РАЗДЕЛ 2
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ПАРОТУРБИННЫХ
УСТАНОВОК ЭНЕРГОБЛОКОВ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
И НАДЕЖНОСТИ СХЕМ ИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ
2.1. Моделирование функционального состояния паротурбинных установок
энергоблоков электростанций в оперативном режиме во время эксплуатации
Под функциональным состоянием энергоустановок понимается совокупность значений
их теплогидравлических параметров, определяющих способность установок выполнять
предназначенные функции – выработку электрической и тепловой энергии в пределах
нормированного качества.
Для определения функционального состояния энергоустановок ТЭС и АЭС обычно
используют эксплуатационные характеристики – относительную электрическую
мощность и относительную экономичность (удельный расход теплоты) [9]. Величины
и являются значениями мощности и экономичности установки на номинальном режиме
эксплуатации, а и – на текущем.
2.1.1. Моделирование величины выработки электрической энергии и удельного
расхода теплоты энергоблоков.
Как уже отмечалось, в ряде работ, и в частности [12ё14], разработаны
имитационные модели функционального состояния паротурбинных установок
энергоблоков тепловых и атомных электростанций вида (1.2) и реализующие их
программные комплексы. В них в качестве исходных данных используются
принципиальные логико-структурные связи между элементами схем технологических
процессов установок и ряд основных параметров. Необходимый для имитации
функционального состояния расчет параметров отдельных технологических систем
энергетических установок – турбин, систем конденсации пара, регенерации,
деаэрации, теплофикации, насосов, эжекторов и других – осуществляется на основе
математического моделирования теплогидравлических и тепломассообменных
процессов оборудования этих систем. С помощью итерационного вычислительного
метода уточняются и окончательно формируются структуры и определяются
номинальные значения всех параметров схем технологических процессов
энергоустановок. Однако аналитический вид зависимостей между изменением
технико-экономических показателей выработки электрической и тепловой энергии и
изменением режимных факторов и технологических параметров, имеющим место в
эксплуатационной практике, в моделях вида (1.2) не устанавливается. Это
существенно затрудняет возможность их непосредственного применения для
автоматизированного оперативного выбора схем технологических процессов
паротурбинных установок энергоблоков и обуславливает необходимость разработки
математических моделей функционального состояния установок, предоставляющих
такую возможность.
Рассмотрим в качестве объекта моделирования теплоэнергетическую паротурбинную
установку типа К-1000-60/1500, предназначенную для работы в составе
энергоблоков двухконтурных АЭС с реактором ВВЭР-1000, составляющих основу
атомной энергетики Украины и России, тепловая схема которой приведена на
рис. 2.1.
Энергетическая установка К-1000-6-/1500 состоит из двухпоточного цилиндра
высокого давления (ЦВД) и трех двухпоточных цилиндров низкого давления (ЦНД) с
подвальным расположением конденсаторов. Промежуточная система (СПП в четырех
корпусах) включает сепарацию и двухступенчатый перегрев (отборным и свежим
паром) пара за ЦВД турбины при разделительном давлении 1,2 МПа. Установка имеет
разветвленную систему регенерации: четыре ступени поверхностных подогревателей
низкого давления (ПНД), смешивающие деаэраторы (Д) и три ступени подогревателей
высокого давления (ПВД). Последние включены по двухниточной схеме,
предусматривающей возможность отключения одной из ниток или обеих одновременно
в случае неисправности ПВД. Кроме отборов на теплообменные аппараты системы
регенерации теплоэнергетическая установка в составе блока 1000 МВт обеспечивает
нерегулируемые отборы пара на приводные турбины питательных насосов,
теплофикационную водоподогревательную установку и технологические нужды
электростанции, а также на подогрев в регенеративном цикле добавки химочищенной
воды.
Ниже приведены основные технические характеристики теплоэнергетической
установки типа К-1000-60/1500:
Тепловая мощность, передаваемая в машинный зал, МВт 3230
Номинальный расход свежего пара, т/ч 6430
Номинальные параметры свежего пара:
давление, МПа 5,89
температура, °С 274,3
степень сухости не ниже 0,995
Параметры пара после ЦВД:
давление, МПа 1,2
температура, °С 185
степень сухости 0,88
Степень сухости после сепаратора 0,999
Параметры пара после СПП:
давление, МПа 1,14
температура, °С 250
Давление в конденсаторе, кПа 3,9
Расчетная температура охлаждающей воды, °С 15
Температура питательной воды, °С 225
Удельный расход теплоты брутто на выработку
электроэнергии, кДж/ кВт ч 10340
В работе [14] на основании серии численных экспериментов на имитационных
моделях функционального состояния паротурбинных установок, позволивших получить
зависимости вида
, (2.1)
было установлено, что диаграммы рассеивания энергетических характеристик , по
отклонениям компонент вектора ряда теплогидравлических параметров , где –
номинальные значения параметров, носят практически линейный характер в области
диапазонов нормальной эксплуатации теплоэнергетических установок на
стационарных режимах (рис. 2.2 и рис. 2.3). Линейный характер энергетических
характеристик подтверждается также данными тепловых испытаний энергоблоков ТЭС
и АЭС [118, 119].
Этот факт обусловил возможность получения линейных моделей функционального
состояния, описыв
- Київ+380960830922