Обеспечение нормативной герметичности вакуумной системы паровых турбин с конденсацией пара является важной задачей эксплуатации энергетического оборудования. Ее решение сопряжено со сложностью определения собственно расхода воздуха с присосами в вакуумную систему. В настоящее время для турбоустановок с пароструйными эжекторами основным методом количественного определения расхода воздуха с присосами является его прямое измерение с помощью воздухомеров, устанавливаемых на патрубок отвода неконденсируемых газов в атмосферу из основного эжектора. Однако такой подход не позволяет определить наиболее вероятные элементы вакуумной системы с повышенными присосами, а измеренный расход воздуха оказывается не связанным с результатами измерения концентрации растворенного кислорода в воде разных потоков конденсационной установки и системы регенерации низкого давления. Преодолению указанной проблемы будет способствовать разработка метода сведения материального баланса по слаборастворимым газам в технологических схемах конденсационной установки и системы регенерации низкого давления паровых турбин. Используется метод решения некорректных задач, построенный на основе регуляризации Тихонова, и матричная модель потоков в системе, разработанная на базе теории графов. Для сведения балансов потоков теплоносителей и растворенных в воде и паре газов сформулирована задача регуляризации материальных потоков при некорректном задании априорной информации. Предложен алгоритм ее решения. Получены аналитические и численные решения сформулированной задачи. Выполнен анализ полученных решений. Предложенный подход к сведению материальных балансов по газовым потокам обеспечивает решение практической задачи определения расхода присосов воздуха в вакуумную систему турбоустановок и расходов воздуха по элементам отсоса паровоздушной смеси с учетом результатов измерения расхода воздуха, удаляемого основным эжектором, и концентрации растворенного кислорода в воде различных относящихся к исследуемой энергетической системе потоков.
Вестник Ивановского государственного энергетического университета
2016. — Выпуск 6
Содержание:
Ухудшение охлаждающей способности градирен приводит к снижению эффективности работы технологического оборудования и механизмов производства. Резерв охлаждающей способности особенно необходим в летнее время года, при высоких температурах воздуха, поступающего в аппарат. Согласно опубликованным данным, проблеме недоохлаждения воды в градирнях посвящен широкий круг исследований, направленных на совершенствование конструктивных и режимных параметров. Однако недостаточно изучено влияние характера распределения потока воды на эффективность ее охлаждения в аппарате. Поскольку испарительным градирням, как большим сооружениям, свойственны неравномерности распределения фаз, возникают задачи оценки величины неравномерности распределения плотности орошения по сечению градирни, выявления влияния неравномерности на эффективность охлаждения воды в аппарате, а также построения рабочей характеристики градирни для оценки ее эффективности в процессе эксплуатации с учетом неравномерности. Учет неравномерности распределения плотности орошения в башенной градирне осуществлен с помощью статистической функции распределения. Экспериментально установлена значительная неравномерность плотности орошения по сечению башенной градирни. Разработан статистический метод оценки влияния степени неравномерности на общий коэффициент массоотдачи процесса испарения. На основании статистического метода оценки влияния неравномерности на интенсивность процесса установлено, что с увеличением неравномерности распределения плотности орошения скорость массопереноса снижается. Построена рабочая характеристика, учитывающая неравномерность орошения, с помощью которой можно определить охладительную мощность башенной градирни. Предложен способ оценки рабочей характеристики башенной градирни, основанной на неравномерности плотности орошения по секциям. При проектировании и эксплуатации градирен для более точного расчета аппарата важно знать закон распределения плотности орошения и рабочую характеристику для оценки ее эффективности. Устранение неравномерности плотности орошения является резервом повышения эффективности аппарата.
Ключевые слова
В последние годы в отечественной и зарубежной практике для коррекции водно-химического режима барабанных котлов и консервации оборудования все шире применяется дозирование в пароводяной тракт комплексных аминосодержащих соединений, которые представляют собой смесь летучих и поверхностно-активных аминов. Имеется как положительный, так и отрицательный опыт применения аминов при ведении водно-химического режима на отечественных ТЭС и АЭС. Несмотря на длительный опыт применения этих веществ в энергетике, их химические и эксплуатационные свойства описаны в технической литературе совершенно недостаточно. Необходима реальная оценка физико-химических свойств аминов и поведения их растворов в условиях теплоэнергетических установок, на основе которой возможно дать рекомендации по их эффективному использованию. При исследовании состава реагента товарной марки Helamin BRW 150H использованы методы количественного химического анализа. Выполнена индивидуальная проверка данного реагента в лабораторных и промышленных условиях. Экспериментально определены первичные химико-технологические свойства хеламина BRW 150H в условиях предпусковой водно-химической очистки парового котла. Предложено уравнение, описывающее массообмен при водно-химической очистке котла-утилизатора ПГУ-410 МВт, и оценены значения ее констант. Установлены особенности поведения продуктов коррозии при водно-химической очистке до и после ввода хеламина в контур котла-утилизатора ПГУ-410 МВт и даны рекомендации по планированию ее химической стадии. Полученные экспериментальным путем данные должны учитываться при управлении коррекционной обработкой котловой воды, что позволит обеспечить наиболее быстрое и полное её проведение в нужном направлении и при условиях, наиболее приемлемых для производственных масштабов.
Ключевые слова
Поддержание параметров внутреннего микроклимата, повышающих производительность труда работников промышленных предприятий, при минимальных затратах энергии является одним из важных инструментов по снижению себестоимости производимой продукции. Известны математические модели динамического микроклимата, позволяющие определить мощность и режим работы системы кондиционирования. Данные математические модели не учитывают применения таких энергосберегающих мероприятий, как использование теплоотражающих экранов в окнах и дополнительного понижения температуры воздуха в нерабочее время с предварительной осушкой воздуха. В связи с этим необходимо провести исследования, связанные с определением степени влияния от использования теплоотражающих экранов в окнах и предварительной осушки воздуха на энергетическую эффективность работы систем динамического микроклимата. При проведении исследований использованы данные натурных испытаний окон с теплоотражающими экранами в сертифицированной климатической камере, а также данные, полученные с использованием математической модели процесса теплопередачи через окно. Метеорологические параметры наружного воздуха предоставлены Росгидрометом. Обработка данных произведена методами математической статистики. Разработана математическая модель динамического микроклимата промышленного здания с регулируемым сопротивлением теплопередаче окон, учитывающая нелинейную зависимость сопротивления теплопередаче светопрозрачной конструкции от параметров внутреннего и внешнего воздуха и изменяемой в течение суток конструкции окна. Предложены энергосберегающие процессы обработки воздуха в центральном кондиционере для помещений промышленных предприятий с регулируемым сопротивлением теплопередаче окон. Разработанная математическая модель динамического микроклимата реализована в виде программы для ЭВМ. Определена энергетическая эффективность использования теплоотражающих экранов в окнах и дополнительного снижения температуры воздуха в нерабочее время для систем по поддержанию параметров динамического микроклимата производственных помещений промышленного предприятия. Снижение тепловых трансмиссионных потерь за счет применения экранов в окнах и понижения температуры воздуха в нерабочее время позволяет значительно повысить энергетическую эффективность работы систем по поддержанию динамического микроклимата и на 30-40 % понизить годовые затраты теплоты и холода.
Ключевые слова
Расчет процессов тепломассообмена в слое твердых бытовых отходов в процессе его сушки связан с определением полей температур и влагосодержаний, расчет которых требует знания теплофизических и термоградиентных коэффициентов. В настоящее время известны данные по теплофизическим свойствам отдельных компонентов твердых бытовых отходов, что не отражает реальную теплофизическую картину слоя твердых бытовых отходов как пористого тела с эффективными теплофизическими характеристиками. Экспериментальное определение термоградиентных коэффициентов трудоемко, затратно по времени и требует специального лабораторного оборудования. В связи с этим является актуальной разработка математической модели, в которой поле влагосодержаний учитывается внутренним стоком теплоты, а эффективные теплофизические свойства определяются экспериментально. В качестве метода экспериментального исследования применен зональный метод, позволяющий определять значения коэффициента теплопроводности слоя твердых бытовых отходов. При моделировании процесса сушки использована описательная математическая модель с распределенными параметрами, реализованная численно. Экспериментально определен эффективный коэффициент теплопроводности слоя твердых бытовых отходов. Предложена математическая модель тепломассопереноса в слое твердых бытовых отходов, которая позволяет исследовать процесс его сушки. Математическая модель реализована в программном комплексе ANSYS и верифицирована посредством сравнения с экспериментальными данными с погрешностью не более 5 %. Модель позволяет рассчитать температурные поля в слое твердых бытовых отходов в процессе его сушки с учетом распределенного внутреннего стока теплоты. Предложенная модель может быть применена в расчетах при проектировании термических реакторов для переработки многокомпонентных органических отходов.
Ключевые слова
Сосредоточенные управляемые устройства продольной компенсации позволяют повысить предел передаваемой мощности и устойчивость сети в целом, однако результаты исследований таких ученых, как В.А. Веников, В.А. Строев, Ю.Г. Шакарян, В.К Фокин, свидетельствуют о том, что применение данных устройств может приводить к недопустимым перенапряжениям на их выводах и колебательным нарушениям статической устойчивости. Для стабилизации уровней напряжения обычно устанавливаются шунтирующие реакторы без возможности регулирования, что отрицательно сказывается на пределе передаваемой мощности. Таким образом, необходимо оценить эффективность применения шунтирующих реакторов как в дискретном, так и в управляемом исполнении для стабилизации уровней напряжения, и их влияние на устойчивость системы. Использованы метод первого приближения А.М. Ляпунова, метод Ньютона, метод D-разбиения по одному параметру, а также критерий устойчивости П.С. Жданова. Дан анализ влияния дискретного и плавного регулирования мощности шунтирующих реакторов на предел передаваемой мощности. Их применение увеличивает предел до 10 %, приводит к выравниванию уровней напряжения в сети и улучшает устойчивость электроэнергетической системы. Выбор количества шунтирующих реакторов при дискретном регулировании, а также закона регулирования при плавном регулировании необходимо производить исходя из условия обеспечения приемлемых уровней напряжения на выводах устройства продольной компенсации, а также максимального увеличения предела передаваемой мощности при сохранении колебательной устойчивости. Результаты работы могут быть использованы при расчетах статической и динамической устойчивости систем, содержащих гибкие линии электропередачи с комплексом управляемых устройств, а также при создании систем регулирования данных устройств.
Ключевые слова
Моделирование динамики электрических машин осуществляется обычно с использованием электрических схем замещения с сосредоточенными параметрами. Наиболее популярным для этих целей является пакет MatLab Simulink. Общим недостатком цепных моделей электрических машин является то, что они не учитывают нетрадиционных особенностей их конструкции, которые можно учесть только при решении задачи в полевой постановке. При этом время расчета полевых динамических моделей на несколько порядков больше времени расчета цепных моделей. В настоящее время не существует технологии моделирования, позволяющей использовать быстродействующие полевые динамические модели в таких имитационных пакетах, как Simulink. В связи с этим актуальной является задача разработки динамических моделей электрических машин, в которых точность и универсальностью полевых моделей сочетается с быстродействием цепных моделей. Для расчета магнитного поля использована библиотека конечно-элементного моделирования EMLib, результаты серии расчетов магнитного поля аппроксимированы многомерными сплайнами с использованием пакета MatLab, для построения цепной модели электрической машины использован Simulink. Предложена технология организации вычислительного эксперимента, отличающаяся от известных использованием в цепных моделях аппроксимации результатов предварительной серии полевых расчетов при моделирования динамических режимов электромеханических устройств и обеспечивающая за счет этого сокращение времени интегрирования на два-три порядка при сохранении точности, обеспечиваемой полевыми моделями, что позволяет использовать полевые динамические модели при имитации работы электромеханических устройств в моделях систем управления электроприводами. Достоверность результатов, полученных с применением новой технологии, подтверждается ее использованием при решении задачи моделирования пуска двигателей постоянного тока, в том числе, нетрадиционной конструкции. По сравнению с аналогичной задачей, решаемой с помощью известных CAE-систем, получено сокращение времени на три порядка. Предложенная технология может использоваться при проектировании электрических машин и систем управления электроприводами. Развитие данной технологии предполагается в направлении создания быстродействующих полевых динамических моделей всех типов электрических машин.
Ключевые слова
Достоверное прогнозирование фракционного состава измельченного твердого топлива и энергозатрат на измельчение на угольных электростанциях и других материалов в смежных производствах химической, строительной и других отраслей промышленности требует разработки адекватных моделей и методов расчета процессов измельчения. Чаще всего измельчение реализуется стесненным (шаровые барабанные мельницы) или свободным (молотковые мельницы) ударным взаимодействием измельчаемых частиц с твердой поверхностью. Эволюция механического состояния частицы при ударном нагружении является важнейшей составляющей собственно измельчения. Поэтому важно знать, какие из моделей ударного нагружения наиболее приемлемы для расчета измельчения частиц. При описании процесса упругого удара обычно применяются классические непрерывные модели сплошной среды. Кроме того, в настоящее время все шире используются дискретные подходы к описанию процессов в твердых телах. В этой связи становится уместным провести сравнение результатов, полученных с использованием различных моделей, в целях определения их адекватности и областей применимости. Рассмотрены методы, использующие подходы классической механики сплошной среды, а также модели, основанные на теории распространения упругих волн в твердом материале. В качестве альтернативы рассмотрен метод дискретных элементов, описывающий сплошную среду как систему взаимосвязанных составных частей. Представлены результаты исследования влияния размера твердого тела, скорости в момент удара и упругих свойств материала на продолжительность упругого соударения тела с поверхностью. Проведен сравнительный анализ результатов, полученных с использованием различных подходов. Данные, полученные с помощью дискретной модели тела, хорошо коррелируют с результатами, которые можно получить при использовании непрерывных моделей, и не противоречат существующим представлениям о сути процесса упругого столкновения. Их следует рекомендовать для использования в моделях ударного измельчения.
Ключевые слова
Грохочение сыпучих материалов - один из основных процессов в замкнутых системах «дробление - классификация» угольных тепловых электростанций. Проектирование нового и модернизация действующего оборудования нуждаются в достоверных методах расчета кинетики процесса и его математических моделях. Одним из основных показателей процесса, формирующих эффективность грохочения, является время пребывания частиц на грохоте, которое обычно рассчитывается на основе модели движения одиночной частицы по вибрирующей поверхности. Однако такая модель не отражает реального характера движения сыпучего материала по ситу грохота, поскольку частицы движутся в виде ансамбля, в котором они взаимодействуют друг с другом. В связи с этим актуальным является построение модели, позволяющей рассчитывать распределение частиц по времени пребывания на грохоте, необходимое для достоверного прогнозирования кинетики грохочения. Численное решение дифференциальных уравнений движения ансамбля частиц осуществляется с помощью программы Autodesk 3ds Max для DEM-моделирования, адаптированной к исследованию движения сыпучего материала по вибрирующей просеивающей поверхности грохота. Предлагается имитационная модель движения частиц по вибрирующей просеивающей поверхности для компьютерного экспериментирования в целях оценки функционирования грохота. Адекватность модели подвержена экспериментально. Достоверное прогнозирование распределения частиц по времени пребывания их на сите грохота позволяет адекватно рассчитывать кинетику грохочения без привлечения трудоемких физических экспериментов. Модель является надежной основой для проектирования виброгрохотов и выбора режимов их эксплуатации.
Ключевые слова
Процесс проектирования энергетического объекта сопряжен с рисками невыполнения обязательств проектной организацией перед заказчиком и, как следствие, несвоевременным вводом в эксплуатацию объекта топливно-энергетического комплекса. Планирование - это сложный и трудоемкий процесс, который играет ключевую роль в проектной деятельности. Применение преимущественно метода аналогий при построении модели процесса и, как результат, проектирование по итерационной схеме в настоящее время обусловлено отсутствием формализованных инструментов планирования по ключевым результатам, рекомендуемых PMI (Project Management Institute). Проведенные исследования показали, что современные информационные системы планирования, обеспечивая построение иерархической структуры работ (WBS-моделей, Work Breakdown Structure) проекта, не имеют функциональных возможностей для построения моделей объекта проектирования PBS (Product Breakdown Structure). Это отражается на снижении согласованности плана и увеличении количества проектных итераций. В связи с этим необходима разработка средства планирования процесса проектирования объектов топливно-энергетического комплекса, базирующегося на модели сложного объекта и методе построения модели процесса его проектирования. Разработка модели процесса базируется на методе достижения ключевых результатов проекта и методе сетевого планирования, адаптированного к специфике проектов по объектам топливно-энергетического комплекса. Эмпирическую базу исследования составили сведения, полученные в ходе анализа архива проектов АО «Зарубежэнергопроект», специализирующегося на проектировании энергетических объектов в России и за рубежом. Построение модели энергетического объекта выполнено на основе руководств по типовому проектированию станций 200 МВт. Предложена структурно-параметрическая модель объекта проектирования, базирующаяся на иерархической системе классификации KKS (Kraftwerk Kennzeichen System). Разработан формализованный метод построения структурной модели процесса, позволяющий создавать план проекта в строгом соответствии с проектируемым энергетическим объектом. Выполнена алгоритмизация и реализация метода в среде MS SQL. Разработано программное средство, обеспечивающее хранение инвариантной модели энергетического объекта и ее итерационное развитие. Предложена модель IT-архитектуры проекта с учетом разработанного программного средства. Сформированы инвариантные модели энергетического объекта и процесса проектирования для специализации «Железобетонные и металлические конструкции». Результаты апробации методов и средств на примере специализации «Железобетонные и металлические конструкции» в АО «Зарубежэнергопроект» свидетельствуют о сокращении продолжительности проекта и снижении трудозатрат проектировщиков и подтверждают целесообразность их комплексного применения в процессах проектирования объектов топливно-энергетического комплекса.