МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК НА ОСНОВЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТУРБИННЫХ СТУПЕНЕЙ И ОТСЕКОВ
https://doi.org/10.24223/1999-5555-2017-10-4-330-339
Аннотация
Описаны подходы к разработке математических моделей теплофикационных паротурбинных установок (ТПУ). Целью работы является разработка, обоснование и практическая реализация методов математического моделирования ТПУ для решения задач исследования и повышения энергетической эффективности работы ТЭЦ. Применение нормативных характеристик для решения этих задач, требующих расчета переменных режимов, в большинстве случаев оказывается неправомерным, что обусловлено рядом их существенных недостатков. Показано, что применение разработанных математических моделей, основанных на экспериментально полученных расходных и мощностных характеристиках ступеней и отсеков, позволяет решать различные практические задачи, возникающие в эксплуатации. Приведен пример построения расчетной математической модели турбоустановки типа Т-50-12,8. Описана методика построения этой модели, состоящей из большого количества нелинейных уравнений (свыше 50) и приведена укрупненная блок-схема расчета этой турбины с использованием модернизированного метода Ньютона с изменением шага итерационного процесса) по нескольким переменным. В качестве части общего алгоритма дана методика расчета произвольного турбинного отсека или ступени с использованием и мощностных характеристик, упомянутых выше. Также приведена в качестве примера методика расчета регенеративного подогревателя ПНД-1. Показано, как на базе описанной математической модели могут быть разработаны аналогичные модели других установок. Показаны примеры использования математических моделей турбоустановок для решения задач определения наиболее экономичных и безопасных режимов работы и предотвращения неэффективных решений. Полученные результаты позволяют определять оптимальные режимы работы реального оборудования ТЭЦ и рассчитывать их показатели абсолютной и сравнительной энергетической эффективности.
Об авторах
Н. В. ТатариноваРоссия
Д. М. Суворов
Россия
В. М. Сущих
Список литературы
1. Численные методы: теория и алгоритмы / М. Н. Орешкова. Архангельск: САФУ, 2015. 120 с.
2. Бененсон Е. И. Теплофикационные паровые турбины / Е. И. Бененсон, Л. С. Иоффе. М.: Энергоатомиздат, 1986. 271 с.
3. Трухний А. Д. Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки / А. Д. Трухний, Б. В. Ломакин. – М.: Издательский дом МЭИ, 2006. 540 с.
4. Щинников П. А. Повышение точности расчета технико-экономических показателей энергоблоков путем корректировки основных измеряемых параметров на основе согласования энергобалансов / А. П. Щинников, А. В. Сафронов // Теплоэнергетика. 2014. №12. С. 56 – 62.
5. Ледуховский Г. В. Алгоритмы сведения материальных и энергетических балансов при расчетах технико-экономических показателей оборудования ТЭС на основе метода регуляризации не-которых задач / Г. В. Ледуховский, В. П. Жуков, Е. В. Барочкин, А. П. Зимин, А. А. Разинков // Теплоэнергетика. 2015. №8. С. 72 – 80.
6. Зубов Д. И., Суворов Д. М. Разработка математической модели паровой турбины Т-63/76-8, 8 и ее верификация для расчета режимов с одноступенчатым подогревом сетевой воды // Международный научно-исследовательский журнал. 2016. №1(43) Часть 2. С. 28 – 32. doi: 10.18454/IRJ.2016.43.011.
7. Чучуева И. А., Инкина Н. Е. Оптимизация работы ТЭЦ в условиях оптового рынка электроэнергии и мощности России // Наука и Образование. МГТУ им. Н. Э. Баумана. 2015. №8. С. 195 – 238.
8. Natalia Tatarinova, Dmitry Suvorov. Results of Mathematical Modeling to Study the Infl uence of Accounting the Process Moisture on Energy Indicators of Cogeneration Steam Turbines // Applied Mechanics and Materials Vol. 792 (2015) pp. 370 – 374. – doi:10.4028/ www.scientifi c.net/AMM.792.370.
9. Чалбышев А. В. Оптимизация режимов работы ТЭЦ с учетом современных условий их функционирования в составе электроэнергетической системы: диссертация ... кандидата технических наук: 05.14.01. Иркутск, 2015. 158 с.
10. Эфрос Е. И. Экономичность и надежность мощных теплофикационных турбин и пути их повышения. Автореферат диссертации на соис. уч. ст. д.т.н. М.: ВТИ, 1998. 36 с.
11. Татаринова Н. В. Математическое моделирование теплофикационных турбоустановок для решения задач повышения энергетической эффективности работы ТЭЦ. Автореферат диссертации на соис. уч. ст. к.т.н. – Екатеринбург: УрФУ, 2014. 24 с.
12. Tatarinova N. V., Suvorov D. M. Development of adequate computational mathematical models of cogeneration steam turbines for solving problems of optimization of operating modes of CHP plants // 2016 2nd International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM). Chelyabinsk, 2016, pp. 1 – 6. doi: 10.1109/ICIEAM.2016.7911578.
13. Теплофикационные паровые турбины: повышение экономичности и надежности. Л. Л. Симою, Е. И. Эфрос, В. Ф. Гуторов, В. П. Лагун. СПб: Энерготех, 2001. 208 с. С. 53 – 56.
Рецензия
Для цитирования:
Татаринова Н.В., Суворов Д.М., Сущих В.М. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК НА ОСНОВЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТУРБИННЫХ СТУПЕНЕЙ И ОТСЕКОВ. Надежность и безопасность энергетики. 2017;10(4):330-339. https://doi.org/10.24223/1999-5555-2017-10-4-330-339
For citation:
Tatarinova N.V., Suvorov D.M., Sushchikh V.M. MATHEMATICAL MODELS OF COGENERATION STEAM TURBINES BASED ON EXPERIMENTAL CHARACTERISTICS OF TURBINE STAGES AND COMPARTMENTS. Safety and Reliability of Power Industry. 2017;10(4):330-339. (In Russ.) https://doi.org/10.24223/1999-5555-2017-10-4-330-339