автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.12, диссертация на тему:Совершенствование режимов пуска турбины К-300-240-2 в составе энергоблока

На правах рукописи

КУЛТЫШЕВ Алексей Юрьевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РЕЖИМОВ ПУСКА ТУРБИНЫ К-300-240-2 В СОСТАВЕ ЭНЕРГОБЛОКА

Специальность 05 04 12 - Турбомашины и комбинированные турбоустановки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003 174612

Екатеринбург - 2007

003174612

Работа выполнена на кафедре "Турбины и двигатели" теплоэнергетического факультета ГОУ ВПО "Уральский государственный технический университет - УПИ" и ЗАО "Ура1ьский турбинный завод'

Научный руководитель.

Научный консультант:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

кандидат технических наук, доцент Похорилер Валентин Леонидович

кандидат технических наук, доцент Голошумова Вера Николаевна

доктор технических наук, профессор Куличихин Владимир Васильевич

кандидат технических наук Мурманский Борис Ефимович

ОАО "Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им И И Ползунова" (ОАО "НПО ЦКТИ")

Защита состоится 13 ноября 2007г в 15 — часов на заседании специализированного совета Д 212 285 07 при ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет -УПИ» по адресу 620002, г Екатеринбург, ул С Ковалевской, 5, ауд Т-703

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет — УПИ»

Ваши отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу 620002, г Екатеринбург, К-2, ул Мира, 19, ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, ученому секретарю университета Тел (343) 375-45-74, факс (343) 334-67-82, e-mail lta_ugtu@mail ru, skbt@utz ru

Автореферат разослан «3» октября 2007 г

Ученый секретарь специализированного совета

К Э Аронсон

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальпость проблемы Повышение маневренных характеристик мощных паровых турбин при обеспечении надежности работы и высоких технико-экономических показателей стало центральным вопросом с момента ввода их в эксплуатацию

В ближайшие четыре-пять лет все блоки СКД мощностью 300 МВт, которые вводились в эксплуатацию в 60-70-е годы прошлого века, выработают свой парковый ресурс, в тоже время на сегодняшний день, в условиях нарастающего дефицита электроэнергии при массовом старении установленного на электростанциях основного оборудования, срок службы оборудования может быть продлен, если оно будет эксплуатироваться в щадящих условиях Типовые технологии пусковых режимов не отвечают современным требованиям к маневренности С учетом практически отсутствия традиционных средств регулирования температуры пара промперегрева на блоках сверхкритического давления мощностью 300 МВт с турбинами ХТЗ, встала проблема по устранению недопустимых температурных напряжений в "критических" элементах турбины Для этого необходимо разработать и проверить усовершенствованную технологию пуска, а также решить вопросы организации эксплуатационного контроля прогрева "критического" элемента данной турбины

Традиционные средства не справляются с обеспечением необходимой надежности и оперативности контроля и управления Эффективность автоматизации управления в значительной степени зависит от технологической обоснованности и знаний свойств объекта управления Значительное повышение производительности вычислительных инструментов дало возможность использовать сложные модели и постановки задач для адекватного описания физических процессов, ранее недоступных для моделирования

Цель работы:

- исследование нестационарного теплового и термонапряжешюго состояния элементов турбины К-300-240-2 в пусковых режимах,

- разработка новой усовершенствованной технологии пуска блока,

- разработка моделей эксплуатационного контроля прогрева РСД - "критического" элемента данной турбины

Для достижения поставленной цели в работе поставлены и решены следующие

задачи

1 Выполнен обзор и анализ современного состояния вопросов по разработке и оптимизации технологий режимов пуска паровых турбин, проведен анализ типовой технологии пуска турбины мощностью 300 МВт, определены факторы, отрицательно влияющие на маневренность и надежность, а также ротор среднего давления (РСД), как

"критический" элемент турбины К-300-240-2

2 Разработана новая технология и проведена проверка возможности реализации ее в условиям Рефтинской ГРЭС

3 Исследовано влияние различных начальных условий для моделирования задачи нестацтонарного прогрева РВД и РСД с целью выявления "критических" сечений, опредшены граничные условия для поставленных задач

4 На основе результатов математического моделирования термонапряженного состошия РВД и РСД в упругой постановке проведен сравнительный анализ типовой и усовфшенствованной технологии

5 Разработана и реализована двухмерная динамическая модель прогрева РСД и соопетствукмцая виртуальная модель для целей эффективного, непрерывного, эксшуатационного контроля АСУ ТП

Научная новизна и значимость работы заключаются в следующем

- доказано, что использование одномерной модели РСД, с учетом специфики конструкции ЦСД с внутренним корпусом и прямоточной схемой движения пара в проточюй части, возможно только в первом приближении,

- определено влияние характера течения пара в переднем концевом уплотнении (ПКУ) цилиндра среднего давления (ЦСД) при изношенном промежуточном уплотнении на прогрев РСД в зоне паровпуска,

- обоснована последовательность применения известных методов математического моделирования для оптимизации технологии пуска турбины в составе блока по критическим элемента»,

- нь основе математических моделей прогрева, выполненных в комплексе АКБУЭ, и данных о реальных пусках энергоблоков с турбинами К-300-240-2 исследованы тепловые и термонапрякеные состояния РВД и РСД, в основу разработанных моделей легло подробное моделироваше полной геометрии роторов с тепловыми канавками, дисками с галтелями, а также подробное задание начальных и граничных условий на каждом характерном участке роторов, соответствующих каждой пусковой операции,

- полечены и обоснованы экспериментальные данные по благоприятному термонапряжеиюму состоянию РСД при пуске по новой технологии, по результатам исследования сптимизированы графики пуска такой технологии,

- разработана модель прогрева РСД, учитывающая двухмерность температурного поля с использованием метода передаточных функций, впервые опробована методика расчета, входящих в дигамическую модель прогрева РСД, коэффициентов и так называемых

"функций положения" на базе расчетов температурных полей ротора при характерных (регулярных) режимах прогрева, разработана структурная схема виртуальной модели РСД для эксплуатационного контроля теплового состояния в темпе процесса, входящей в состав АСУ ТП энергоблоков

Практическая значимость работы Результаты работы легли в основу корректировки станционной инструкции (Рефтинской ГРЭС) по пуску энергоблоков с турбиной К-3 00-240-2 из различных тепловых состояний Практическая ценность работы также определяется возможностью использования ее результатов (моделей, алгоритмов их программной реализации, результатов расчетов) при решении ряда прикладных задач, положенных в основу разработок инструкций по эксплуатации турбин заводов-изготовителей и рекомендаций по корректировке станционной инструкции по пуску блока из различных тепловых состояний па конкретной ГРЭС, ТЭС, ТЭЦ

Достоверность и обоснованность результатов работы подтверждается корректным применением используемых методик расчета и обусловлена глубокой проработкой методики исследования, использованием при выполнении работы результатов экспериментов, проведенных ранее по общепризнанной отработанной методике с применением современной измерительной техники, использованием в работе руководящих технических материалов, а также применением для расчетных исследований сертифицированного, лицензионного пакета программ Water Steam Pro (регистрационный код BF6B6005) и сертифицированного, лицензионного программного комплекса ANS YS (лиц согл № 00106919), сопоставлением результатов с результатами, полученными другими авторами по оригинальным методикам, приведенными в доступных источниках информации

Автор защищает следующие положения:

- результаты исследования теплового и термонапряженного состояния РСД при пусках из различных тепловых состояний,

- усовершенствованную технологию пуска турбины К-300-240-2 из холодного и неостывшего состояний, характеризуемая толчком и разворотом ротора турбины до частоты вращения 900 1000 об/мин и последующим прогревом па этой частоте за счет подачи пара в ДСД из расширителя Р-20 и с учетом теплового состояния РСД,

- рациональную последовательность применения известных методов математического моделирования для оптимизации технологии пуска турбины в составе блока,

алгоритм математического моделирования прогрева ротора для целей эксплуатационного контроля в темпе процесса,

- двухмерную модель теплового и термонапряженного состояния РСД в процессе

прогрева для "on-line" контроля, входящего в состав АСУ ТП энергоблока

Апробация работы Основные положения и материалы диссертационной работы докладывались на следующих семинарах, конференциях и научно-технических сессиях научно-технические семинары кафедры "Турбины и двигатели" ГОУ ВПО УГТУ-УПИ (Екатеринбург, 2004-2007), VII, VIII, X и XI отчетные конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ (Екатеринбург, 2004-2007), Международная научно-техническая конференция «Состояние и перспективы развития энерготехнологии», XII и XIV Бенардосовские чтения (Иваново, 2005, 2007), VII Всероссийская научно-техническая конференция «Наука Промышленность Оборона» (Новосибирск, 2006), XXVI и XXVII Российская школа по проблемам науки и технологий (Миасс, 2006, 2007), XVI Школа-семинар молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А И Леонтьева "Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках" (Санкт-Петербург, 2007), V международная научно-практическая конференция «Совершенствование теплотехнического оборудования» (Екатеринбург, 2007)

Публикации По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 2 по списку

ВАК

Структура и объем работы Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка (120 наименований) Общий объем диссертации 149 страниц, включая 36 рисунков

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена общая характеристика диссертационной работы, показана ее актуальность, сформулирована цель работы, отражена научная новизна и практическая значимость

В первой главе проведен аналитический обзор научно-технической публикаций и научных трудов разных лет по вопросам повышения маневренных характеристик и совершенствованию переходных режимов паровых турбин в составе энергоблока

Отмечено, что в послевоенные годы появилась проблема старения турбинного оборудования, большинство причин аварий паровых турбин того времени связано с появлением трещин и изломами валов в результате циклической усталости, дефектов в материале и конструкции вала, вызывающих концентрацию напряжений Среди причин также отмечается несоответствие эксплуатационных условий и режимов работы, рекомендуемых в инструкциях по эксплуатации

В 1953 году появились статьи КП Селезнева, описывающие методику приближенного расчета температурных полей роторов и цилиндров турбин, разработанную

ЦКТИ По данной методике рассчитываемая конструкция, например, ротора сложной геометрической конфигурации разбивается на отдельные участки - тела простейшей формы (вдшндр, стержень), для каждого из которых определяется температурное поле путем решения соответствующего уравнения теплопроводности при заданных краевых условиях Это 5ыл серьезный шаг в данпом направлении, потому что формулы точных аналитических решешй трудны и не удобны для инженерных расчетов Однако обзор работ 60-х годов показал, что основная информация о температурных полях получена путем натурных тепловых испытаний эксплуатируемых на станциях агрегатов Необходимо отметить работы И В Ильинского, И Т Швеца, В И Федорова, К П Селезнева, А И Таранина, В Г Тырышкипа и других исследователей, в которых обобщены результаты многочисленных работ того времени институтов и заводов в области исследования теплового состояния роторов и цилиндров паровых и газовых турбин

В 70-е годы наблюдался рост единичных мощностей турбоагрегатов, в конструировании стало целесообразно применение двухстенной конструкции цилиндров и обогрева фланцев и шпилек В связи с этим, впервые встал вопрос ограничений в пусковых режимов мощных паровых турбин по условиям прочности роторов, диаметр которых увеличился, что привело к увеличению центробежных и температурных напряжений, ставших основным, лимитирующим скорость пусков фактором

На основании опыта работы турбины К-300-240-1 ХТГЗ и первых пусков Южным отделением ОРГРЭС совместно с ХТЗ, разработан комплекс мероприятий по усовершенствованию эксплуатационных характеристик этих турбин

Из-за трудности экспериментального изучения в условиях эксплуатации турбин на электростанциях, основные сведения для анализа, а также контроля термонапряженного состояния роторов стали использовать косвенные методы физического и математического моделирования прогрева с оценкой по формулам для простых геометрических тел с одномерпым температурным полем

В работах 70-х годов А Ш Лейзеровича, Е Р Плоткина, А Д Трухния, В И Берлянда, В Л Похорилера и других показано, что влияние сложной геометрической формы и реальных температурных полей в ряде случаев увеличивает расчетные значения температурных напряжений в 2-3 раза по сравнению с формулами для простых геометрических тел с одномерным температурным полем

В работах 80-х годов отмечено, что, несмотря на имеющиеся значительные достижения в режимных вопросах, характеристики пуска не отвечали в полной мере эксплуатационным требованиям На турбинах, которые уже находились в эксплуатации,

сложно осуществить серьезные изменения в конструкции, поэтому возрастала роль режимных методов ускорения и совершенствования режимов пуска без существенных конструктивных изменений Таким образом, появлялась необходимость в новых пусковых схемах, режимах, системах обогрева, в том числе посредством реконструкции

В этом направлении по широкому кругу вопросов велись совместные работы ВТИ, ОРГЭС, ЦКТИ, ХТЗ и учебных заведений (МЭИ, ЛПИ, ИЭИ, МВТУ, УПИ и др) По исследованию пусковых режимов энергоблоков известны многочисленные работы Н С Чернецкого, В Н. Галацана, В А Палея и других, также совместно с сотрудниками Харьковского политехнического института и Института проблем машиностроения, в числе которых руководитель направления академик АН УССР Л А Шубенко-Шубин, Д А Переверзев, А Г Лебедев и В А Кострыкип По объекту исследования данной работы, турбине К-300-240 ХТЗ, в 1982 году под редакцией Ю Ф Косяка была выпущена книга "Паровая турбина К-300-240 XII3" Главы этой книги, посвященные режимам пуска и останова турбоагрегата и исследованиям теплового и термонапряженного состояния, написаны ранее упомянутыми исследователями и сотрудниками ХТЗ, соответственно, В Н Галацаном и В А Палеем Материал книги написан по результатам освоения и опыта эксплуатации данной турбины, которые сопровождались расчетными и экспериментальными исследованиями завода-изготовятеля

Что касается методик решения задач нестационарной теплопроводности применительно к турбинам в режимах пуска, все чаще подходили к мнению необходимости рассмотрения потоков тепла, как минимум, в двух направлениях, поэтому большое значение приобретали методы аналогии и численные методы решения дифференциальных уравнений Аналитические методы стали использоваться реже, ввиду применимости их для областей классической формы Однако их применение позволяло проанализировать влияние необходимых факторов на результат решений

При численном решении тепловых задач наибольшее распространение получили метод тепловых балансов, метод конечных разностей и метод конечных элементов

Одной из лабораторий Центра высокопроизводительных кластерных технологий совместно с сотрудниками СПбГГУ была разработана специализированная программная система для расчета нестационарной теплопроводности и температурных напряжений роторов паровых турбин В основу программы легли работы Ю Г Исполова, Н Н Шаброва

В Институте проблем машиностроения (г Харьков, Украина) под руководством АЛ Шубенко и ДА Переверзева идет работа по вопросам рационализация режимов прогрева-нагружения турбин и повышение их маневренности В рамках этой работы

разработан метод решения задач управления тепловым состоянием наиболее термонапряженных узлов цилиндров паровых турбин в процессе их эксплуатации в пиковых и полупиковых режимах

Необходимо отметить работы по анализу режимов прогрева турбин при пусках из различных тепловых состояний, системе диагностики и прогнозирования пусков турбин по температурному состоянию узлов, повышению ресурса и надежности РСД мощных паровых турбин, выполненные в ОАО "НПО ЦКТИ" С Ш Розенбергом, Л П Сафоновым, В С Шаргородским, А Н Коваленко, Л А Хоменком, Ю К Петреней, И С Козловым, В Л Шилиным и другими Разработана и внедрена на блоках мощностью 300 МВт информационно-диагностическая система турбоустановки "Ментор", предназначенная для повышения надежности и безопасности при эксплуатации турбоустановки, улучшения ее технико-экономических показателей, продления ресурса оборудования

На основании рассмотренных результатов исследований, выполненных научно-исследовательскими институтами, пуско-наладочными организациями, учебными заведениями и заводами-изготовителями проанализирован современный опыт и состояние вопроса по совершенствованию пусковых режимов паровых турбин на сегодняшний день, а также определены основные проблемы и направления их решения

Вторая глава посвящена рассмотрению методических вопросов и описанию математических и приборных методов, используемых при автоматизации пусков турбин и, в частности, для моделирования роторов турбин в процессе пуска В этой главе диссертационной работы проводится сравнение и обоснование использования набора методов, как составных частей методики исследовательского моделирования и контроля теплового состояния элементов турбины в переходных режимах

Процесс выбора модели исследования и оптимизации графиков пуска итеративен, при этом на каждом шаге итерации разработчик пытается найти более совершенные решения На первых этапах исходные предпосылки еще недостаточно четко определены, поэтому используются приближенные методы, расчеты и испытания Когда будут изучены и поняты главные явления, в анализ следует включить и второстепенные, ранее не учтенные факторы, чтобы обеспечить уверенность в том, что на последующих этапах проектирования не возникнет никаких неожиданностей и в целом будут получены наиболее удовлетворяющие результаты

Организация математического моделирования прогрева роторов является важной задачей автоматизации контроля за состоянием турбины при пусках Задание граничных условий прогрева роторов при математическом моделировании основывается на штатных

измерениях температуры и давления пара на входе в соответствующие цилиндры

Предметом рассмотрения при построении математической модели прогрева ротора являются выбор метода моделирования, анализ того, насколько допустимо линеаризовать задачу теплопроводности, то есть пренебречь зависимостью теплофизических свойств металла от температуры, насколько допустимо схематизировать геометрическую форму ротора, насколько необходимо учитывать изменения коэффициентов теплоотдачи от греющей среды к поверхности ротора при переходных режимах, выбор порядка приближения для принятой схемы моделирования

На сегодняшний день, аналитические методы решения уравнения теплопроводности удобно применять для линейных задач, то есть когда свойства тела не зависят от температуры, а также его форма относительно проста

Задачей разработки динамической модели прогрева ротора является поиск зависимостей, определяющих динамическую связь между температурным полем ротора и внешним воздействием - температурой греющего пара. Динамическая модель прогрева может быть получена в различной форме дифференциальное уравнение и-ого порядка или система дифференциальных уравнений I порядка, передаточные функции различного вида -с использованием преобразований Лапласа, дискретные передаточные функции - с использованием г-преобразования Каждая из этих перечисленных форм имеет свои достоинства и недостатки

Форма математической модели прогрева ротора с использованием передаточных функций на основе преобразования Лапласа удобна при разработке на ее основе устройств для эксплуатационного контроля прогрева ротора на основе аналоговой вычислительной техники При использовании же для целей контроля и управления прогревом турбин цифровой вычислительной техники получеппая форма модели не удобна для построения на ее основе соответствующих вычислительных алгоритмов Более удобными в этом случае являются, так называемые, дискретные модели процессов прогрева (на основе ^-преобразований и "функций положения")

Рассмотрено использование моделирования явлений на аналоговых установках основывается на методе аналогий, например, поля температуры в твердом теле можно уподобить другим физическим величинам (например, электрическому потенциалу или давлению жидкости)

Для роторов турбин основным методом изучения распределения температур является численное решение задачи нестационарной теплопроводности при задаваемых краевых условиях прогрева, соответствующих исследуемому режиму

и

Дня современной методологии исследований пусковых режимов характерно сочетание экспериментальных режимных испытаний на натурном оборудовании и методов математического моделирования При моделировании процессов, связанном с решением дифференциальных уравнений, наиболее часто используют следующие методы численного решения метод конечных разностей, метод конечных объемов, метод граничных элементов, метод конечных элементов

В главе рассмотрены основные функциональные зависимости, используемые для расчета и задания граничных условий теплообмена в процессе пуска блока, а также произведен выбор наиболее приемлемых

Форма задания граничных условий теплообмена основывается на использовании температур пара, омывающего ротора в контролируемых зонах на входе в цилиндры, частоты вращения и нагрузки электрического генератора

Произведен расчет коэффициентов теплоотдачи от омывающего пара к металлу для различных участков роторов ЦВД (для выполнения оценочного моделирования) и ЦСД турбины К-300-240-2 при пуске блока из "холодного" состояния по новому графику Коэффициенты теплоотдачи рассчитаны с использованием критериальных уравнений Результаты расчета коэффициентов теплоотдачи от пара к ротору а, Вт/м2 К для различных расходов пара, с учетом незначительности влияния на их величину, аппроксимированы упрощенной функциональной зависимостью от частоты вращения ротора и нагрузки турбины

Сформулированы основные положения моделирования теплового и термонапряженного состояния роторов

Приведены выводы по использованию аналитических и численных методов для моделирования прогрева ротора паровой турбины

В третьей главе рассмотрены особенности нестационарного теплового состояния элементов конструкции турбины К-300-240-2 в составе дубль-блока

Ввиду относительно высокой температуры греющего пара, поступающего после промежуточного пароперегревателя котла, и массивности РСД, в нем возникают температурные напряжения, по своему уровню превосходящие температурные напряжения в РВД турбины, поэтому при формировании задания на изменение температуры свежего пара ведущими показателями будут "эффективные" разности температур в РСД, то есть по термонапряженному состоянию РСД

л Поставлена одна из главных

проблем блоков со схемой одноступенчатого байпасирования -проблема пускового регулирования температуры пара промперегрева Рассмотрены различные варианты пускового регулирования температуры пара промперегрева использование пусковых байпасов, впрысков низкого давления, в том числе с использование в них форсунок с паровым распылением впрыскиваемой воды и комбинированные варианты Существенные недостатки этих вариантов привели к тому, что на некоторых энергоблоках средства, обеспечивающие пусковое регулирование температуры пара промперегрева, практически отсутствуют

Показаны результаты расчета прогрева РСД с изменением параметров по графику-заданию при пуске дубль-блока из холодного состояния по типовой инструкции

Наибольшие температурные напряжения возникают на дне тепловых канавок в зоне переднего концевого уплотнения (ПКУ) и диафрагменного уплотнения (ДУ) 2-й ступени Максимальные значения достигаются к 10-й минуте разворота на дне 4 и 6-й тепловых канавках по счету от диска 1-й ступени, а также в придисковых галтелях той же ступени

На рис 1 представлено распределение касательных ав, осевых оь радиальных <т, и эквивалентных сгзт (по Мизесу) температурных напряжений на дне тепловых канавок на рассматриваемом участке ротора Из рисунка видно, что в начале разворота (к 4-й минуте) максимальные температурные напряжения возникают в сечениях 4 9-й тепловых канавок, но в дальнейшем значения напряжений в сечении придисковой галтели со стороны ПКУ превышают их, и к моменту возникновения максимальных напряжений и радиальных разностей температур металла ротора достигают величины сгта^ал =417 МПа (см рис 2) Величина температурных напряжений с учетом таких факторов как, напряжения от центробежных и других механических сил вблизи перехода от галтели к полотну диска,

Рис 1 Распределение температурных напряжений в тепловых канавках ПКУ и 2-го ДУ по длине РСД турбины К-300-240-2 при пуске из холодного состояния по графикам типовой инструкции <t3„4, сгэ„'0 -эквивалентные температурные напряжения (по Мизесу) на дне тепловых канавок, соответственно, к 4 и 10-й минуте разворота, сте4, <тв10 - соответствующие

4 10

касательные температурные напряжения, ctz , az -соответствующие осевые температурные

4 10

напряжения, а,, at — соответствующие радиальные температурные напряжения

Рис 2 Изменение эквивалентных температурных напряжений в РСД турбины К-300-240-2 при пуске из холодного состояния по графикам типовой инструкции ст44 - эквивалентные температурные напряжения (по Мизесу) на дне, соответственно, 4 и 6-й тепловых канавок от диска 1-й ступени, о™, <т2ду - эквивалентные температурные напряжения в зоне галтелей диска 1-й ступени, соответственно, со стороны ПКУ и диафрагменного уплотнения 2-й ступени, N. МВт - нагрузка турбогенератора, п, об/мил — частота вращения ротора

накопленные на донной поверхности канавок повреждения от ползучести па стационарных режимах и предела текучести стали ротора, равного О0 2[4ОО°С] = 590 МПа, свидетельствует о возникновении неблагоприятного, с точки зрения опасности малоцикловой >сталости и снижения ресурса, состояния РСД Опыт эксплуатации мощных паровых турбин показал, что концентрация деформаций в зоне тепловых канавок роторов решающим образом сказывается на их долговечности

В реальности по описанным выше причинам осуществление пуска дубль-блока из холодного состояния по типовой инструкции практически невозможно, и поэтому температура пара перед ЦСД в процессе разворота турбины быстро возрастает до 420 440 °С даже при пусках блока из холодного состояния По результатам моделирования прогрева РСД по графикам реальных пусков по типовой технологии получено, что разность температур металла ротора по радиусу достигает 200 220 °С, что более чем в два раза превышает величину разности (90 100 °С), обычно принимаемую для таких роторов в качестве допустимой

Предполагалось использовать несколько технологий, позволяющих усовершенствовать пуск блока из холодного и неостывшего состояний Первый вариант технологии заключается в том, что пар после ЦВД делится на два потока, примерно одинаковых по расходу один поток поступает в тракт промперегревателя (ППП) растапливаемого котла и нагревается, а другой поток поступает в ППП второго корпуса

котла, который на этой стадии не растапливался и находился в резерве Смешивание двух потоков происходит в блоке клапанов промперегрева, что должно обеспечить сниженный уровень температуры пара промперегрева на входе в ЦСД Другой вариант основывается на толчке паром, подводимым на паровые впрыски до ППГ-1, с температурой 250 °С после ЦВД работающего соседнего блока, путем подачи его в ЦСД при закрытых клапанах ЦВД Также были проанализированы и экспериментально опробованы различные варианты пуска блока с разворотом турбины до 1000 1200 об/мин и прогревом ЦСД на этой частоте посторонним паром, подаваемым помимо ЦВД из коллектора собственных нужд

Недостатки этих технологий привели к разработке новой технологии с использованием пара из растопочного расширителя Р-20 Технология экспериментально отработана опытными пусками на дубль-блоках 300 МВт Рефтинской ГРЭС и состоит в следующем

- подача пара, генерируемого в растопочном расширителе Р-20 блока в тракт ППП с самого начала растопки котла,

- регулирование тепловыделения в топке котла на начальном этапе растопки таким образом, чтобы получить на выходе тракта ППП пар, температура которого соответствует тепловому состоянию ЦСД, параметры свежего пара, сбрасываемого на этой стадии через ПСБУ в конденсатор, не регулируются,

- толчок и разворот ротора турбины до частоты вращения 900 1000 об/мин и последующий прогрев на этой частоте за счет подачи пара в ЦСД, клапаны ЦВД при этом закрыты и РВД вращается в безрасходном режиме,

- толчок ротора при температуре пара перед ЦСД, на 70 100 °С превышающую температуру паровпуска ЦСД,

- прогрев ротора ЦСД при частоте вращения 900 1000 об/мин за счет постепенного повышения температуры пара промперегрева на выходе из котла до 380 420 °С, регулирование температуры пара после ППП осуществляется путем регулирования расхода топлива, подаваемого в котел,

- повышение температуры свежего пара до уровня, соответствующего тепловому состоянию ЦВД, после завершения прогрева ротора ЦСД на частоте вращения 900 1000 об/мин изменением расхода топлива, подаваемого в котел,

- подача пара в ЦВД и повышение частоты вращения ротора до номинальной, включение генератора в сеть,

- перевод котла на прямоточный режим и прекращение подачи пара из Р-20 в промперегрев котла,

- нагружение блока до 90 100 МВт при фиксированном положении регулирующих клапанов, обеспечивающих повышение давления свежего пара до номинального при указанной нагрузке,

- нагружение блока до 140 150 МВт (нагрузка, обеспечиваемая паропроизводитель-ностью одного корпуса котла) при номинальном давлении свежего пара,

- растопка и подключение второго корпуса котла и подключение его к работающему блоку, нагружение блока до номинальной мощности

Важным обстоятельством, обеспечивающим мягкий режим прогрева РСД, является толчок и разворот ротора до 1000 об/мин паром, подаваемым в ЦСД при безрасходном режиме работы ЦВД Накопленный опыт исследования безрасходных режимов ЦВД опроверг опасения превышения температуры рабочих лопаток из-за вентиляционных потерь Прогрев РСД при температуре пара перед ЦСД до 380 420 °С исключает заметный скачок этой температуры при повышении частоты вращения до номинальной путем подачи пара в ЦВД

Выполнено моделирование теплового и термонапряженного состояния РСД при прогреве по 7-ми из холодного и 5-и пусках из неостывшего состояния по новой технологии, проведенных на Рефтинской ГРЭС В результате получены картины изменения температурного и термонапряженного полей расчетной модели РСД Рассмотрим самый неблагоприятный пуск из холодного состояния по данной технологии

На рис 3 показано изменение радиальных разностей температур в РСД по характерным сечениям, в которых возникают максимальные температурные напряжения Из рисунка видно, что максимальная радиальная разность температур А/=134 °С возникает в сечении 7-й по счету от диска 1-й ступени в момент выхода на частоту вращения п=1050 об/мин Разность температур по радиусу ротора на участке ПКУ в других сечениях по обе стороны уменьшаются, и в сечении придисковой галтели в этот момент достигает Д/=128 °С В сечении галтели со стороны диафрагменного уплотнения 2-й ступени соответствующее значение равно Д/=120 °С

По рис 4 видно, ш'о максимальные эквивалентные (по Мизесу) температурные

напряжения а'зкв возникают на поверхностях дна галтели диска 1-й ступени и 7-й тепловой канавки, значения которых в "критический" момент времени достигают, соответственно, 330 МПа и 325 МПа На поверхности придисковой галтели со стороны диафрагменного уплотнения возникают близкие зпачения соответствующих температурных напряжений равные 310 МПа В других сечениях подобные напряжения достигают значений меньше 300 МПа, что в 2 раза меньше предела текучести стали ротора при данной температуре

дус

180

160

140

120

100

_ об 80

И" мин

3000 л 60

2000 40

1000 20

0 ■ 0

дь

'ли -ли

N \

п \

Г

1 /

N.

МВт

300

200

100

О

8 т.час

Рис

3 Изм-нение радиальных разностей температур РСД по результатам моделирования пуска из холодноо состояния по новой технологии N. МВт - нагрунса турбогенератора, п, об/мин -частота вращени ротора, ^ - температура

промперегрева, АЬ

радиальные

О 1 2 3 4 5 6 7 8 Т, час Рис 4 Изменение максимальных эквивалентных температурных напряжений на наружной поверхности ротора по результатам моделирования прогрева РСД при пуске из холодного состояния по новой технологии К, МВт — нагрузка турбогенератора, п, об/мин — частота вращения ротора, о'™, а 2„», а'7 - эквивалентные температурные напряжения, соответственно, на поверхностях придисковых галтелей со стороны ПКУ, ДУ 2-й ступени и дна 7-й по счету от диска 1-й ступени тепловой канавки

разности темпериур соответственно в сечениях придисковых гатгелей диска 1-й ступени со стороны ПКУ и диафрагменного уплотнения 2-й ступени, 7-й от дкжа 1-й ступени тепловой канавки, равные разностял соответствующих температур металла ^-^р

Опытна! апробация на Рефтинской ГРЭС и численная проверка описанной технологии пужа показала, что ее применение позволяет исключить возникновение недопустимых температурных напряжений в РСД При этом можно отказаться от традиционных средств регулирования температуры пара промперегрева, что заметно упрощает пусковую схему блока

В главе описана проведенная расчетная оптимизация графика пуска по такой технологии из холодного состояния методом перебора вариантов В заключение главы сделаны основнле выводы

В четвертой главе решаются вопросы по организации эксплуатационного контроля прогрева роторг на примере РСД турбины К-300-240-2

Увеличение возможностей и улучшения характеристик современных средств компьютерной тгхники дают возможность проводить сложное моделирование с получением наиболее полных и представительных результатов, сводя натурные режимные испытания по отработке гра4иков и инструкций к минимуму Однако использование для

эксплуатационного контроля и диагностики модели в двухмерной постановке представляет большие сложности ввиду того, что блок оборудования АСУ турбины и энергоблока многофункционален и выполнение его всех задач в реальном времени практически невозможно в связи со сложностью математики и большого количества точек требуемых обработки

Поэтому, возникает вопрос о возможности расчета в реальном масштабе времени по одномерной схеме, что не приводит к увеличению дискретизации шагов по времени и потере эффекта непрерывности контроля, либо об упрощении модели в двухмерной постановке

Одномерная модель во многих случаях достаточно точно воспроизводит температурное поле в "критических" сечениях роторов многих типов мощных паровых турбин, например, сечение зоны промежуточных уплотнений внутреннего корпуса цилиндров с петлевой схемой движения пара в проточной части, а также для зоны передних концевых уплотнений цилиндров без внутреннего корпуса Однако применение одномерной модели для роторов цилиндров с внутренним корпусом и прямоточной схемой движения пара в проточной части, характерной для ЦСД рассматриваемой турбины К-300-240-2, становится сомнительным В этом цилиндре в промежуточном уплотнении выполнена камера, соединенная с 5-й ступенью, которая расположена во втором отсеке вне внутреннего корпуса

Проведен анализ прогрева при различных пусках в случае неизношенного уплотнения, когда предполагается, что в промежуточное уплотнение поступает высокотемпературный пар от 1-й ступени ЦСД, с другой стороны - пар сравнительно невысокой температуры из межкорпусного пространства, прошедший четыре ступени внутреннего корпуса В таком случае в металле РСД в зоне промежуточного уплотнения возникает значительная осевая неравномерность, градиентами которой нельзя пренебрегать Также рассмотрены результаты случая изношенного состояния концевых уплотнений, при котором высокотемпературный пар от 1-й ступени вытесняет низкотемпературный пар, сработанный в первых четырех ступенях внутреннего корпуса, а интересующая зона омывается паром одинаковой температуры и осевые градиенты малозначимы

Сравнительный анализ результатов одномерной и двухмерной модели участка ротора в зоне ПКУ, 1 и 2-й ступеней ЦСД показал, что одномерная модель в момент разворота и выдержки дает заниженные значения максимальных эквивалентных температурпых напряжений на дне тепловых канавок в данных опасных сечениях В момент возникновения максимальных напряжений для случая неизношенного уплотнения погрешность достигает следующих значений (и для случая изношенного в скобках)

- поверхность придисковой галтели диска 1-й ступени в месте перехода от выступа ДУ к цилиндрической части - 29 (23)%;

- тоже со стороны ПКУ - 39 (33) %,

- поверхность дна 4-й по счету от диска 1-й ступени тепловой канавки - 37

Рис 5 Схема участка РСД в зоне паровпуска (32) %

Поэтому одномерная модель РСД является приближенной и пригодна только в качестве первого приближения Вместе с тем простота этой модели позволяет сравнительно легко произвести отладку или выбрать достаточно узкий диапазон подбираемых параметров для дальнейшей проработки оптимизируемых графиков пуска.

Затем рассмотрена разработка динамической модели прогрева РСД, то есть определение зависимостей, устанавливающих динамическую связь между температурным полем данного ротора и температурой пара на входе в ЦСД Данная модель учитывает полную геометрическую форму и двухмерное температурное поле, возникающее в роторе

Для создания динамической модели использован метод передаточных функций, названный методом "функций положения"

Принцип метода состоит в том, что осесимметричное тело ротора представляется образованным вращением вокруг оси и контура сложной формы (см рис 5), граница Г которого условно разделена на две части Г**, которая идеально теплоизолирована, т е

— =0, р**, и**еГ**, г**

и Г*, через которую осуществляется внешнее воздействие па температурное поле тела граничные условия на участке Г* определяются теплообменом с греющей средой при переменной во времени температуре tc(Fo) <р (Г*) и коэффициенте теплоотдачи (критерий Био) В1оу(Г*) и могут быть записаны зависимостью

1 д1

р* и* е Г*, ((Г*,Ро) + -

-(Г\Ро) = 1с(Ро)<?(Г*)

В10 у (Г*) дЯ

В последних выражениях приняты следующие обозначения N - нормаль к поверхности Г, р и и — цилиндрические относительные координаты, 2?; = а 1/К, I - характерный размер, а - коэффициент теплоотдачи, X - коэффициент теплопроводности металла, Го = а т/12, а — температуропроводность металла, <р (Г*) - известная функция, определяющая статическую связь между значениями температуры среды вдоль границы Г*,

у/ (Г*) - функция, описывающая изменение коэффициента теплоотдачи вдоль границы тела Г* В рассматриваемом случае процесс прогрева тела ротора описывается выражением

I'Л(р."У

-, (1)

ЕаХ

где в(р,и,в) - изображение по Лапласу функции в(р,и,Го)-/„,

вс0(в) - изображепие функции 1С(Ро) —^Г*^"'

/п - начальная температура тела ротора,

5 - параметр преобразования Лапласа по переменной Ро,

а = —^— Р (р* и*) +-1- —(р*. и*)

" <р(Г*) Вщ(Г*)х11(Г*) дА>

Функции PJp.il) названы "функциями положения" и подчиняются рекуррентной системе дифференциальных уравнений Пуассона

У2Р„(р,и) = Р,,(р,и), V =0, 1, 2, , Р,(р,и) = О

При граничных условиях

¥к(Г**) = 0, Р0=(р„и,) = \, ?У=Са.и,; = 0, у>1,

о1\

где - координаты внутренней точки тела, с наименьшей температурой

Для практических целей обычно достаточно использовать первые 2 3 функции Ру(р,и) (т <2-3) Для вычисления "функций положения" Р^(р,и) могут быть использованы программы расчета температурных полей в телах осесимметричной формы при граничных условиях Ш рода.

С целью решения данных задач проведено моделирование теплового состояния РСД при прогреве рассматриваемого тела при нулевых начальных условиях и изменениях температуры греющей среды по законам 0С,(со,Ро, 0с2(Ро) = а*2Ко2, 6с3(Ео) = со3Ро3

По результатам моделирования прогрева при пусках из холодного и неостывшего состояний по различным графикам были получены "критические" сечения в зоне 7-й тепловой канавки по счету от диска 1-й ступени ЦСД, а также в зоне придисковых галтелей той же ступени В трех характерных сечениях (в зоне 7-й тепловой канавки ПКУ и в зоне придисковых галтелей 1-й ступени) были выбраны три точки, которые лежат на наружной обогреваемой поверхности, осевой расточке и на линии промежуточного относительного радиуса р = гтек / Я = 0,5 (см рис 5 )

На рис 6 представлена полученная зависимость Р„(р,и) в сечении придисковой галтели 1-й ступени со стороны ДУ 2-й ступени Точка на осевой поверхности этого сечения

имеет наименьшую температуру при прогреве из выбранных девяти точек, и поэтому принята за базовую точку

В модель, функционирующую в темпе процесса входят первые, уже вычисленные с большой точностью, функции Ру(р,и), V =0, 1, 2, 3 в конкретных точках контролируемых опасных сечений в виде численных коэффициентов, что показывает большую точность и экономичность всей модели прогрева РСД Коротко обозначим основные моменты

В основе модели используется приведенная ранее передаточная функция (1), которую можно переписать в виде

Р.(ск) Р.(аз) Р>(а0 Р>(а>)

Р=(аз) К(сч) й(а.)

°Р1=0,17 рг=0,5 рз=1,0й я.»

Рис 6 Функции Р], Р2, Рз в сечении 1 (и!) в зависимости от относительного радиуса ротора при различных коэффициентах теплоотдачи а «1 при п=1000 об/мин, а2 при п=3000 об/мин, а3 при N=150 МВт, а4 при N=300 МВт

¡(р,и,Ро) = Ъу ( Ро)Р„( р,и) -'-'(Ро)

I (2)

производная от функции

где у

температуры в характерной точке у(Ро)у -го порядка по переменной Для определения температуры в характерной точке ротора и ее производных учтем

ду

(Ян-Я*)2 ду

ду

у<2>(Ро) ■-

а2 у

а0(1-Кау) дт (1 -Кау) дт

д'у

т(Ро) =

___Т/ д2у

а02(1-Кау)2 дт2 (1-Кау)2 дт2

(Ли-Я,)4

д2у_

(Ни-Я.)6 д3у _ тр3 д3у а03(1-Кау)3 дт3 ~~ (1-Кау)3 дт3

В представленном выражении для температуропроводности металла использована линейная аппроксимированная зависимость от характерной температуры а = аа( 1 - Кау), где ао а Ка - постоянные величины Параметр Тр - "время" ротора Тр-12/ао В качестве характерного размера принято 1=И„-К€, где Ян - радиус наружной поверхности рассматриваемого ротора в зоне входа в ПКУ, Я, - радиус поверхности осевой расточки

В качестве характерной температуры, кроме у(Ро) используем температуру в точке "/*" ¡1 * () — ¡(Р1,,иг) па обогреваемой поверхности ротора в зоне входа в ПКУ. Для построения модели прогрева ротора, помимо базового соотношения (2), запишем граничные условия для данной точки "1 *"

д I

—' (г,.,х,.) = а1[1с(т)-11(г1.1х,.;] дг

Введем следующие обозначения

р = г/Яш, и = хЛ, Вг, = а1^И,-Лв1\ к = Ке1/Кш X

где Л„/, - соответствующие радиусы ротора в точке "7*", а, - коэффициент теплоотдачи на поверхности ротора в точке "/ *", гс(т) - температура греющей среды в точке "/*" При известных значениях 1с1(х) и Доопределим

Ф

Упрощенная структурная схема модели определения температуры ротора в произвольной точке "Г' показана на рис 7

Рис 7 Упрощенная структурная схема модели определения температуры ротора в произвольной точке "Г X - элемент перемножения, X - сумматор

На рис 7 «у/, Д», СV, обозначены коэффициенты и комплексы соотношений, опущенные в приведенных выкладках

Изложенные принципы позволяют осуществить "оп-!ше" контроль с достаточно простой реализацией такой модели в программном пакете блока оборудования АСУ ТП энергоблока В связи с этим следующим этапом проведена разработка структурной схемы виртуальной модели прогрева РСД В главе также сделаны основные выводы

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Показано на основе опытных и исследовательских данных, что осуществление пуска турбины К-300-240-2 в составе энергоблока из состояния долгого простоя по типовой инструкции не только неблагоприятно с точки зрения малоцикловой усталости и долговечности РСД и других элементов паровпуска ЦСД, но и невозможно Это связано с большими трудностями проведения технологических операций пускового регулирования температуры пара промперегрева, предполагаемыми традиционными средствами Поэтому попытки использования типовой инструкции приводят к частым выходам из строя средств регулирования температуры пара промперегрева, к срыву ведения пуска с графика-задания и, как следствие, к увеличению продолжительности пуска по сравнению с инструкцией

2 Выполнен большой объем работ по сравнительному анализу одномерных моделей с граничными условиями для "критических" сечений РСД с двухмерными моделями последнего при различных условиях прогрева Результаты моделирования РСД показали необходимость использования для оптимизации режимов пуска и эксплуатационного контроля модель двухмерного характера, а не одномерного, как в большинстве случаев считалось до сих пор Одномерная модель может быть использована только в первом приближении

3 Рассмотрены различные способы усовершенствования технологии пуска турбины К-300-240-2 в составе дубль-блока и обоснован выбор технологии, основывающейся на развороте ротора турбины и прогреве РСД до необходимого теплового состояния подачей пара в ЦСД из расширителя Р-20

4 Выполнено моделирование прогрева РСД по графикам значительного количества пусков по новой технологии, чем подтверждено благоприятное состояние РСД при таких пусках

5 Произведен анализ наиболее часто используемых методов разработки динамических моделей прогрева. Показаны их недостатки при составлении динамических связей для моделей сложной формы при двухмерном температурном поле

6 Предложено построение динамической модели РСД по методу "функций положения" Проработан вариант составления экономичной динамической модели прогрева РСД с учетом потной геометрической формы

7 На основе вычисленных для РСД функций и коэффициентов для точек контролируемых сечений разработана достаточно простая структурная виртуальная модель прогрева ротора

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1 Култышев А Ю Использование виртуальной аналоговой модели прогрева ротора паровой турбины / А Ю Култышев, В Л Похорилер // Научные труды VII отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ сб статей Екатеринбург ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005 Ч 2 С 49-50

2 Култышев А Ю Новая технология пуска дубль-блоков 300 МВт / А Ю Култышев, В Л Похорилер // Научные труды VIII отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ сб статей Екатеринбург ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005 Ч 1 С 426-427

3 Култышев АЮ Методика оптимизации технологии пуска паровой турбины / А Ю Култышев, В Л Похорилер // Научные труды X отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ сб статей Екатеринбург ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006 Ч 2 С 205-208

4 Похорилер В Л Контроль прогрева ротора паровой турбины с помощью динамической модели, работающей в реальном времени / В Л Похорилер, А Ю Култышев // Теоретические и экспериментальные исследования в энерготехнологии межвуз сб научн тр Екатеринбург Вестник УГТУ-УПИ, 2005 № 4 (56) С 200-206

5 Похорилер В Л Новая технология пуска дубль-блоков 300 МВт / В Л Похорилер, А Ю Култышев, Л Л Грехов II Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития энерготехнологии» (XII Бенардосовские чтения) Раздел «Тепловые и атомные электростанции» Иваново ГОУ ВПО ИГЭУ, 2005 Т I С 119-120

6 Похорилер В Л Контроль прогрева роторов паровой турбины с помощью АСУ ТП / В Л Похорилер, А Ю Култышев // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития энерготехнологии» (XII Бенардосовские чтения, 1-3 июня) Раздел «Тепловые и атомные электростанции» Иваново ГОУ ВПО ИГЭУ, 2005 TIC 120

7 Похорилер В Л Моделирование термонапряженного состояния прогрева ротора паровой турбины для задачи оптимизации технологии пуска энергоблока по продолжительности и надежности / В Л Похорилер, В Н Голошумова, А Ю Култышев // Труды VII Всероссийской научно-технической конференции «Наука Промышленность Оборона» (19-21 апреля) Новосибирск НГТУ, 2006 С 377-379

8 Култышев А Ю Термонапряженное состояние ротора среднего давления паровой турбины К-300-240-2 при пусках из холодного состояния / А Ю Култышев, В Л Похорилер // Труды XXVI Российской школы «Наука и технологии» (27-29 июня, г Миасс) Москва РАН, 2006 С 253-260

9 Култышев А Ю Анализ температурного поля ротора среднего давления паровой турбины К-300-240-2 при прогреве в процессе пуска / А Ю Култышев, В Л Похорилер, А А Ивановский // Труды XVI Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А И Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках» (21-22 мая, г Санкт-Петербург) М Издательский дом МЭИ, 2007 Т 2 С 139-141

10 Ивановский А А Определение условий теплообмена и температурных напряжений в стопорных клапанах турбин УТЗ с давлением свежего пара 12,& МПа / А А Ивановский, В Л Похорилер, А Ю Култышев // Труды XVI Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А И Леонтьева «Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках» (21-22 мая, г Санкт-Петербург) М Издательский дом МЭИ, 2007 Т 2 С 132-135

11 Похорилер В Л Динамическая модель прогрева ротора среднего давления паро»ой турбины К-300-240-2 с учетом двухмерного температурного поля / В Л Похорилер, В Н Голошумова, А Ю Култышев, // Краткие сообщения XXVII Российской школы «Наука и технологии» (26-28 июня, г Миасс) Екатеринбург УрО РАН, 2007 Секция 2 С 73-76

12 Култышев А Ю Сравнительный анализ одномерного и двухмерного моделирования процесса прогрева высокотемпературных роторов турбин / А Ю Култышев, В Л Похорилер // Научные труды XI отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ сб статей Екатеринбург ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2007 Ч 3 С 82-84

13 Похорилер В Л Вопросы термонапряженного состояния ротора среднего давления турбины К-300-240-2 при пуске по новой технологии / В Л Похорилер, А Ю Култышев, В Н Голошумова // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития энерготехпологии» (XIV Бенардосовские чтения, 29-30 мая) Раздел «Тепловые и атомные электростанции» Иваново ГОУ ВПО ИГЭУ, 2007 Т 1 С 171

Ризография НИЧ ГОУ ВПО УГТУ-УПИ 01 10 2007 Тираж 120 Заказ 82

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСОВ ПО РАЗРАБОТКЕ И ОПТИМИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЙ РЕЖИМОВ ПУСКА ПАРОВЫХ ТУРБИН.

1.1. Возникновение проблем ограничения маневренности и надежности турбины при пусках по условиям малоциклового ресурса роторов и этапы исследований для их решения.

1.2. Современные решения проблем оптимизации режимов пуска и эксплуатационного контроля по критическим элементам турбины.

1.3. Постановка задач.

2. ВЫБОР МЕТОДОВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПОСТАВЛЕННЫХ ЗАДАЧ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ РЕЖИМОВ ПУСКА ТУРБОУСТАНОВКИ.

2.1. Цели автоматизации процесса пуска турбоустановки.

2.2. Автоматизация дискретного управления.

2.3. Автоматизация непрерывного управления.

2.3.1. Реализации непрерывного управления по временным программам.

2.3.2. Непрерывное управление при пусках по замкнутой схеме.

2.3.3. Расчетное формирование управляющих воздействий.

2.4. Математическое моделирование прогрева при переходных режимах.

2.4.1. Аналитические методы.

2.4.2. Моделирование на основе метода аналогий.

2.4.3. Численные методы.

2.5. Основные положения моделирования теплового и термонапряженного состояния роторов.

2.6. Моделирование теплового и термонапряженного состояния РСД.

Выводы к главе.

3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПУСКА ДУБЛЬ-БЛОКА МОЩНОСТЬЮ 300 МВТ.

3.1. Особенности нестационарного теплового состояния элементов конструкции турбины К-300-240-2 в составе дубль-блока.

3.2. Анализ температурного и термонапряженного состояния РСД при пусках по типовой инструкции.

3.3. Выбор пути по усовершенствованию технологии пуска блока.

3.4. Новая технология пуска дубль-блоков мощностью 300 МВт.

3.5. Анализ температурного и термонапряженного состояния РСД при пусках по новой технологии.

3.6. Оптимизация режима пуска турбины по термонапряженному состоянию РСД.

3.6.1. Определение задач оптимизации режима пуска турбины.

3.6.2. Оптимизация графиков пуска турбины К-300-240-2 в составе дубль-блока из холодного состояния по новой технологии.

Выводы к главе.

4. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЙ КОНТРОЛЬ ПРОГРЕВА РОТОРА СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ.

4.1. Сравнительный анализ использования одно- и двухмерной моделей прогрева РСД.

4.2. Разработка динамической модели теплового и термонапряженного состояния РСД.

4.3. Разработка структурной схемы виртуальной модели прогрева РСД для АСУ ТП энергоблока.

Выводы к главе.

В связи с серьезной реструктуризацией и реформированием энергетической отрасли России, ее переделом, а также изменением обстановки потребления электрической энергии, возникает и ставится задача сохранения экономичности и долговечности работы оборудования при достаточно большом количестве пусков энергоблоков после непродолжительных резервов на несколько суток.

Поэтому в настоящее время весьма актуальна проблема автоматизации и совершенствования технологии пуска энергетических блоков, так как повышаются требования к маневренности энергоблоков, надежности энергосбережения в условиях роста неравномерности графиков нагрузки энергосистем. Возрастает объем используемой информации и количество объектов воздействия для современных энергоблоков, поэтому традиционные средства не справляются с обеспечением необходимой надежности и оперативности контроля и управления. Вместе с тем, реальная продолжительность переходных режимов, как правило, больше предусмотренной инструкцией по пуску, а также имеются регулярные ограничения по показателям состояния и критериям надежности турбин [1].

Автоматизация технологических процессов включает в себя:

- создание средств автоматизации и формирование структуры АСУ;

- разработка, построение алгоритмов и программ автоматического управления (технологических основ автоматизации);

- подготовка оборудования к автоматизации.

Это положение отражается в ГОСТ 34.601-90 [2], предусматривающем в качестве отдельных этапов при создании АСУ ТП разработку общих решений по системе и ее частям, функционально-алгоритмической структуре системы, по функциям персонала и организационной структуре технических средств, по алгоритмам решения задач и применяемым языкам программирования, по организации и ведению информационной базы, системе классификации и кодировании информации, по программному обеспечению.

Одной из самых важных составных частей этапа создания алгоритмической структуры АСУ является разработка технологических основ автоматизации. Подготовленность технологической базы существенно влияет на успех и эффективность автоматизации. Разработчик проводит детальное изучение объекта автоматизации и необходимые научно-исследовательские работы, связанные с поиском путей и оценкой возможности реализации требований пользователей.

В свою очередь, средства реализации алгоритмов автоматизированного контроля и управления оказывают заметное влияние не только на форму, но и на содержание алгоритмов, на выбор объема и способов автоматизации.

Разработка технологических основ автоматизации включает в себя:

- анализ объекта управления;

- исследование рабочих процессов объекта;

- формулировку задач управления;

- необходимую для проектных задач реконструкцию объекта;

- построение математических моделей объекта автоматизации;

- исследование динамических характеристик объекта;

- разработку информационного и алгоритмического обеспечения АСУ.

Этой части в общем комплексе работ по созданию АСУ ТП паровых турбин энергоблоков ТЭС и АЭС уделяет меньше внимания по сравнению с вопросами разработки структуры и средств автоматизации.

Увеличение функциональных возможностей, улучшение характеристик современных средств автоматики и компьютерной техники дают возможность повышать уровень автоматизации.

В связи с этим, задача формирования подходов к разработке технологических основ автоматизации становится актуальной. Методы, которые используются при этом, в частности эксплуатационный контроль за состоянием оборудования, построения алгоритмов и программ автоматического управления могут быть использованы для проработки переходных режимов энергоблоков.

Турбинное оборудование в большей степени обуславливает скорость и характер технологических процессов при пусках энергоблоков.

В автоматизации упразления пусками паровых турбин в составе энергоблока можно выделить три составные части:

- автоматизация контроля за состоянием оборудования и ходом технологического процесса;

- автоматизация дискретного управления;

- автоматизация непрерывного управления - пускового регулирования.

Автоматизация контроля дает возможность своевременно получать текущую информацию о состоянии оборудования и ходе управляемых процессов.

Автоматизация дискретного управления предусматривает автоматизированное воздействие на объекты управления с дискретным изменением состояния.

Непрерывное управление предполагает изменение в реальном времени параметров работы оборудования по программе, реагирующей на состояние оборудования в процессе пуска.

При реализации усовершенствований АСУ ТП энергоблоков и внедрении их на электростанциях можно выделить такие наиболее важные потенциальные источники экономии:

- повышение экономичности работы оборудования вследствие роста коэффициента полезного действия выработки электроэнергии в стационарных режимах и сокращения потерь теплоты при переходных режимах ввиду меньшего износа уплотнений турбин, в частности, нас интересует сокращение пусковых потерь из-за уменьшения длительности пусков (предотвращение пластических деформаций разъемов цилиндров);

- повышение надежности работы оборудования, предотвращение аварийных ситуаций и повреждение оборудования;

- сокращение численности оперативного эксплуатационного персонала.

Автоматизация управления пусками имеет особое значение по сравнению с автоматизацией других переходных режимов. При пуске энергоблока осуществляется управляемое изменение (программное пусковое регулирование) большого числа параметров в широком диапазоне - от начального, предпускового, до номинального уровня, а также дискретное изменение состояния наибольшего числа объектов. При этом существует вероятность совершения оперативным эксплуатационным персоналом ошибок, которые могут задержать пуск, вызвать аварийное отключение энергоблока или привести к выходу из строя оборудования.

Поэтому автоматизация управления пусковыми режимами позволяет реализовать последовательность выполнения пусковых операций, обусловленную только требованиями технологии без учета способностей персонала, а также своевременно осуществить необходимые воздействия и проконтролировать их выполнение.

Все вышесказанное свидетельствует о необходимости постоянного совершенствования технологии режимов пуска турбины в составе энергоблока, решая задачи переработки пусковых схем, графиков-заданий и последовательности технологических операций.

В данной диссертационной работе произведено исследование температурного и термонапряженного состояния РСД турбины К-300-240-2 в процессе прогрева при пуске блока по различным вариантам технологий пуска из холодного и неостывшего состояний с сопоставлением результатов моделирования с экспериментальными данными. По результатам исследования проведена проработка и выбор конкретной технологии пуска. Также в рамках работы выполнена разработка динамической модели и схемы прогрева данного ротора.

Актуальность работы. Повышение маневренных характеристик мощных паровых турбин при обеспечении надежности работы и высоких технико-экономических показателей стал центральным вопросом с момента ввода их в эксплуатацию.

На сегодняшний день, в условиях нарастающего дефицита электроэнергии при массовом старении установленного на электростанциях основного оборудования, срок службы оборудования может быть продлен, если оно будет эксплуатироваться в щадящих условиях.

В ближайшие четыре-пять лет все блоки сверхкритического давления мощностью 300 МВт, которые вводились в эксплуатацию в 60-70-е годы прошлого века, выработают свой ресурс.

Типовые технологии пусковых режимов не отвечают современным требованиям к маневренности. С учетом практически отсутствия традиционных средств регулирования температуры пара промперегрева на блоках сверхкритического давления мощность 300 МВт с турбинами ХТЗ, встала проблема по устранению недопустимых температурных напряжений в "критических" элементах турбины. Для этого необходимо разработать, проверить усовершенствованную технологию пуска, а также решить вопросы организации эксплуатационного контроля прогрева ротора среднего давления, как "критического" элемента данной турбины.

Традиционные средства не справляются с обеспечением необходимой надежности и оперативности контроля и управления. Эффективность автоматизации управления в значительной степени зависит от технологической обоснованности и знаний свойств объекта управления. Значительное повышение производительности вычислительных инструментов дало возможность использовать сложные модели и сложные постановки задач для адекватного описания физических процессов, ранее недоступных для моделирования.

Актуальность проведенных исследований подтверждает и тот факт, что разработка новых безопасных и экономичных режимов предпускового прогрева, разворота и нагружения турбины требует обязательного изучения состояния высокотемпературных и массивных элементов объекта, наиболее опасным из которых является РСД. Результаты исследования циклической прочности паровых турбин мощностью 160-300 МВт, проводимые Харьковским филиалом ЦКБэнерго совместно с ВТИ, показали, что при существующем режиме работы за весь срок эксплуатации обеспечена циклическая прочность роторов и корпусов этих турбин, за исключением РСД турбины К-300-240 ХТЗ, на поверхности которого в зоне ПКУ не исключено появление трещин малоцикловой усталости [3]. Эти выводы подтверждаются обнаружением трещин на поверхности РСД в зоне ПКУ при проведении ремонтов.

Цель работы. Основной целью диссертационной работы являлось исследование теплового состояния РСД турбины в пусковых режимах и разработка принципов по снижению уровня температурных разностей и напряжений, возникающих в роторе ЦСД в процессе разворота и начального нагру-жения турбогенератора после включения в сеть.

Настоящая работа посвящена численной проверке и отработке предлагаемой усовершенствованной технологии пуска дубль-блока с турбиной К-300-240-2 путем моделирования ротора среднего давления, как самого термонапряженного элемента данной турбины в переходных режимах. Целями работы, в том числе, является исследование возможности использования различных моделей ротора для целей выявления "критических" сечений, отработки графиков пуска, к тому же подтверждение результатов проведенных испытаний. Одной из конечных задач работы является обоснование выбора типа и разработка динамической и виртуальной модели прогрева РСД при пуске для целей эксплуатационного контроля, основывающегося на проведенном анализе динамики изменения ведущих показателей текущего и прогнозируемого состояния РСД при изменении частоты вращения ротора (я), мощности турбогенератора (N3), и температуры пара на входе в ЦСД (tnn).

Научную новизну заключается в следующем:

- доказана возможность использования одномерной модели РСД, с учетом специфики конструкции ЦСД с внутренним корпусом и прямоточной схемой движения пара в проточной части, только в первом приближении;

- определено влияние характера течения пара в переднем концевом уплотнении (ПКУ) цилиндра среднего давления (ЦСД) изношенного промежуточного уплотнения на прогрев РСД в зоне паровпуска;

- обоснована последовательность применения известных методов математического моделирования для оптимизации технологии пуска турбины в составе блока по критическим элементам;

- на основе математических моделей прогрева, выполненных в комплексе ANSYS, и данных о реальных пусках энергоблоков с турбинами К-300-240-2 исследованы тепловые и термонапряженые состояния РВД и РСД; в основу разработанных моделей легло подробное моделирование полной геометрии роторов с тепловыми канавками, дисками с галтелями, а также подробное задание начальных и граничных условий на каждом характерном участке роторов, соответствующих каждой пусковой операции;

- получены и обоснованы экспериментальные данные по благоприятному термонапряженному состоянию РСД при пуске по новой технологии; по результатам исследования оптимизированы графики пуска такой технологии;

- разработана модель прогрева РСД, учитывающая двухмерность температурного поля с использованием метода передаточных функций; впервые опробована методика расчета, входящих в динамическую модель прогрева РСД, коэффициентов и так называемых "функций положения" на базе расчетов температурных полей ротора при характерных (регулярных) режимах прогрева; разработана структурная схема виртуальной модели РСД для эксплуатационного контроля теплового состояния в темпе процесса, входящей в состав АСУ ТП энергоблоков.

Практическая значимость. Результаты работы легли в основу корректировки станционной инструкции (Рефтинской ГРЭС) по пуску энергоблоков с турбиной К-300-240-2 из различных тепловых состояний. Практическая ценность работы также определяется возможностью использования ее результатов (моделей, алгоритмов их программной реализации, результатов расчетов) при решении ряда прикладных задач, положенных в основу разработок инструкций по эксплуатации турбин заводов-изготовителей и рекомендаций по корректировке станционной инструкции по пуску блока из различных тепловых состояний на конкретной ГРЭС, ТЭС, ТЭЦ.

Достоверность и обоснованность результатов подтверждается корректным применением используемых методик расчета и обусловлена глубокой проработкой методики исследования; использованием при выполнении работы результатов экспериментов, проведенных ранее по общепризнанной отработанной методике с применением современной измерительной техники; обеспечивается использованием в работе руководящих технических материалов; а также применением для расчетных исследований сертифицированного, лицензионного пакета программ Water Steam Pro (регистрационный код: BF6B6005) и сертифицированного, лицензионного программного комплекса ANSYS (лицензионное соглашение № 00106919); сопоставлением своих результатов с результатами, полученными другими авторами по оригинальным методикам, приведенными в доступных источниках информации.

Автор защищает:

- результаты исследования теплового и термонапряженного состояния РСД при пусках из различных тепловых состояний;

- усовершенствованную технологию пуска турбины К-300-240-2 из холодного и неостывшего состояний, характеризуемая толчком и разворотом ротора турбины до частоты вращения 900. 1000 об/мин и последующим прогревом на этой частоте за счет подачи пара в ЦСД из расширителя Р-20 и с учетом теплового состояния РСД;

- рациональную последовательность применения известных методов математического моделирования для оптимизации технологии пуска турбины в составе блока;

- алгоритм математического моделирования прогрева ротора для целей эксплуатационного контроля в темпе процесса;

- двухмерную модель теплового и термонапряженного состояния РСД в процессе прогрева для "on-line" контроля, входящего в состав АСУ ТП энергоблока.

Апробация работы. Основные положения и материалы диссертационной работы докладывались на следующих семинарах, конференциях и научно-технических сессиях: научно-технические семинары кафедры "Турбины и двигатели" ГОУ ВПО УГТУ-УПИ (Екатеринбург, 2004-2007); VII, VIII, X и XI отчетные конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ (Екатеринбург, 2004-2007); Международная научно-техническая конференция «Состояние и перспективы развития энерготехнологии», XII и XIV Бенардосовские чтения (Иваново, 2005, 2007); VII Всероссийская научно-техническая конференция «Наука. Промышленность. Оборона» (Новосибирск, 2006); XXVI и XXVII Российская школа по проблемам науки и технологий (Миасс, 2006, 2007); XVI Школа-семинар молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева "Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках" (Санкт-Петербург, 2007); V международная научно-практическая конференция «Совершенствование теплотехнического оборудования» (Екатеринбург, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ [4-16], в том числе 2 работы по списку ВАК.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (120 наименований). Общий объем диссертации 149 страниц, включая 36 рисунков.

Выводы к главе

1. Результаты сравнительного анализа одномерных моделей с граничными условиями для "критических" сечений РСД с двухмерными моделями последнего при различных условиях прогрева показали необходимость использования для оптимизации режимов пуска и эксплуатационного контроля модель двухмерного характера, а не одномерного, как в большинстве случаев считалось до сих пор. Одномерная модель может быть использована только в первом приближении.

2. Для описания и анализа динамики прогрева РСД предложен метод "функций положения" с проработкой учета двухмерных температурных полей. По результатам моделирования регулярных режимов прогрева РСД и полученным выражениям для расчета "функций положения" построены зависимости Р, - f(p,u), Р2 = f(p,u), Р3 = f(p,u) для опасных сечений РСД.

3. Разработана структурная схема виртуальной модели прогрева РСД, которая позволяет в реальном времени определять температуры металла в произвольной точке тела по заложенным достаточно простым соотношениям, использующим полученные частные значения функций Pv = f(p,u).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Показано на основе опытных и исследовательских данных, что осуществление пуска турбины К-300-240-2 в составе энергоблока из состояния долгого простоя по типовой инструкции не только неблагоприятно с точки зрения малоцикловой усталости и долговечности РСД и других элементов паровпуска ЦСД, но и невозможно. Это связано с большими трудностями проведения технологических операций пускового регулирования температуры пара промперегрева, предполагаемыми традиционными средствами. Поэтому попытки использования типовой инструкции приводят к частым выходам из строя средств регулирования температуры пара промперегрева, к срыву ведения пуска с графика-задания и, как следствие, к увеличению продолжительности пуска по сравнению с инструкцией.

2. Выполнен большой объем работ по сравнительному анализу одномерных моделей с граничными условиями для "критических" сечений РСД С двухмерными моделями последнего при различных условиях прогрева. Результаты моделирования РСД показали необходимость использования для оптимизации режимов пуска и эксплуатационного контроля модель двухмерного характера, а не одномерного, как в большинстве случаев считалось до сих пор. Одномерная модель может быть использована только в первом приближении.

3. Рассмотрены различные способы усовершенствования технологии пуска турбины К-300-240-2 в составе дубль-блока и обоснован выбор технологии, основывающейся на развороте ротора турбины и прогреве РСД до необходимого теплового состояния подачей пара в ЦСД из расширителя Р-20.

4. Выполнено моделирование прогрева РСД по графикам значительного количества реальных пусков по новой технологии, чем подтверждено благоприятное состояние РСД при таких пусках.

5. Произведен анализ наиболее часто используемых методов разработки динамических моделей прогрева. Показаны их недостатки при составлении динамических связей для моделей сложной формы при двухмерном температурном поле.

6. Предложена методика построения динамической модели РСД по методу "функций положения". Проработан вариант составления экономичной динамической модели прогрева РСД с учетом полной геометрической формы.

7. На основе вычисленных для РСД функций и коэффициентов для точек контролируемых сечений разработана экономичная структурная виртуальная модель прогрева ротора.

1. Лейзерович А.Ш. Современные проблемы и пути совершенствования переходных режимов блочных паровых турбин / А.Ш. Лейзерович, Е.Р. Плоткин // Теплоэнергетика. 1991. № 6. С. 61-65.

2. Автоматизированные системы. Стадии создания: ГОСТ 34.601-90.

3. Берлянд В.И. Обобщение результатов исследований циклической прочности паровых турбин мощностью 160, 200 и 300 МВт при переменных режимах / В.И. Берлянд, Е.Р. Плоткин // Теплоэнергетика. 1992. №6. С. 23-29.

4. Култышев А.Ю. Новая технология пуска дубль-блоков 300 МВт /

5. A.Ю. Култышев, В.Л. Похорилер // Научные труды VIII отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ: сб. статей. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. Ч. 1. С. 426-427.

6. Култышев А.Ю. Методика оптимизации технологии пуска паровой турбины / А.Ю. Култышев, В.Л. Похорилер // Научные труды X отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ: сб. статей. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. Ч. 2. С. 205-208.

7. Похорилер В.Л. Контроль прогрева ротора паровой турбины с помощью динамической модели, работающей в реальном времени /

8. B.Л. Похорилер, А.Ю. Култышев // Теоретические и экспериментальные исследования в энерготехнологии: межвуз. сб. научн. тр. Екатеринбург: Вестник УГТУ-УПИ, 2005. № 4 (56). С. 200-206.

9. Похорилер В.JI. Вопросы термонапряженного состояния ротора среднего давления турбины К-300-240-2 при пуске по новой технологии /

10. Бодашков Н.К. Аварии паровых турбин и борьба с ними. М. Л.: Госэнергоатомиздат, 1948. 160 с.

11. Швец И. Т. Вопросы нестационарного теплообмена в роторах турбин / И.Т. Швец, В.И. Федоров. Киев: Киевский университет, 1960. 283 с.

12. Селезнев К.П. Тепловое состояние роторов и цилиндров паровых и газовых турбин / К.П. Селезнев, А.И. Таранина, В.Г. Тырышкина. М. Л.: Машиностроение, 1964.284 с.

13. Плоткин Е.Р. Пусковые режимы паровых турбин энергоблоков / Е.Р. Плоткин Е. Р., А.Ш. Лейзерович. М.: Энергия, 1980. 192 с.

14. Плоткин Е.Р. Исследование термонапряженного состояния основных узлов с целью совершенствования переходных режимов и повышения маневренности паровых турбин энергоблоков: Автореф. дис. . доктора техн. наук. Л., 1985.44 с.

15. Методика расчета и исследования температурного состояния ротора ЦСД турбины 300 МВт при переменных режимах работы / С.А. Прохоров, М. А. Трубилов, Б.Н. Людомирский и др. // Теплоэнергетика. 1974. № 6.1. C. 55-60.

16. Лейзерович А. Ш. Ограничения для пусковых режимов мощных паровых турбин по условиям прочности роторов / А.Ш. Лейзерович // Теплоэнергетика. 1971. № 10. С. 88-91.

17. Мероприятия по усовершенствованию эксплуатационных характеристик турбины К-300-240-1 ХТГЗ / 4Т271-143 Пояснительная записка // Минэнерго СССР ЦКБ Харьковского филиала. Харьков, 1974, 59 с.

18. Новицкий Ю.И. Увеличение скорости пуска, останова и принудительного расхолаживания теплофикационных турбин в эксплуатационных условиях: Автореф. дис. канд. техн. наук. Л., 1980. 14 с.

19. Островецкий Р.И. Исследование теплового состояния и разработка рекомендаций рациональных режимов эксплуатации паровых турбин мощностью 800 МВт: Автореф. дис. канд. техн. наук. Л., 1977. 23 с.

20. Голынкин А.А. Исследование нестационарных тепловых процессов в приводных паровых турбин ВКв H3JI: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1976. 25 с.

21. Радин Ю.А. Совершенствование пусковых режимов паровых турбин сверхкритического давления энергоблоков ТЭС мощностью 250-300 МВт: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1988. 19 с.

22. Авруцкий Г.Д. Исследование режимов ускоренных пусков паровой турбины К-200-130 JIM3: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1975. 23 с.

23. Израилев Ю.Л. Исследование маневренности турбины К-300-240 ЛМЗ применительно к условиям глубокого регулирования нагрузки энергосистем: Автореф. дис. канд. техн. наук. М., 1975. 24 с.

24. Кострыкин В.А. Исследование процессов остывания и влияния их на маневренные характеристики мощных паротурбинных агрегатов / Автореф. дис. канд. техн. наук. Харьков, 1979. 20 с.

25. Плоткин Е.Р. Исследование термонапряженного состояния основных узлов с целью совершенствования переходных режимов и повышения маневренности паровых турбин энергоблоков: Автореф. дис. . доктора техн. наук. Л., 1985. 44 с.

26. Результаты режимных испытаний турбины К-300-240 ХТГЗ при пуске на скользящих параметрах пара / В.Н. Галацан, Г.П. Брагинский, С.И. Островский, Ю.Ф. Косяк, Е.П. Второв, В.Ю. Рущаков // Теплоэнергетика. 1967. № 12. С. 6-12.

27. Особенности пуска турбины К-300-240 ХТГЗ по типовой пусковой схеме дубль-блока 300 МВт / Н.С. Чернецкий, B.C. Поляков, Ю.А. Фолин, В.А. Поляков, В.Н. Галацан // Теплоэнергетика. 1970. № 2. С. 12-15.

28. Исследование работы концевых уплотнений турбины К-300-240 в переменных режимах / В.Я. Станиславский, Т.Б. Седых, В.Н. Галацан,

29. A.M. Любаровский, B.C. Поляков // Энергомашиностроение. 1970. № 5. С. 23-25.

30. Ильченко О.Т. Тепловое состояние цилиндров среднего давления в пусковых и переходных режимах / О.Т. Ильченко, В.Н. Галацан, Ф.М. Сухарев//Теплоэнергетика. 1971. № 12. С. 24-31.

31. Температурное и напряженное состояние блоков клапанов парораспределения турбин К-300-240 при сбросах нагрузки / В.А. Палей, Е.Р. Плоткин, Л.В. Половоцкий, Б.Г. Солнышкин // Теплоэнергетика. 1973. № 3. С. 27-31.

32. Шубенко-Шубин Л.А. Нестационарный конвективный теплообмен в элементах паротурбинных установок / Л.А. Шубенко-Шубин, Д.А. Переверзев // Энергомашиностроение. 1972. № 11. С. 1-4.

33. Шубенко-Шубин Л.А. Задачи теплового состояния элементов в системе проектирования мощных паротурбинных агрегатов / Л.А. Шубенко-Шубин, Д.А. Переверзев // Известия АН СССР: Энергетика и транспорт. 1976. №4. С. 85-92.

34. Переверзев Д.А. Задачи управления тепловым состоянием роторов турбомашин / Д.А. Переверзев, В.А. Кострыкин // Энергомашиностроение. 1978. вып. 26. С. 77-82.

35. Межмулов М.М. Исследование маневренных характеристик мощных паротурбинных агрегатов на моделях их теплового состояния / М.М. Межмулов, Д.А. Переверзев, В.А. Палей // Теплоэнергетика. 1981. № 2. С. 67-69.

36. Переверзев Д.А. Задачи синтеза теплового состояния сопряженных элементов теплоэнергетического оборудования типа фланцевых соединений / Д.А. Переверзев, А.Г. Лебедев // Проблемы машиностроения. 1987. вып. 28. С. 74-80.

37. Паровая турбина К-300-240 ХТГЗ / Под общей ред. Ю.Ф. Косяка. М.: Энергоиздат, 1982.272 с.

38. Лейзерович А. Ш. Технологические основы автоматизации пусков паровых турбин. М.: Энергоатомиздат, 1983. 176 с.

39. Контроль за прогревом роторов мощных паровых турбин ТЭС с помощью аналоговой модели/ А.Ш. Лейзерович, В.Н. Козлов, В.Д. Миронов и др. // Теплоэнергетика. 1977. № 8. С. 10-13.

40. Лейзерович А.Ш. Тенденция развития систем автоматического управления пуском паровых турбин / А.Ш. Лейзерович, А.Д. Меламед // Теплоэнергетика. 1972. № 2. С. 83-85.

41. Лейзерович А.Ш. Автоматизация управления пуском турбин АЭС /

42. A.Ш. Лейзерович, А.Д. Меламед // Теплоэнергетика. 1974. № 2. С. 24-29.

43. Лейзерович А.Ш. Организация управления пуском турбин типа К-800-240 по термонапряженному состоянию роторов / А.Ш. Лейзерович // Теплоэнергетика. 1975. № 8. С. 24-29.

44. Лейзерович А.Ш. О применении временных при автоматизации пусков паровых турбин / А.Ш. Лейзерович, А.Д. Меламед // Теплоэнергетика. 1979. №8. С. 27-31.

45. Лейзерович А.Ш., Панфилов В.А., Сергиевская Е.Н. Требования к технологическому оборудованию и построению алгоритмов автоматизированного логического управления в АСУ энергоблоков / А.Ш. Лейзерович,

46. B.А. Панфилов, Е.Н. Сергиевская // Теплоэнергетика. 1975. № 1. С. 16-19.

47. Опыт автоматизации пусковых режимов турбины АЭС / А.Ш. Лейзерович, А.Д. Мелемед, В.Б. Кириллов и др. // Электрические станции. 1976. № 11. С. 29-34.

48. Автоматизированная система управления турбиной К-800-240-5 / А.Ш. Лейзерович, А.Д. Меламед, В.А. Панфилов и др. // Электрические станции. 1984. № 6. С. 31-35.

49. Сафонов Л.П. Тепловое состояние высокоманевренных паровых турбин / Л.П. Сафонов, К.П. Селезнев, А.Н. Коваленко. Л.: Машиностроение, 1983.295 с.

50. Розенберг С.Ш. Исследование мощных паровых турбин на электростанциях / С.Ш. Розенберг, Л.П. Сафонов, Л.А. Хоменок. М.: Энергоатомиз-дат, 1994. 272 с.

51. Исполов Ю.Г. Конечно-элементный анализ нестационарных полей в деталях ГТУ / Ю.Г. Исполов, Н.Н. Шабров // Проблемы прочности. 1989. №12.

52. Живова Н.Б. Новый метод решения задач нестационарной теплопроводности / Н.Б. Живова, Ю.Г. Исполов // Материалы межвузовской научной конференции: XXVII неделя науки СПбГТУ (7-12 декабря 1998). СПб.: СПбГТУ, 1999. ч. III.

53. Куличихин В.В. К выбору отключения валоповоротного устройства паровых турбин / В.В. Куличихин, Г.Д. Авруцкий, В.Ф. Гуторов и др. // Электрические станции. 1977. № 10. С. 28-32.

54. Куличихин В.В. Остывание ротора ЦВД турбины Т-100-130 в зонах концевых уплотнений /В.В. Куличихин, Э.И. Тажиев, Б.Н. Людомирский // Электрические станции. 1983. № 12. С. 31-34.

55. Куличихин В.В. Разработка и исследование мероприятий по повышению маневренности и эксплуатационной надежности теплофикационной турбины УТМЗ типа Т-100-130: Дис. канд. техн. наук. М., 1978. 274 с.

56. Мурманский Б.Е. Применение экспертных систем для систем вибродиагностики паровых турбин // Известия вузов. Энергетика. 1996. № 5-6. С. 55-59.

57. Родин В.Н. Ремонт паровых турбин / В.Н. Родин, А.Г. Шарапов, Б.Е. Мурманский, Ю.А. Сахнин и др.. Екатеринбург: УГТУ, 2002. 296 с.

58. Коваленко А.Н. Система диагностики и прогнозирования пусков энергетических паровых турбин по температурному состоянию лимитирующих узлов / А.Н. Коваленко, Л.П. Сафонов, B.C. Шаргородский, В.Л. Шилин // Труды ЦКТИ. 1991. Вып. 265. С. 89-98.

59. Шаргородский B.C. Расчетно-экспериментальные исследования различных вариантов охлаждения роторов среднего давления турбин

60. К-300-240 ЛМЗ / B.C. Шаргородский, С.Ш. Розенберг, Л.А. Хоменок и др. // Труды ЦКТИ. 1989. Вып. 257.

61. Шаргородский B.C. Повышение технического уровня паровых турбин при внедрении систем принудительного парового охлаждения роторов /

62. B.C. Шаргородский, А.Н. Коваленко, Л.А. Хоменок, С.Ш. Розенберг и др. // Электрические станции. 1999. № 1.

63. Шаргородский B.C. Повышение ремонтопригодности, ресурса и надежности РСД мощных паровых турбин / B.C. Шаргородский, Л.А. Хоменок, С.Ш. Розенберг, И.С. Козлов, А.Н. Ремезов // Труды ЦКТИ. 2002. Вып. 283. С. 151-158.

64. Хоменок Л.А. Разработка и внедрение оптимальных решений по повышению технического уровня мощных паровых турбин на основании результатов промышленных исследований: Автореф. дис. . доктора техн. наук. СПб., 1997.

65. Шаргородский B.C. Анализ режима прогрева турбины К-300-240 ЛМЗ при пусках из различных тепловых состояний / B.C. Шаргородский, Л.А. Хоменок, В.В. Божко, В.К. Коновалов // Труды ЦКТИ. 2002. Вып. 283.1. C. 159-169.

66. Шаргородский B.C. Структура, назначение и основные принципы создания информационно-диагностической системы "Ментор" /

67. B.C. Шаргородский, В. В. Божко // Труды ЦКТИ. 2002. Вып. 283. С. 192-197.

68. Похорилер В. Л. Эксплуатационный контроль прогрева ротора паровой турбины / В.Л. Похорилер // Тяжелое машиностроение. 2002. № 2.1. C. 6-8.

69. Похорилер В.Л. Виртуальная аналоговая модель прогрева ротора паровой турбины для АСУ ТП энергоблоков / В.Л. Похорилер, И.Н. Макаров // Совершенствование турбин и турбинного оборудования: региональный сб. научн. ст. УГТУ. Екатеринбург, 2000, С. 26-37.

70. Тищенко Н. М. Введение в проектирование систем управления / 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1986. 248 с.

71. Лейзерович А.Ш. Разработка технологически основ автоматизации пусков паровых турбин тепловых и атомных электростанций: Автореф. дис. . доктора техн. наук. М., 1984. 40 с.

72. Похорилер В. Л. Решение нелинейных задач теплопроводности методом z-преобразования / В.Л. Похорилер // Инженерно-физический журнал. Минск. 1986. Июль, Т. LI. № 1.

73. Похорилер В.Л. Моделирование прогрева ротора паровой турбины при двухмерном температурном поле / В.Л. Похорилер // Теплоэнергетика. 1981. №5. С. 50-53.

74. Похорилер В.Л. Динамическая модель прогрева элементов энергетического оборудования при двухмерных температурных полях / В.Л. Похорилер // Известия вузов: Энергетика. 1985. № 7. С. 94-99.

75. Селезнев К.П. Электромоделирование температурных полей и проблемы повышения надежности и маневренности мощных турбоустановок / К.П. Селезнев, Л.П. Сафонов // Энергомашиностроение. 1973. № 9. С. 4-7.

76. Тихомиров М. Д. Основные аспекты решения тепловой задачи при моделировании литейных процессов. Тепловая задача / М.Д. Тихомиров // Литейное производство. 1998. № 4. С. 30-34.

77. Тихомиров М. Д. Основы моделирования литейных процессов. Сравнение метода конечных элементов и метода конечных разностей. Что лучше? / М.Д. Тихомиров, И.А. Комаров // Литейное производство. 2002. № 5. С. 22-28.

78. Тихомиров М.Д. Моделирования достижения и проблемы. Игры для взрослых "Полигон". Что дальше? / М.Д. Тихомиров, Д.Х. Сабиров, А.Р. Агроскин // Литейное производство. 2001. № 64. С. 33-35.

79. Тихомиров М.Д. Основы моделирования литейных процессов. Важные особенности систем моделирования / М.Д. Тихомиров // Литейное производство. 2004. № 5. С. 24-30.

80. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов / Пер. с англ. М.: Мир, 1979. 392 с.

81. Деклу Ж. Метод конечных элементов / Пер. на русский. М.: Мир, 1976. 96 с.

82. Автоматизация пуска блока 800 МВт / B.JI. Похорилер,

83. B.Б. Кацнельсон, В.М. Кременчугский и др. // Электрические станции. 1987. №10.

84. Похорилер В.Л. Аналоговая модель прогрева роторов мощных паровых турбин / В.Л. Похорилер // Энергомашиностроение. 1980. № 12.1. C. 12-16.

85. Похорилер В.Л. Моделирование прогрева деталей энергетического оборудования цилиндрической конфигурации / В.Л. Похорилер, В.А. Викулов // Теплоэнергетика. 1971. № 1. С. 46-49.

86. Похорилер В.Л. Разработка модели прогрева ротора мощной паровой турбины применительно к использованию в АСУ ТП энергоблоков / В.Л. Похорилер, Н.Н. Галимулин, А.И. Шкляр // Известия вузов: Энергетика. 1980. №12. С. 46-50.

87. Похорилер В.Л. Применение передаточных функций для анализа динамики прогрева элементов энергетического оборудования / В.Л. Похорилер, В.М. Куликов // Теплоэнергетика. 1972. № 10. С. 77-81.

88. Похорилер В.Л. Дискретная модель прогрева ротора паровой турбины / В.Л. Похорилер, А.И. Шкляр, Н.Н. Галимулин // Известия вузов: Энергетика. 1984. № 5. С. 84-89.

89. Похорилер В.Л. Двухмерная модель прогрева ротора влажнопаро-вой турбины АЭС / В.Л. Похорилер, А.И. Шкляр, А.В. Мальцев // Теплофизика ядерных энергетических установок: межвуз. сб. Свердловск: УПИ, 1984. Вып. 3. С. 86-91.

90. Похорилер В.Л. Моделирование прогрева роторов паровой турбины при двухмерном температурном поле и изменяющихся условиях теплообмена с греющим паром / В.Л. Похорилер, А.И. Шкляр / Известия вузов: Энергетика. 1982. № 4. С. 55-60.

91. Похорилер В.Л. Моделирование теплового состояния роторов паровых турбин АЭС / В.Л. Похорилер, А.И. Шкляр, О.Е. Политов // Теплофизика ядерных энергетических установок: межвуз. сб. Свердловск: УПИ, 1984. Вып. 3. С. 51-57.

92. Плоткин Е.Р. О расчете температурных напряжений в цельнокован-ных роторах паровых турбин / Е.Р. Плоткин // Теплоэнергетика. 1972. № 5. С. 67-70.

93. Третьяков П.Г. Расчет температурных полей и напряжений роторов паровых турбин на ЭВМ / П.Г. Третьяков, Д.Х. Краковский, А.Н. Коваленко // Теплоэнергетика. 1978. № 5. С. 20-23.

94. Плоткин Е.Р. Концентрация температурных напряжений на поверхности роторов в зоне диафрагменных уплотнений / Е.Р. Плоткин, М.Н. Зингер // Теплоэнергетика. 1987. № 3. С. 61-68.

95. Похорилер В. Л. Программа нагружения блока мощностью 800 МВт при автоматизированном пуске блочного управляющего устройства / B.JI. Похорилер, В.М. Кременчугский, В.Б. Кацнельсон // Свердловск: УПИ, 1984. Деп. в Информэнерго, per. № 1616эн Д84.

96. Басов К. A. ANSYS: Справочник пользователя. М.: ДМК Пресс, 2005. 640 с.

97. Руководящий технический материал. Детали паровых стационарных турбин: РТМ 24.021.103-85. М.: Министерство энергетического машиностроение, 1986. 48 с.

98. Турбины паровые стационарные. Расчет температурных полей роторов паровых турбин методом электромоделирования: РТМ 24.020.16-73. М.: Министерство тяжелого машиностроения, 1973. 105 с.

99. Зысина-Моложен JI.M. Теплообмен в турбомашинах / J1.M. Зысина-Моложен, JI. В. Зысин, М. П. Поляк. JL: Машиностроение, 1974.335 с.

100. Капинос В.М. Исследование теплообмена в лабиринтовых уплотнениях на статических моделях / В.М. Капинос, Л.А. Гура // Теплоэнергетика. 1970. № И. С. 38-41.

101. Расчет температурных полей роторов и корпусов паровых турбин: РТМ 108.020.16-83. М.: Министерство энергетического машиностроения,1985.113 с.

102. Типовая пусковая схема дубль-блока мощностью 300 МВт. М.: СЦНТИ Энергонот ОРГРЭС, 1969.

103. Котельные и турбинные установки энергоблоков мощностью 500 и 800 МВт. Создание и освоение / Под ред. В.Е. Дорощука, В.Б. Рубина. М.: Энергия, 1979.

104. Типовая пусковая схема моноблока 300 МВт. М.: ОНТИ ВТИ,1976.

105. Пуск дубль-блоков мощностью 300 МВт по усовершенствованной технологии/ В.Л. Похорилер, И.Н. Макаров, Л.Л. Грехов, Б.Е. Пивник // Совершенствование турбин и турбинного оборудования: региональный сб. научн. ст. УГТУ. Екатеринбург, 2000, С. 38 45.

106. Похорилер В.Л. Разработка усовершенствованной технологии пуска дубль-блоков 300 МВт / В.Л. Похорилер, Л.Л. Грехов // Электрические станции. 2002. № 5. С. 8-13.

107. Похорилер В.Л. Совершенствование технологии пуска дубль-блоков 300 МВт / В.Л. Похорилер, Л.Л. Грехов // Тяжелое машиностроение. 2002. № 2. С. 4-5.

108. Типовая инструкция по пуску из различных тепловых состояний и останову дубль-блока 300 МВт. М.: СПО ОРГРЭС, 1972.

109. Детали паровых стационарных паровых турбин. Расчет на малоцикловую усталость: РТМ 108.021.103-85. М.: Министерство энергетического машиностроения, 1986. 49 с.

110. Плоткин Е.Р. Расчет температурных напряжений в системе тепловых канавок на поверхности роторов паровых турбин / Е.Р. Плоткин // Теплоэнергетика. 1983. № 6. С. 18-23.

111. Похорилер В.Л. Решение задач теплопроводности для полого цилиндра на аналоговых вычислительных машинах методом передаточных функций / В.Л. Похорилер // Инженерно-физический журнал. 1971. т. 20, №5. С. 938.

112. Похорилер В.Л. Модель прогрева ротора паровой турбины в зоне концевых уплотнений // Энергетическое машиностроение: респ. науч. техн. сб. Харьков: Вища школа, 1983, вып. 40.

113. Орлик В.Г. Оптимизация работы концевых уплотнений паровых турбин / В.Г. Орлик, М.В. Бакурадзе, И.А. Носовицкий // Электрические станции. 1998. № 10.

114. Орлик В.Г. Влияние уплотнений на эксплуатационную надежность и экономичность турбоагрегатов в паровых турбинах / В.Г. Орлик // Электрические станции. 2007. № 2. С. 36-40.