Распределение нагрузок на ТЭЦ с поперечными связями с учетом потокораспределения воды тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.14, кандидат технических наук Ромашова, Ольга Юрьевна

• Ромашова, Ольга Юрьевна
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ромашова, Ольга Юрьевна

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТЭЦ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Математическое моделирование ТЭЦ

1.2. Представление энергетических характеристик теплофикационных турбин

1.3. Распределение нагрузок на ТЭЦ

1.4. Выбор оптимального состава турбинного оборудования ТЭС

1.5. Постановка задачи исследования

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУППЫ ТУРБОУСТАНОВОК И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК

2.1. Влияние потокораспределения питательной воды на энергетические характеристики турбоустановок

2.2. Влияние потокораспределения питательной воды на распределение нагрузок

Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ НА СТАНЦИЯХ С ПОПЕРЕЧНЫМИ СВЯЗЯМИ

3.1. Математическое описание модели

3.2. Методические особенности расчета потокораспределения питательной воды на ТЭЦ с поперечными связями

3.3. Численное моделирование характеристики группы питательных насосов

Глава 4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК НА ТЭЦ С ПОПЕРЕЧНЫМИ СВЯЗЯМИ

4.1. Моделирование режимов работы ТЭЦ с поперечными связями

4.2. Распределение нагрузок между турбоустановками на основе 47 декомпозиции тепловой схемы

4.3. Распределение тепловых нагрузок методом двумерного динамического программирования

4.4. Постановка задачи выбора оптимального состава турбоагрегатов 62 ТЭЦ на период

4.5. Пример выбора оптимального состава турбинного цеха промышленно-отопительной ТЭЦ

4.6. Пример распределения тепловых нагрузок между турбинами ТЭЦ методом двумерного динамического программирования

Глава 5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОТПУСКА ТЕПЛА ОТ ТЭЦ С СЕТЕВОЙ

И ПОДПИТОЧНОЙ ВОДОЙ

5.1. Эффективность ступенчатого подогрева сетевой воды

5.2. Способ повышения эффективности ступенчатого подогрева сетевой воды на ТЭЦ при совместной работе турбоустановок

5.3. Выбор оптимальных режимов работы турбоустановки типа ПТР-80-130/

5.4. Факторы, влияющие на эффективность ступенчатого подогрева сетевой воды при совместном отпуске тепла с сетевой и подпиточной водой

5.5. Выбор расчетных параметров отопительных отборов турбин с с учетом поперечных связей по сетевой воде

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Распределение нагрузок на ТЭЦ с поперечными связями с учетом потокораспределения воды»

В энергетической стратегии России большое внимание уделяется теплофикации, которая благодаря существенным социальным, экономическим и экологическим преимуществам стала одним из основных направлений развития энергетики нашей страны [1]. Теплофикация является формой централизованного теплоснабжения и рациональным способом использования топливных ресурсов. Преимущество комбинированного способа производства электрической и тепловой энергии, по сравнению с раздельным, связано с возможностью снижения удельных затрат тепла на выработку электроэнергии в результате снижения потерь в холодном источнике.

Однако в последнее время конкурентоспособность ТЭЦ на рынках электрической и тепловой энергии катастрофически падает. Это связано с высокими тарифами на энергию, величина которых обусловлена как субъективными, так и объективными причинами, которые определяются, прежде всего, уровнем совершенства основного оборудования теплоэлектроцентралей и его эксплуатации [2].

Очевидно, что в таких условиях вопросы повышения эффективности теплофикационных турбоустановок приобретают все большую актуальность.

Одно из главных направлений повышения эффективности топливоиспользования на ТЭЦ - внутристанционная оптимизация режимов паротурбинных установок и, в частности, оптимальное распределение нагрузок между агрегатами. Оптимизация режимов, которая подразумевает и выбор наилучшего состава основного оборудования, абсолютно эффективна, так как в этом случае достигается значительная экономия топлива без дополнительных капитальных вложений [3].

На современном этапе развития энергетики вопрос распределения нагрузок приобрел особую актуальность в связи с тем, что существенно изменились объемы отпуска теплоты от теплоэлектроцентралей по сравнению с теми, которые были заложены при проектировании станции, а также в связи с возросшей конкуренцией на рынке производства электрической и тепловой энергии.

Однако задача внутристанционной оптимизации режимов ТЭЦ очень сложна и окончательно не решена, так как экономичность теплофикационных турбин на переменных режимах изменяется очень сильно и зависит от большого количества факторов: расхода свежего пара, тепловой нагрузки, давлений в регулируемых отборах, расхода и начальной температуры подогреваемой сетевой воды, условий охлаждения конденсатора и др.

Кроме того, для ТЭЦ с поперечными магистралями по пару и воде на характеристики турбин оказывают существенное влияние связи турбоустановок с общестанционными коллекторами, которые определяются структурой отпуска тепла на производство и в сетевые магистрали, гидравлическим трактом питательной воды, а также схемами подготовки добавочной и подпиточной воды на станции.

Оптимизация предполагает поиск экстремального (минимального или максимального) значения определенного критерия при соблюдении заданных граничных условий. В зависимости от внешних объективных и субъективных факторов выбор критерия оптимизации для различных ТЭЦ и энергосистем оказывается весьма неоднозначным [4]. Это может быть экономия денежных средств при изменении выработки и отпуска потребителям энергии, расход сжигаемого топлива, тепловая или электрическая нагрузка и др. Тем не менее, в основе всех критериев лежит энергетическая эффективность работы оборудования [3].

Заключение диссертации по теме «Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты», Ромашова, Ольга Юрьевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе обобщенного анализа загрузки ПВД действующих промышленно-отопительных ТЭЦ с поперечными магистралями в различных режимах работы установлено, что отклонение расхода питательной воды от расхода острого пара для отдельных турбоустановок может достигать ± (50100) % и тем самым влияет на энергетические характеристики групп турбинного оборудования и распределение нагрузки между ними.

2. Разработаны алгоритмы многомерного распределения нагрузок на ТЭЦ, на базе которых созданы программные комплексы с использованием метода динамического программирования. Предложена схема двумерного распределения тепловых нагрузок в прямой постановке с видоизмененным критерием Беллмана.

3. Впервые сформулированы научно-методологические основы гидравлического расчета питательного тракта ТЭЦ с поперечными связями, которые дают возможность определять расходы воды в трактах ПВД и выбирать состав работающих питательных насосов.

4. На основании расчетных исследований с использованием программных комплексов на примере нескольких ТЭЦ сложной структуры и разнотипными турбинными установками показано, что оптимальное распределение нагрузки дает экономию топлива на уровне (4-12) %, в основном, за счет выбора состава работающего оборудования.

5. Аналитически обоснованное распределение подогрева сетевой воды в двухступенчатой установке турбин, отпускающих тепло с сетевой и подпиточной водой, может быть использовано на стадии технико-экономического обоснования расчетных параметров тепловых схем.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Ромашова, Ольга Юрьевна, 2007 год

1. Основные положения Энергетической стратегии России на период до 2020 г. / А.Б. Яновский, A.M. Мастепанов, В.В. Бушуев и др. // Теплоэнергетика. 2002. - №1. - С.2-8.

2. Повышение эффективности теплофикационных турбоустановок / Эфрос Е. И., Гуторов В. Ф., Симою JI. JI. и др. // Электрические станции. 2003.- № 12.-С. 2-5.

3. А. Д. Качан. Оптимизация режимов и повышение эффективности работы паротурбинных установок ТЭС. Мн.: Высш. шк., 1985.

4. Озерова И. П., Новиков Р. С. Обоснование необходимости распределения нагрузок между агрегатами ТЭС на базе комплексного критерия. // Известия Томского политехнического университета, 2002. Т. 305. - № 2.- С.108-114.

5. С.Попырин. Математическое моделирование и оптимизация теплоэнергетических установок.- М.: Энергия, 1978.

6. Комплексная оптимизация теплосиловых систем / Под ред. JI. С. Попырина. Новосибирск: Наука, 1976.

7. Вулман Ф. А., Хорьков Н. С. Тепловые расчеты на ЭВМ теплоэнергетических установок. М.: Энергия, 1975.

8. Работа ТЭЦ в объединенных энергосистемах / Под ред. В. П. Корытникова. -М.: Энергия, 1976. -214 с.

9. А. И. Андрющенко, Р. 3. Аминов. Оптимизация режимов работы и параметров тепловых электростанций. М.: Высш. школа, 1983. -255 с.

10. А.Д. Качан. Режимы работы и эксплуатации тепловых электрических станций. -М.: Высш. Школа, 1978.

11. П.Гиршфельд В. Я., Князев A.M., Куликов В. Е. Режимы работы и эксплуатации ТЭС-М.: Энергия, 1980.

12. Косяков С. А. Оптимизация режимов работы оборудования отопительных ТЭЦ в задачах управления в энергосистеме. Автореф. дис. . канд. техн. наук. -М.: МЭИ, 1983.

13. Озерова И.П. Характеристики сложного парового тракта и повышение эффективности работы ТЭЦ с поперечными связями : дис. . канд. техн. наук / Озерова Ирина Петровна; науч. рук. В. И. Рязанов; Томский политехнический институт. Томск, 1985. - 285 с.

14. Аминов Р. 3. Градиентный метод распределения нагрузок на ТЭЦ. -Саратов: СПИ, 1982. 59 с.

15. Урин В.Д., Кутлер П.П. Энергетические характеристики для оптимизации режима электрических станций и энергосистем. М.: Энергия, 1974.

16. Златопольский А. Н. Специальные диаграммы и характеристики для расчетов наивыгоднейшего распределения активной нагрузки в объединенной энергосистеме Электрические станции, 1959, № 12.

17. Определение аналитических выражений для тепловых характеристик теплофикационных турбин методом планирования эксперимента / Акименкова В. М., Гиршфельд В. Я. // Теплоэнергетика. 1970. - № 11.

18. Математическое описание диаграмм режимов теплофикационных турбоагрегатов при расчетах на ЭЦВМ / Виноградник М. В., Курносов А. Т. // Электрические станции. 1979. - № 4,- С. 24-27.

19. Фридман Н. О., Яновская Б. Б. Энергетические характеристики современных теплофикационных турбин. / Тр. ВНИПИэнергопрома. -1974.-Вып. 6.-С. 36-50.

20. Тепловые характеристики мощных теплофикационных турбин / Гиршфельд В. Я., Князев А. М., Бахусов В. Н. // В кн.: Доклады научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских работ за 1964-1965 г.г. -М.: МЭИ, 1965, с. 101-113.

21. Получение тепловых экспериментальных многофакторных аналитических характеристик турбоагрегатов с использованием метода планирования эксперимента / Борисов Г. М., Гиршфельд В. Я. // Теплоэнергетика. 1977. - № 5. - С. 47-49.

22. Влияние погрешности исходной информации на энергетические характеристики турбоагрегатов / Е. И. Бененсон, Р. С. Резников, Т. Д. Бухман и др. // Теплоэнергетика. 1973. - № 10. - С. 51-54.

23. Качан А.Д., Яковлев Б.В. Справочное пособие по технико-экономическим основам ТЭС. Мн.: Высш. шк., 1982. - 318 с.

24. Методические вопросы построения математических моделей режимов теплофикационных агрегатов / Златопольский А. Н., Зубкова А. Г., Челнокова Н. Г. // Изв. Вузов СССР. Энергетика. - 1979. - №4. - С. 5662.

25. Об использовании методов математической статистики для определения энергетических характеристик агрегатов ТЭС / Л. П. Фотин // -Электрические станции. 1973. - № 8. - С. 38-42.

26. Горнштейн В.М. Наивыгоднейшее распределение нагрузок между параллельно работающими электростанциями. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1949.

27. Самойлович Г. С., Трояновский Б. М. Переменные и переходные режимы в паровых турбинах. М.: Энергоиздат, 1982,- 496 с.

28. Построение характеристик ЧНД теплофикационных турбин в широком диапазоне режимов / Леонков А. М., Качан А. Д., Балабанович В.К., Шишея П. Н. Рукопись деп. в Информэнерго 29.03.83, № 1249.

29. Определение изменения экономичности цилиндров паровых турбин / И.

30. A. Лазутин, М. Г. Таращук, Н. Н. Новиков, Э. И. Кульков. // Теплоэнергетика. 1983. - № 4. - С. 63-64.

31. Исследование работы турбинных отсеков на переменных режимах / Н. П. Волков, А. М. Леонков, А. Д. Качан и др. // Изв. вузов СССР. -Энергетика. 1969. - № 7. - С. 45-51.

32. Экспресс-испытания проточной части паровых турбин. / Электрические станции. 1975. - № 1. - С. 36-38.

33. Результаты освоения и тепловых испытаний головного образца теплофикационной турбины Т-100-130 / Н. Ф. Комаров, Ю. Ф. Печенкин,

34. B. С. Бунин, В. Н. Рузанков // Электрические станции. -1965. № 1. - С. 25-29.

35. Построение диаграммы режимов турбины Т-100-130 по данным испытаний / Н. Ф. Комаров, В. С. Бунин, В. Н. Рузанков. // Теплоэнергетика. 1968. - № 4. - С. 10-16.

36. Результаты тепловых испытаний головных образцов теплофикационных турбоагрегатов типа ПТ-135/165 и ПТ-130/15 УТМЗ / Губанов Б. Е. , Каюкова Н. Н. , Мокроусов В.К., Соколов С.М. // Теплоэнергетика. -1981.-№ 1.-С. 16-20.

37. Универсальная характеристика для распределения нагрузок между крупными теплофикационными турбинами / Рузанков В. Н. // Электрические станции. 1973. - № 8. -С. 12-17.

38. Расчет на ЭВМ графиков нагрузки энергосистемы / Аминов Р.З. // Электрические станции. 1971. - № 11.

39. Метод наивыгоднейшего распределения нагрузки между агрегатами / Сахаров Н. А. // Электричество. 1927. - № 5.

40. Наивыгоднейшее распределение нагрузки между агрегатами / Иванов Е. А. // Электричество. 1930. - № 13.

41. Горнштейн В.М. Методика наивыгоднейшего распределения нагрузки между параллельно работающими электростанциями // Электрические станции. 1937. - № 12. - С. 7-10.

42. Методы оптимизации режимов энергосистем / В. М. Горнштейн и др.; под ред. В. М. Горнштейна. М.: Энергия, 1981.

43. В. В. Хорохов. О наивыгоднейшем распределении нагрузок между турбоагрегатами ТЭЦ // Электрические станции. - 1971. - № 2. - С. 5052.

44. Применение симплексного метода для оптимального распределения нагрузок между агрегатами ТЭЦ / Буров А. Г., Цоколаев И. Б., Слабиков В. А. // Изв. вузов СССР. Энергетика. - 1975. - № 7. - С. 106-110.

45. К оптимизации режима ТЭС градиентным методом / Крумм Л. А., Пунгас Н. А., Трущелева Л. А. // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. - 1967. - № 6. - С. 9-20.

46. Аматуни Э. А. Численный метод оптимизации режима сложных ТЭЦ // Изв. АН АрмССР. Сер. техн. наук. 1977. - № 6. -С.45-52.

47. Микулич Г. В. Применение вычислительной техники для оптимизации режимов и подсчета технико-экономических показателей ТЭЦ в Мосэнерго.: Автореф. дис. канд. техн. наук. -1977.

48. Горнштейн В. М., Пономарев А. В. Методика расчета оптимального режима и характеристик тепловой электростанции. Тр. ВНИИЭ, 1972, вып. 40, с.31-51.

49. Градиентный метод распределения нагрузок на ТЭЦ с использованием множителей Лагранжа / Аминов Р. 3., Аминов В. 3. // Изв. Вузов СССР. -Энергетика. 1979. - № 2. -С. 106-109.

50. Беллман Р., Дрейфус С. Прикладные задачи динамического программирования. М.: Наука, 1968. - 458 с.

51. В. Д. Урин. Энергетические характеристики для оптимизации режима электрических станций и энергосистем. М.: Энергия, 1974.

52. Падалко Л.П. / Оптимизация режима энергосистемы методом динамического программирования // Изв. вузов СССР. Энергетика. -1973. - №2.-С. 113-117.