Для технологических систем ТЭС, например конденсационных установок паровых турбин и систем водяного охлаждения обмотки статора турбогенераторов с водородно-водяным охлаждением, химическое качество теплоносителя по содержанию коррозионно-активных газов является нормируемым, однако на многих ТЭС существуют проблемы с его обеспечением. Традиционное решение задачи с использованием деаэрирующей способности элементов, уже включенных в указанные системы, зачастую не позволяет получить теплоносители с требуемыми показателями качества. Возможность применения высокоэффективных струйно-барботажных деаэраторов в рассматриваемых условиях отсутствует. Существуют малогабаритные кавитационные деаэрационные устройства, которые являются перспективными для решения сформулированной задачи. Требуется проведение экспериментальных и расчетных исследований для обоснования рациональных технологических схем и оценки эффективности применения такого технического решения. Используются методы экспериментальных исследований процессов тепломассообмена и деаэрации воды в энергетическом оборудовании, балансовых расчетов технологических систем ТЭС, а также методы регрессионного анализа данных и математической статистики. С использованием результатов экспериментальных исследований кавитационных деаэрационных устройств, конденсационной установки паровой турбины и систем водяного охлаждения обмотки статора турбогенераторов ряда энергоблоков ТЭС определены количественные характеристики влияния показателей химического качества теплоносителей на скорость коррозии конструкционных материалов в рассматриваемых системах. Разработаны новые технические решения по применению в них дополнительных деаэрационных элементов. Предложено математическое описание деаэрационных характеристик систем с учетом предложенной модернизации. Использование кавитационных деаэрационных устройств позволяет повысить эффективность рассматриваемых технологических систем ТЭС: массовая концентрация растворенного кислорода в турбинном конденсате уменьшается более чем в пять раз, скорость внутренней коррозии элементов системы охлаждения обмотки статора турбогенераторов уменьшается более чем вдвое, что подтверждается результатами расчетных и экспериментальных исследований. Разработанные технические решения могут применяться в энергоустановках ТЭС. Предварительно необходимо провести их проверку в условиях эксплуатации.
Вестник Ивановского государственного энергетического университета
2018. — Выпуск 1
Содержание:
Одним из средств повышения эффективности отопления пламенных печей является использование рекуперативных горелок, которые позволяют более глубоко утилизировать теплоту уходящих продуктов сгорания, чем системы на базе центрального рекуператора. На данный момент решены научные и технические вопросы, связанные с практической реализацией отопления пламенных печей в металлургии и других отраслях промышленности при помощи рекуперативных горелок. Однако вопросы оценки теплотехнической эффективности и прогнозирования расхода топлива при использовании таких горелок не проработаны в достаточной мере, что определяет необходимость создания методов, позволяющих оценивать их гарантированную теплотехническую эффективность. Поскольку решение задачи исследования базируется на оценке полезно использованной в печи доли энергии топлива, использован метод инженерного анализа для составления и исследования зависимостей коэффициента использования топлива и коэффициента рекуперации от температуры подогрева воздуха. В результате исследования предложена методика инженерного расчета коэффициента рекуперации современных рекуперативных горелок, новизна которой заключается в возможности учета различия температур нагрева различных потоков воздуха и источников теплоты для этого нагрева. С ее использованием обосновано, что расчет коэффициента использования топлива на основе только лишь заявленного производителем максимального значения температуры подогрева воздуха не является точным при расчете ожидаемой экономии топлива, поскольку до такой температуры нагревается только основной поток воздуха, а другой поток (потоки) нагревается до более низких температур, отбирая при этом теплоту не только от уходящих продуктов сгорания, но и от стенок камеры предварительного сгорания. Созданная методика базируется на фундаментальных представлениях металлургической теплотехники и позволяет оценивать гарантированную теплотехническую эффективность использования рекуперативных горелок. Полученные результаты применимы на предприятиях, специализирующихся на создании и реконструкции пламенных печей для корректного решения вопроса о целесообразности использования рекуперативных горелок. Дальнейшие исследования нужно направить на поиск решений, позволяющих существенно снизить себестоимость производства рекуперативных горелок.
Ключевые слова
Безопасный пуск и эксплуатация ядерной энергоустановки требует знания ее нейтронно-физических характеристик. Стандартная методика определения коэффициентов реактивности и эффективности групп твердых поглотителей требует проведения нескольких независимых экспериментов, в ходе каждого из которых варьируется один параметр процесса при поддержании остальных неизменными, что на практике удается осуществить весьма приближенно. Актуальным является поиск и разработка более простых и эффективных методик, не связанных с большим объемом экспериментов. В основу разработанной методики положен математический анализ обращенных решений уравнений динамики ядерного реактора, позволяющий преодолеть ограничения стандартной методики. Для апробации методики использован аналитический тренажер энергоблока АЭС с реактором ВВЭР-1000. Предложена нестандартная методика определения барометрического и температурных коэффициентов реактивности по температуре топлива и теплоносителя, а также интегральной и дифференциальной характеристик отдельных групп органов регулирования для топливной загрузки, моделируемой аналитическим тренажером. В отличие от стандартной методики, она основана на анализе динамического процесса, в котором реактивность, вводимая группой органов регулирования, и положительный барометрический эффект компенсируются температурными эффектами реактивности. Новая методика определения нейтронно-физических характеристик реактора ВВЭР-1000 апробирована на аналитическом тренажере. Методика не требует соблюдения условий по поддержанию отдельных параметров процесса и обеспечивает возможность расчета нейтронно-физических характеристик с требуемой точностью более простым способом и позволяет значительно сократить число экспериментов и упростить процедуру их проведения. Предлагаемая методика внедрена в учебный процесс по подготовке специалистов для АЭС.
Ключевые слова
При разогреве оксидноуглеродистых смолосвязанных футеровок сталеразливочных ковшей протекает ряд тепломассообменных и физико-химических процессов, взаимное влияние которых затрудняет разработку рациональных технологических режимов разогрева футеровки. Эта задача может быть успешно решена с применением детерминированных математических моделей. До настоящего времени было разработано достаточно много моделей разного уровня сложности, однако большинство из них имеют ряд существенных недостатков. Разработка и применение более совершенных комплексных детерминированных математических моделей, позволяющих исследовать тепловую работу стендов и футеровок на стадии разогрева и транспортирования расплава, являются эффективным и относительно малозатратным направлением теплотехнических исследований. Использован метод математического моделирования тепломассообменных процессов на основе численного решения краевой задачи теории теплопроводности методом конечных разностей. Разработана комплексная детерминированная математическая модель тепловой работы стендов разогрева футеровок сталеразливочных ковшей. На основе анализа результатов многовариантных расчетов получены новые количественные данные о влиянии ряда факторов на тепловую эффективность работы стендов разогрева. Установлено, что для ковшей емкостью 90 т увеличение температуры подогрева воздуха от 10 до 400 С при одновременном уменьшении величины зазора между крышкой и ковшом с 250 до 50 мм приводит к снижению удельного расхода условного топлива с 40,8 до 26,0 кг у.т./т транспортируемой стали, т.е. почти в 1,6 раза. Для ковшей емкостью 480 т аналогичные изменения температуры подогрева воздуха и зазора между крышкой стенда и ковшом приводят к снижению расхода топлива с 23,8 до 17,0 кг у.т./т транспортируемой стали, т.е. в 1,4 раза. Стенды для разогрева ковшей емкостью 90 т, по сравнению со стендами разогрева 480-тонных ковшей, имеют фактически в 1,5-1,6 раза больший удельный расход условного топлива и, следовательно, менее экономичны. Разработанная комплексная детерминированная математическая модель позволяет исследовать работу футеровок сталеразливочных ковшей на стадии их разогрева. Ее можно использовать для выполнения прогнозных и инженерных расчетов. Модель позволяет разрабатывать оптимальные температурные и тепловые режимы разогрева футеровок.
Ключевые слова
Интенсификация тепловой обработки влажных капиллярно-пористых тел и их качество во многом определяются внутренним переносом тепла и вещества в материале. Исследованию массопроводных свойств различных тел посвящены работы А.В. Лыкова, С.П. Рудобашты, Э.Н. Очнева, Н.В. Чураева, которые подтверждают важность определения характеристик внутреннего переноса влаги для расчета динамики полей концентраций по толщине материала и массообменных критериев, устанавливающих соотношение потоков влаги и тепла. Для изделий из глинозольной керамики, различных по составу и пористой структуре, определение динамики изменения коэффициентов массопроводности в ходе тепловой обработки является актуальным направлением исследований. Для определения коэффициентов массопроводности высушиваемого материала использован кинетический метод, основанный на уравнении массопроводности и экспериментальных кривых сушки влажного материала различных толщин, составов и степени уплотнения (прессования) при конвективном подводе теплоты. Для обобщения и оптимизации экспериментальных данных использован достаточно известный в технологии сушки метод В.В. Красникова, на основании которого получены расчетные кривые сушки для глинозольных изделий-сырцов различных толщин. Получены обобщенные и расчетные кривые сушки для различных толщин исследуемого материала и зависимости коэффициентов массопроводности от влагосодержания глинозольных изделий-сырцов различных составов и удельных давлений прессования при изотермических условиях теплоподвода в целях анализа влияния состава и степени уплотнения на интенсивность перемещения влаги внутри высушиваемого тела. Полученные данные о кинетике сушки и коэффициентах массопроводности позволили установить виды связи влаги с материалом и механизмы ее переноса в изделиях-сырцах из глинозольной керамики, а также выявить пути к снижению энергозатрат для сушилок с конвективным подводом теплоты за счет регулирования составов, структур и толщин материала, что в конечном итоге оказывает значительное влияние на энергоэффективность процесса сушки.
Ключевые слова
Задача определения места повреждения линии электропередачи относится к сложным и наиболее длительным операциям по восстановлению поврежденных участков электросети. Существующие методы определения места повреждения по параметрам аварийного режима обладают существенной погрешностью, обусловленной, как правило, неполным их соответствием реальной физической энергосистеме. Целью исследования является повышение точности определения места повреждения на линиях электропередачи 6-35 кВ при двойных замыканиях на землю. В целях компенсации отклонений расчетных расстояний от фактических за счет использования поправочного коэффициента предлагается применение математической модели сети для имитации двойных замыканий на землю. В процессе расчета и моделирования приняты следующие допущения: трехфазные элементы системы принимаются симметричными; не учитывается емкостная проводимость ЛЭП; переходное сопротивление носит чисто активный характер; подпитка точки короткого замыкания током нагрузки отсутствует. Предложен новый метод повышения точности определения места повреждения двойного замыкания на землю в сети 6-35 кВ с использованием имитационного моделирования, накопления статистической информации и компенсации погрешностей расчетов по результатам моделирования. Для представленного примера сокращение зоны обхода составляет 2 км, что соответствует 40 минутам пешего осмотра линии. Достигнуто повышение точности при определении места повреждения линий электропередачи 6-35 кВ при двойных замыканиях на землю. Предложенные методы позволяют снизить максимальную погрешность расчета расстояния до повреждения с 27 до 15 %, а зону обхода поврежденной линии с 35 до 15 % для ближней точки повреждения и с 19 до 13 % для дальней расчетной точки. Результаты исследований могут быть использованы при разработке и создании интеллектуальных устройств цифровой релейной защиты.
Ключевые слова
Напряженность импульсного магнитного поля, создаваемого током молнии в местах расположения микропроцессорной аппаратуры, является нормируемым параметром при проектировании молниезащиты электрических подстанций. Арматура стен, металлическая обшивка здания и прочие металлоконструкции играют роль сеточного электромагнитного экрана, ослабляющего внешнее поле. Нормативными документами ФСК ЕЭС допускается проводить расчеты импульсных магнитных полей без экранов с учетом заданного коэффициента ослабления. Но для конкретного объекта с реальными размерами, шагом и другими параметрами сетки погрешность этого коэффициента слишком высока, что ведет к неадекватным проектным решениям. Более точные расчетные выражения предлагает стандарт МЭК-62305-4, однако они получены в предположении идеальных проводников и земли, поэтому требуют систематического анализа на предмет ограничений и точности для реальных экранов с учетом заземлителя. Численные методики позволяют включить экраны в общую расчетную модель проводников подстанции, по которым растекается ток молнии, чтобы проводить расчеты импульсных магнитных полей с погрешностью не более 5 %, установленной нормативами для заземляющих устройств. Трудности представляют расчеты с малым шагом сетки при большом числе стержней. Сокращение времени счета - необходимое условие решения этой задачи. Математические модели и методы теории заземлителей использованы для расчета сеточных экранов в частотном диапазоне тока молнии (25 кГц - 1 МГц). Адекватность методики подтверждается сравнением с результатами расчетов и экспериментов, выполненных другими исследователями. Предложен новый вариант частотного метода на основе искусственной периодизации импульса тока молнии без постоянной составляющей, наличие которой снижает точность расчета электромагнитных экранов при близком ударе молнии. За счет исключения постоянной составляющей, четных гармоник, доминирования основной гармоники и быстрого затухания высших гармоник новый вариант на порядок уменьшает число отсчетов при заданной точности по сравнению с традиционным методом. Полученные результаты предназначены для специалистов в области электромагнитной совместимости и проектировщиков электрических подстанций при разработке раздела проекта «Электромагнитная совместимость». Результаты могут быть востребованы при переработке нормативной документации. Новый вариант частотного метода применим в научных исследованиях для широкого круга задач и при разработке программного обеспечения.
Ключевые слова
Существующие методики расчета допустимой частоты пусков асинхронных двигателей ориентированы преимущественно на соблюдение условий допустимого нагрева двигателя и не учитывают негативное влияние колебательной составляющей переходного электромагнитного момента. Различные способы пуска неравнозначны по степени ограничения колебательной составляющей момента и, соответственно, по степени снижения негативного влияния переходных пусковых процессов. При реализации одного из способов облегчения пуска встают задачи выбора оптимального пускового режима и определения допустимой частоты пусков. Решение этих задач требует введения количественных критериев, определяющих наличие колебательной составляющей и чувствительных к изменениям условий пуска. Наличие таких критериев позволяет решать как теоретические, так и практические задачи оптимального управления переходными пусковыми процессами. Исходными данными для исследования являются паспортные характеристики высоковольтного асинхронного двигателя и мощного центробежного вентилятора. Для получения массивов численных данных и обработки результатов использованы стандартные модели асинхронного двигателя и токоограничивающего пускового реактора, построенные в пакете Simulink среды Matlab. Разработана методика расчета допустимой частоты плавных пусков в год при реализации выбранного способа и режима пуска, основанная на анализе количественных критериев, отражающих степень колебательной составляющей электромагнитного момента асинхронного двигателя. Предложенная методика может являться основой для оценки возможности перевода инерционных асинхронных электроприводов из продолжительного режима работы в периодический повторно-кратковременный в целях повышения их энергоэффективности без сокращения ресурса.
Ключевые слова
Современные методики материального стимулирования носят общеотраслевой характер и не учитывают специфические особенности деятельности современных энергокомпаний в постреформенный период. Практика управления кадровой политикой энергокомпаний выработала комплекс показателей и диапазонов значений, оценивающих эффективность деятельности сотрудников энергокомпаний. После коренной реструктуризации энергетической отрасли требуется определение состава показателей, позволяющих проводить объективную сравнительную оценку деятельности персонала субъектов электроэнергетической отрасли. Существующие системы оплаты труда в энергосбытовых компаниях во многом являются следствием советской системы формирования оплаты труда. В региональных компаниях существенны различия в числе и наименованиях должностей, размере окладов. Поэтому актуальным вопросом является разработка унифицированной системы оплаты труда и премиальных вознаграждений в энергосбытовых компаниях. Исследование проведено с использованием следующих подходов к организации системы заработной платы: различных вариантов тарифной системы, метода Hay Group, метода Watson Wyatt, системы Скэнлона, системы Раккера, системы Импрошейр. Также использована методика оценки ключевых показателей эффективности, разработанная РАО «ЕЭС» в рамках реформирования электроэнергетической отрасли. В качестве ключевой идеологии начисления базовой заработной платы предлагается использовать новый метод грейдирования, основанный на комбинации метода Hay Group и метода Watson Wyatt, отличающийся оценкой должностей по критериям и использованием перекрывающих диапазонов заработной платы для различных уровней. Предложена новая система КПЭ для премирования сотрудников энергосбытовых компаний. Разработанный метод грейдирования способствует лучшей прогнозируемости фонда оплаты труда энергокомпании, ликвидации бессистемных доплат и надбавок. Применение единого подхода для всех региональных компаний холдинга способствует рыночной сбалансированности заработной платы, заинтересованности работников в повышении своего профессионального уровня, повышению карьерных перспектив для сотрудников. Новый метод в настоящее время внедряется в ПАО «ТНС Энерго», что предполагает утверждение нового штатного расписания, корректировку должностных инструкций, перевод ряда сотрудников на соответствующие должности.
Ключевые слова
Развитие мирового топливно-энергетического комплекса происходит в условиях неопределенности, причинами которой являются существенные технологические, структурные и социально-экологические перемены. В последние годы в мировом топливно-энергетическом комплексе изменилась ресурсная база, появились новые энергетические технологии, произошла трансформация отношения людей к их экологической приемлемости. В связи с этим необходимо, продолжая исследования специалистов по развитию мирового топливно-энергетического комплекса, уточнить и дополнить существующие новые тенденции, определить возможные последствия и характер изменений в мировой и национальной энергетике в средне- и долгосрочной перспективе с учетом специфических особенностей современного периода. Исследование новых тенденций развития мирового топливно-энергетического комплекса за последние годы и последствий их проявления в технологической, экономической и экологической сферах проведено путем анализа статистических данных ряда международных организаций (BP, МЭА и др.) с использованием сравнительного и экспертного методов. Дана оценка ресурсной базы мирового топливно-энергетического комплекса, ее распределения по регионам и странам. Представлена динамика спроса на первичные энергоресурсы и их предложения по странами и регионам. Исследовано влияние потребления энергоресурсов на макроэкономические показатели. Показано, что выбор рациональной стратегии развития национального топливно-энергетического комплекса потребует учета новых возможностей и снижения соответствующих рисков, а основным механизмом ее реализации должны являться постоянные инновационные изменения в производственных технологиях, в системах управления и оказания услуг. Выявлена прямая зависимость между уровнем душевого потребления первичных топливно-энергетических ресурсов и объемом ВВП стран, а также обратная зависимость между уровнем потребления топливно-энергетических ресурсов в абсолютном выражении и объемом ВВП, что отражает влияние степени технологического развития стран. Установлено, что абсолютное потребление всех видов топливно-энергетических ресурсов, а также объемы резервов традиционных их видов существенно выросли по регионам и странам. Полученные результаты представляют интерес для специалистов, занятых инновационным развитием мирового и российского топливно-энергетического комплекса.