Разработка систем автоматического дозирования корректирующих реагентов и анализ водно-химических переходных процессов на ТЭС тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.14, кандидат технических наук Егошина, Ольга Вадимовна

• Егошина, Ольга Вадимовна
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Егошина, Ольга Вадимовна

Введение.

Глава 1 Состояние проблемы по автоматизации и прогнозированию

ВХРТЭС.

1.1 Анализ совершенствования ВХР энергоблоков ТЭС.

1.2 Исследования в области автоматического химического контроля коррекционной обработки питательной воды и конденсата энергоблоков ТЭС.

1.3 Использование средств автоматизации контроля ВХР ТЭС для эффективности контура автоматического дозирования корректирующих реагентов.

1.4 Применение математических моделей распределения примесей по тракту для оценки развития нарушений ВХР.

Глава 2 Математическое моделирование развития нарушений ВХР

2.1. Описание динамической математической модели распределения примеси по тракту энергоблока.

2.2. Уравнение баланса концентрации гидразина в водном объеме котла в нестационарных условиях.

2.3. Аналитическое исследование динамики распределения концентрации натрия по тракту энергоблока.

2.4. Анализ водно-химических переходных процессов на ТЭС.

2.4.1. Влияние ступенчатого изменения присосов на значения концентрации натрия по тракту.

2.4.2. Влияние линейного изменения концентрации натрия в основном конденсате на значение концентрации натрия в питательной воде.

2.4.3. Влияние ступенчатого изменения присосов на значения концентрации натрия с учетом их экспоненциального изменения по тракту.

2.5. Сравнительный анализ переходных процессов с учетом и без учета экспоненциального изменения концентрации натрия в основном конденсате и в питательной воде.

2.6. Результаты расчета концентрации гидразина в водном объеме котла.

Глава 3 Стендовые исследования.

3.1. Задачи исследования.

3.2. Описание экспериментального стенда.

3.3. Средства автоматического химического контроля.

3.4. Результаты стендовых исследований.

3.5. Анализ стендовых исследований.

Глава 4 Промышленные исследования ВХР как объекта контроля и управления.

4.1. Исследования ВХР энергоблоков ОАО «Кузбассэнерго» в стационарных и пусковых режимах.

4.1.1. Промышленные исследования ВХР на Беловской ГРЭС в стационарном режиме работы.

4.1.2. Промышленные исследования ВХР на Томь-Усинской ГРЭС в пусковом режиме работы.

4.1.3. Промышленные исследования ВХР на ЮжноКузбасской ГРЭС в стационарном режиме работы.

Глава 5 Разработка систем автоматического дозирования корректирующих реагентов.

5.1. Результаты расчетов систем автоматического дозирования гидразина в соответствии со значением ОВП.

5.1.1. Описание систем автоматического дозирования гидразина в соответствии со значением ОВП.

5.1.2. Аппроксимация переходной характеристики по каналу «% указателя положения — значение ОВП».

5.1.3. Аппроксимация переходной характеристики по каналу «расход питательной воды — значение ОВП».

5.1.4. Анализ переходных процессов одноконтурной системы дозирования гидразина в соответствии с величиной ОВП.

5.1.5. Анализ системы автоматического дозирования гидразина с компенсацией возмущения.

5.2. Результаты расчета системы автоматического дозирования гидразина в соответствии с концентрацией кислорода.

5.2.1. Описание автоматического дозирования гидразина в соответствии с концентрацией кислорода.

5.2.2. Аппроксимация переходной характеристики по каналу «% указателя положения - концентрация кислорода».

5.2.3. Анализ переходных процессов одноконтурной системы дозирования гидразина в соответствии с концентрацией кислорода.

5.3. Сравнительный анализ одноконтурных систем автоматического дозирования гидразина в соответствии со значением ОВП и концентрацией кислорода.

Выводы.

Список принятых сокращений.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка систем автоматического дозирования корректирующих реагентов и анализ водно-химических переходных процессов на ТЭС»

В последнее время происходит реформирование и реструктуризация в системе энерговырабатываюгцих предприятий, что позволяет создавать конкурентные условия на энергетическом рынке Российской Федерации. Подобные условия приводят к существенному повышению требований к надежности работы оборудования и, в частности, к качеству водно-химических режимов ТЭС, что возможно только при внедрении систем контроля и управления ВХР. По данным отечественных исследований и зарубежных публикаций именно эксплуатация СХТМ существенно повышает надежность поддержания основных параметров ВХР в нормируемых диапазонах и приводит к снижению аварийности на ТЭС.

Водный режим является самостоятельной задачей, от решения которой зависит экономичность и надежность работы оборудования не только конденсатно-питательного тракта, но и ТЭС в целом. Опыт эксплуатации показывает, что нарушения водно-химического режима могут приводить к аварийному или преждевременному останову блока. В настоящее время ни один из применяемых на ТЭС водных режимов не обеспечивает в должной мере защиту от повышения коррозии оборудования конденсатного тракта, что негативно отражается на работе котлов и турбин. Поэтому особое значение придается вопросам автоматизации химико-технологических процессов в связи с необходимостью совершенствования водно-химических режимов. Несмотря на применение самых современных средств контроля, эксплуатируемые системы химико-технологического мониторинга используются только в качестве предоставления информации оперативному персоналу, без возможности управления и прогнозирования состояния водно-химического режима ТЭС.

Представленная работа позволяет проанализировать водно-химические переходные процессы на ТЭС, описывающие количественно поведение нормируемых примесей в основных элементах энергоблока и разработать системы автоматического дозирования корректирующих реагентов. Реализация предлагаемых в диссертации решений позволяет значительно повысить эффективность работы системы мониторинга и надежность работы оборудования ТЭС в целом.

На большинстве ТЭС находятся в эксплуатации морально и физически устаревшие системы автоматического дозирования корректирующих реагентов или вовсе отсутствуют. Несмотря на привлечение внимания специалистов ТЭС к управлению и прогнозированию в СХТМ, данные вопросы продолжают оставаться одними из наименее изученных. Задачами данной работы являются:

1. Анализ водно-химических переходных процессов на ТЭС с целью прогнозирования возможных последствий нарушений ВХР, протекающих в тракте энергоблока.

2. Разработка стенда для моделирования СХТМ в лабораторных условиях.

3. Анализ экспериментальных данных, полученных при исследовании ВХР ТЭС в номинальном режиме работы энергоблока, позволивший разработать системы автоматического дозирования корректирующих реагентов.

4. Разработка систем автоматического дозирования корректирующих реагентов с использованием сигналов приборов автоматического химического контроля.

Научная новизна работы представлена результатами исследования ВХР ТЭС с использованием СХТМ. Разработаны системы автоматического дозирования корректирующих реагентов. Разработаны математическая модель динамики развития нарушения ВХР по тракту энергоблока, а также нестационарная математическая модель распределения примеси в котловой воде. Разработан уникальный стенд, имитирующий работу СХТМ в лабораторных условиях. Проведена статистическая обработка данных стендовых исследований.

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

144 ВЫВОДЫ

1. Проведен анализ водно-химических переходных процессов на ТЭС и показана необходимость использования систем автоматического дозирования корректирующих реагентов.

2. Разработаны математические модели, описывающие поведение примесей, таких как: концентрация натрия и гидразина в следующих точках тракта: основном конденсате, питательной воде, котловой воде и насыщенном паре.

3. Анализ математических моделей показал, что характер возмущения оказывает влияние на динамические характеристики процессов. Отмечено, в частности, что длительность переходного процесса в питательной воде возрастает в 10 раз при учете экспоненциального изменения концентрации натрия в основном конденсате.

4. Выявлено существенное влияние расхода продувки на характеристики переходных процессов концентрации натрия в котловой воде и насыщенном

I. паре. Отмечено, что принятые нормы по-ВХР могут быть выдержаны в результате увеличения расхода продувки котла.

5. Разработан и создан экспериментальный стенд, позволяющий в лабораторных условиях моделировать систему химико-технологического мониторинга. Проведены стендовые испытания системы и средств химико-технологического мониторинга в режиме реального времени. Проведена статистическая обработка данных. Расчетным путем установлено, что все показания приборов находятся в допустимых пределах.

6. На основе стендовых испытаний исследованы влияния расхода и температуры пробы на показания приборов. Установлено, что изменения расхода от 3 до 5 л/ч и температуры от +17 до +30 °С пробы не влияют на показания приборов, что важно для СХТМ создаваемых и эксплуатируемых на электростанциях. Отмечено влияние дозирования гидразина на контролируемые показатели качества среды, такие как: окислительно-восстановительный потенциал, величина рН и электропроводимость.

7. Анализ результатов исследования ВХР энергоблоков ОАО «Кузбассэнерго» в стационарных режимах работы показал необходимость разработки систем автоматического дозирования корректирующих реагентов на ТЭС.

8. Разработаны системы автоматического дозирования гидразина, позволяющие повысить эффективность работы СХТМ. Показано, что применение системы с компенсацией возмущения по расходу питательной воды целесообразно. На основе сравнительного анализа одноконтурных систем автоматического дозирования гидразина в соответствии с концентрацией кислорода и значением ОВП отмечено, что регулируемой величиной считать значение ОВП.

9. Предложенные системы регулирования могут быть рекомендованы для внедрения на ТЭС в задачах автоматического дозирования корректирующих реагентов с использованием сигналов приборов автоматического химического контроля.

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

СХТМ — система химико-технологического мониторинга;

ВХР - водно-химический режим;

ТЭС — тепловая электрическая станция;

ГРЭС — городская районная электрическая станция;

КВР - кислородный водный режим;

ГАВР — гидразинно-аммиачный водный режим;

УПП - устройство подготовки пробы;

СУПП — система устройства подготовки пробы;

АРДН — автоматический регулятор дозировочного насоса;

АСУ ТП - автоматизированная система управления технологическими процессами;

НД - насос-дозатор;

АХК - автоматический химический контроль;

УЭП - удельная электропроводимость;

АРМ - автоматизированное рабочее место;

ПНД - подогреватель низкого давления;

ПВД - подогреватель высокого давления;

БОУ - блочно-обессоливающая установка;

ХВО - химическая водоочистка;

АСР - автоматическая система регулирования;

ОВП - окислительно-восстановительный потенциал;

УП - указатель положения;

КЧХ - комплексно-частотная характеристика;

ПИ - пропорционально-интегральный;

П — пропорциональный;

ПЭВМ — персональная электронно-вычислительная машина.