автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.12, диссертация на тему:Совершенствование методов проектирования компоновок теплофикационных паротурбинных установок на основе современных информационных технологий

На правах рукописи

Шибаев Тарас Леонидович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПОНОВОК ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Специальности: 05.04.12 - Турбомашины и комбинированные

турбоустановки; 05.13.12- Системы автоматизации проектирования (в промышленности)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург - 2009

Работа выполнена в ЗАО «Уральский турбинный завод» и на кафедре «Турбины и двигатели» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уральский государственный технический университет - УПИ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина».

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Бродов Юрий Миронович Научный консультант: кандидат технических наук,

старший научный сотрудник Брезгин Виталий Иванович Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Эфрос Евгений Исаакович; доктор технических наук, профессор Баранов Георгий Леонидович Ведущая организация: ОАО «Инженерный центр энергетики

Урала». Дирекция по проектированию объектов генерации, г. Екатеринбург

Защита диссертации состоится 25 июня 2009 г. в 1400 на заседании диссертационного совета Д 212.285.07 при ГОУ ВПО «УГТУ - УПИ» по адресу: г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 5 (8-й учебный корпус УГТУ-УПИ, ауд. Т-703).

С текстом диссертации можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «УГТУ - УПИ имени первого Президента России Б.Н. Ельцина».

Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью организации, просим направлять по адресу: 620002, г. Екатеринбург, К-2, ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», ученому секретарю университета.

Тел./факс (343) 375-94-62, е-таП'Лга ugtu@mail.ru: turbine@r66.ru.

Автореферат разослан « » мА^- 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Аронсон К. Э.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертационной работы определяется тем, что в условиях современного рынка теплоэнергетического оборудования предъявляются высокие требования к срокам и качеству проектирования энергетических объектов, таких как паротурбинная установка (далее ПТУ), машинный зал или ТЭС в целом. Необходимость учета разнообразных потребностей заказчика в условиях рынка фактически привела к переходу на индивидуальное проектирование. Возможность реализации системы многовариантного проектирования компоновок ПТУ на стадии, предваряющей эскизное проектирование, предоставляет конкурентные преимущества турбинному заводу. Одним из путей выполнения этих требований является использование современных информационных технологий.

В современных условиях, как правило, возникает необходимость привязки компоновок ПТУ к уже существующим строительным конструкциям, схемам и оборудованию ТЭС. Особую сложность в вопросах компоновки ПТУ представляют теплофикационные ПТУ как требующие наиболее сложных технических решений при компоновке оборудования и трассировке трубопроводов установок. Проектирование компоновок паротурбинных установок является сложным многовариантным процессом в последовательности мероприятий по разработке проектно-конструкторской документации для ТЭС. В то же Время именно по работам, связанным с проектированием компоновок паротурбинных установок, в литературе имеется недостаточно данных в отличие от работ по проектированию и конструированию собственно паровой турбины.

Предметом исследования являются методы проектирования компоновок теплофикационных ПТУ как функционально и пространственно взаимосвязанной системы теплофикационной паровой турбины, сопряженного с ней генератора, подогревателей сетевой воды, другого вспомогательного оборудования (в том числе насосов, баков, подогревателей сис-

3

темы регенерации, эжекторов, фильтров и т.д.), связей между оборудованием в виде трубопроводов, прежде всего крупногабаритных трубопроводов теплофикационных отборов, а также строительных конструкций, используемых для крепления и обслуживания оборудования. Границами компоновки ПТУ являются элементы, функционально входящие в состав ПТУ.

Цель работы состоит в совершенствовании методов индивидуального проектирования компоновок теплофикационных паротурбинных установок на основе современных информационных технологий с учетом разнообразных потребностей (требований) заказчиков.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

1. Разработаны концепция и обобщенная методика проектирования компоновок теплофикационных паротурбинных установок.

2. Разработаны модель данных и функциональная модель проектирования компоновок теплофикационных ПТУ в целях обеспечения непрерывных информационных связей между расчетной и проектирующей подсистемами.

3. Разработаны методики проектирования компоновок ПТУ, базирующиеся на современных информационных технологиях в части широкого использования ассоциативности, параметризации, масштабируемости и автоматизации отдельных проектных процедур.

4. Разработана методика обеспечения устойчивой ассоциативной связи между проектирующей и расчетной подсистемами в итерационных процедурах проектирования компоновок теплофикационных турбоустановок для исключения ручного ввода исходной информации.

5. Уточнена методика расчета отдельных элементов трубопроводов теплофикационных паротурбинных установок для гарантирован-

4

ного выполнения всех требований по надежности, прочности и компенсации тепловых расширений и обоснованного выбора необходимых запасов прочности оборудования ПТУ.

Научная новизна состоит в том, что, базируясь на методах системного анализа, автором впервые для компоновок теплофикационных паротурбинных установок:

- на основе методологии ГОЕГО разработана и апробирована функциональная модель процесса проектирования, позволившая обосновать методику оценки целевой функции процесса проектирования ПТУ на Уральском турбинном заводе; сформулировать принципы автоматизированной реализации компоновочных решений; сформулировать требования к базам данных элементов компоновок ПТУ на основе современных информационных технологий;

- на основе выбранной и обоснованной целевой функции методом диаграмм потоков работ («Work-flow» - диаграмм) выявлен критический путь процесса разработки проектно - конструкторской документации ПТУ и построена новая последовательность работ, позволившая при использовании новых информационных технологий сократить срок проектирования компоновок в два раза;

- разработана и реализована информационно - логическая модель данных в методологии IDEF1X, позволившая за счет создания твердотельных моделей в процессе реализации обратных связей этапов проектирования компоновки ПТУ с теплофикационными турбинами исключить коллизии элементов компоновок как в части монтажных, так и эксплуатационных ограничений.

Достоверность и обоснованность результатов обеспечивается: применением современных стандартизованных методов и методологий системного анализа, таких как методология IDEF0, методология IDEF1X, метод теории графов, методология ассоциативности и параметризации, метод твердотельного моделирования; применением лицензионного про-

5

граммного обеспечения для твердотельного трехмерного моделирования компоновок паротурбинных установок; использованием опыта УТЗ по проектированию компоновок теплофикационных ПТУ мощностью от 17 до 250 МВт.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные данные уже используются при проектировании компоновок теплофикационных паротурбинных установок УТЗ с различной конфигурацией оборудования. Результаты работы также могут быть использованы при проектировании теплотехнической части теплоэлектростанции в целом. Разработанная технология обладает достаточной степенью универсальности и масштабируемости, что свидетельствует о возможности ее использования при проектировании схожих по структуре объектов (паротурбинных установок с конденсационными турбинами). Разработанная информационная модель баз данных может быть использована в качестве примера для построения библиотек и баз данных при проектировании других объектов паротурбинной установки (элементов вспомогательного оборудования).

Реализация результатов. Результаты работы уже использованы при проектировании компоновок и при разработке строительных заданий, рабочих чертежей трубопроводов паротурбинных установок УТЗ Т-50/60-8,8; К-110-1,6; Т-113/145-12,4; ПТ-30/35-90/15. На защиту выносятся:

1. Функциональная модель проектирования компоновок теплофикационных ПТУ и обоснованный критический путь процесса разработки проектно - конструкторской документации ПТУ.

2. Модель данных и созданная на ее основе библиотека элементов оборудования и компоновок теплофикационных ПТУ.

3. Комплексная методика проектирования компоновок ПТУ, базирующаяся на широком использовании ассоциативности, параметризации, масштабируемости и автоматизации отдельных проектных процедур.

4. Методика обеспечения устойчивой ассоциативной связи между проектирующей и расчетной подсистемами для исключения ручного ввода исходной информации в итерационных процедурах проектирования компоновок теплофикационных ПТУ.

5. Усовершенствованные (уточненные) методики расчета отдельных элементов трубопроводов теплофикационных ПТУ.

Личный вклад автора состоит в сборе, изучении и анализе существующих компоновок ПТУ; в обобщении опыта проектирования компоновок теплофикационных паротурбинных установок; в формализации методики проектирования компоновок; формализации методики расчета трубопроводов; создании комплекса информационных моделей проектирования компоновок; разработке технологии проектирования компоновок с использованием твердотельного трехмерного моделирования.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы обсуждены и доложены: на 6-й международной конференции и выставке «Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (САЕ)/САМ/РВМ-2006)» (Москва, 2006); на пятой международной научно - практической конференции «Совершенствование теплотехнического оборудования. Реконструкция ТЭС. Внедрение систем сервиса, диагностирования и ремонта» (Екатеринбург, 2007); на 7-й международной конференции и выставке «Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (САВ/САМ/РБМ-2007)» (Москва, 2007); на ХШ конференции молодых ученых УГТУ-УПИ (Екатеринбург, 2007); на 8-й международной конференции и выставке «Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (САО/САМ/РБМ-2008> (Москва, 2008).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 6 печатных работах, в том числе в одной публикации в изданиях из перечня, рекомендуемого ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка из 73 наименований и 4 приложений. Весь материал изложен на 143 страницах машинописного текста, содержит 53 рисунка, 7 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснованы тема и цели исследования, определен круг задач, связанных с процессом проектирования компоновок ПТУ, показаны актуальность, научная новизна и практическая значимость решаемых в диссертационной работе вопросов, а также приведены главные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проанализирован опыт проектирования компоновок ПТУ в условиях турбинного завода. Показано, что при наличии существенных различий в их компоновочных решениях наибольшие проблемы возникают при проектировании компоновок теплофикационных турбин с теплофикационными и производственными отборами.

На основе анализа рекламаций, приходящих от заказчиков на турбинный завод, показано, что наибольшее количество из них связано с ошибками, совершенными на стадии разработки компоновки ПТУ. В этой группе первое место занимают ошибки, связанные с коллизиями (непроектными пересечениями оборудования), возникающими при проектировании трубопроводов, затем следуют ошибки, возникающие при расстановке оборудования, и в последнюю очередь - ошибки, возникающие при проектировании строительных конструкций. Устранение последствий таких ошибок проводится в процессе монтажа, что увеличивает его сроки и снижает надежность оборудования паротурбинной установки. На рис. 1 показано распределение рекламаций, полученных турбинным заводом в 20032008 гг.

60%

50%

40%

30%

10%

20%

0%

... '; "

в компоновке е схеме при расчете поставщика при

разработке трубопровода

Ошибки

Рис. 1. Распределение случаев рекламаций

Обоснована необходимость совершенствования методов проектирования компоновок ПТУ, что является для турбинного завода одним из приоритетных направлений.

Анализ методов проектирования компоновок ПТУ в условиях турбинных заводов и ограничений различного рода, возникающих в процессе проектирования, выявил отсутствие обобщенной методики проектирования компоновки паротурбинной установки в целом как единого объекта. Анализ методов проектирования компоновок ПТУ на турбинных заводах выявил ряд нерешенных проблем, в частности - отсутствие информационных и функциональных связей между расчетными и проектирующими частями, которые, как правило, базируются на использовании методов для создания плоских, двумерных чертежей, а иногда и без использования каких бы то ни было средств автоматизированного проектирования. Существующая методология проектирования компоновок ПТУ (характерной особенностью которой является итерационность в обосновании конструкторских решений) предусматривает при проведении расчетов многократный ввод исходных данных, сопряженный с возможностью появления ошибок.

Проектирование сложных трехмерных компоновок ПТУ средствами двумерного проектирования не может гарантировать отсутствие топологических конфликтов между трубопроводами, строительными конструкциями и элементами турбоустановки, нередко возникающих при монтаже, ремонте или эксплуатации оборудования на ТЭС. Это особенно важно для ПТУ с теплофикационными турбинами, для которых одним из самых важных факторов, влияющих на компоновку большинства сложных трубопроводов, является требование по выводу из-под фундамента турбоагрегата трубопроводов теплофикационных отборов с условным диаметром до 1200 мм (Ду1200).

Показано, что размещение подогревателей сетевой воды в ячейке ПТУ также является принципиальной особенностью, усложняющей организацию взаимного расположения (компоновку) оборудования теплофикационных ПТУ. В теплофикационных ПТУ преимущественно используются подогреватели сетевой воды горизонтального типа. Такие подогреватели относительно компактны в вертикальном направлении, но имеют большой габаритный горизонтальный размер (до 5 метров). Кроме того, для подогревателей сетевой воды требуется место под выем трубок поверхности теплообмена, что увеличивает необходимое свободное пространство для подогревателей по горизонтали почти в два раза.

Анализ конструкций трубопроводов, их элементов и предъявляемых к ним требованиям, а также обзор имеющихся руководящих документов по их проектированию показал, что действующие в настоящее время нормативные документы не в полной мере обеспечивают однозначное и гарантированное выполнение всех требований по надежности, прочности и компенсации тепловых расширений элементов трубопроводов. .

В результате анализа состояния вопроса были сформулированы задачи исследования (приведены на стр. 4).

Во второй главе представлена разработанная автором функциональная модель системы проектирования компоновок теплофикационных

10

ПТУ на основании стандарта ГОБИО. При анализе функциональной модели выявлена характерная особенность процесса проектирования ~ многочисленные итерации. Вторая декомпозиция функциональной модели представлена на рис. 2. Итерации, связанные с корректировками проектных решений, показаны на диаграмме в виде обратных связей по входу (линии большей толщины).

Коррекция ч л

КОМПОНОВКИ /ф^пп ^ / организаций

трасс

Рис. 2. Вторая декомпозиция функциональной модели.

Приведены результаты определения приоритетов в совершенствовании процесса проектирования теплофикационных ПТУ, полученные с использованием метода экспертных оценок. На роль целевой функции предложен ряд критериев, наиболее важных для процесса проектирования компоновок ПТУ: срок разработки проектно-конструкторской документации (СР), ресурсозатратность проекта (РЗ), степень унификации решений (УР), стоимость проекта (СП), качество проекта (К). Целью, по отношению к которой сравниваются эти критерии, является конкурентоспособность проекта (КОН).

Согласованность матрицы навязана по первой строке. В результате получена обратно-симметричная и согласованная матрица сравнений (рис. 3, а). Собственное число матрицы X тах=5,4.

а б

КОН CP РЗ УР СП К

CP 1 5 7 3 3

РЗ 1/5 1 1/5 1/7 1/5

УР 1/7 5 1 1/3 1/5

СП 1/3 Ж 3 1 1

к 1/3 5 5 1 1

Рис. 3. Матрица попарных сравнений (о) и ее собственный столбец (б)

Индекс несогласованности, рассчитанный по формуле

г - А™ ~ п

Л-1

где п - порядок матрицы, равен 0,1.

Таким образом, данную матрицу сравнения экспертных оценок можно считать согласованной. Собственный столбец матрицы сравнений показал значения приоритета для каждой целевой функции в соответствии с расставленными экспертными оценками. Срок разработки имеет приоритет 0,45; ресурсозатратность проекта - 0,04; унификация решений - 0,09; стоимость проекта - 0,20; качество выполнения проекта - 0,21. Таким образом, приоритетным критерием для совершенствования методики проектирования компоновок ПТУ на момент проведения исследования является срок разработки проекта, на втором и третьем месте находятся качество и стоимость выполнения проекта соответственно. Последующий анализ был выполнен на основании выбранной целевой функции - CP~min.

На основе анализа функциональной модели построена диаграмма потоков работ («Work Р1олу»-диаграмма), позволившая выявить узкие места в процессе разработки проектно - конструкторской документации для ПТУ в соответствии с выбранной целевой функцией. Наибольший срок разра-

12

ботки занимает процесс проектирования компоновки ПТУ. При изменении процесса проектирования в целях сокращения сроков функциональная модель «As-Is» (как есть) преобразована в модель «То-be» (как будет) таким образом, что стали очевидны работы и этапы, требующие совершенствования, в том числе за счет применения современных информационных технологий. К таким работам можно отнести трассировку трубопроводов, расстановку оборудования, проработку вариантов компоновки ПТУ.

Сформулированы предложения по реинжинирингу ранее действовавших основных бизнес-процессов, в частности предложено изменить порядок следования потоков работ. На основе разработанной новой функциональной модели «То-be» построена новая диаграмма потоков работ («Work Flow» - диаграмма), определен новый критический путь. В модифицированной модели изменилось общее время выполнения проекта в два раза - с 150 дней до 75. Во многом это произошло благодаря тому, что значительная часть работ выполняется одновременно. В этом случае значительно снижается срок выполнения проекта, но повышается его ресурсо-затратность. Таким образом, модифицированная информационная модель соответствует выбранной целевой функции.

На основе анализа функциональных моделей, диаграмм потоков работ и предложенных путей реинжиниринга бизнес - процессов предложена обобщенная методика проектирования компоновок теплофикационных ПТУ. Ключевым принципом предложенной методики является создание и максимальное использование ассоциативных связей не только внутри отдельных проектных процедур, но и между основными этапами разработки проектно - конструкторской документации для ПТУ, такими как проектирование схем, проектирование компоновки, разработка строительных заданий, проектирование трубопроводов, выпуск проектно-конструкторской документации.

Сформулированы основные требования к различным составляющим предлагаемой усовершенствованной методики проектирования компоно-

13

вок ПТУ, определены требования к специальным функциональным возможностям, требования к интерфейсу, требования к оформлению документации и другие требования.

В третьей главе представлены результаты разработок уточненных методик расчета трубопроводов паротурбинных установок на прочность, компенсацию и самокомпенсацию тепловых расширений.

Предложена методика, позволяющая в автоматизированном режиме собирать исходные данные для расчета трубопровода (геометрические параметры трубопровода - до 1000 параметров, параметры среды, параметры испытаний, параметры подвесной системы трубопровода), автоматически рассчитывать трубопровод на прочность; приведены рекомендации для корректной интерпретации результатов расчета. Данная методика позволяет избежать множества ошибок при расчете трубопроводов. Суть методики состоит в сборе и экспорте геометрических, теплотехнических, мас-согабаритных параметров трубопровода из проектирующей подсистемы в расчетную подсистему с использованием современных информационных технологий.

Автором формализована и уточнена методика расчета трехшарнир-ных систем компенсации с линзовыми компенсаторами в качестве шарниров (рис. 4, а). Впервые на УТЗ эта методика интегрирована с современными технологиями проектирования (трехмерным твердотельным моделированием). Известно, что на участках трубопроводов низкого давления, имеющих трассу, отличную от прямолинейной, эффективны схемы с использованием в качестве шарниров линзовых компенсаторов. Такие схемы имеют существенные преимущества перед другими способами компенсации тепловых удлинений (использование осевых компенсаторов, использование плеч компенсации), используемыми в трубопроводах различного назначения на ТЭС: отсутствует передача сил «распора» на оборудование и строительные конструкции; достигается полная компенсация тепловых

удлинений; уменьшается количество линз, необходимых для достижения компенсации.

а

А-А

Ось плоскости излома

Ось плоскости стяжки

Рис. 4. Трубопровод отбора пара к подогревателю сетевой воды: а) - внешний вид;

б) - расчетная схема Расчет шарнирных схем трубопроводов заключается в определении возникающих в шарнирах углов поворота и определении необходимого количества линз (рис. 4,6).

Формализованная методика расчета трубопроводов на прочность дополнена отдельными процедурами, описания которых в РД по расчету трубопроводов отсутствуют. Эти процедуры заложены в предложенную методику расчета.

Таким образом, усовершенствована методика расчета трубопроводов ПТУ, позволяющая гарантированно выполнять весь комплекс требований по надежности, прочности и компенсации тепловых расширений. За счет использования современных информационных технологий в методику расчета внедрена устойчивая ассоциативная связь с проектирующей подсистемой.

В четвертой главе приведены основные практические результаты работы, апробированные и реализуемые в инженерной практике. Сформулированы основные положения процесса проектирования компоновок ПТУ для условий УТЗ. Показано, что основополагающими элементами для проектирования компоновок ПТУ являются:

• ассоциативные связи, устанавливаемые между элементами компоновки;

• параметризация элементов компоновки, расширение принципов параметризации за границу геометрических построений;

• автоматизация при использовании традиционных решений;

• автоматическое наложение информационных связей между объектами проектирования.

Разработана информационная модель проектирующей подсистемы в форме модели данных, в нотации IDEF1X на логическом уровне.

При разработке модели данных выполнялась нормализация данных по первой, второй и третьей нормальным формам (INF, 2NF, 3NF соответственно). На рис. 5 в качестве примера представлен верхний уровень этой модели данных.

Библжгт*» ушит» коуюношох пввдтурбиннщ уствиовок

ТдубопррЮДИЫ» СТСТ1ММ Типорюмер_]

1 Условно« давление Гапорвзивр рК}

|Условмв давление

БиДлистт *ипсев>иеш труЯ Библиотек! фитингов Библиотека всиэтури бийяиопаа лрапмгя

Типоришр (РЕ^ Сталь

Условно* давление

Типоразмер

Специфика^»

Условно« давя вм ив Типорвамвр (РК) Условное давление (П-д Типоразмер (Н<)

7м> лритуры Соетм мжа

Библиотека покупиы* изделий

Нвэигтииа Прсимодиталь

Библиотека уникалкищ узлов

Рис. 5. Модель данных, нормализованная по первой, второй и третьей нормальным формам (верхний уровень) В результате разработки модели данных и анализа ее верхнего уровня установлено, что такая нормализованная структура данных не приведет к повышению производительности системы в целом. Например, для получения данных о каком-либо элементе библиотеки арматуры или крепежа придется обращаться к четырем таблицам базы данных (БД) одновременно. Время запроса с объединением может превосходить время запроса к одной таблице, хотя и имеющей большее число атрибутов (колонок) и экземпляров (записей). Анализ сущностей «Трубопроводные системы» и «Условное давление среды» показал, что вероятность появления нового типоразмера и нового значения стандартизованного условного давления невелика, потому опасность внесения ошибки при добавлении таких полей мала. Исключение ввода значения типоразмера труб повторно при обращении к другим библиотекам может быть решено процедурным способом. В результате принято решение о денормализации модели данных.

Верхний уровень денормализованной модели представлен на рис. 6.

Би Б листа элементов компоновок паротурбинных установок

Раздел

РРаздвл

шорюмерм труб БиблиотекаЧитингое Библиотека арцет^м Б»6тгао7й*а крепеж»

Сталь Типорззмер

Тилорпиер Условное давление

Тип арматуры

Типоразмер Условное давление

Внблшш покупных изделий

"Назначение ^иСмотеи уииалим рм.

Производитель

Рис. 6. Денормализованная модель данных с дескриптором неполной категории (верхний уровень)

База данных, сгенерированная с использованием разработанной модели данных, гарантированно обеспечивает устойчивую работу библиотек, а в дальнейшем, при необходимости - добавление новой сущности в модели (нового раздела библиотеки) с последующей регенерацией БД, то есть возможность расширения библиотеки.

На основе разработанной модели данных систематизирована и создана библиотека элементов компоновок в виде трехмерных твердотельных моделей. На рис. 7 показаны некоторые из них.

Впервые разработаны основные положения комплексной системы реинжиниринга бизнес-процессов проектирования компоновок теплофикационных ПТУ производства УТЗ.

Генераторы, турбины,конденсаторы. Более 20 моделей

Подогреватели сетевые горизонтальные. Более 30 моделей

Подогреватели низкого и высокого давления. Более 100 моделей

Эжекторы пароструйные. Более 30 моделей

Насосное оборудование. Более 20 моделей

Элементы трубопроводов. Более 4000 моделей

Арматура.

Более 3000 моделей

Рис. 7. Твердотельные модели элементов компоновок ПТУ Усовершенствованная в данной работе методика проектирования компоновок ПТУ с теплофикационными турбинами состоит из двух принципиальных позиций - системы проектирования и метода проектирования.

Метод проектирования включает в себя особенности (рис. 8), которые отличают усовершенствованную методику проектирования от существующих методик проектирования компоновок ПТУ. Система проектирования состоит из элементов, которые являются базовыми инструментами. Таким образом, метод проектирования, вобравший в себя современные подходы к созданию объектов технического творчества, совместно с системой проектирования, реализующей возможности современных информационных технологий, образуют усовершенствованную методику проектирования компоновок теплофикационных ПТУ.

I Методика

Ш

Метод проектирования

Нормативные ограничения

Конструкторские ограничения

Монтажные ограничения

Эксплуатационные ограничения

Система проектирования

сктитю

Система качества проектирования

Расчетная подсистема

Методика коллективного проектирования

Проектирующая подсистема

Специальные методики расчета

Общие методики расчета

Библиотеки

Компоновка оборудования

Проектирование строительных конструкций

Трассировка трубопроводов

Электронные библиотеки

Структура] библиотек I

Библиотека традиционных решений

Рекомендации для Связь с Связь с

инженерной проектирующей «-► расчетной

практики подсистемой подсистемой

3_

Архив проекта

Рис. 8. Структура методики проектирования

В пятой главе приведены результаты апробации на реальных объектах предложенной автором технологии проектирования. По разработанной автором технологии спроектированы компоновки ПТУ с теплофикационными турбинами Т-50/65-8,8; Т-113/145-12,4 и конденсационной турбиной К-110-1,6. Следует отметить, что все проекты являются производственны-

ми объектами, которые будут реализованы в ближайшее время. Кроме того, помимо указанных в главе, объектом апробации является компоновка ПТУ с паровой турбиной с производственным и теплофикационным отбором ПТ-30/35-90/10-5М. Все эти работы велись в реальном цикле проектирования. Все основные этапы проектов выполнены в установленные сроки, при этом сроки были сжатыми.

Благодаря трехмерному моделированию одна из сложнейших задач -разводка труб под фундаментом - была не только упрощена, но и результаты этой работы оказались менее подвержены риску ошибок исполнителей. Установлено, что можно быстро реализовывать различные варианты компоновки и сравнивать их, а также создавать разрезы, виды в сжатые сроки.

Кроме примеров апробации системы, приведены рекомендации для инженерной практики: общие рекомендации по выполнению компоновки в целом (граф проектирования); формализация процесса выбора трассы трубопроводов в условиях теплофикационной ПТУ; инструкция по работе с разработанной системой проектирования; рекомендации по проектированию трубопроводов и выпуску рабочей документации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Сформулированы основные положения процесса проектирования компоновок ПТУ. Впервые автором разработана информационная модель проектирующей подсистемы в форме модели данных. Выполнена систематизация элементов библиотек, предложена подробная информационная структура библиотек элементов компоновок. Впервые разработаны основные положения по реинжинирингу бизнес-процессов проектирования компоновок ПТУ. Впервые формализованы требования к процессу проектирования компоновок ПТУ в трехмерном твердотельном моделировании.

2. Впервые для условий УТЗ разработана функциональная модель процесса выполнения проектной документации при проектировании

21

компоновок ПТУ и выполнен ее анализ. Для определений путей реинжиниринга бизнес-процессов методом экспертных оценок определены приоритеты в совершенствовании процесса проектирования компоновок ПТУ. Использование методики экспертных оценок и матрицы сравнений позволило получить не только качественную, но и количественную оценку этих приоритетов: наиболее важным критерием определен срок разработки (приоритет 0,45), который был принят в качестве целевой функции при проведении реинжиниринга бизнес-процессов. На основе анализа функциональной модели построена диаграмма потоков работ («Work Flow» - диаграмма), позволившая выявить узкие места в процессе проектирования в соответствии с выбранной целевой функцией. Разработана новая функциональная модель «То-be», построена новая диаграмма потоков работ («Work Flow» - диаграмма). В модифицированной модели общее время выполнения проекта сократилось в два раза.

3. Предложена методика, позволяющая при проектировании трубопровода в автоматизированном режиме собирать исходные данные для его расчета, автоматически рассчитывать трубопровод на прочность и корректно интерпретировать результаты расчета.

4. Разработана методика расчета трехшарнирных систем компенсации трубопроводов ПТУ с линзовыми компенсаторами в качестве шарниров. Впервые эта методика интегрирована в проектные процедуры с использованием трехмерного моделирования. Выполнен комплекс разработок по формализации методики расчета трубопроводов на прочность. Разработан ряд отдельных процедур по расчету элементов.

5. Проведена апробация предложенной автором технологии проектирования на реальных объектах. Объектами апробации стали компоновки ряда ПТУ с паровой турбиной Т-50/60-8,8; паровой турбиной К-110-1,6; паровой турбиной ПТ-30/35-90/10-5М; паровой турбиной Т-113/145-12,0 в составе ПТУ.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

1. Шибаев Т. Л. Автоматизированное проектирование компоновок паротурбинных установок / ТЛ.Шибаев, А.А.Гольдберг,

B.И.Брезгин // Теплоэнергетика. 2008. №8. С.59-64.

2. Шибаев Т.Л. Эффективные технологии проектирования тегогообмен-ного оборудования и компоновки паротурбинных установок / Ю.М.Бродов, В.И.Брезгин, Т.Л.Шибаев, О.Е.Перепелкина // Энергомашиностроение. Материалы международной научно-технической конференции, Севастополь, 17-20 мая 2006 г. Севастополь: Изд-во СевНТУ. 2006. С. 11-12.

3. Шибаев Т. Л. Разработка системы автоматизированного проектирования тепловых схем и компоновок турбоустановок производства ЗАО УТЗ / Т.Л.Шибаев, Ю.М.Бродов, В.И. Брезгин // Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (САО/САМ/РОМ -2006): материалы 6-й международной конференции / под ред. Е.И.Артамонова. М.: Институт управления РАН, 2006. С. 128-131.

4. Шибаев Т. Л. Внедрение системы автоматизированного проектирования - теория и практика / Т.ЛШибаев, Ю.М.Бродов, В.И. Брезгин // Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (САХ)/САМ/РВМ - 2007): материалы 7-й международной конференции / под ред. Е. И. Артамонова. М.: Институт управления РАН, 2007.

C. 116-120.

5. Шибаев Т. Л. Совершенствование методов проектирования компоновок паротурбинных установок / Т.Л.Шибаев, Ю.М.Бродов, В.И. Брезгин // Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (САО/САМ/РБМ - 2008): материалы 8-й международной

конференции / под ред. Е.И.Артамонова. М.: Институт управления РАН, 2008. С.137-142.

6. Шибаев Т.Л. Внедрение САПР в отделе паровых турбинных и специальных теплоэнергетических установок СКБт ЗАО «УТЗ» / Т.Л.Шибаев, А.А.Гольдберг, А.В.Буланов, Ф.А. Шамрай, В.И. Брезгин // Совершенствование теплотехнического оборудования. Реконструкция ТЭС, внедрение систем сервиса, диагностирования и ремонта: материалы пятой международной конференции. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2008. С.186-194.

Подписано в печать Формат 60x84 1/16 Бумага писчая Плоская печать Усл. печ. л. 1,4 Уч.-изд. л. 1,1_Тираж 100 экз._Заказ 18_

Ризография НИЧ УГТУ-УПИ 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 19

Список сокращений.

Введение.

Глава 1 , Состояние вопроса. Постановка задач исследования.

1.1 Компоновочные решения при проектировании ПТУ.

1.1.1 Компоновочные решения, применяемые в трубопроводах и строительных конструкциях ПТУ.

1.1.2 Особенности компоновок теплофикационных ПТУ.

1.2 Методики проектирования компоновок, используемые на турбинных заводах. Основные требования к компоновке турбоустановок.

1.2.1 Анализ рекламаций.

1.2.2 Методика проектирования технологических трубопроводов.

1.2.3 Этапы проектирования компоновок ПТУ.

1.2.4 Анализ конструкторских ограничений при проектировании элементов компоновок ПТУ.

1.3 Анализ конструкций элементов трубопроводов и вспомогательного оборудования турбоустановок.

1.3.1 Классификация трубопроводов ПТУ.

1.3.2 Требования к конструкциям трубопроводов ПТУ.

1.4 Анализ методик прочностных и гидравлических расчетов трубопроводов.

1.4.1 Методика гидравлических и тепловых расчетов трубопроводов.

1.4.2 Методика прочностных расчетов трубопроводов.

1.4.3 Исследование влияния методики прочностного и гидравлического расчетов трубопроводов на эксплуатационные затраты и экономичность турбоустановки.

1.5 Анализ современных информационных технологий.

1.6 Выводы по главе. Постановка задач исследования.

Глава 2 . Разработка и анализ функциональной модели и информационных связей системы проектирования компоновок ПТУ.

2.1 Разработка функциональной модели типа «As-Is» («Как есть»).

2.1.1 Функциональная модель проектирования компоновок ПТУ на верхнем уровне (контекстной диаграммы).

2.1.2 Первая декомпозиция функциональной модели.

2.1.3 Вторая и последующие декомпозиции функциональной модели.

2.2 Анализ функциональной модели типа «As - Is» и определение путей возможного совершенствования технологии проектирования компоновок ПТУ.

2.2.1 Выявление и анализ итераций в функциональной модели.

2.2.2 Разработка словарей понятий и терминологии.

2.2.3 Построение схемы потоков работ («Work Flow» - диаграммы).

2.3 Разработка математических моделей совершенствования процесса проектирования компоновок ПТУ.

2.3.1 Выбор целевой функции.

2.3.2 Анализ методики проектирования компоновок ПТУ в зависимости от выбранной целевой функции. Выявление и анализ критического пути процесса проектирования компоновок.

2.4 Разработка функциональной модели типа «То Ье» («Как будет»).

2.4.1 Модификация схемы потоков работ.

2.4.2 Критический путь модифицированной информационной модели типа «То-Ве».

2.5 Формулировка требований к разрабатываемой системе, разработка логики проектирования.

2.5.1 Описание объектов проектирования компоновки и строительных конструкций с точки зрения информационных систем.

2.6 Выводы по главе.

Глава 3 . Разработка расчетного функционала системы проектирования компоновок ПТУ.

3.1 Подсистема расчета трубопроводов на прочность и самокомпенсацию тепловых расширений.

3.1.1 Методики сбора исходных данных для расчета трубопроводов.

3.1.2 Методика расчета трубопроводов на прочность и самокомпенсацию тепловых расширений.

3.2 Разработка подсистемы расчета трехшарнирных систем компенсации тепловых расширений трубопроводов.

3.2.1 Методика расчета трехшарнирных систем компенсации тепловых расширений.

3.2.2 Сбор исходных данных.

3.2.3 Анализ и обобщение полученных результатов расчета.

3.3 Выводы по главе.

Глава 4 . Разработка проектирующей части системы проектирования компоновок ПТУ.

4.1 Разработка основных положений процесса проектирования.

4.1.1 Ассоциативность.

4.1.2 Параметризация.

4.1.3 Принципы автоматизированного использования традиционных решений.

4.1.4 Автоматическое наложение информационных связей.

4.2 Разработка информационной модели и формирование библиотек стандартных и уникальных элементов компоновок ПТУ.

4.2.1 Разработка информационной модели библиотек.

4.2.2 Принципы использования библиотечных элементов.

4.3 Усовершенствованная методика проектирования компоновок теплофикационных ПТУ

4.3.1 Система проектирования.

4.3.2 Метод проектирования.

4.4 Выводы по главе.

Глава 5 . Апробация пилотного проекта и реализация разработок по совершенствованию методик проектирования компоновок ПТУ.

5.1 Проект компоновки ПТУ с турбиной Т-50/60-8,8.

5.1.1 Особенности ПТУ Т-50.

5.1.2 Особенности проекта компоновки ПТУ Т-50.

5.2 Проект компоновки ПТУ с турбиной К-110-1,6.

5.2.1 Особенности ПТУ с турбиной К-110.

5.2.2 Особенности проекта компоновки К-110.

5.3 Проект компоновки ПТУ с турбиной Т-113/145-12 для ПГУ-410.

5.3.1 Особенности ПТУ Т-113.

5.3.2 Формирование структуры компоновки.

5.3.3 Разработка модели строительных конструкций.

5.3.4 Разработка моделей трубопроводов.

5.4 Рекомендации для инженерной практики.

5.4.1 Проектирование компоновки.

5.4.2 Проектирование трасс трубопроводов.

5.4.3 Разработка рекомендаций для проектирования трубопроводов и выпуска рабочей документации.

5.5 Выводы по главе.

От качества и сроков выполнения компоновки, разрабатываемой турбинным заводом, в конечном счете, напрямую зависят качество и сроки работы Генпроектировщика электростанции, сроки монтажа, пуска, а в последующем и надежная эксплуатация турбоустановки в целом. Концепция поддержки жизненного цикла ПТУ предусматривает, в том числе, широкую поддержку на стадии проектирования изделия. Именно по работам, связанным с проектированием компоновок ПТУ, в литературе практически отсутствуют данные в отличие, к примеру, от работ по проектированию и конструированию собственно паровой турбины.

При проектировании ПТУ приходится «увязывать» новое оборудование (с новыми параметрами, новыми возможностями) со старыми системами производства пара, а теплофикационные установки со старыми сетевыми магистралями. Так, например, новые паровые турбины, рассчитанные на сверхкритические параметры пара, в конкретных условиях эксплуатации работают на паре более низких параметров, поскольку нет возможности или необходимости заменять котельное оборудование. Особую сложность в вопросах компоновки ПТУ представляют теплофикационные ПТУ, как требующие наиболее сложных технических решений при компоновке оборудования и трассировке трубопроводов установок.

Из вышесказанного вытекает одна из главных задач современного проектирования ПТУ - выбор оптимальной конструкции теплофикационной турбины для конкретных условий. Для решения этой задачи необходимо изменение не только конструкции турбины, но в ряде случаев большого состава оборудования ПТУ.

Современные рыночные отношения в энергетике диктуют свои условия. Одним из них является внедрение прогрессивных технологий во всем - от проектирования до сервисного обслуживания. В работе выполнен не только анализ опыта проектирования компоновок, но и анализ существующих методов проектирования, что позволило выработать пути совершенствования процесса проектирования компоновок ПТУ и реализовать эти усовершенствования.

Актуальность темы диссертационной работы определяется тем, что в условиях современного рынка теплоэнергетического оборудования предъявляются высокие требования к срокам и качеству проектирования энергетических объектов, таких как ПТУ, машинный зал или ТЭС в целом. Необходимость учета разнообразных потребностей Заказчика в условиях рынка фактически привела к переходу на индивидуальное проектирование. Возможность реализации системы многовариантного проектирования компоновок ПТУ на стадии, предваряющей эскизное проектирование, представляет конкурентные преимущества турбинному заводу. Одним из путей выполнения этих требований является использование современных информационных технологий.

В современных условиях, как правило, возникает необходимость привязки компоновок ПТУ к уже существующим строительным конструкциям, схемам и оборудованию ТЭС. Особую сложность в вопросах компоновки ПТУ представляют теплофикационные ПТУ, как требующие наиболее сложных технических решений при компоновке оборудования и трассировке трубопроводов установок. Проектирование компоновок ПТУ является сложным многовариантным процессом в последовательности мероприятий по разработке проектно-конструкторской документации для ТЭС.

Предметом исследования являются методы проектирования компоновок теплофикационных ПТУ, как функционально и пространственно взаимосвязанной системы теплофикационной паровой турбины, сопряженного с ней генератора, подогревателей сетевой воды, другого вспомогательного оборудования (в том числе насосов, баков, подогревателей системы регенерации, эжекторов, фильтров и т.д.), связей между оборудованием в виде трубопроводов, прежде всего крупногабаритных трубопроводов теплофикационных отборов, а также строительных конструкций, используемых для крепления и обслуживания оборудования. Общепринято, что границами компоновки ПТУ являются элементы, функционально входящие в состав ПТУ.

Цель работы состоит в совершенствовании методов индивидуального проектирования компоновок теплофикационных ПТУ на основе современных информационных технологий с учетом разнообразных потребностей (требований) Заказчиков.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

1. Разработана концепция и обобщенная методика проектирования компоновок теплофикационных ПТУ.

2. Разработана модель данных и функциональная модель проектирования компоновок теплофикационных ПТУ в целях обеспечения непрерывных информационных связей между расчетной и проектирующей подсистемами.

3. Разработаны методики проектирования компоновок, базирующиеся на современных информационных технологиях в части широкого использования ассоциативности, параметризации, масштабируемости и автоматизации отдельных проектных процедур.

4. Разработана методика обеспечения устойчивой ассоциативной связи между проектирующей и расчетной подсистемами для исключения ручного ввода исходной информации в итерационных процедурах проектирования компоновок теплофикационных турбоустановок.

5. Уточнена методика расчета отдельных элементов трубопроводов теплофикационных ПТУ в целях гарантированного выполнения всех требований по надежности, прочности и компенсации тепловых расширений и обоснованного выбора необходимых запасов прочности.

Научная новизна состоит в том, что, базируясь на методах системного анализа, автором впервые для компоновок теплофикационных ПТУ:

- на основе методологии IDEF0 разработана и апробирована функциональная модель процесса проектирования, позволившая обосновать методику оценки целевой функции процесса проектирования ПТУ на Уральском турбинном заводе; сформулировать принципы автоматизированной реализации компоновочных решений; сформулировать требования к базам данных элементов компоновок ПТУ на основе современных информационных технологий;

- на основе определенной целевой функции методом диаграмм потоков работ («\¥огк-Ао\у»-диаграмм) выявлен критический путь процесса разработки проектно - конструкторской документации ПТУ и построена более эффектив8 ная последовательность работ, позволившая при использовании новых информационных технологий сократить срок проектирования компоновок в два раза;

- разработана и реализована информационно - логическая модель данных в методологии IDEF1X, позволившая за счет создания твердотельных моделей в процессе реализации обратных связей этапов проектирования компоновки ПТУ с теплофикационными турбинами исключить коллизии элементов компоновок как в части монтажных, так и эксплуатационных ограничений.

Достоверность и обоснованность результатов обеспечивается: применением современных стандартизованных методов и методологий системного анализа таких как: методология IDEF0, методология IDEEIX, метод теории графов, методология ассоциативности и параметризации, метод твердотельного проектирования; применением лицензионного программного обеспечения для твердотельного трехмерного моделирования компоновок ПТУ; использованием большого опыта проектирования компоновок.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные данные используются при проектировании компоновок теплофикационных ПТУ ЗАО «Уральский турбинный завод» с любой конфигурацией оборудования. Результаты работы также могут быть использованы при проектировании теплотехнической части теплоэлектростанции в целом. Разработанная технология обладает достаточной степенью универсальности и масштабируемости, что свидетельствует о возможности ее использования при проектировании схожих по структуре объектов (ПТУ с конденсационными турбинами). Разработанная информационная модель баз данных может быть использована в качестве примера для построения библиотек и баз данных для проектирования других объектов ПТУ (элементов вспомогательного оборудования).

Реализация результатов. Результаты работы использованы при проектировании компоновок ПТУ Т-50/60-8,8; К-110-1,6; Т-113/145-12,4; ПТ-30/35-90/15, а также при разработке строительных заданий и рабочих чертежей трубопроводов турбоустановок на ЗАО «Уральский турбинный завод».

На защиту выносятся:

1. Функциональная модель проектирования компоновок теплофикационных ПТУ и критический путь процесса разработки проектно - конструкторской документации ПТУ.

2. Модель данных и созданная на ее основе библиотека элементов оборудования и компоновок теплофикационных ПТУ.

3. Комплексная методика проектирования компоновок, базирующаяся на широком использовании ассоциативности, параметризации, масштабируемости и автоматизации отдельных проектных процедур.

4. Методика обеспечения устойчивой ассоциативной связи между проектирующей и расчетной подсистемами для исключения ручного ввода исходной информации в итерационных процедурах проектирования компоновок теплофикационных ПТУ.

5. Усовершенствованные (уточненные) методики расчета отдельных элементов трубопроводов теплофикационных ПТУ.

Личный вклад автора состоит в сборе, изучении и анализе существующих компоновок ПТУ; в обобщении опыта проектирования компоновок теплофикационных ПТУ; в формализации методики проектирования компоновок; формализации методики расчета трубопроводов; создании комплекса информационных моделей проектирования компоновок; разработке технологии проектирования компоновок с использованием твердотельного трехмерного проектирования.

Апробация работы. Основные материалы диссертационной работы обсуждены и доложены: на 6-й международной конференции и выставке «Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (CAD/CAM/PDM-2006)» (Москва, 2006 г); на 5-й международной научно - практической конференции «Совершенствование теплотехнического оборудования'. Реконструкция ТЭС. Внедрение систем сервиса, диагностирования и ремонта» (Екатеринбург, 2007 г); на 7-й международной конференции и выставке «Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (CAD/CAM/PDM-2007)» (Москва, 2007 г); на XIII конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ (Екатеринбург, 2007 г); на 8-й международной конференции и выставке «Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (CAD/CAM/PDM-2007)» (Москва, 2008 г)/

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 6 печатных работах, в том числе в одной публикации в изданиях из перечня, рекомендуемого ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка из 66 наименований, 4 приложений. Весь материал изложен на 143 страницах машинописного текста, содержит 53 рисунка, 7 таблиц.

Основные результаты и выводы по работе

1. Сформулированы основные положения процесса проектирования компоновок паротурбинных установок. Впервые автором разработана информационная модель проектирующей подсистемы в форме модели данных. Выполнена систематизация элементов библиотек, предложена подробная информационная структура библиотек элементов компоновок. Впервые разработаны основные положения по реинжинирингу бизнес-процессов проектирования компоновок паротурбинных установок. Впервые формализованы требования к процессу проектирования компоновок ПТУ в трехмерном твердотельном моделировании.

2. Впервые для условий Уральского турбинного завода разработана функциональная модель процесса выполнения проектной документации при проектировании компоновок ПТУ и выполнен ее анализ. Для определений путей реинжиниринга бизнес-процессов методом экспертных оценок определены приоритеты в совершенствовании процесса проектирования компоновок ПТУ. Использование методики экспертных оценок и матрицы сравнений позволило получить не только качественную, но и количественную оценку этих приоритетов: наиболее важным критерием определен срок разработки (приоритет 0,45), который был принят в качестве целевой функции при проведении реинжиниринга бизнес-процессов. На основе анализа функциональной модели построена диаграмма потоков работ («Work Flow» - диаграмма), позволившая выявить узкие места в процессе проектирования в соответствии с выбранной целевой функцией. Разработана новая функциональная модель «То-be», построена новая диаграмма потоков работ («Work Flow» - диаграмма). В модифицированной модели общее время выполнения проекта сократилось в два раза.

3. Предложена методика, позволяющая при проектировании трубопровода в автоматизированном режиме собирать исходные данные для его расчета, автоматически рассчитывать трубопровод на прочность, и корректно интерпретировать результаты расчета.

4. Разработана методика расчета трехшарнирных систем компенсации трубопроводов ПТУ с линзовыми компенсаторами в качестве шарниров. Впервые эта методика интегрирована в проектные процедуры с использованием трехмерного моделирования. Выполнен комплекс разработок по формализации методики расчета трубопроводов на прочность. Разработан ряд отдельных процедур по расчету элементов.

5. Проведена апробация предложенной автором технологии проектирования на реальных объектах. Объектами апробации стали компоновки ряда ПТУ с паровой турбиной Т-50/60-8,8; паровой турбиной К-110-1,6; паровой турбиной ПТ-30/35-90/10-5М; паровой турбиной Т-113/145-12,0 в составе ПГУ.

В представленной диссертационной работе обозначены итоги исследования по совершенствованию методов проектирования компоновок ПТУ с теплофикационными турбинами. Проведена большая работа по анализу существующих методов проектирования, особенностей компоновок ПТУ с различными типами паровых турбин. Исследованы расчетные методики, применяющиеся в этой области.

Путей совершенствования методов проектирования компоновок ПТУ несомненно еще множество. Однако их исследование будет гораздо более облегчено благодаря уже построенной функциональной модели и формализованным существующим методикам. Кроме того, приведенный материал можно использовать в качестве пособия при проектировании компоновок ПТУ.

1. Типовые нормы времени на разработку конструкторской документации. М.:ЦБНТ, 1977, 40с.

2. Укрупненные нормативы времени на работы специального конструкторского бюро паротурбостроения (СКБт).Свердловск: ПО «Турбомоторный завод», 1986. 249 с.

3. Трухний А. Д. Теплофикационные паровые турбины и турбоустанов-ки: учебное пособие для вузов / А.Д. Трухний, Б.В. Ломакин. М.: Издательство МЭИ, 2002. 540 с.

4. Рудомино Б.В. Проектирование трубопроводов тепловых электростанций / Б.В. Рудомино, Ю.Н. Ремжин. JI: «Энергия», 1970. 208 с.

5. Методические указания по контролю за тепловыми перемещениями паропроводов тепловых электростанций: РД 34.39.301-87. М.: СПО Союзтех-энерго, 1987.

6. Паровые турбины и турбоустановки Уральского турбинного завода / Под общей редакцией проф., д-ра техн. наук Ю. М. Бродова и канд. техн. наук В. В. Кортенко. Екатеринбург: «Априо», 2007. 460 с.

7. Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды: ПБ 10-573-03. М.: Госгортехнадзор РФ, НТЦ Промышленная безопасность, 2003. 128 с.

8. Нормы расчета на прочность трубопроводов пара и горячей воды: РД 10-249-98. М.: Госгортехнадзор РФ, НТЦ Промышленная безопасность, 1998. 344 с.

9. Казанский В.Н. Подшипники и системы смазывания паровых турбин — 3-е изд., перераб. и доп. / В.Н. Казанский, А.Е. Языков, Н.З. Беликова. Челябинск: Цицеро, 2004. 484 с.

10. Правила пожарной безопасности для энергетических предприятий: ВППБ 01-02-95 (РД 34.03.301-95). М.: ЕЭС России, 1995. 160 с.

11. Правила устройства и безопасной эксплуатации технологических трубопроводов: ПБ 03-585-03. М.: Госгортехнадзор РФ, НТЦ Промышленная безопасность, 2003. 128 с.

12. Абашидзе А.И. Фундаменты машин тепловых электростанций / А.И. Абашидзе, Ф.В. Сапожников, А.Т. Казанджян. М: «Энергия», 1975.

13. СНиП 2.02.05-87. Фундаменты машин с динамическими нагрузками. М.: Госстрой, 1987.14. — Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции: учебник / В.Я. Рыжкин. М: Энергоатомиздат, 1987. 328 с.

14. Справочник монтажника тепловых и атомных электростанций: Технология монтажных работ / Под ред. В.П., Банника и Д.Я. Винницкого. М.: Энергоатомиздат, 1983. 880 с.

15. Бененсон Е. И. Теплофикационные паровые турбины. / Е. И. Бенен-сон, JI. С. Иоффе М: Энергоатомиздат, 1986. 272 с.

16. Matthias Frankly SRS: The standardized repowering solution for 300 MW steam power plants in Russia / Matthias Frankly. Siemens AG: Siemens Power Generation, 2006.

17. СНиП П-58-75. Электростанции тепловые. Нормы проектирования. М.: Госстрой, 1976.

18. СНиП Ш-42-80. Магистральные трубопроводы. М.: Госстрой, 1980.

19. Симою J1.JI. Теплофикационные паровые турбины: повышение экономичности и надежности / J1.J1. Симою, Е.И. Эфрос, В.Ф. Гуторов, В.П. Лагун. СПб.: Энерготех, 2001. 208 с.

20. СНиП 2.05.06-85. Магистральные трубопроводы. М.: Госстрой,1985.

21. Говядко Г. М. Изготовление вспомогательного оборудования и трубопроводов электростанций / Г.М. Говядко, В.И. Есарев. Д.: Энергоатомиздат, 1989. 240с.

22. Никитина И.К. Справочник по трубопроводам тепловых электростанций / И.К. Никитина. М.: Энергоатомиздат, 1983. 176 с.

23. Баранов Г.Л. Детали машин и основы конструирования: учебник / Г.Л. Баранов. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2008. 288с.

24. Джонс Дж.К. Методы проектирования / Дж.К. Джонс. М.: Мир, 1986. 322с.

25. Ханзен Ф. Основы общей методики конструирования / Ф. Ханзен. Л.: Машиностроение, 1969. 164с.

26. Хилл П. Наука и искусство проектирования / П. Хилл. М.: Мир, 1973. 270с.

27. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования: учеб. для вузов / И.П. Норенков. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. 336с.

28. Бирбраер Р. Проектируем трубопроводы в Pro/ENGINEER. / Р. Бирбраер, А. Московченко, Ю. Космачев // САПР и графика. 2008. №6. С. 12-19.

29. Орельяна Урсуа И. Как организовать процесс трехмерного проектирования / И. Орельяна Урсуа // САПР и графика. 2008. №7. С. 78-86.

30. Турбин С.А. Комплексная автоматизация проектных работ — миф или реальность? / С.А. Турбин // САПР и графика. 2009. №4. С. 50-54.

31. Р50.1.028-2001. Информационные технологии поддержки жизненного цикла изделия. Методология функционального моделирования. М.: Госстандарт России, 2001. 50 с.

32. Брезгин В.И. Концепция информационной поддержки жизненного цикла турбин и турбинного оборудования как стратегия развития энергомашиностроения / В.И. Брезгин, Ю.М. Бродов, С.М. Зырянов // Тяжелое машиностроение. 2005. № 12. С. 2-5.

33. Куликов Г.Г. Методология управления машиностроительным предприятием на основе интеграции его бизнес-процессов / Г.Г. Куликов, К.А. Конев // Вестник УГАТУ. 2006. Т.7 №2(15). С.82-91.

34. Маклаков С.В. Моделирование бизнес-процессов AllFusion Process Modeler / С.В. Маклаков. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2003. 240 с.

35. Шикин Е.В. Математические методы и модели в управлении: Учеб. Пособие. - 3-е изд. / Е.В. Шикин, А.Г. Чхартишвили. М.: Дело, 2004. 440с.

36. ГОСТ 19.701-90. ЕСКД. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. М.: Изд-во стандартов, 1990.

37. Р50.1.028-2001. Информационные технологии поддержки жизненного цикла изделия. Методология функционального моделирования. М.: Госстандарт России, 2001. 50с.

38. Акимов П. Численно-аналитические методы расчета строительных конструкций: перспективы развития и сопоставления / П. Акимов, А. Золотов // САПР и графика. 2005. №1.

39. ГОСТ 2.304-81. ЕСКД. Шрифты чертежные. М.: Изд-во стандартов,1981.

40. ГОСТ 2.109-73 ЕСКД. Основные требования к чертежам. М.: Изд-во стандартов, 1973.

41. ГОСТ 2.307-68 ЕСКД. Нанесение размеров и предельных отклонений. М.: Изд-во стандартов, 1968.

42. ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам. М.: Изд-во стандартов, 1995.

43. Мартынов В.В. Улучшение эргономических показателей пользовательских интерфейсов веб - приложений /В.В. Мартынов, A.M. Кузнецов // Вестник УГАТУ. 2008.Т.7№1 (14). С.118-125.

44. Charles Powers. Pipeline Design Criteria. Altamont Pipeline Alingvent: Study Report, 2003.

45. Программная система СТАРТ. Расчет прочности и жесткости трубопроводов. Руководство пользователя: Версия 4.60. М.: НПО Трубопровод, 2007. 325 с.

46. ASME, В31.8, Gas transmission and distribution piping system, 199253. — Айнбиндер А.Б. Метод расчета тройников на воздействие внутреннего давления и изгибающих моментов, опыт США / А.Б. Айнбиндер, У. Грин // Строительство трубопроводов. 1993, №7.

47. Гаврилина Н.К. Нужны ли вам программные продукты для прочностного и гидравлического расчета трубопроводов, и есть ли от них толк? / Н.К. Гаврилина// САПР и графика. 2007. №5.

48. Баранов Г.Л. Расчет и проектирование механизмов и деталей машин на ЭВМ: учебное пособие / Г.Л. Баранов. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. 2008. 121с.

49. Эфрос Е.И. Эффективность получения дополнительной конденсационной мощности на теплофикационных турбоустановках / Е.И. Эфрос, Н.В. Татаринова// Электрические станции. 2006. №10. С. 26-32.

50. Сборник габаритных чертежей ВИФР 065111.001 ГЧ — ВИФР 065111.014 ГЧ. Таганрог: ОАО ТКЗ «Красный котельщик», 1999. 50с.

51. Теплообменное оборудование для тепловых электростанций: информационно-справочный каталог. Саратов: ОАО «Сарэнергомаш», 2005. 220с.

52. Трубопроводная арматура Чеховского завода энергетического машиностроения для тепловых электростанций: справочник / Под общ. Ред. В.И. Черноштана, С.А. Истомина. М.: МЭИ, 2007. 264 с.

53. Симою Л.Л. Влияние режимов работы турбины Т-250/300-240 на уровень влажности в ступенях ЦНД / Л.Л. Симою, Е.И. Эфрос, В.Ф. Гуторов // Электрические станции. 2005. №6. С. 27-32.

54. Баринберг Г.Д. Теплофикационная паровая турбина Т-53/67-8,0 для ПГУ-230 Минской ТЭЦ-3 // А.Е. Валамин, А.А. Гольдберг, А.А. Ивановский, В.Б. Новоселов, В.Н. Плахтий, Ю.А. Сахнин // Тяжелое машиностроение. 2008. № 09.

55. Благов Э.Е. Дроссельно-регулирующая арматура ТЭС и АЭС / Э.Е. Благов, Б.Я. Ивницкий. М.: Энергоатомиздат, 1990. 288 с.

56. СНиП 52-01-2003. Бетонные и железобетонные конструкции. М.: Госстрой, 2003.

57. Бурков В.Н. Теория графов в управлении организационными системами /В.Н. Бурков, А.Ю. Заложнев, Д.А. Новиков. М.: Синтег, 2001. 124 с.

58. Баринберг Г. Д. Эффективные паровые турбины ЗАО «Уральский турбинный завод» / Г.Д. Баринберг, А.Е. Валамин // Тепловые электрические станции. 2004. №11.

59. Доброхотов В.И. Теплофикация: возможности и проблемы реализации в современных условиях / В.И. Доброхотов, Ю.А. Зейнгарник. // Теплоэнергетика. 2007. №1. С. 9-11.

60. Непомнящий Е.Г. Инвестиционное проектирование: учебное пособие / Е.Г. Непомнящий. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2003.

61. Баринберг Г.Д. Перспективные паровые турбины для ПГУ / Г.Д. Баринберг, А.Е. Валамин, А.Ю. Култышев // Теплоэнергетика. 2008. №8. С. 2-9.

62. Марка Д.А. Методология структурного анализа и проектирования SADT / Д.А. Марка, К. Мак Гоуэн. М.: Мир, Метатехнология, 1993.

63. Smith R.W. Advanced Technology Combined Cycles / R.W. Smith, P. Polukort, C.E. Maslak, C.M. Jones, B.D. Gardiner. Schenectady, NY: GE Power Systems, GER 3936A. 20p.

64. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). М.: Министерство Энергетики РФ. 2003.

65. Tomlinson L.O. Single-shaft combined-cycle power generation system / L.O. Tomlinson and S. McCullough. Schenectady, NYA GE Power Systems, GER-3767C. 22p.

66. Cheski J.R. A large steam turbine retrofit design and operation history / J.R. Cheski, R Patel, К Rockaway, H Osaghae, M Christiansoa. Las Vegas: Siemens AG, Power-Gen International Conference, Dec 6, 2005.