиин^ ювшгля 'мой '.•череди пи 3% Годовой »кономичсский -»ффекг ¡три >юм составил 6X8 тыс. pvfwieli (в чеках 1991 loia)

Полученные в результате обработки эксперимешалыт.-ио материала математические зависимости по определению величины падающих тепловых потоков позволили соллить методику "пенч-н нашего риГ>,ш.1 рллиппмон-H'.ix поверхностей нптрева кш.т.-n Мостке оформлена » кило гМетоличе-ских рекомендаций по контролю состояния экранных поверхностей нагрева котлов с естественной циркуляцией», которые рекомендованы ГП «БелТЭИ» для практического использования и используются на ряде ТЭС концерна «Белэнерго».

Разработаны и внедрены юрелочные устройства циклонной) типа для сжигания природного газа и мазута в котле паропроизводшедьностыо 25 НГ-'С (Минская ТЭЦ-2. котел № 5). Экономический Эффект составил 148.8 тыс руб. в год (и пенах !°91 года). Положительный оныг. приобретенный при комплексных испытаниях этого реконструированного котла, в частности, образование рыхлых натрубных отложений и снижение \ровня низкотемпе-

1>атурной коррозии, получил расширенное применение. Так, Дальневосточным государственным техническим университетом переведены на циклонный способ сжигания мазута 50 котлов 14 типов, что позволило продлить рабочую кампанию котлов на 10+12 лег. Получанная диссертантом зависимость для определения прочности отложений может быть использована при расчете систем очистки поверхностей нагрева.

Предложенная методика расчета скорости коррозии металла низкотемпературных поверхностей нагрева, учитывающая неравномерность газовоздушных сред и уровень коррозионной агрессивности продуктов сгорания, позволяет оценить надежность их работы и спрогнозировать срок службы. Пакет программ и инструкция пользователя, позволяющий рассчитать скорость низкотемпературной коррозии при различных режимных факторах котлоагрегата и конструктивных параметрах рекуперативного воздухоподогревателя, используются для планирования ремонтов и корректировки режима работы котлов на ряде ТЭЦ концерна «Белэнерто». Методика может быть внедрена на ТЭС и котельных, эксплуатирующих газомазутные котлы.

Новыми сведениями существенно дополнена теория вентиляционных явлении, возникающих в проточной части паровых турбин, что позволяет:

а) производить оценку вентиляционных потерь мощности с использованием штатной измерительной аппаратуры;

б) определять предельный разогрев элементов ЦНД (ЧНД) проектируемых и находящихся в эксплуатации турбин.

Результаты исследований вентиляционных процессов были использованы при проектировании турбин Т-115'125-.130 АО иТурбомогорный завод» в двухцилиндровом исполнении для замены морально устаревших и физически изношенных турбин типа ВПТ-25-90, Т-50-130, Т-100-130, имеющихся в том числе на электростанциях Республики Беларусь. Установка новых агрегатов ббльшей мощности на существующие фундаменты, позволяет сэкономить около 30% инвестиционных вложений.

Идея двухступенчатого сжигания мазута и природного газа в горелке (а с. №964350) использована для внедрения на различных котлах с целью снижения генерации оксидов азота. Установка подобных горелок позволяет повысить КПД котлов (в среднем на 1*5%) и надежность работы экранных поверхностей нагрева, а также снизить выбросы оксидов азота.

Полученные в диссертации научные н практические результаты, методические подходы и материалы используются при подготовке ннженеров-теплоэнергегиков в Белорусской государственной политехнической академии и за ее пределами.

Основные положении диссертации, выносимые на защиту:

разработка концепции синтеза показателей надежности и экономичности при выборе оптимального варианта лнергоисточникл. разработанные

ч->мплй1х -оделей и алгоритмов анализа и ошгем тккглт ев 1еп.:о»яср,-е-тпчег.кого оборудования-Т^О. - метоликн • расчета - показателей належьосш. ¡nr.pi обликов (агре;атов! электростанций. ог.шчгпоптст п имеющихся т ■но мнфориащтшои базой яппяюия дальние время г:г.сс1яьовлсш1я рзбо-тспособш'ст и наработки определенные из анализа ретроспективных ленных об откатах С учетом точечных опенок или вероятностных распределений параметров надежности компонент разработанные меюдикл позволяют •фоизродч<ь дегермичировлинме или верояшюшн- опенки отдс.и.иых ш> .а тедгй надежноеги:

цикл экспериментальных и теоретических работ по нераэрушакнцему лОН1мо;ао идешшя ргдпйщхпных и оречкм долговечности низкогсмпера-• УрИЫХ поверхностей ННГреВР. колов;

конструкция горелки (а.с. №964350) для организации двухступенчатого сжигания мазута и природного газа, имеющую вспомогательное устройство для организации внутренней рециркуляции дымовых газов, что позволяет получить короткий газовый факел и снизить генерацию оксидов азота;

математическая модель по определению величины КАП С в зависимости от таких факторов, как нагрузка котла и температура стенки металла . дополнительно к ранее учитываемым серосодержаншо и коэффициенту избытка воздуха:,

разработанная матемагнчегкая модель расчета теплообмена в реку-;-еражмном воздухоподогревателе, обеспечивающую >чсг неоднородности юмнерчту риых полей продуктов сгорания ч «стуча с учетом имеющихся загрязнений на тепдообменнон поверхности, реализованная в виде комплекса прикладных программ;

обобщенные результаты теоретических и экспериментальных нее целований, математические алгоритмы и программы, результаты натурных промышленных испытаний и лабораторного анализа, изволившие расширить и углубить представление о низкотемпературной коррозии с учетом коррозионной агрессивности продуктов сгорания, теплообмена в трубчаюм воздухоподогревателе и его конструктивных и режимных параметров;

методику определения допустимых раюгревов проточной части и друшх элементов ЧНД (ЦНД) паровых турбин при возникновении вентиляционных течений, отличную от существующих учетом осевой ширины зоны активной вентиляции рабочих лопаток.

Личный вклад соискателя.

Анализ состояния проблемы, формирование концепций работы, постановка задач исследоватшя и разработка методологии и методик их решения.

Постановка и непосредственное участие в проведении экспериментов, обработка и анализ результатов исследований, обобщение экспериментального материала.

Разработка алгоритмов н математических моделей, участие в создании программ расчета на ПЭВМ и проведении вычислительного эксперимента, интерпретация и обобщение полученных результатов.

Обоснование и разработка практических рекомендаций по повышению надежности и экономичности основного теплоэнергетического оборудования ТЭС в виде методических указаний и инструкций пользователя, внедрение результатов исследования.

В диссертации приводятся также совместно полученные и опубликованные результаты исследований, выполненных диссертантом с участием коллег по работе и его учеников. Во всех случаях использования результате.) других(ого) авторов(а) приводятся соответствующие ссылки.

Апробация результатов диссертации. Основные положения диссертационной работы докладывались на XXXIII-XXXIX научно-технических конференциях преподавателей и работников промышленности в БПИ (г.Минск, 1977-1983гг.), межвузовском научном семинаре «Повышение эффективности и оптимизации теплоэнергетических установок» в СПИ (г.Саратов, июль 1980 г.), Ш Всесоюзной конференции «Влияние минеральной части энергетических топлив на условия работы парогенераторов» в ТПИ (г.Таллин, октябрь 1980 г.), Всесоюзной конференции по теории и практике циклонных технологических процессов в металлургии и других отраслях промышленности в ДМТИ (г.Днепропетровск, сентябрь 1982 г.), научно-техническом семинаре кафедр «Промышленная теплоэнергетика», «Тепловые электрические станции» и «Котельные установки и охрана окружающей среды» БГШ (г.Минск, декабрь 1982 г.), совещании «Сокращение выбросов вредных веществ в атмосферу и утилизация отходов производства» (г.Челябинск, 1983 г.), республиканской конференции «Проблемы загрязнения и очистка наружных поверхностей нагрева паровых котлов» (г.Батуми, 1988 г.), XX коллоквиуме по тепловым процессам ТЭС h Дрезденском техническом университете (г.Дрезден, ГДР, октябрь 1988 Г.), научно-практической конференции «Актуальные задачи энергопроизводства и энергопотребление в Беларуси» (г.Минск, 1988 г.), 50-й научно-технической конференции БГПА (г.Минск, 1994 г.), семинаре «Перспективные парогенераторы с высоким к.и.д.» в Эссепском Доме техники (г.Эссен, ФРГ, март 1994 г., per. № 82977), второй научно-технической конференции «Минеральная часть топлива, шлакование, загрязнение и очистка котлов» (г.Челябинск, РФ, сентябрь 1996 г.), научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов БГПА (г.Минск, 1991-1996 гг.), Всесоюзном научном семинаре «Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики» по теме «Надежность систем энергетики: экономические и информационные аспекты» (г.Санкт-Петербург, апрел! г.). Международной 52-й научно-технической конференции професго-.;.», препод, аателей, наччиых работников, аспирантов и студентов БГП/-.

-«1ехпическпе нузы—рссьчО;;»;:» (1. :.?пи.-к. по»г(.у:> ' . *ст .т*и-

I'.! .К);1::.:м ссми^аре «11рнро; ;г"|ые"ресурс Ы." чсочни*и энер- - ------- -

!,«!, окружающая среда» при Минском мсхзднвро/ыоч о-''раи»в'>гслщцм центре (г. Минск, февраль 199? г., оюябрь 1999 ь>, ¡междуааршшпм семинаре (Теплотехника—9Я» по теме «Псрсиекшвнме энерютехиолопш в -.жер-шике и промышленности» (|. Киев, май 1998 г.), XXX коллоквиуме по эпер-• »оГк-рУюваник» электростанций «Турбоматины для электростанций: проблемы развития, предпосылки. конструкции и пути нротз^лепа» Дре»-денском техническом университете (г. Дрезден, Германия. ш.тяГт». 1998 г.). МвжлунаоодноЙ конференции «Энергоэффективные технологии н возобновляемые исшчники лгсрппг> (г Мттск, сентябрь 1959 /.).

Опубликованность результатом. Но материалам диссертант! публиковано 40 работ, в том числе I монография, 2 книги, 23 статьи в научных журналах и сборниках, 2 депонированные статьи, 9 тезисов докладов и выступлений на конференциях, 3 авторские свидетельства на изобретения. Общий объем опубликованных материалов — 331 е., в том числе без соавторов — 253 с.

Структура н объем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, 6 глав основной части, заключения, списка ¡чтю-чловапных источников из 307 наименования тгп 25 с. Работа предстпв-т-.;ча на 343 с . включая 73 иллюстрации на 15 е., 54 таблиц].! на 36 е., 8 приложений на 60 с

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, поставлена цель, сформированы задачи исследования и методология их решения.

В первой г.юве рассмотрено состояние проблемы синтеза надежности н экономичности оборудования стареющих 'ГЭС а условиях дефицита инвестиций. вступления энергетики в период массовой выработки расчетного срока слзэкбы оборудования и снижения надежности. Выполненный анализ системных исследований в энергетике показал, что высокоэффективное энергопроизводство невозможно без решения компромиссных задач, связанных с повышением или поддержанием на современном этапе развития энергетики надежности и экономичности основного оборудования тепловых электростанций. Отмечено, что исследования в этом направлении достаточно широко ведутся в электроэнергетических системах. Академиком 10.11. Руденко при его жизни создан и поныне активно действует фонд «Надежность энергетических систем», сплотивший вокруг себя плеяду талантливых ученых и научных школ на постсоветском пространстве. В тоже время в теплоэнергетике подобных методологических исследований явно недостаточно, чю вызывает

необходимость выполнения таких работ и обусловливает их особую актуальность.

Известно, что порядка 70 % всех отказов на ТЭС приходится на котельное оборудование. В свою очередь, значительное количество остановов котлов обусловлен повреждениями поверхностей нагрева, вызванными коррозией и локальным перегревом, условиями сжигания топлив, структурой и прочностью отложений и рядом других факторов, существуют противоречивые выводы и мнения по ряду отмеченных положений.

Повышение экономичности за счет снижения потерь теплоты в конденсаторе связано с надеашостыо ЦНД (ЧНД) теплофикационных паровых турбин. Возникают сложные процессы, в том числе и вентиляционные, определяющие Тепловое состояние проточной части турбин, причем имеется круг вопросов, требующих дальнейших исследований.

На основе критического анализа опубликованных работ решения проблемы синтеза надежности и экономичности теплоэнергетического оборудования ТЭС автором поставлены конкретные задачи Исследования, приведенные в разделе «ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ» автореферата.

Во второй глаее изложена общая концепция и основные методы исследований. Отмечается целесообразность применения системного подхода к исследованию таких специализированных систем, как тепловая электрическая станция. Обоснованы задачи синтеза надежности и экономичности теплоэнергетического оборудования стареющих и проектируемых ТЭС. ТЭС выделяется как система (уровень «макропроектнровання»), состоящая ш множества элементов. При этом по принципу Парето в качестве объектов исследования выбраны котлы и турбины, в свою'очередь, являющимися системами на уровне «микропроектироваиия». В качестве основного показателя надежности обоснован выбор коэффициента готовности. Роль важнейшего показателя экономичности отведена удельным расходам условного топлива на электроэнергию и Теплоту, учитывая Их относительную стабильность в условиях формирования рынка эпергопродукнин. Обращено внимание на то, что функциональность системы невозможно представить посредством анализа, а только синтезом таких взаимосвязанных функциональных свойств, как надежность и экономичность. Переход к рыночной экономике потребовал новых подходов к решению проблемы надежности и экономичности на основе комплексного технико-экономического анализа. Данная задача является примером компромисса, обусловленного необходимостью одновременного повышения надежности и экономичности оборудования ТЭС.

Задача синтеза надежности и экономичности решалась с использованием обобщенной функции желательности представленной в мультипликативной форме. Частные функции желательности с^, определялись при этом из выражения

" схр(е.чр(-1|,,)]. (>

где - значение параметра опгнмигаиии по бе.зра ¡мерной шкале желательности.

В результате гбобтення функция желательное™ Оя<3 определялась в

общем пиле как

и..,. =1 , (2)

где /', у - число учитываемых факторов при составлении частных функций желательности по надежности (г) н экономичности (/).

Принято во внимание важное средство обобщенной функции желательности. Если, хотя бы одна частная функция желательности равна 0, то н Г)л>, обращается в нуль. В то же время, если значение обобщенной функции желательности (ценности) стремится к 1, то имеет место наилучшее сочетание всех используемых параметров оптимизации.

На уровне «микропросктироАания» исследовалось влияние на надежное!;, и экономичность работы котла таких узлов, как топка и воздухоподогреватель. Применительно к турбине изучалось влияние на показатели надежности и экономичности элементов ЧНД (ЦНД).

Методика по определению показателей надежности тепловой части энергоблока, использовзнная в работе, основана на системном анализе, позволяющем оценить вероятностные состояния компонент энергоблока и сравнить альтернат вы в выборе оборудования, обеспечивая при этом достижение необходимых показателей надежности. В основу методики положен метод наименьших сочетаний с использованием марковских процессов, теорема сложения вероятностей Байеса и прйемы Булевой алгебры. Для сокращения расчета!,тх операций применены принципы агрегирования, такие как подсистема, группа подсистем (ГГ1С), дерево отказов. Компьютерная программа в диалоговом режиме для расчета показателей надежности зиерю-блока состоит из двух частей: головной «Рок.еп» для ввода исходных данных, формирования ГПС и расчета их характеристик; модуля «еп.ип», в котором находятся процедуры ввода информации и вывода компонентной схемы энергоблоков и результатов расчета на экран и печать. Аналогичные подходы приняты при разработке методики определения показателей надежности теплоэнергетического оборудования неблочных ТЭС, позволившие агрегировать компоненты на уровне поперечных связей в блоки Разработанная компьютерная программа «Рок.е1» позволяет математическими приемами сократить количество сочетаний в блоке без потерн точности расчетов.

Известно, что наиболее достоверную информацию о температурном состояний поверхностей нагрева, можно получить с помощью термовставок. Однако это требует значительных затрат, останова оборудования, вырезки

образцов или врезки термовставок, то достаточно сложно и не оперативно. В работе предложен неразрущакнций метод контроля термонапряжений в экранных трубах по известной плотности падающих тепловых потоков. В основу методики положен механизм суммирования трех видов напряжений в лобовой точке экранной трубы. Изгибающие термонапряжения а*, вызванные разностью температур лобовой н ты.»и-ной поверхностей трубы определяются как •

о*-0,3-Ер,(1,-иМПа, (3)

где Е - модуль Юнга, МПа;

(3, - коэффициент т емпературного расширения, 1/°С; 11 - максимальная температура в лобовой точке трубы, °С; . V- температура среды в Трубе, принимаемая равной температуре стенки трубы со стороны обмуровки, "С. Напряжение, вызванное давлением жидкости в трубе, о**, определяется ро выражению Ламе

о** - Р/[<Г>,/132)3 - )], МЛа, (4)

где Б), 02 - наружный и внутренний диаметры труб, м; Р~ давление, МПа,

Термическое напряжение, а***, в обогреваемой стснке, вызванное перепадом температур М между I) и температурой металла с внутренней стороны трубы 12 равно

о»** = РД1/2, МПа, (5)

где Б - ЕР1/(1-у), v - коэффициент Пуассона.

Параметры материала определяются по справочным данным при I "

Для учета перетечеК теплоты сектор трубы, обращенный к обмуровке, представлялся к^к два прямых тепловых ребра длиной д0/4 и толщиной (Ог 03)'2. Коэффициент теплопередачи от боковой поверхности ребра, обращенной к обмуровке принимался нулевым, а к жидкости - 1/(1/а„т+Н), где I? -термическое сопротивление накипи, м2-сС/'Вт.

Допустимое для данного Штернам напряжение а должно бить не менее действующего

с > а* + а** * а***, МПа.

(6)

Аналитические выражения,, iijwi одные длл ¡«¿.ч^т« ^¿хиглшьну;; :елг-нерагур внешней и внутренней стенок-;pv6 л pi пот а н и-нь: мне.

f ,ижс = ts Ц2Г>М niz„ n2>QIM,raK : Г7)

t мге + [D( inCDi/Dii'sXJw""" ; («)

д,.(i.)

»-те«» ' * _ f-.-wfvj.41 I («.ЧГГ TTt-Ц Q Tin Iinil li'HIIi'.HlIU П I U* V

- WXwVw^ffTflfelff T>»fUinfipnnnni|^CTM MtrirtJf.HH | Л Vtll.l n (4 ■ i ..

Перепад температур At при этом не должен превышать предельной величины At№n, при котором интегральное напряжение в лобовой точке обогреваемой стенки равно допустимому

AW, = (a-0*-a**)/F,°C. (10)

Методика расчета термонапряженного состояния экранных труб рекомендована для практического применения в эксплуатации.

Третья глава, посияше'на синтезу надежности ii экономичности тепловой ми,--и s'iC. 1 «ашлогичсскиВ кроне«. па снярсмшммч *\)С нмесг ряд особенной «.->!. присущих только inept еигилкил i-ctt-iiiun Среди ни кепре-рмаг-о-:^. фунь'ционнрг.лап'л.ч. .¡рь.^з^одетао и оту-.,< нгрчм;-ov-pHo ¡¡огреб-:счых нескольких п-дрв гигргни «р» иситмонлчки«. га сид-пировапия, ра.кообразие icNim'iuv'Kiix ср>;зяг <ч-.сспе>:гння и.аенпоп:: я сспч.-чсность '•миьгдиыо p.i.-wnu ¿'tsptni ДеДггеуюаию ь uaciosuwc крвмя нермагимю-wro;w>ecKKc докумеиш не пре,гд ммршшк<1 экенгчьчляхяп обоснования •.шрматканых мкпгнпЬ издам; «лей надежное гм Информацию о режиме ра-б-лн и срока/. сл>>№.; о&.у>д.-э-»1Ь«я. нмеюших ¡»¿tru ;н казах дт эксплуатационная статистика, изучение которой позволяет пыявить наиболее надеж-гуг.снепты, " "кстпости, ло-тлел •? тур^п;; рагчетй показателей ил -

чопмь n typtHut, ишЬлк.мткч'п&я бч-.'-, шггоизде! более объекшв-

SiO .¡0«i>iilrt К Проблеме ЗаМОпЬ. пЛК fMMOHib ^■puGoiUBliiCiO СЬОЙ рСвурС оСо-

рудования, спропюзировать показатели надежности t.'a перспективу. В качестве одного из примеров проанализирован« работа энергоблоков ЕС-300-240 ! дубль-блоки и моноблоки) за 20-летниЙ период. Средняя частота отказов за у-я ппгыН перии,а «оставила ал« д> Гиь-йдг.ки» 0,33*. а для моноблоков -1/год Цон.ман:>. чю сшпатесаи фммлдо '¡а-.-готм отказов

ji-j '-f/i ¡к.* - срелжя -licioii» ор а i.5 <\.-гпи чгр-«рйала). носит

о

экспоненциальный хзракгер. р расхождение между эмпирической P*(t) и

1еоретической P(t) функциями распределения анализируемой выборки находится а пределах допустимого. С использованием статистических данных определены вероятности состояния отказа турбины Р(Т), котла Р(К) и энергоблока Р(ЭБ) с учетом взаимозависимости событий.

Коэффициент готовности турбины, котла и энергоблока определялся по предложенной автором методике с учетом времени наработки на отказ Т0 и восстановления работоспособности Т,, а также длительности частичных отказов.

Покатано, что среднестатистическое расхождение между показателем надежности в виде коэффициента готовности, определенном в условиях не-,, определенности (0 < р < 1) и КготЭБ, рассчитанным при условии (Р=0; 1), составляет 0,003144. При этом вероятностная оценка надежности энергоблоков КготЭБ = 0,995919 ближе к нормативной. В этой связи сделан вывод о необходимости более широкого использования вероятностных подходов для оценки надежности теплоэнергетического оборудования. Данное мнение согласуется с выводами других авторов. Для энергоблока К-300-240 ЛМЗ предложена обобщенная функция желательности, объединяющая показатели надежности и экономичности

А,» = expj-|[exp(-260,7 + 276,6^г„) + ехр(бб,048-0,1866,) ]

(11)

где Ьэ - удельный расход условного топлива, г у.т./кВт ч (пуск блока после устранения отказа производится из холодного состоят«). Для теплофикационного энергоблока Т-250/300-240 получена обобщенная функция желательности вида

£)„„ = ехр|- ^ [ехр(-53,8 + 66,63)Кт + ехр(38,09 - 0,213Ь™и) ]|, (12)

где Ьзтац - среднее значение удельного расхода топлива на ТЭЦ на электроэнергию, гу.т./кВтч. Изначально схема ТЭС с поперечными связями определяет более надежное обеспечение потребителя продукцией, поскольку параллельное включение агрегатов предполагает определенную степень дублирования, т.е. острота проблемы надежности несколько завуалирована. В то же время, как показал анализ состояния оборудования, именно на таких ТЭС и сосредоточен парк изношенных и морально устаревших котлов и ту рбин. Автором наряду с детерминированными оценками состояния оборудования стареющих ТЭС были применены и вероятностные методы. В качестве примера приведена оценка риска установки дополнительного котла на очереди 14 МПа Минской

ТЭЦ-4, Рассмотрению подлежали две альтернатши" 1 - ус-.ин-.жз допилнн-ге.п-ного янла; 2 - стагус-кг.о (получение -терпи» а» .'нергосистемы). Г1ри-нчя распределение замещающей мощности, замещаоыей энергии и еюимо-. •• сти-допоттттетшого топлпгз йя'лттск -»лектро-чюрпш лопюрмачшкм с •фактором неопределенности - ?-чДя,т = 3, ряспгелч-п-.'вие издержек

произволе»за равномерным при полной неопределенности и. произвел;: дс-терми.чнрованн%ю оценку затрат на тсплино в варианте «статус-кво», произведена опечка риска. Для альтернатив 1 и 2 она выражается кумулятивными функциями полезности (рис 1 я) и соответствующими плоткостями распрелечения I рий. ] б).

Заттиты или иуМ гея Латрпы, дан pyí J год

а) б)

Рис. 1. Кумулятивные функции полезности (а). 1 — для альтернативы 1 ~ установка котлоатрегата и 2 — для альтернативы 2 — статус-кво. Плотности распределения Í6) для альтернатив 1 и 2

В альтернативе 2 (без установки дополнительного котла) имеется более длинный «хвост» плотности вероятностей ( низковероятный максимальный ущерб), которого нужно избегать. Это предопределило решение по выбору альтернативы 1, при этом коэффициент готовности очереди 14 МПа вышеуказанной ТЭЦ увеличился на 15,2 %.

Широкий спектр котлов и турбин, установленных на ТЭС, поставил перед автором задачу проведения многомерного регрессионного анализа для оценки надежности их работы. В результате анализа параметра потока отказов 48 типов котлов и 11 типов турбин, отработавших свыше 100 тыс. часов, получены уравнения множественной линейной регрессии: для котлов

Y* ~0,411 -0,096Xi-0.078X;+0,625Xj+0.365X<,

(13)

для турбин

У? = 0,0462+0,0123Х1+0,0137Х2+0,0045Хз-0,0448Х,+0,0094Х5. (14)

В выражениях (13), (14) в безразмерной форме:

X] - параметры острого пара (качественный показатель);

_ Х2 - завод-изготовитель (качественный показатель);

Хз - номинальная производительность (для котлов), мощность (для турбин); ■

Ха - доля котлов и ту рбин с наработкой свыше 100 тыс. часов;

Х} - вид отборов для турбин (качественный показатель).

Пределы изменения независимых переменных от 0 до 1, рангов от 1 до 4, паропроизводительностн котлов от 10 до 500 т/ч, мощности турбин от 25 до 135'МВт.

Анализ выражений (13), (14) показал, что доля повреждений поверхностей нагрева котлов почти на порядок выше повреждений узлов и элементов турбин. Это свидетельствует о значительном резерве повышения надежности ТЭЦ, заложенном в конструкции котлов. Со снижением параметров острого пара снижается и параметр потока отказов. Для турбин с ростом параметров надежность несколько снижается, а экономичность возрастает. С ростом мощности и усложнением тепловой схемы котлов и турбин надежность их снижается. Учет влияния Хз на надежность в условиях перехода к рыночной экономике и демонополизации выпуска котлотурбинного оборудования н закупки за рубежом следует считать перспективным.

В четвертой главе приведены результаты исследования теплообмена в топке и конвективных поверхностях нагрева котлов в условиях прогрессирующей выработки расчетного ресурса. Выбор стратегии использования оборудования за пределами расчетного срока службы требует специальных исследований. Известно, что надающне тепловые потоки формируют отраженные Г)огр и воспринятые нагреваемой средой тепловые потоки. В свою очередь, температура загрязненной стенкн экранной трубы Т3 является определяющей в надежности данной поверхности нагрева и в произвольной точке окружности, без учета теплоты отраженной от обмуровки, равна

Т3 = Т0+Чши<ргдг, К, . (15)

где Т0 - температура среды, К;

ф! - результирующий угловой коэффициент; а - степень черноты топки; £- коэффициент загрязнения, м"-К/Вг.

В выражении (15) с],1ал определяв! величину Тз. Проведенный анализ рабош паровых котлов подтвердил одну из характерных причин отказов из-

¡a неудовлетворительного состояния экранов. Эго шкальный перепев металла из-за повышенной тепловой развсркл. вызванной, как правило, неравномерным распределением падающих тепловых" потоков » юшсе. Па базе данных об уровне qnM в топках котлов, ранее по.т,-ченшлх в результате натурных экспериментов, проведена.их магматическая обработка и выведены различные аналитические зависимое!и.

В конечном inore неравномерность q,I¡w приводит к изменению максимальных напряжений в металле труб. Лобовая поверхность трубы, обращенная в топку, имеет температуру ti значительно большую, чем тыльная часть t,. Даже нешачитедьный слой натрубныч (со стороны газов) отложений способствует росту температуры поверхности .до значений, близких к температуре факела. При этом разность между температурой <]шкел? и температурой, поверхности экранов, обращенной в топку. сосгав:шс; 250...400 'С и более. Результаты расчета напряжений по описанной ранее методике оформлены в виде таблиц и номограмм, удобных для практического пользования.

Обобщенная функция желательности, связывающая надежность работы котла и возможный ущерб в случае выхода из строя элементов экранной системы имеет вид • ,

• Д., =\ЧЧЧ = -

= expj- [ ехр(- 2449 + 2458Я",.,,)+expfl3.35 - 0,023<7„„) + ехр(б,9 - 0,295</„) ]|,

(16)

Анализ зависимости (16) пока ibinaer. что надежное п. существенным образом зависит от КГОт н уровня цпш. а экономичность котла резко снижается с ростом qnj_, ti длительности восстановительного периода в результате отказа íqn - расход топлива на пуск котла пз холодного сосюяния. i ул.).

Надежность котла опред'мтчется на только безотказной работой испарн-гельных экранов в топке, но и работой копнем ивных поверхностей нагрева, в частности, трубчатого воздухоподогревателя (ТИП). Предложенная математическая модель теплообмена в ТВП позволяет с помощью компьютерной программы рассчитать температуры газов, bovivxo и металла в любой его точке. Для этого ТВП условно разбиваются на элементарные кубы, причем ост. X совпадает с направленным движением дымовых газов, ось Z - воздуха, ось Y указывает направление перекрестное осям X и Y.

На рис. 2 представлены расчетные графики температур стенок труб на входе и выходе ТИП, п также воздуха па выходе из ТВП при j = !. 4. Я (j -номер слоя по оси Y) котла высокого давления на нагруже 20. 3 кг'с (97.6 °о номинальной) при температуре воздуха на уходе, равной 100 "С. Число разбиений вдоль осей X, У и Z в данном случае составило N, N,. ■* N.. 10. Расчетные графики температур стенок первых рядов труб В1! практически полностью «накрываются» экспериментальными зонами температур

200 •с

180

180 ^ 170

и 160

150 1«! 130 , 420 11р

\

180 •с

160

170 160 150 140

2,3

. 1 ......._

4 6

5

<

а)

03 06 0.6 1.2 м -1.5

и—*•

6.9

/7

7 . Щ: У///, 1

0 _____________ .1 —

6)

0.3

06

0.8

1.2

15

Рлс. 2. Со поставлен» с результатов расчета теплообмена в ТВП с экспериментальными значениями (Р„=20,3кг/е; а=1,11; Г,= Н)0"С).

а) 1,2,3 - температура стенок труб на выходе ВП; 4,5,6 - температура стенок труб на входе ЙП (¡=1,4,8);

б) 7,8,9 - температура воздуха на выходе ВП 0=1.4,8). Соответствующие экспериментальные значения температур представлены заштрихованными областями

м

(1С, 110, 140 "С), что свидетельствует о адекватности предлагаемой модели. В зоне )смператур ^ = 150... 190 °С расхождение значительное, однако ли зона является «безопасной« по условиям коррозии ТВП. Величина отклонения расчетной температуры стенки тС1 на входе ВП в других вариантах ш экспериментальной составляет от 2 до б%в зависимости о г нагрузки котла Расчетная ^ на выходе ВП при различных режимах отклоняется от экспериментальной на 5... 12 %, температура воздуха— 5... 14 %.

В пятой главе приведены результаты влияния сернокислотной коррозии металла и структуры отложении на условия теплообмена в котлах и и.ч надежность. Коррозия низкотемпературных поверхностей нагрева при сжигании мазута в котлах при определенных ус-юзплх эксплуатации можв! про-нехадтъ со скоростью свыше ! мм/гол. При этом металл пергходиг а оксиды, сульфиды и сульфаты, составляющие 30...40 °/о массы отложений. Ущерб, обусловленный коррозией, значителен н вызван вынужденными остановами котлов, значительным объемом ремонтно-восстановительных работ и потерей металла. Анализ данных по отказам свидетельствует о росте числа отказов, связанных с наружной коррозией. Особый интерес представляет комплекс, который включает в себя коррозионную агрессивность продуктов сгорания (КАПС), структуру отложений и скорость коррозии металла. В результате натурных экспериментов были получены зависимости КАПС ог различных факторов, которые качественно повторяют конфигурацию кривых скорости коррозии от температуры. Затем были получены уравнения регрессии для КАПС, в которых исследуемыми фастсрами являются: коэффициент избытка воздуха а"т, относительная нагрума копт Е>, температура стенки металла , "С. Расчет КАПС в интервале температур 60... 150 может быть произведен с помощью зависимостей (17) - (19), г/м'-ч: — для температур ^ = (60...95) 1С

Скапс^ -152+ 147а",я-31 5 -»3,96^+31 а"™ В -3,84а"пл1а-0,02421стг>

+0,0234а"Ш11с12; (17)

—для температур ^=(95 . ¡20)'С

Скапс" Шг^Ра^-Звй-^^б^! 55.5а"ю,/5 Н 7,45«"гд1„-1 0,08381„2--0,0789а"пп1СГ2; (18)

—для температур 1„=(120...]50) °С

Скалс= -200+208а"1т-8,85 +2,б1с1^8,9а',пп0-2.47а",ш1а-0,00821ст^ +0,0088а,,пп1гт2. (19)

Математическая модель для определения скорости коррозии металла имей, '-ид

сцт -- к(с\пс скдпс к«'к«'- г/м--ч,

(20)

где Ккдпс - 0,152 - постоянная для цинковых датчиков, используемых в опытах;

Склпс = коррозионная агрессивность продуктов сгорания, определяемая опытом или по (17) - (19);

~ 0,42 8р, здесь 8Г - серосодержание топлива, %;

Н„- - функция, учитывающая влияние скорости потока газов на величину массоперсноса

Я «М., (21)

" ДА

)ле Д - движу щая сила переноса, зависящая от парциального давления паров вещества в потоке, у стенки и давления смеси;

Р - коэффициент массоперсноса, г/м2-ч. равный Кр-аж. Здесь ак - коэффициент теплоотдачи конвекцией. Вт/м'^С, а множитель Кр является

функцией температуры и аппроксимируется полиномом

Кр-2.272957-7.270869-10 31+3.871133-10" ¥-7.626169-1ОЛ3. (22)

Расчет Сжор по предлагаемой методике удобно производить одновременно с тепловым расчетом ТВП. В результате появляется возможность сравнения эффективности мероприятий по защите хвостовых поверхностей нагрева от коррозии, расчета С-,ор при переменных режимах, прогнозирования срока службы воздухоподогревателя.

При сжигании мазута наблюдается достаточно быстрый занос поверхностей нагрева связанными отложениями. Основными факторами при этом являются: минералогический состав топлива, уровень температур, длительность пребывания частиц в высокотемпературной зоне, коррозионные процессы и т.д. Химсостав отложений отражает качественную структуру отложений, но не характеризует их прочностные свойства. В работе были проведены экспериментальные исследования прочности отложений на сдвиг по методике Дженике и на разрыв по методике НИИОГАЗ с применением разъемного цилиндра. Расчетное значение коэффициента внутреннего трения tg определялось путем построения кругов Мора по максимальным значениям сдвиговых и нормальных напряжений. В этом случае 1е <р определялся в точке касания этого круга с экспериментально полученной кривой предела текучести. Расчетное сопротивление сдвигу т0расч определяется путем построения, причем проводится касательная в точке соприкосновения наибольшего из крутов Мора с линией предела текучести. Отрезок на оси. отсекаемый ею. определяет величину х0расч .

На рис. 3 в качестве примера представлены аутотезионные характеристики отложений, взятых с пароперегревателя котла БКЗ-160-100 В таблице приведены данные прочностных характеристик нескольких проб отложении Сводные данные по а^тогезиоштым характеристикам наружных отложений

на поверхностях нагрева котлов

Место взятия проб отложений, тип когла, компоновка горелочных устройств Удельное сопротивление сдвигу, Па Коэффициент внутреннею трения цЛ

эксперимент _ эксп 41 расчет ркч 10

Пароперегреватель котла БКЗ-160-100 с подовыми горелками 970 1000 1 05

Первая ступень воздухоподогревателя того же котла 1070 1140 0.857

Сменные кубы воздухоподогревателя того же котла 1020 1340 Г" 0.68

Первый конвективный пучок котла ПТВМ-100 970 590 1.29

Второй конвективный пучок котла ПТВМ-100 ИЗО 1190 550 0.875 1 00

Холодный слой РВП котла ТГМП-Э14Ц 550

*—Максимальное значение <р для золы маз>та по Щелоковч Я.М равно 0.84... 1.20

Анализ приведенных в таблице данных свидетельствует о том, чю минимальное сопротивление едшну характерно для РВП котла с циклонными предтопками, максимальное для ТВП котла, оснащенного подовыми горелками. Наряду с экспериментально-расчетными предложена аналитическая зависимость для оценки аут от езиоппых свойств отложений, полученная с использованием плана ПФЭ-25

тя = 1008+22,ОК.Сь 0,720^,-0.390КЬ Па, (23;

где Я20 = К20 + Ыа20, %; - фактор заноса, определяемый из зависимости

' ла + .1 ¡.о,

<ф,. - средний размер частиц, мкм

Рис. 3. Аутогазионныв характеристики отложений на лобовой стороне труб пароперегревателя котпа БКЗ-160-100 с подовыми горелками (ст. N84, Витебская ТЭЦ), полученные диссертантом:

а) зависимость сопротивления сдвига от уплотнения (то,га,=970 Па),

б) расчетно-экспериментальное определение начального сопротивления сдвигу и коэффициента внутреннего трения

(То^вЮОО Па; 1д ф =1,05) Д - с уплотнением 50 кПа; о - без уплотнения

Ср:.ьиение расчетных л« "■¡их с криминальными показало удиьме-т-юритсльнуто работоспособность зависимости (23) с расхождением ±13 ?«.

Анализ аугогезнонных характеристик отложений горелочнмх котлов подтвердил склонность их к обра ювашно прочносня laimu;; с мсы ¡;юы етрjkrvp (> 600 Па; и к ¿наивному заносу поверхностей ii^ijkhu üoi.uis (Jlf~>l). Для koiлов, оборудованных ииклонными предкшкамн, г0лг" составило 550 Па, отложешы имеют несвязанную рыхлую структуру.

В шестой яшм приведены резульшы влияния иенпшшюнных по-■ ерь в ступенях турбин на их надежность и экономичность В практике экс и.туатлани теплофикационных турбин решался компромиссная мдача Уменьшением пропуска пара в конденсатор улучшаются экономические по-мт!''зт?.7!! но при этом ставятся а сложные условия по надеашгети ччеметт.; УНД |ЦНД>. в особенности на малорясходных режимах Количество отказов турбин по сравнению с отказами котлов существенно ниже, но последствия при этом характеризуются значительными ущербами. Именно стареющий турбинный парк в ближайшей перспективе будет лимитирован, нормальное функционирование ряда энергосистем, превращая их в дефицитные.

Конструкция лопаток и напряжения, возникающие в штатных состояниях, определяют безопасность и долговечность работы т\рбнн. Тело лопаток последних ступеней при изготовлении закручивают так, что в вершинной часто достигается равносильное напряжение за счет подрезки. Такое гцкдна-ир»!*ение предполагает стабильный {»ежнм течения при воздействии центр»)' бсАных сил и умеренных разностях радиальных температур С увеличением габаритов лопаточного аппарата в ходе вентиляционных процессов тепловой и'м«к больше. чем количество зетгтоты, на которое рассчитаны отдельные шеч-.ешм турбинной ступени. Па рис 4 показана схема воздействии механи-ческич усилий на отдельные части лопаток (расчетный и ьенжляниоиныи [»ежимы работы) и температурное поле в рабочих лопатках Видно, что при наличии вентиляции возникают лополтпеяьные сдвиювыс усилия При равенстве температур Ть - ТЕ раститиваюшие усилия в радиальном и тантешш-альном направлении определяют напряжение в области вершины и корня .wnsTOK. някладынаясь на преднппряжения при изгогов тении. При этом разность температур вершины и корня составляет шичитетыпш величину Ре зульшруьлцая сила i:ü - Потомка лопаток в вершинной част возникает вследствие перехода постоянных преднапряженнй лопаточного аппарата в область деформационных Напряжений. В отдельных ступенях могут возникать трещины, с течением времени прогрессирующие и приводящие к елгры-в\ лопаток Подобные аварии требуют шачтелыкчо времени воилановле-ьич Г, и характеризуются как тяжелые, с огромным ущербом I лк. авария с ui.fipcMieiiHeM 19 ппппток й бяняажей ИНД на турбине 1-25lH(t0-240 одной и, ПЦ, возникшая я результате вентиляции, привела к системному ущербу.

■(1)" (2)

а)

F?- преднапржаннгл cwrpj

при изготовлении Рв^оезупътиру*эцрая сала rrp«

S)

500° 400°

300

... напряжений в лопате* прч изготозпений (1) и в течение п^нтаяяцйоннш

прсцгссспц

й) Темгтерагурнзе гкзле в лопатке при недспустиис;.! рентиляииогеюм течения

разному10140 г ул. (Т, 2м» •!.)• Поэтому разработка расчетных м«тодиь, жтзлиюших оценить состояние просечной части »урбнн в режимах веши-и«И!Н, нндяегоя несомненно актуальной. В работе изложен метол расчета проточной части турбин в соответствии с которым можно рассчитать дополнительный нагрев пара в режиме вентиляции. Потеря теплоперепада на вентиляцию определяется как

•Де Пва - вентиляционные потерн при отсутствии расхода рабочего пара.

аг - выходной угол после рабочих лопигок.

Малорасходные режимы способствуют не только разотреву элементов проточной части турбин, но и вызывают самолотребление вырабатываемой мощности. Оценку вентиляционных потерь мощности можно произвести по формуле

тле стр - 0,5(ьтР|1 мп^-:), здесь и Р: - профильные углы, К > - средний коэффициент газового сечения полости вращения рабо чих лопаток, определяемый отношением профильною сечения межлонатичных кииалой к полному сечению полости врашгннч. - коэффициент статического сопротивления профиля; (>,, - плотность пара, кг'м5; п - число оборотов, Гц; <1, - диаметр колеса при вершине, м; Г- констру ктивная фу нкция вентиляции.

Д'№ чг.сгных случаев определения выведены формулы, в которых Р, давление и конденсаторе: й - среднеквадратичное отклонение N3. рассчитанной по (26) И по предлагаемым ниже формулам оценки вентиляционных потерь, %.

Для нераскручиваюшейся от вращения рабочей лопятки в:

а) последней ступени ( 5" ^.З^о)

(25)

кВт;

а - скорость звука, м'с; ^ - удельный объем пара, кг/'м3,

(26)

N.,=41 (0,75-0,441.) а (1р2Р^(Т,+273), кВт,

б) промежуточной сп пени 10" ! 1.5"'«)

а?»

N¡,-41(0.64-0,491) пэВсрЬ 1! (УР/О^З!, кВт;

(28)

Дня раскручивающейся от вращения рабочей лопатки в:

я) последней ступени (8-8,2%)

Ыв = -И (0,62-0,141.-0,02Ь") п> Вер Ь 6 6,г кВг, (29)

б) промежуточной стуттен V ,50/о)

Ма " 41(0,59-0,25Ы>,03Ь') л5 В^ I <1 ^1У(г,+273), кВт. (30)

Для приближенной оценки вентиляционных потерь в турбинных ступенях с относительно длинными лопатками получена формула

N„= 11500 Вср-Ыс/ Р* кВт, (31)

I де Вер - ширина рабочей лопатки на среднем диаметре, м;

1. - длина лопатки, м;

(1ф - диаметр колеса на среднем диаметре, м.

Снижение потерь теплоты в конденсаторе теплофикационной турбины за счет уменьшения вентиляционного расхода зависит от сохранения надежности деталей и узлов ЧНД турбины. При предельных разогревах выхлопного патрубка возникают: ухудшение вибросостояния валопровода. предельные величины относительного укорочентш ротора, сверхнормативные нагревы опорной части подшипника, рост вибрационной составляющей знакопеременных термоиапряжений в металле рабочих лопаток и т.п. Таким образом, надежность и экономичность при этом выступают в комплексе взаимо-влияющих факторов.

Для их оценки применительно к Последней лопатке получена обе Зтценная функция желательности вида

= ехр|- | [(- 2,32 + 9.23А'го,)+ ехр(9,3 - 0,016■ )+ ехр(- 5.76+0.736-0,) +

+ ехр(12,21 - 0,008 • Л^) + ехр(39,97 - 0,16&Ь™Ц )] | , (32)

где - максимальная температура пара в зоне последней ступени, °С;

вв - вентиляционный расход пара в последней ступени с учетом разогре-вов, кг/с;

Ьэ™3 - средний удельный расход топлива на отпуск электроэнергии, г у.т./кВт-ч.

Коэффициенты при аргументах функции (32) свидетельствуют о высокой ценности коэффициента готовности, влияющего на экономичность снижением удельного расхода топлива и вентиляционных потерь мощности.

заключение

В условиях прогрессирующего старения тепловых -»лектрическкх сгаи-чни выполненный комплекс исследований содержит новые научно обоснование результаты, совокупность которых обеспечивает решение крупной ¡кладкой проблемы, связанной с повышением надежности и экоиомично-■ и основною теплоэнергетического оборудования 7ЭС.

В работе получены следующие основные результаты;

1. Синтез надежности и экономичности •ччерго^поу-пв и »гр'-'-пто" !?С ; поперечны;,!!! связями иыяомл ¡лубокие причинные сиячи. определяющие надежность и экономичность функционирования таких компонент ГЭС, как котел и турбина, а анализ — наиболее «слабые места» этих компонент. На основе современной теории надежности и системного анализа с использованием методов агрегирования и эквиаалентирования созданы новые алгоритмы, модели и методические подходы, учитывающие в отличие от существующих, не только полные, но и частичные отказы. Разработаны методические материалы для оценки надежности энергоблоков и ТЭС с поперечными связями, которые используются Инспекцией по эксплуатации электрических станций и сетей концерна -«Ьсдэнерго» и на ряде ТЭС Республики Бе-сь ми оперативного контроля >нер1 оОлоков и агрегатов электростанций.

Компьютерные программы для расчпа показателен надежности разно, 1И..1ГО оборч лоилния исиоль ¡мотся в учебном П[нщессе при чтении курса •И > тежпоси, Т')С и А')С» для студентов специальности 1 01 02 00 - «1 епло-...I (цстика,. 1 2. I 17,22,23'.

2 На основе анализа и математической обработки статистических а^мнык о работе основного теплоэнергетического оборудования ГЭС и с ис-.-■г>лыотиние\т детерминированных и вероятностные методов.

произведена оценка риска при выборе оптимального состава оборудования очереди 14 МПа Минской ТЭЦ-4, коэффициент готовности которой ,сете .к ыновки донош тигельного кит .та во ¡рос па 1 5 "о 1. 26, 27 ;

получены новые (илрессионные зависимости параметра потока отказов котлов и турбин, имеющих наработку 100 тыс. часов и более /1, 3/;

впервые на примере энергоблоков К-300-240 и Т-250/300-240 получены обобщенные функции желательности (ценности), как синтез надежно. 1: и >1 ономичности Методологически покатано, что при разработке пгрма-тивной документации настоятельно необходимо привлечение вероятностных ¡.¡„¡слои исследования '1. 26, 27/.

3 Положенные в п и 1. 2 положения используются дтя синтеш належ-

I', зкоипмичности как основы «гмакропроею ирсвания» системы Г К и

последующего дезагрегирования (анализа) системы в форме «мнкропроекти-ровянич», те разработки и применения формализованных фишко-

2.5

ютшчсскнх моделей, анализирующих процессы коррозии и сжшания топлива в коглоагрспнах и вентнляцни в турбоуашювквх/1, 29, 30, 32/.

4. На основз предложенных математических моделей коррозионной агрессивности продуктов сгорания, теплообмена и низкотемпературной коррозии разработан кгмпл .кс программ, позволяющий рассчитать скорость коррозии вс'3д%7аяю,г:>грсва1еля от различных факторов. Натурными экспериментами подтверждена работоспособность модели (максимальное расхождение ±13%) /4, 5, 8, 10. 15, 16/.

5. Новыми сведениями дополнен мо.анитм формирования отложений при циклонном ехгкгании мазута и доказано, что незначительное содержание в отложениях натриево-ванадисвых соединений и сульфатов способствует формированию нгсачзаиной структуры последних, что подтверждается зке-перпментальнымн исследованиями отложений на сдвиг и разрыв. С использованием разработанной аналитической зависимости рассчитаны сдвиговые характеристики наружных отложении на конвективных поверхностях нагрева горелочных котлов, свидетельствующие о склонности их к адгезии /6, 11, 12.14,21,28,31,33,34/.

6. На основе систематизации экспериментального материала и анализа физических процессов, протекающих в топке ппомаэугных котлов разработан новый аналитический метод сравнения действующих термонапряженин в металле загрязненных экранных труб котлов с допустимыми с учетом предложенного механизма их формирования /7, 9. 13. 22. 24. 25/.

7. С помощью вычислительного эксперимента на основе математической модели теплообмена в трубчатом воздухоподогревателе с однократно перекрестным током рабочих сред проведен сравнительный анализ механизма низкотемпературной коррозии при неоднородном профиле входных температур теплоносителей. С привлечением экспериментальных данных доказана работоспособность модели, причем расхождение с расчетными в зоне активной коррозии металла не превышает 5 %. Алгоритмы и компьютерные программы используются для организации автоматизированных рабочих мест производственно-технических отделов ряда ТЭСРБ/15, 16/.

8. На основе обобщения результатов натурных исследований, систематизации и анализа отказов и аварий теплофикационных паровых турбин показано, что наряду с вынужденными остановами, связанными со старением оборудования, недостатками конструкций и ошибочными действиями персонала, имеют место отказы и аварии, вызванные вентиляционными процессами в проточной части турбин. Предложены новые зависимости для определения вентиляционных потерь мощности в промежуточных и последних ступенях паровых турбин. Для повышения надежности и экономичности вновь разрабатываемых типов турбин, устанавливаемых взамен морально и физически изношенных турбин старого образца, предложен новый подход к срав-н'г,с.".Ы1ому анг.'апу конструкций ЧНД паровых турбин, тктоляюш. т, гра-

Ф^иа-'лпичсскмм ыеюдом определить предельные вентиляционные разогре-кы pat".,чего пард и конструктивных элементов гурбниы, а такае сэкономить до 30 ?« инвест ш<нй в «-'¡перевооружение за счет использования существующих фундаментов демонтируемых турбин /1, 18, 19, 20, 35-37/

список

опубликованных работ по теме диссертации

1 Каршщкай Н-Б. Сниггз надежности а зкиаомнчнехпи ic¡uüJiicpi етнческо-

го оборудования ТЭС. - Мн.: ВУЗ - ЮНИТИ, 1999. - 227 с. ¿ bonvruvo ГА., Кврнинкии Н.Б Няс,;гг мяячиплх ттояззятелгй готовности гнертобликов электростанций на ЭЬМ // Ьорушко А.П. Оптимизация надежности энергетических блоков. - Мн.: БелНИИНТИ, 1989. - Разд. 4. - С. 29-46.

3. Борушко А.П.,Борушко Г.А., Карницкий Н.Б. Методические рекомендаинн по оценке показателей безотказности, ремонтопригодности и готовности энергетических блоков. - М.: СПО ОРГРЭС, 1991. - 48 с.

4. Реконструкция когла № 5 Минской ТЭЦ-2 с установкой горизонтальных циклонов / Г.И. Жихар, Н.И. Шимко, Б.М, Руденков, Н.Б. Карницкий // Научные и прикладные проблемы энергетики: Сб. ст - Мн : Вьшпйшая школа, 1976. - Выи 3 ■ С 232-234

4 ;'доота барабанноы кот.юагрегата с циклонными нредтоикачн при сжи1 а-шю мазута и кркродною i а за / Г П. Жихср, t) M Руденков. H Б Карницкий, Ф И. Ла )бин Электрические сгинцни. - 1979 - № 5. - С 67-69.

0 Жихар Г П.. Каршшкнн Н.Б Химический состав отложений на noucfxno С1ях liai рева газомазутного барабанного котлоагрегата с циклонными предтппками /; Изв вузов СССР Энергетика. - 1980, - №6 - С. 46-51.

7. Жихар Г И., Карницкий И Б Расчет температуры загрязнении радиационной поверхности на!рева Научные и прикладные проблемы энергетики: Сб, ст. - Мн.: Вышэйшая школа, 1980. - Вып. 7. - С. 69-73. " 'i'üXíip Г И., КарпицкиИ НЕ Коррозия трубчатого воздухоподогреватели при циклонном сжигании мазута " Изв. вуюв СССР Энертегика - i 981 -Ks 5.-С. 98-100.

9. Жихар Г.И., Карницкий Н.Б. Влияние режимных факторов на теплообмен в топке газомазутного котлоагрегата с циклонными предтопками // Промышленная энергетика - 1981 - №7 - С 33-35. К -Жихар Г.И., Руденков Б.М, Карницкий II Б. Эфективность слсшаиия ма-¡ya ¡i приролнот газа в пиктонных предтопкач '■ Повышение эффективности ri оптнмнмпия icii «»энергетических шановок* Г б ci Саратов '.'ПИ !-'!«! -С. 77-70

1 ; ..¿.'А., Крупной В.П.. Карницкий ¡l.L. Иьълсмопоть. oit.«.*w.i."OCíU

mv/ivino» сгорания и химического состава ot&v > 'ii в газовом тракте

котла с подовыми горелками при сжигании мазута // Изв. вузов СССР Энергетика. -1985. - Jy>4. - С. 79-84.

12.Карннцкий Н.Б.. Жихпр Г.И. Особенное! и прочностных свойств наружных огложет!/! при различных способах сжигания мазута // Изв. вузов СССР Энергетика. - 1985. - № 11. - С. 63-68.

1 ? .Особенности распределения падающих тепловых потоков в топках паровых котлов с различной компоноысой млчутных горелок / Н.Б.Каршшкнй, Г.И.Жихар, В.Н.Ромашок, ВП.Круннов // Научные и прикладные проблемы энергетики: CG. ст. - Мн.: Вышзйшая школа, 1986. - Вып. 13. - С. 75-78.

М.Карницкий Н.Б., Кункевич C.B. Химический состав отложении на поверхностях нагрева мазутного котла с подовыми горелками Н Изв. вузов СССР. Энергетика.-1991.'-№5.-С.! 17-120.

! 5.Кункевич C.B.. Карннцкий Н.Б. Расчет скорости сернокислотной коррозии воздухоподогревателей газомазутных котлов / Ред. журн. "Изв. вузов. Энергетика." - Минск. 1992. - 10 с. - Деп. в ВИНИТИ 02.12.92. - № 3415 -В92 // РЖ: 22 Р. Котельные установки и водоподготовка. - 1993. - № 4. -4Р98ДЕП. - С. 13.

16.Карницкий Н.Б., Кункевич C.B. К тепловому расчету трубчатого воздухоподогревателя на ЭВМ /■' Изв. вузов. Энергетика. - 1993. - № 1-2. - С 84-90.

1 ".Дьяконов Е.И., Неуймин В.M , Карнинкий Н.Б. К вопросу об зкеергетиче-ской эффективности использования топлива на электростанциях / Ред. журн. "Изв. вузов. Энергетика." - Минск. 1993. - 12 с. - Деп. в ВИНИТИ 15.12.93. - № 3068 - В93 // РЖ: 22 С. Тепловые электростанции. Теплоснабжение. - 1994. - №4. - 4СДЕП. - С. 2.

18.Неуймин В.М., Карннцкий Н.Б. Оценка вентиляционных потерь мощности в паровых турбинах // Изв. вузов и энерг. объединений СНГ. Энергетика. - 1995. - № 5-6. - С. 80-85.

19.0 строительстве в Беларуси ТЭЦ средней и малой мощности на базе газотурбинных и парогазовых технологий / В.К. Судиловский. Ф.И. Молочко, З.И. Привалова, J1.A. Дубовик, М.П. Кондратьев. Л.Ю. Кулебякин, А.Д. Качан, Н.Б. КариицкиЙ h Изв. вузов и энерг. объединений СНГ. Энергетика. - 1996. - №3-4. - С. 91-98.

20.Расчетный метод сравнения конструкций проточной части турбомашин /В.К. Балабанович, Н.Б. Карннцкий, В.М. Неуймин, И.П. Усачев // Изв. вузов и энерг. объединений СНГ. Энергетика. - 1996. - № 5-6. - С. 77-82.

21.Карннцкий Н.Б. Сравнительный анализ структуры наружных отложений при различных способах сжигания мазута // Минеральная часть топлива, шлакование, загрязнения и очистка котлов. - Т. 1: Сб. ст. - Челябинск:

УралВТИ, 1996. - С. 79-84.

22.Карницкий Н.Б. Влияние теплообмена на некоторые показатели надежности работы газомазутных котлов // Изв. вузов и энерг. объединений СНГ. Энергетика. - 1997. - № 9-10. - С 47-52.

vi

23 Кпрнипкий H R. Синтез надежности и экономичности паровых турбин

•'II ш KVi.-K к iiicpi ооьединснии CHI' '»нсргеппа - l''q7 - h't 11-12 - (.. •J-I-44

24 Сорокин B.B Карпипкии HC Расчет максимальных Tc\inep.ir\ р м напряжений стенки ipvó радиационных поверхностен нагрева копоагрега-iod /■ Изв. вузоь и энсрг. объединений СНГ. Энергетика. - 1998. - Ли 2. - С.

64-70

КарпинкмЙ Н Ь. Сорокин В В Расчето-лкспсримстальнос определение температур стенок жранных поверхностей нагрева котлов /," Bíchiik Ук-

Г1 vÍ!fC:,'r^ro Fv.'VlHK*' ^КОИОЧТЧННУ H^'KORO-TfVMMÍHHX 1Н5!НЬ - I^^H - .No 8 -I !'/->! I

2(i Норушко А.Г1. Карниикии Н.Ь. Надежность оборудования злекфостанпин - от детерминированности к минимальном) риску// Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики В 2 1. Т 1 - Сб. сг -Иркутск: ИСЭМ СО РАН. 1998. - Вып. 49 - С 17о'-185

27.Карниикии Н Б Оценка показателей надежности энергоблоков на основе вероятностно-детерминистических подходов /■' Изв. вузов и анерг. обьедн-нений СНГ. Энерт егнка. - 2000 - № 2 -С.35-42.

28 Жихар Г 11. Кариннкий Н Н Химический сосгяв наружных отложений im мовср-ноомч нлгрояа при рачтичмнх спос iñat сжигания мазхта Влияние минеральной части лк-ргетнчсо их тол am на условия работы napomiepa a-pon Т е \ док л 111 Bi. ccoKi шин конференции В 2 г 1 'К Гилчин ом 1080 l.vi.!HH,-Ki!Íi политехнический инептт - [л пин I9S0 - С 68 71 -К и <ар Г И . Крчпш-ь ПН Карниикии Н Г> Водогрейный когст 1ГГВМ КЮ V -циклонными иродюпкамн дв с Липшиц ч,\=,\да и rasa Теория и прдыика циклониыч технологических процессов ft мспплурпы и другие .лр te промышленности Гет докл XII Всесочпнчй изучи гехн конф Днепропетровск сент 1С>Й2 'Днепропетровский метал ivf.rn4CCKH(í институт-Днепропетровск. 1982 - С 82-83.

40 Сокращение выбросов "кендон ч'отп при двухступенчатом сжигании газа и млм.т И Г Когданс-внч ГПМ'.нор В 11 Крупной, И Г; Карнинкий Сокращение йыбросоБ вредных веществ в атмосферу и утилизации отходов производства: Тез. докл. конф., Челябинск, 1983 г./УОВТИ - Челябинск, 1984. - С. 34-35.

ЗГКарннцкнй U.K., KpyroBiTOB С.С. Аналитическое определение прочности ма-miibix отложении /' XXVIII студенческая Н'1 К вузов Белоруссии, Мол лавпи. Эстонии. Латвии. Литвы Tel локл конф Ч III Миног алр 1484 г /КПИ -Минск 1984 -С. )4б

»1 Дв\четупгнчатое сжигание жидкою la-iooöp.nnoro топ'шва в котлах i a -KitОр Н В Карницгий В И Крупное И Г Богданович Л А Тардсевич '■'Актуальные задачи энергопроизводства и энергопотребления в Белорус-

сил; Tei. ;юкл няучч.-практ. конф.. Минск. 31 марта - 1 аир. 1988 г / Бел-ННИНП! Госплана БССР. - Минск. 1988. - С. 60.

33.Крупное Р.П.. Кврницкий Н.Б. Агрессивность золовых отложений при сжигании мг-ута в промышленных коглах // Проблемы загрязнения и очи стки наружных поверхностей нагрева паровых котлов: Тез. докл. Респ. конф.. Батуми, 19-7.3 апр. 1988 г. / Батумскнй Дом техники НТО . - Быуми. 198S.-C. 7-10.

34. Zweistufige Verbrennung von flüssigem Brennstoff in Industriekes-du /O.l.Shichar, N.B.Karniuki. I.G.Bogdanowitsch, W.P.Krupnow // XX. Kraftwerkstechnischen Kolloquium. - Einsatz schwieliger Brennstoffe in Dampfer zeugem und industriellen Feuerungen. F27. Dresden, am 11 und 12 Okt. J988

/Technische Unmersitöf Dresden. - Dresden. 1988. - 3 s.

35.Неуймнн B.M., Карнникнй Н.Б. Вентиляционные потерн в ступенях низкого давления мощных паровых турбин // Материалы 50-й научн,- техн. конф. профессоров, преподавателей, научных сотрудников, аспирантов и студентов БГПА. В 2 ч. Ч. 2 / БГГ1А. - Минск, 1994. - С. 10.'

36.К выводу основных уравнений нового расчетного метода функционально-технического аиятт конструкция (Ф'ГАК) турбомашин / Е.А.Пантелей. И.II. Усачев, И.Н.Спагар, В.К.Балабанович. Н.Б.КарнинкиЙ //Технические вузы - Республике: Материалы Международной 52-й научн.-техн. конф. профессоров, преподавателей, научных работников, аспирантов и студентов БГПА. В 7 ч. Ч. 1 / БГПА. - Минск, 1997. - С. 69.

37.K.arnitzki N. Ventilationsverluste im Niederdruckteil von Dampfturbinen /.LXV. Äraftwerkstechnisches Kolloquium. - Turbomaschinen für Kraftwerke

Entvvicklungsprobleme, Auslegung, Konstruktion und Betriebserfahrungen. PD7, - Dresden. 26-28 Okt. 1998 / Technische Uniwersität Dresden. - Dresden. 1998.-3 s.

38.A.C. 827884 СССР, Мкл3 F 22 В 21/02. Парогенератор / Г'.И.Жихар. Н.Б.Карницкнй, В.П.Крупнов (СССР). - № 2776331: Заявлено 06.06.79, Опубл. 07.05.81, Бюл. № 17 // Открытия. Изобретения. - 1981. - № 17. - С. 158

39.А.С. 909420 СССР, МКл3 F 23 М 5/08. Котел / Г.И.Житар. Н.Б.Каршшкий, В.П.Крупнов, Б.М.Руденков (СССР). - № 2923482; Заявлено 14.05.80: Опубл. 28.02.82, Бюл. № К //Открытия. Изобретения. - 1982. - № 8. - С. 197.

40.А.С. 964350 СССР, МЮг3 F23 Д 17/00. Газомазутная горелка /Г.И.Жнхар. В.П.Крупнов, Н.Б.Карницкий, И.Г.Богданович, Д.М.Мазенков. С.В.Вайнер (СССР). - № 3238400; Заявлено 16.01.81; Опубл. 07.10.82. Бюл. № 37 //Открытия. Изобретения. - 1982. - № 37. - С. 131.

Р Е 3 10 1.1 £

КЧ'НИДКИИ Николай Борисович

СИНТЕЗ НА ДЕЖНОСТИ И ЭКОНОМИЧНОСТИ '1 ЕПЛОГЗНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС

Cínica, надежное гь, экономичное il. анализ, (силовая электрическая . 1.ЛЩИЯ, энер/облок, когел. турбина, воздухоподогреватель, теплообмен, тепловой поток, низкотемпературная коррозия, термические напряжения, вентн-avispa.

Исследования проводились на теплоэнергегаческом оборудовании тепловых электрических станций

Предметом исследования явились процессы, протекающие в топке и газоходах паровых котлов и проточной части турбин, определяющие надежность и экономичность структурных частей ТЭС.

Цель работы — повышение надежности и экономичности оборудования ТЭС в условиях выработки расчетного ресурса и дефицша инвестиций.

Применялся системный подхол с испода.шванием íeopiin вероятностей ! математической статистки натурный и вычислительный эксперимент.

Разработана концепция обеспечения надежности и экономичности теп-••>« части ГЭС Получены новые швис|"<осги. считывающие взаимосвязь - u:\hocí и и жономично.ли сгруктурчых час i ей шерюйлоков и аграитов ... точных ГЭС. Разработан комплекс математических моделей для он реле.. ¡ия корро¡ионной актняности продуктов сгорании, низкотемпературной ;роши и исследования теплообмена в рекуперативном вотдухоподот рева, лс в условиях пеизотермичносги теплоносителей Предложены новые кон. : -млши горелок для двухступенчатого сжшания топлттв и схемы охлажде ния предвключенных предтопков.

Разработана методика Hepmpvninmuiem контроля тернонапрчженнй в ■-рапных поверхностях hui рева паровых котлов Выяснен механизм возникновения и сделаны сценки ¿ен.'н.'ыционних потерь в паровых турбинах

Полученные результаты исследований применены на ряде ТЭС для оценки надежности теплоэнергетического оборудования и при обосновании проектных решений по реконструкции и модернизации действующих энер-.-'"токои Мак-риаты работы исполыуштся для оснашепия рабочих мест н-исонала члсктристаниий и в \чеоном процессе при подтотоике инженерных "ПР"»

РЭЗЮМЕ

КАРШЦК1 К!Пкалай Барысав1ч

СШТЭ'З НАДЗЕЙНАСЦ11 ЭКЛНЛМ1ЧНАСЦ1 ЦЕПЛЛЭНЕРГЕТЫЧНАГА АБСТАЛЯВАННЯ ЦЭС

Сштзз. надтениасць, эканам1чнасць, аналп, цеплавая элекгрычиая стниыя, энергабдок. каиел. гурбша. гиветрападагравалыик, цеплаабмсн. це-п:;ачы па ток. шзкатэмпердтурная карозш, тэрМ1'чныя напружанш, адлажэнш, г епгыляпыйпыя страты.

Даследаванш праводзЫся на цсплаэисргетычным абсталявашн цепла-нм.ч электрычных станпый.

Прадметам даследаванняу з'явнися працчсы. яюя працякаюць у топпы 1 тазаходах паравых каглоу \ праточнай часткз турбш, што уздзейшчаюць на надзейнаснь \ эканамншаспь структурных час гак ЦЭС.

Мзта работы - паьышэине надзейнасш ! эканам1чнасш абсталявання ЦЭС ва умовах пынраноую разлнсовага ресурса 1 дэфшыту швестыиый.

Прымяняуся с1стзмны пвди.чод з гыкарыстаннем теорьп ¡мавернасней 1 матэматычнай статыстыш, нату ральны 1 пытчальиы зксперымент.

Распраиавана канцэпцыя забеспячэння надзейнасш I эканам!чнасш це-плавой части ЦЭС. Атрыманы новыя залежнасш. яюя у.'пчваюнь узаемасу-вязь надзейнасш 1 экапаьпчнасш структурных частак энергаблокау 1 агрэга-тау неблочных ЦЭС. Распранаваны комплекс матэматычных мадзляу для шаходжання караз1йнай агрэсКнасш прадуктау снальвання. шзкатэмпературнай карози 1 даследавання цеплаабмену у рэкуператыуным паветранагравалыпку ва умовах не!затэрм1чнасш цепланосьбЬау. Прапаня-ваны новыя канструкиыя гарзлк1 для двухступенчатага снальвання вилти 1 схемы ахалоджвання прадуключаных прадтопкау.

Распрацавана методыка неразрушальнага кантролю тэрманапружанняу у экранных паверхнях нагрэва Паравых каглоу. Выяулен мехашзм узткнення 1 зроблены ацэша вентыляцыйных страт у паравых турбинах.

Атрыманыя вышш даследаванняу выкарыстаны на радзе ЦЭС для анэню надзейнасш цеплаэнергетычнага абсталявання 1 при абгрунтаванш праектных рашэнняу па рэканструкцьй 1 мадэршзацьп дзеючых энергабло-кау. Матэрьшлы работы выкарыстоу'ваюцца для абсталявання працоуных месц персаналя электрастанцый 1 у вучэбным працэсе пры падрыхтоуны шжынерных кадрау.

SUMMARY

Karnitsky Nickolai Borisovich RELIABILITY AND ECONOMY SYN THESIS FOR IIEAI W >WER EQUIPMENT OF ELECTRIC POWER STATIONS

Synthesis, reliability, economy, analysis, electric power station, generating unit,

itilily boiler, turbine, air healer, heat exchange, heal flux., low tempeiature corrosion, thermal stresses, losses for ventilation.

The study was done on the base of heat equipment of electric power stations

Items of interest were processes going in fiirnances and gas lines of an miiifv boiler and a turbine setting. Said processes contribute reliability and economy parameters of structural parts of power stations.

The aim of the work is to provide increasing of reliability and economy parameters of power station equipment asuining conditions of its' service life nearby finish and lack of investments.

System approach, theory of probability, mathematical statistics, physical and computer experiments were used.

The concept of reliability and economy ensuring of heat part of electric power station is worked out. New dependences, accounting the interference between reliability and economy parameters of generating units and pails of nonlilocket power stations, are obtained The group of mathematical models tor finding corrosion activity of furnaiice combustion proJucts, let el of low le/nperaluie Ci.nosion, heat exchange rate inside recuperative air heater under nomsoierinal conditions is worked out. New burner design for two stage fuel combustion ami nriuiaiy fumances cooling schemes are proposed

The method of nondestructnc control of theimal stiesses iri screen heal exchange surfaces of utility boilers is worked out Hie means of appealing is found out and estimations are done for steam turbines ventilation losses.

Obtained results are used by some electric power stations for reliability estimations of heat equipment, in the art of reconstruction and moilerm?.ili;>ii practice of working generating units Presented matter is applied to equip electric power station personnel working places and for engeneers education