Управління ресурсом турбін 200 МВт шляхом оптимізації долі пусків з різних теплових станів
Вантажиться...
Дата
2019
DOI
doi.org/10.20998/2078-774X.2019.02.01
Науковий ступінь
Рівень дисертації
Шифр та назва спеціальності
Рада захисту
Установа захисту
Науковий керівник
Члени комітету
Видавець
Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут"
Анотація
Відомою проблемою Об’єднаної енергетичної системи України є нестача пікових потужностей в загальному генеруючому енергетичному балансі. З цієї причини пиловугільні енергоблоки потужністю 200 МВт, що були спроектовані для роботи в базовій частині графіка навантажень, приймають участь у регулюванні частоти енергомережі зміною своєї потужності, або вимушеними зупинками під час провалів енергоспоживання. На поточному етапі більшість енергетичного устаткування потужністю 200 МВт вичерпало свій парковий ресурс, маючи величезне число пусків з різних теплових станів. Таким чином в основному металі накопичена значна малоциклова втома, яка здатна сильно обмежити ресурсні показники обладнання, призводить до частих аварійних відключень та зменшує загальну надійність енергосистеми України. В роботі запропоновано метод управління ресурсом старіючого обладнання, шляхом оптимізації дольового відношення числа пусків устаткування з різних теплових станів. На базі технічного аудиту експлуатаційної документації генеруючих компаній та статистичної обробки ресурсних показників турбінного обладнання 200 МВт Курахівської, Луганської та Старобешівської ТЕС встановлено компоненти незалежних змінних для вирішення оптимізаційної задачі. Цільовою функцією обрано залишкове напрацювання, для описання якого було використано теорію планування екс-перименту, зокрема насичені плани Рехтшафнера. Отриманий опис цільової функції у вигляді повного квадратичного поліному дозволив встановити, що максимум залишкового ресурсу енергоблоків 200 МВт при роботі у маневрових режимах забезпечується при наступному співвідношенні числа пусків з різних теплових станів: 25–39 % пусків з холодного стану, 18–25 % пусків з неостиглого стану та 36–57 % пусків з гарячого стану металу.
A well-known problem of the United Energy System of Ukraine is the lack of peak capacities in the total generating energy balance. For this reason, coal-fired power units with a capacity of 200 MW, which were designed to work in the base part of the electrical load graph, are involved in regulating the frequency of the power grid by changing their power, or forced stops during energy consumption reduction. At the current stage, most of the power equipment with a capacity of 200 MW has exhausted its park resource, while having a huge number of launches from various thermal states. Thus, considerable low-cycle fatigue has been accumulated in the base metal, which can severely limit service life-time of equipment. It also leads to frequent emergency shutdowns and reduces the overall reliability of the energy system of Ukraine. The paper proposes a method for establishing control over the aging equipment resource, by optimizing the percentage of the number of equipment launches from different thermal states. On the basis of a technical audit of operational documentation of generating companies and statistical processing of resource indicators for turbine equipment 200 MW of the Kurakhivska, Luhanska and Starobeshivska thermal power plants, components of independent variables were identified to solve the optimization problem. The residual service life-time was chosen as a target function, to describe which the theory of experimental planning was used, in particular, rich Rechtschaffner plans. Theobtained description of the objective function in the form of a full quadratic polynomial allowed us to establish the maximum residual resource of power units of 200 MW. When operating in maneuvering modes, the maximum service life-time is provided with the following ratio of the number of launches from different thermal states: 25–39 % of starts from a cold state, 18–25 % of starts from non-cooled state and 36–57 % from a hot state of the metal.
A well-known problem of the United Energy System of Ukraine is the lack of peak capacities in the total generating energy balance. For this reason, coal-fired power units with a capacity of 200 MW, which were designed to work in the base part of the electrical load graph, are involved in regulating the frequency of the power grid by changing their power, or forced stops during energy consumption reduction. At the current stage, most of the power equipment with a capacity of 200 MW has exhausted its park resource, while having a huge number of launches from various thermal states. Thus, considerable low-cycle fatigue has been accumulated in the base metal, which can severely limit service life-time of equipment. It also leads to frequent emergency shutdowns and reduces the overall reliability of the energy system of Ukraine. The paper proposes a method for establishing control over the aging equipment resource, by optimizing the percentage of the number of equipment launches from different thermal states. On the basis of a technical audit of operational documentation of generating companies and statistical processing of resource indicators for turbine equipment 200 MW of the Kurakhivska, Luhanska and Starobeshivska thermal power plants, components of independent variables were identified to solve the optimization problem. The residual service life-time was chosen as a target function, to describe which the theory of experimental planning was used, in particular, rich Rechtschaffner plans. Theobtained description of the objective function in the form of a full quadratic polynomial allowed us to establish the maximum residual resource of power units of 200 MW. When operating in maneuvering modes, the maximum service life-time is provided with the following ratio of the number of launches from different thermal states: 25–39 % of starts from a cold state, 18–25 % of starts from non-cooled state and 36–57 % from a hot state of the metal.
Опис
Ключові слова
теплова електростанція, енергоблок, Об’єднана енергетична система України, пошкоджуваність, thermal power plant, power unit, United Energy System of Ukraine, damage
Бібліографічний опис
Управління ресурсом турбін 200 МВт шляхом оптимізації долі пусків з різних теплових станів / О. Ю. Черноусенко [та ін.] // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". Сер. : Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування = Bulletin of the National Technical University "KhPI". Ser. : Power and Heat Engineering Processes and Equipment : зб. наук. пр. – Харків : НТУ "ХПІ", 2019. – № 2. – С. 4-11.