градирня. диссертация по градирне. Анализ эксплуатационных особенностей совс роль совс в работе современных тэц
 Скачать 4.96 Mb.
|
|
3 Таблица 4.4 – Значения среднего объемного расходам, мгновенной мощности (N, Вт*ч) и удельного потребления электроэнергии (N, кВт м) после модернизации. Номер замера Время замера, чч:мм:сс Показание счетчика- расходомера Q, м 3 Средний расход за 50 секунд Q ср , м 3 Мгновенная электрическая мощность за 50 секунд N, Вт*ч Удельное потребление за 50 секунд N Q , кВт*ч/м 3 1 12:00:00 0 0 2 12:00:50 0,4802 0,4802 2896,34 0,0848 3 12:01:40 1,012 0,5318 2902,76 0,0758 4 12:02:30 1,5894 0,5774 2894,93 0,0696 Средняя потребляемая мощность за 1 час 2897,97 Вт*ч Средний расход по счетчику за 1 час 38,1456 м 3 Среднее удельное потребление за 1 час с исходной поверхностью рабочего колеса 80,04 Вт*ч/м 3 Среднее удельное потребление с модифицированной поверхностью за 1 час 75,97 Вт*ч/м 3 Снижение удельного потребления электроэнергии за счет модернизации поверхности колеса насоса 5,1 % 96 Обобщенные результаты проведенных экспериментов представлены в Таблице 4.5. Проведенные исследования доказывают эффективность применения модификации рельефа элементов проточной части центробежных насосов. Таблица 4.5 – Снижение удельного потребления электроэнергии при перекачивании жидкости насосами в результате их модернизации. № насоса Среднее удельное потребление электроэнергии за час, Вт /м 3 Относительная погрешность определения удельных затрат электроэнергии, % Среднее удельное потребление электроэнергии за час, Вт /м 3 Относительная погрешность определения удельных затрат электроэнергии, % Снижение удельного потребления электроэнергии, % до модернизации после модернизации СМ 100-65- 200. 84,926 ±2,0 79,835 ±2,0 6,4 СД 50/10. 80,04 ±4,97 75,97 ±4,81 5,1 4.2.3. Влияние гидрофобизирующих покрытий на эксплуатацию циркуляционных насосов СОВС. Результаты исследований предыдущих разделов показывают эффективность применения гидрофобизирующих покрытий для элементов проточной части насосного оборудования. С целью изучения их применимости к насосному оборудованию, находящемуся в эксплуатации насосных станций, работающих на СОВС, осуществлен анализ гидротехнических сооружений ТЭЦ, ТЭЦ, ТЭЦ ОАО. «Мосэнерго». В Таблице 4.6. показаны типы и характеристики агрегатов, находящихся в эксплуатации ЦНС указанных выше станций. 97 Таблица 4.6. Типы и характеристики агрегатов, находящихся в эксплуатации ЦНС ТЭЦ, ТЭЦ, ТЭЦ ОАО. «Мосэнерго». N Расположение Тип Мощность Расход Напор Частота Кол- во n s N, кВт G, м 3 /ч Нм, об мин 1 ТЭЦ Д 500 5000 32 730 2 165 2 ТЭЦ Д 1000 12500 24 485 8 215 3 ТЭЦ Д 500 5000 32 730 2 165 4 ТЭЦ Д 1000 12500 24 485 6 215 5 ТЭЦ В 6,3/40 2500 27000 21 375 6 382 6 ТЭЦ В 1127 9000 40 600 2 218 В работе Хованова Г.П. /104/ показано исследование зависимости прироста К.П.Д.нового, не находившегося в эксплуатации центробежного насоса типа КМ от его быстроходности. Зависимость представлена на рис. 4.14. Рис. 4.14. Зависимость прироста КПД. насосов типа КМ от коэффициента быстроходности. 98 Аппроксимация экспериментальной кривой позволила получить зависимость прироста КПД. насосов типа КМ от коэффициента быстроходности в более широком диапазоне (рис 4.15). Рис. 4.15. Зависимость прироста КПД. насоса от коэффициента быстроходности. Аналогичное исследование было проведено для колес типа Д красная и зеленая точки на рис. 4.15). В силу того, что данная точка ложится на кривую, полученную на рис, можно сделать вывод, что результаты работы /104/ справедливы и для машин типа Д. Изданной зависимости можно сделать вывод, что прирост КПД. для агрегатов из Таблицы 4.6 после модификации их проточной части лежит в диапазоне 0,5 – 1,2%, а для машин с рабочим колесом типа Д прогноз прироста КПД. ожидается на уровне 1,8 – 2,2 %. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 50 100 150 200 250 300 350 400 ∆ƞ n s Тип Д ns 105 Тип Д ns 137 99 4.3 Снижение гидравлического сопротивления напорного водовода СОВС при помощи поверхностно активных веществ. Наиболее перспективным способом снижения гидравлического сопротивления трубопроводов является гидрофобизация их внутренней поверхносити при помощи ПАВ. В работе Раженкова А.В. /91/ показано исследование гидравлического сопротивления с помощью ПАВ на специальном стенде НИУ МЭИ . В качестве физической модели гидрофобизируемой поверхности использовались различные образцы стальных трубопроводов, которые устанавливались в замкнутый гидравлический контур. Измерялись расход воды и перепад давлений на сменных моделях трубопровода. Перепад давлений измерялся двумя образцовыми манометрами (класс точности 0,5), а также образным двухжидкостным дифманометром. В качестве рабочей жидкости в дифференциальном манометре использовался тетрабромэтан. Погрешность измерения перепада давления составила ± 2,7 мм водного столба. Поскольку используемые ПАВ не образуют растворов с водой, единственным способом равномерного распределения молекул ПАВ по объему теплоносителя является их эмульгирование. Для этой цели использовалась специальная установка, позволяющая создавать высокодисперсную эмульсию с ПАВ. Концентрация ПАВ в теплоносителе определялась по специальной методике с использованием анализатора жидкости тензометрического. На первом этапе были проведены исследования, цель которых - определение влияния скорости потока теплоносителя на гидравлическое сопротивление трубопровода в процессе формирования на внутритрубной поверхности молекулярных слоев ПАВ. Измерения проводились в диапазоне характерных для СОВС скоростей (от 0,5 до 2,5 мс. Результаты этих исследований представлены на рис. 4.16 в виде зависимости относительного гидравлического сопротивления 100 трубопровода от относительного значения толщины молекулярных слоев ПАВ на поверхности. Рис. Влияние толщины сорбированных на внутритрубной поверхности молекулярных слоев ПАВ на гидравлическое сопротивление трубопровода при различных скоростях течения теплоносителя Значения толщин молекулярных слоев ПАВ, сорбированных на трубную поверхность, измерялись на металлографических шлифах, изготовленных по стандартным методикам с использованием соответствующего оборудования из фрагментов исследуемого трубопровода. Анализ поведения представленных на рис. 4.16 зависимостей с некоторой долей условности позволяет выделить четыре характерные стадии изменения гидравлического сопротивления трубопровода при различных скоростях течения теплоносителя. При этом максимальное зафиксированное снижение гидравлического сопротивления составило 28,1 % при скорости 2,5 мс и 38,5 % от исходного значения при скорости 0,5 мс. Установлено, что при дальнейшем росте молекулярных слоев ПАВ достигается их предельная толщина, и начинается обратный процесс – 101 гидравлическое сопротивление начинает адекватно увеличиваться за счет сужения диаметра проходного сечения трубопровода. Увеличение гидравлического сопротивления не достигает его исходного значения и стабилизируется на уровне 7 - 10 % от него, ив дальнейшем не меняется рис. 4.16). Также в /91/ показано влияние на рассматриваемые процессы рельефа гидрофобизируемой поверхности. В этом направлении были проведены сравнительные исследования одних и тех же трубопроводов с исходной и заведомо отличной по рельефу внутренней поверхностью. Рельеф изменялся посредством химического травления с использованием муравьиной кислоты. В результате гидравлическое сопротивление трубопровода после такой процедуры увеличилось на 11 % по сравнению с исходным. Затем по аналогии с предыдущими исследованиями были получены зависимости изменения гидравлического сопротивления трубопроводов в процессе формирования молекулярных слоев ПАВ при исходном и измененном рельефе трубных поверхностей при одной и той же скорости течения (1,5 мс) и других параметрах теплоносителя. Соответствующие экспериментальные данные, приводимые на рисунке 4.17, показывают, что, несмотря на изменения рельефа, обе зависимости практически идентичны. Исходя из этого, можно рассчитывать на существенный эффект от гидрофобизации как новых, таки старых, сильно корродированных, поверхностей функциональных элементов СОВС, в частности внутренней поверхности башни градирни, которая, как известно, подвержена значительной коррозии вплоть до видимого разрушения. Известно также, что молекулы ПАВ, обладают способностью к разрыхлению и отслоению отложений и продуктов коррозии. 102 Рис. 4.17 Влияние толщины молекулярных слоев ПАВ на изменение гидравлического сопротивления трубопровода при различных рельефах внутренней поверхности одного итого же трубопровода Таким образом, применение гидрофобизации поверхностей функциональных элементов СОВС позволит на первом этапе (удаление отложений и продуктов коррозии и уменьшение шероховатости соответствующих поверхностей) восстановить гидравлическое сопротивление до проектных значений, а на втором (формирование плотноупакованных молекулярных слоев ПАВ) снизить потери на гидравлическое трение по длине соответствующих функциональных элементов примерно на %. Анализ разделов 4.1, 4.2, рис ирис показывает эффективность применения ПАВ с целью повышения внутреннего относительного КПД. центробежных насосов и снижения гидравлического сопротивления магистральных и разводящих трубопроводов. Напомним, что эти эффекты связаны сформированием на металлических поверхностях плотноупакованных, строго ориентированных слоев молекул ПАВ, которые за счет 103 сглаживания их шероховатости снижают степень турбулизации потока в пристенных слоях потока /65/. В /65/ приводятся результаты промышленной проверки ПАВ-технологии в действующей системе городского теплоснабжения на примере автономного участка теплосетей одной из квартальных тепловых станций (КТС) Филиала № 7 «Юго-Западный» ОАО «МОЭК» в период отопительного сезона 2006- 2007 гг. На рис. 4.18 представлены профили скоростей, зафиксированные сотрудниками НЦ Износостойкость 22 января 2007 г. (до применения ПАВ-технологии) и 15 марта 2007 г, в дни, когда температура наружного воздуха и расходы прямой сетевой воды на КТС в момент измерений совпадали при t =+3 О и G=810 т/ч (см. кривые 1 ирис. На этом же рисунке для сравнения приведен классический профиль скоростей потока в абсолютно гладкой трубе (3). 104 Рис. 4.18. Профили скорости потока. Анализ приведенных на рис. 4.18 профилей скоростей потока показывает, что значение средней скорости в результате применения ПАВ-технологии увеличилось на 7,4%, естественно это привело к соответственному 105 изменению расхода теплоносителя. Среднее значение частоты вращения сетевых насосов снизилось на 4,75% /65/. Результаты показанного выше исследования применимы и к трубопроводной системе СОВС. Применение гидрофобизации поверхностей водоводов СОВС позволит на первом этапе (удаление отложений и продуктов коррозии и уменьшение шероховатости соответствующих поверхностей) восстановить гидравлическое сопротивление до проектных значений, а на втором (формирование плотноупакованных молекулярных слоев ПАВ) снизить потери на гидравлическое трение по длине соответствующих функциональных элементов примерно на - 30 %. Таким образом, использование подходов, изложенных в /65/, для внутренней поверхности трубопроводов СОВС позволит обеспечить снижение гидравлического сопротивления, увеличить расход жидкости в существующих водоводах и обеспечить экономию электрической энергии на привод насосов (в силу уменьшения гидравлического сопротивления. 106 ЗАКЛЮЧЕНИЕ По итогам проведенных исследований получены следующие результаты, позволяющие решать задачи повышения эффективности эксплуатации энергоблоков за счет совершенствования систем оборотного водоснабжения в условиях их реальной эксплуатации Осуществлен комплексный анализ проблем и особенностей эксплуатации каждого из основных элементов СОВС. Оценено их влияние на теплообменные процессы в градирне. Разработан метод интенсификации теплообменных процессов в башенной градирне путем изменения поверхностного натяжения оборотной воды. Получена уточненная зависимость между диаметром капель и тепловым потоком. Разработан метод снижения аэродинамических потерь в градирне путем формирования структурированного покрытия на ее внутренней поверхности на 2-3%, что эквивалентно увеличению теплового потока, отводимого от конденсатора энергоблока 2-3%. Осуществлен анализ льдообразовательных процессов на элементах градирен. Разработаны подходы к защите градирен от наледи в областях входа и выхода воздуха на основании промышленного эксперимента и расчетно-теоретических исследований, которые позволяют в зимний период эксплуатировать СОВС в расчетном режиме, устраняя ограничения по выработке электроэнергии. Получена зависимость интенсивности льдообразования на пролете градирни от параметров окружающей среды, позволяющая прогнозировать перевод СОВС на зимний режим эксплуатации. Разработан метод повышения эффективности и надежности насосов СОВС. Осуществлены натурные исследования функционирования структурированных покрытий на элементах проточной части насосов в 107 условиях действующих технологических систем, показывающие снижение удельного энергопотребления насосов на 5-6 %. Предложен подход к снижению гидравлического сопротивления водоводов СОВС на 20-30 % путем модификации их внутренней поверхности при помощи ПАВ. 108 ЛИТЕРАТУРА 1 Абрамов Н.Н. Водоснабжение Учебник для вузов- е изд, перераб. и доп. М Стройиздат, 1982. - 440 е, ил. 2 Александров И.А. Массопередача при ректификации и абсорбции многокомпонентных смесей. М Химия, 1975. 3 Алексеев В.П., Пономарева Э.Д., Дорошенко А.В. Номограмма для расчета противоточных градирен. // Холодильная техника. 1970, № 12. 4 Алексеев С.П Борьба с шумом и вибрацией в машиностроении. Москва, Машиностроение, 1970. 5 Алексеев В.П., Дорошенко А.В. К теории испарительного охлаждения воды. ИФЖ, 1975 т. 28, № 2, с. 370. 6 Андерсон Д, Ганнехилл Д, Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен. Вт. Перевод с англ. М Мир, 1990. - Т. 7 Арефьев Ю.И., Пономаренко B.C. Технологические расчеты башенных градирен // Водоснабжение и санитарная техника. 2000. - № 7 - с. 17-20. 8 Бабаев НС, Демин В.Ф., Кузьмин И.И. Безопасность энергетики.-М.: Знание- 1977 с. 9 Бергман Д. Испарительные градирни современные конструкции и преимущества реконструкции // Энергетик. -2000, спецвыпуск. С. 15- 21. 10 Берман Д. К определению коэффициента массоотдачи при расчете конденсации пара, содержащего примесь воздуха. "Теплоэнергетика, 1969, № 10, с. 68-71. 11 Берман Л.Д. Испарительное охлаждение жидкости при малых расходах и высоких начальных влажностях воздуха. "Известия ВТИ", 1940, № 1011, с. 17-23. 12 Берман Л.Д. Обобщение опытных данных по тепло- и массообмену при конденсации пара в присутствии не конденсирующих газов. Теплофизика высоких температур, 1972, №3, с. 587-594. 109 13 Берман Л.Д. Определение коэффициентов массо- и теплоотдачи при расчете конденсации пара, из парогазовой смеси. "Теплоэнергетика, 1972, № 11, с. 52-55. 14 Бодров Ю.М., Савельев Р.З. Конденсационные установки паровых турбин М Энергоатомиздат, 1994. 15 Броунштейн Б.И., Щеглов В.В. Гидродинамика, массо и теплообмен в колонных аппаратах. Л Химия, 1988.- с. 16 Будов В.М. Насосы АЭС Учеб. пособие для вузов. – М Энергоатомиздат, 1986 17 Буренин В.В. Центробежные насосы с гуммированными поверхностями деталей, соприкасающихся с перекачиваемой жидкостью // Нефтеперераб. и нефтехимия. – 2000. – №2. – С. 33-36. 18 Бурковский В.Л., Каревский Д.В. Анализ потерь энергии при изменении расхода и напора // Промышленная информатика. - Воронеж ВГТУ, 2005. – С. 140-144. 19 Буров В. Д. , Дорохов Е. В, Елизаров Д. Пи др. Тепловые электрические станции. Под ред. В. М. Лавыгина, АС. Седлова, СВ. Цанева. Учебник для вузов. е изд, перераб. и доп — М Издательский дом МЭИ», 2007. —466 с. 20 Быков А.А. Исследование пространственных течений жидкости в каналах гидромашин: Автореф. дис. на соиск. ученой степени канд. техн. наук. – Харьков, 1974. – 20 с. 21 Ведьгаева И.А. Математическое моделирование, исследование и повышение эффективности работы промышленных градирен с сетчатой насадкой Автореф. дис. на соиск. ученой степени канд. техн. наук. – К, 2003. 22 Виноградова О. И. Особенности гидродинамического и равновесного взаимодействия гидрофобных поверхностей. Москва Автореферат диссертации на соискание степени доктора физико-математических 110 наук, г. 23 Власов А.В., Г.В, Дашков, А.Д.Солодухин,С.П. Фисенко Исследование внутренней аэродинамики башенной испарительной градирни // ИФЖ Т, № 5, 2002 гс Волгин ЛИ. Основы метрологии, оценка погрешностей измерений, измерительные преобразователи. – М Изд-во МГУС, 2002. – 129 с. 25 Волков А.В. Разработка методологии повышения эффективности и надежности эксплуатации теплоэнергетического насосного оборудования Автореф. дис. на соиск. ученой степени д-ра техн. наук. – Мс Волков А.В., Жарковский А.А., Парыгин А.Г., Пугачев П.В., Хованов Г.П. Расчетно-теоретические исследования характеристик насосов с малым коэффициентом быстроходности Новое в российской электроэнергетике – 2010. – №2. С. 27 Волков А.В., Наумов А.В. Проблемы эксплуатации башенных градирен в системах оборотного водоснабжения ТЭЦ и пути их решения. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика Тез.докл. шестнадцатой Междунар. научн.-техн. конф. студентов и аспирантов. – М. – Т. С- 483. 28 Волков А.В., Наумов А.В. Анализ основных проблем эксплуатации башенных градирен с помощью пакета Flow Vision и способы их решения. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика Тез. докл. восемнадцатой Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. –М.,2012.-Т.2. |