Разработка математической модели турбин для диагностики их технического состояния
Изменение показателей надежности и экономичности оборудования в процессе эксплуатации связано с множеством факторов. При этом, как правило, изменение технического и экономического состояния как отдельных элементов, так и установки в целом определяется путем измерения определенных, так называемых диагностических параметров, обладающих информативными свойствами и использования диагностических… Читать ещё >
Содержание
- Глава I. Обзор литературы. Постановка задачи
- 1. 1. Анализ методов диагностики турбины
- 1. 2. Анализ математических моделей проточной части турбины
- 1. 3. Постановка задачи исследований
- Глава II. Математическая модель проточной части турбины
- 2. 1. Динамика и расчет протечек пара в турбине
- 2. 2. Расчет ступени
- 2. 3. Математическая модель. Алгоритм расчета
- Глава III. Диагностическая модель проточной части турбины
- 3. 1. Образование отложений в проточной части турбины
- 3. 2. Влияние отложений на характеристики ступени. Способы очистки проточной части турбины
- 3. 3. Диагностическая модель ступени
- Глава. ГУ. Разработка системы технической диагностики заноса проточной части турбины
- 4. 1. Методика диагностики
- 4. 2. Описание системы технической диагностики паровой турбины (АСТД ПТ)
- 4. 3. Информационно-методическое обеспечение
- АСТД ПТ
- 4. 4. Иерархическая структура
- АСТД ПТ. АСТД энергоблока
- Глава. У. Оптимизация срока проведения профилактичеких работ. Погрешность расчета
- 5. 1. Методика определения оптимальных сроков промывки проточной части турбины
- 5. 2. Реализация программ расчета
- 5. 3. Погрешность расчета. Оптимизация распределения точности приборов измерений
Разработка математической модели турбин для диагностики их технического состояния (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
В современных энергетических системах на всех этапах, начиная с производства, преобразования, передачи и распределения электроэнергии, используются сложные энергетические установки, поддержание которых в работоспособном и экономичном состоянии представляет важную задачу. До настоящего времени, оценка технического состояния оборудования в процессе эксплуатации производится системой технического обслуживания и ремонта. Указанная система основана на проведении плановых профилактических работ и ремонтов и производится в зависимости от длительности наработки оборудования, что приводит к значительным неоправданным затратам, связанным с завышением или занижением сроков технического обслуживания, а также возможностью появления дефекта в промежутке между техническими обслуживаниями, его развития в случае не своевременного обнаружения, и как следствие, аварийного останова. Такой подход не учитывает также состояние оборудования по экономичности, что зачастую приводит к значительным потерям топлива.
Учитывая это в настоящее время разрабатывается концепция и долгосрочная программа перехода в энергетике к ремонтному обслуживанию по фактическому техническому и экономическому состоянию оборудования.
Реализация нового подхода предполагает наличие развитой системы автоматизированных систем технической диагностики (АСТД), как составная часть АСУТП и АСУП электростанций.
Для турбоустановки, как основного элемента энергоблока, с 70-х годов проведен ряд работ по технической диагностике, разработаны и внедрены на практике некоторые методы и подсистемы технической диагностики, однако они в основном направлены на повышение надежности турбин и ее отдельных элементов.
Изменение показателей надежности и экономичности оборудования в процессе эксплуатации связано с множеством факторов. При этом, как правило, изменение технического и экономического состояния как отдельных элементов, так и установки в целом определяется путем измерения определенных, так называемых диагностических параметров, обладающих информативными свойствами и использования диагностических математических моделей исправного и неисправного данного объекта.
В связи с вышесказанным проблема разработки и реализации диагностических математических моделей и соответствующих систем технической диагностики имеет первостепенное значение для энергетики.
Цель диссертационной работы — разработка математической модели турбин для диагностики их технического и экономического состояния.
Данная работа излагается в 5-и главах.
В первой главе проводится анализ существующих методов и систем технической диагностики, а так же математических моделей, использующихся для расчета параметров и технико-экономических показателей турбоустановки.
Вторая глава посвящена разработке математической модели проточной части турбины с учетом протечек пара через уплотнениярассматривается алгоритм расчета проточной части турбины.
Третья глава посвящена разработке диагностической модели с учетом износа гребешков уплотнений и заноса проточной части турбины.
В четвертой главе выполнена разработка системы технической диагностики заноса проточной части турбины. Рассматриваются основные принципы информационно-методического обеспечения автоматизированной системы технической диагностики (АСТД), а так же структуры АСТД паровой турбины и энергоблока.
В пятой главе рассматривается задача оптимизации срока проведения профилактических работ, приводятся результаты расчета применительно к турбоустановке К-800−240/5. Рассматриваются оценка точности расчета и оптимизация распределения точности приборов измерения для достижения заданной точности выходного (расчетного) показателя.
5.4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
1, Разработана математическая модель проточной части турбины с учетом потерь от протечек пара через уплотнения в ступенях. Расчеты показывают, что снижение КПД проточной части турбины из-за протечек составляет несколько процентов, в частности для турбины К-800−240/5 оно составляет 2.58% в номинальном режиме.
2, Разработана диагностическая модель с учетом износа гребешков уплотнений и заноса проточной части турбины. В качестве диагностических параметров приняты давление на входе и выходе промежуточных отсеков. Выбор этих параметров объясняется их доступностью для непосредственного контроля.
3, Показаны основные блоки АСТД ПТ и их функции, а также схемы АСТД ПТ, АСТД блока, определены требования к информационному обеспечению АСТД.
4, На основе диагностической модели проведена оптимизация срока промывки проточной части турбины и количества промывок за расчетый период, который в данной работе принят как период между текущими ремонтами. Результаты расчета показывают необходимость проведения промывки в период между текущими ремонтами, в частности для турбины К 800−240/5 срок промывки находится в пределе от 165 до 260 суток с момента ввода в эксплуатацию в зависимости от затрат на промывку. Для планирования всего процесса промывки за расчетный период необходимо корректировать сроки с учетом эксплуатационных условий и требований.
5, Разработан комплекс программ на языке Turbo Pascal для.
С и VJ Т" к реализации математической и диагностической моделей. В комплекс входят программы для расчета параметров всех ступеней и показателей турбоустановки, для оценки изменения КПД из-за износа уплотнений и заноса проточной части турбины, для определения оптимального срока и количества промывок.
6, Проведена оценка влияния погрешности входных параметров на погрешность оптимального срока промывки и оптимизация точности приборов измерения для получения заданной точности результата, что дает возможность рационально выбора приборов контроля и измерения.
Список литературы
- Абрамов Ю.И., Смирнов С. А. Влияние режимных и геометрических параметров на осевое усилие и утечки газа (пара) из осевых зазоров турбинных ступеней. // Энергомашиностроение. 1980-No 3, с.10−13.
- Алексеев A.A., Солодовников А. И. Диагностика в технических системах управления Санкт-Петербург, 1997г., 184 с.
- Аракелян Э. К., Андрюшин А. В., Амосов Н. Т. Выбор оптимальных сроков ремонта энергоблоков с учетом изменения их надежности и экономичности.// Энергетика.-1987.-No 7, с.56−60
- Аракелян Э.К., Корягин A.B., Соловьев И. А. Оптимизация распределения точности измерений параметров турбоустановок.// Вестник МЭИ Теплоэнергетика, Сводный том 1994−1996г. No 1, с.28−33.
- Арсеньев Л. В., Кантор С. А., Носовиский А. И., Прядилов А. И., Родин К. Г. Паровые и газовые турбины, Атлас конструкций Л.: Машиностроение, 1970, 123с.
- Барлетт Р. Л. Тепловая экономичность и экономика паровых турбин Государственное энергетическое издательство, Москва, Ленинград, 1963, 350с. (Перевод с английского Д. М. Будняцкого / под редакцией А. Э. Гельтмана).
- Беркович Я. Д., Гурлин А. Г. Диагностика состояния металла энергооборудования // Электрические станции.- 1987.-No 3, с. 17−20.-1408. Биргер И. А. Техническая диагностика М.:Машиностроение, 1978, 238с.
- Боровков В. М., Казаров С. А., КутаховА. Г., Жук Н. И., С. Н. Моделирование на персональном компютере стационарных режимов работы ПТУ.// Теплоэнергетика.-1991.-N011, с.58−61
- Бродягин Б. В., Бодарев А. И., Баласов И. И., Коробко В. Ф. Промывки проточной части турбин 300 МВт под нагрузкой // Теплоэнергетика.-1974.-N03, с.30−33.
- Вульман Ф. Ф., Корягин А. В., Кривошей М. 3. Математическое моделирование тепловых схем М.: Машиностроение, 1985, 112с.
- Гончаров Г. И., Жигалко В. А. Влияние радиальных зазоров в концевых уплотнениях на экономичность турбины К-300−240 ЛМЗ. при различных нагрузках.//Электрические станции.-1983.-N01,с 64−66.
- Гродзинский В.Л. Потери от протечек рабочего тела в осевых турбинах // Энергомашиностроение. 1984 — N0 4, с. 12−15.
- Далаков В. Н., Бурлака Л. Г. Усовершенствование схемы концевого уплотнения турбины К-300−240−2 ХТГЗ // Теплоэнергетика.- 1985.- N0 2, с.61−62.
- Деева 3. В., Боревский Е. И., Сайчук Л. Е., и др. Химическая промывка от водонерастворимых отложений турбины К300−240 ЛМЗ под нагрузкой // Электрические станции.- 1972.- N0 9, с. 10−12.
- Дейч М. Е., Фролов В. В., Кругленков Г. А., Кустов О. П. Влияние схемы подсоса среды через корневой зазор на экономичность ступени // Теплоэнергетиа.- 1972.- N0 6, с. 81−83.
- Дейч М. Е., Фролов В. В., Баранов В. А., Кругленков Г. А. Исследование влияния протечки через корневой зазор на КПД ступени при различных схемах уплотнения зазора.// Тр. МЭИ, 1972, вып. 99, с.15−21.
- Демидович Б. П., Марон И. А. Основы вычислительной математики, М.: Физматтиз 1960 г., 350 с.
- Жуковский Г. В., Марченко Ю. А., Терентьев И. К. Тепловые расчеты паровых и газовых турбин с помощью ЭВМ
- Л.Машиностроение, Ленинградское отделение, 1983, 254с.
- Зададовкий А. М. Основы проектироваия проточной части паровых и газовых турбин М., Л.:Машгиз, 1960, 246с.
- Захаров Ю.В., Гребенников В. В., Григорьев М. В., Глек Ю. С. Применение ультразвукового метода для контроля коррозионного состояния оборудования и трубопроводов АЭС. // Энергомашиностроение. 1984 — No 1, с. 22−24.
- Зиле А.З., Романшев А. А., ЛимарС. А., Фирсанов Е. П., Егорев Г. И., Руденко М. Н., Федынич В. Ф., Михайлов А. Н. Автоматизированная система вибрационного контроля и диагностики турбоагрегата Т-250/300−240.// Электрические станции.-1987.-No 3, с. 13−17.
- Зусманович Л. Б., Михайловцев Е. И., Теплицкий М. Г., Флак Ю. В., Флос С. Л., Ястребов Л. И. Тепловые испытания турбоустановок К-800−240−3 ЛМЗ //Теплоэнергетика 1974 — No 8, с. 2−7.
- Иловайская М. В., Казаринов С. И. Водоподготовка, водный режим и химконтроль на паросиловых установках М.-Л.'.Энергия, вып. 4, 1972,
- Кириллов И. Н., Иванов В. А., Кириллов А. И. Паровые турбины и паротурбинные установки Л.'.Машиностроение, Ленинградское отделение, 1978, 275с.
- Клейменов Н. Г., Андрюшенко В. Н., Царев П. Ф., Коржов Е. Н. Водохимическая промывка проточной части цилиндра высокого давления турбины К-300−240-ХТГЭ во время капитального ремонта //Электрические станции.- 1971.- No 12, с. 20−22.
- Коробков В. В., Грностаев JI. С. Анализ ошибок измерений при определении тепловой экономичности турбоагрегатов // Электрческие станции.- 1983.-No 2, с. 19−23.
- Коробков В. В., Нитусов В. В., Селезнев JI. И. Определение коэффициента полезного действия ЦНД паровых турбин при их диагностике // Теплоэнергетика.- 1996.-No 9, с.55−58
- Коробков В. В., Нитусов В. В., Селезнев JI. И. Анализ погрешностей при экспериментальном контроле КПД ЦНД паровых турбин ТЭС.// Теплоэнергетика.-1996.-No 12, с.32−36.
- Костюк, А Г., Киселев JI. Е., СерковС. А. Дуполо О. А. Влияние конструкций надбандажных уплотнений на экономичность и виброустойчивость турбомашин.// Теплоэнергетика.-1984- No 4, с.36−38.
- Кузьмичев Р.В., Гоголев И. Г., Водичев В. И., Гольдберг И. И., Марков К .Я., Баринберг Г. Д. Влияние конструкции надбандажного уплотнения на характеристики турбинной ступени. // Энергомашиностроение. 1984 — N0 2, с. 3−5.
- Куличихин В. В., Кудрявый В. В., Тажиев Э. И., Людомирский Б. Н., Иванов С. Н., Осипенко Е. В. Системы концевых уплотнений паровых турбин при переходных режимах // Теплоэнергетика 1985-N0 4 — с. 48−51.
- Левина М. Е., Фролов Б. И., Шевченко В. А. Разработка и исследование высокоэффективных турбинных ступеней с минимальной периферийной утечкой // Теплоэнергетика.- 1986.- N0 2, с. 52−54.
- Лайзерович А. Ш. Диагностический контроль паровых турбин // Энергохозяйство зарубежом.- 1986.- N0 6, с.9−16.
- Лайзерович А. Ш., Рубин В. Б. Задачи технической диагностики теплоэнергетического оборудования // Электрические станции.-1987.-N0 3, с.11−13.
- Маргулова Т. X., Мартынова О. И. Водные режимы тепловых и атомных электростанций.- М.: Высшая школа, 1981, 320с.
- Маргулова Т. X. Применение комплексонов в теплоэнергетике.-М.-Л.: Энергия, 1973.
- Межерицкий А.Д., Корсов Ю. Г. Параметрическая диагностика газотурбинных установок для привода нагнетателей природного газа // Энергомашиностроение. 1987 — N0 2, с. 14−18.
- Найманов О. С. Определение оптимальной периодичности кап.ремонтов энергоблоков // Электрические станции.- 1989.-N0 3, с.52−56.
- Овчинников П. Ф., Яремчук Ф. П., Михайленко В. М. Высшая математика -Киев: Головное издательство издательского объядинения «Вища школа», 1987, 550с.
- Огурцов А.П., Рыжков В. К., Неженцев Ю. Н., Муравко Ю. С. Одновальная паровая турбина К-800−240−5 // Энергомашиностроение 1980 — N0 11, с.40−41.
- Орлик В.Г. Исследование лабиринтного уплотнения // Энергомашиностроение 1980 — N0 10, с. 17−19.52. Орлик В. Г., Перминов И.А.
- Влияние потерь с утечками в ступенях на КПД цилиндров паровых турбин // Энергомашиностроение 1983 — N0 8, с.9−11.-14 653. Основы технической диагностики / под редакцией П. П. Пархоменко Из-во: Энергия, 1976, 462с.
- Палагин А. А., Ефимов А. В. Имитационный эсперимент на математических моделях турбоустановок Киев: Наукова думка, 1986, 128с.
- Палагин А. А., Ефимов А. В., Меньшикова Е. Д. Моделирование функционального состояния и диагностика турбоустановок Клев Наукова Думка, 1992, 189с.
- Паровая турбина К-300−240-ХТГЗ / под общей редакцией канд. техн. наук Ю. Ф. Косяка М.: Энергоиздат, 1982, 269с.
- Плетнев Г. П. Автоматизированное управление объектами тепловых электростанций М.: Энергоиздат, 1981, 367с.
- Потапов А. А., Яцкевич С. В., Лайзерович А. Ш. Некоторые принципы определения интегральных критериев технического диагностирования энергетического оборудования.// Теплоэнергетика.-1988.-N0 11, с.36−39.
- Прохоров С. А., Кудряый В. В., Меламед А. Д. Повышение надежности работы концевых уплотнений конденсационной турбины мощнстью 300 МВт.//Теплоэнергетика.-1979.- N0 12, с.37−40.
- Ривкин С. Л., Александров А. А. Термодинамические свойства воды и водяного пара М.: Энергия, 1975, 78с.
- Рыжкин В. Я. Тепловые электрические станции М.: Энергоатомиздат, 1987, 318с.
- Самойлович Г. С., Морозов Б. И. О коэффициентах расхода через разгрузочные отверстия турбин // Тепэнергетика.- 1957.- N8.- с. 18−23.
- Самойлович Г. С., Трояновский Б. М. Переменные и переходные режимы в паровых турбинах М.: Энергоиздат, 1982, 493с.
- Синдеева И. М. Диагностирование и прогнозирование технического состояния авиационного оборудования М.: Транспорт, 1984, 188с.
- Смирнов В. Н. Реализация линейной математической модели энергоблока котел-турбина на вычислительных машинах // Теплоэнергетика.- с.35−38.
- Теория и практика построения и функционирования АСУ ТП. Сборник научных трудов МЭИ М.: 1993 г., 223 с.
- Терентьев И. К., Сандовский В. Б., Марченко Ю. А., Лапип Н. В. Исследвание влияния периферийных радиальных зазорв на экономичность ступеней ЦНД // Энергомашиностроение. 1981.- No 10, с.7−11.
- Тырышкин В. Г., Ширков Б. А, О влиянии бандажа и скрепляющей проволоки на КПД турбинной ступени с длинными лопатками.// Теплоэнергетика.- 1957.- N0 9, с. 16−19.
- Ухин Б. Н., Швецова В. П. Водоподготовка, водный режим и химконтроль на паросиловых установках М.-Л.?Энергия, вып. 4, 1972.
- Флос С. Л., Трембач Л. С. Расчет на ЭВМ тепловых характеристик паровых турбинных установок // Электрические станции.- 1983.-N0 4, с.28−31.
- Химические очистки теплоэнергетического оборудования / под редакцией Маргуловой Т. X. М.-Л.: Энергия, 1969.
- Хоа Л. К. Диагностика технического состояния проточной части паровой турбины // Вестник МЭИ 1997 -N0 3, с. 11−14.
- Цернер В., Андреа К. Задачи диагностики паровых турбин и система диагностики «Сименс»// Теплоэнергетика 1988.- N0 5, с.65−72- перевод Серкова С. А.
- Щегляев А. В. Паровые турбины М.: Энергоатомиздат, 1993, 2 тома.
- ВУК, 1983, Вс1. 35, N0 1−2.
- ВДУК, 1984, Вс1.36, N0 12.-14 981. BWK, 1985, Bd. 37, No 5.
- CEGB Research, 1978, No 7.
- Energia Elettrica, 1982, v. 59, No 10.
- Energie (BRD), 1984, Bd.36, No 7.
- Energietechnik, 1985, Bd. 35, No 1.
- Energietechnik, 1985, Bd. 35, No 7.
- Energietechnik, 1984, Bd. 34, No 4.
- EPRI Journal, 1984, v. 9, No 1.
- Hitachi Review, 1985, v. 34, No 5.
- IEEE Transaction on Power Apparatus and Systems, 1984, v. 103, No 6.
- IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, 1985, v. 104, No 4.
- International Power Generating, 1983−84, v.6, No 10.
- Material Evalution, 1981, v.39, No 8.
- Material Evalution, 1981, v.39, No 10.
- Maschinenmark, 1984, Bd. 90, No 55−56.
- Mechanical Engineer, 1984, v. 106, No 2.
- Mechanical Engineer, 1984, v. 106, No 8.
- Mitteilungen aus dem Kraftwerksanlagenbau der DDR, 1984, Bd. 24, No 1.
- Noise and Vibration Control Worldwide, 1984, v.15, No 4.
- Plant Management and Engineering, 1985, v. 44, No 4, p. 44.
- Proceedings of American Power Conference. Chicago, 1983, v.5.
- Power Engineering (USA), 1985, v.89, No 5.-150 103. Power, 1979, v. 123, No 1.
- Power, 1981, v. 125, No 5.
- Power, 1983, v. 127, No 9.
- Power, 1985, v. 129, No 9.
- Power Engineering (USA), 1980, v.4, No 6.
- Proceedings of American Power Conference. Chicago, 1985, No 17.
- Sound and Vibration, 1982, No 9.
- Technische Rundchau, 1984, v. 76, No 41.
- Technology, 1984, v. 8, No 19.
- Thermal and Nuclear Power, 1983, v. 34, No 12.
- Thermal and Nuclear Power, 1985, v.36, No 4.
- Turbomachinery International, 1985, No 1.
- VGB Kraftwerkstechnik, 1985, Bd. 65, No 3.
- VGB Kraftwerkstechnik, 1985, Bd. 65, No 8.