Введение к работе
Актуальность темы диссертационной работы определялась проблемой обеспечения надежности насосных станций в связи с возрастающими требованиями к бесперебойности технологических процессов, обусловленных насосным водоподъемом. За последние 10-15 лет значительно расширилась область применения крупных насосных установок: водоснабжения теплоэнергетических установок (в том числе АЭС), насосные станции в системах питьевого водоснабжения, очистных сооружений коммунально-бытовых и промышленных стоков и др.
Отказ в работе насосных установок в ответственных технологических процессах приводит к тяжелым экономическим, экологическим и социальным последствиям. Например, остановка насосной станции системы очистки стоков крупного города приводит к аварийному сбросу неочищенных стоков в естественные водоемы, последствия загрязнения которых в сотни и тысячи раз превышают затраты на строительство и оборудование насосных станций. Особо тяжелые последствия нарушения насосного водоснабжения возможны на крупных тепловых и атомных электростанциях.
В современных промышленных, энергетических и водохозяйсвенных технологиях значительно расширилось и функциональное назначение насосных установок:
-использование насосов водохозяйсвенных систем в режиме гидроаккумулятора энергии элекроэнергетической системы; -использование насосов в турбинных режимах работы; -включение насосных, станций в состав энергетических комплексов с нетрадиционными возобновляющимися источниками энергии (приливные электростанции, солнечные и ветровые энергетические установки и др.)
Все это предъявляет повышенные требования к надежности оборудования и сооружений насосных станций, расширению оперативных функций управления режимами работы, экономической эффективности использования оборудования и энергетических ресурсов. В тоже время сравнивая уровни научной обоснованности перечисленных свойств эксплуатации, например, гидроэлектростанций и насосных станций можно отметить существенно болеенизкую обоснованность последних, хотя по масштабам применения, единичной
мощности и др. параметрам они не уступают другим гидроэнергетическим установкам.
Цель диссертационной работы - разработка методов исследования энергогидравлических процессов в насосных установках и научное обоснование технологических способов управления надежностью.
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
-проведены модельные и натурные исследования насосных станций для выявления основных факторов надежности работы; -разработана методология расчета комплексных характеристик, качества оборудования НС, учитывающая влияние наиболее существенных факторов надежности; -разработаны методы, позволяющие учесть факторы надежности в задаче управления режимами работы насосных станций и оценить их эффективность в новых экономических условиях.
Научная новизна диссертационных исследований заключается в решении важной народнохозяйственной задачи повышения надежности и экономической эффективности насосных станций как основного элемента разнообразных систем водоснабжения. Конкретно научный вклад автора заключается в следующем-.
1) разработаны методические основы оценки надежности насосных
станций по интенсивности выработки ресурса оборудования;
-
проведены модельные и натурные исследования основных факторов, определяющих надежность эксплуатации крупных насосных станций - пульсации гидродинамического давления, динамические нагрузки и вибрации, гидроабразивный износ;
-
предложены многокритериальные методы учета факторов надежности в задачах управления режимами эксплуатации насосных станций и оценки их экономической эффективности.
-
разработаны методы экономической оцешш эффективности инвестиций в проекты насосных станций с учетом динамики технико-экономических показателей и специфики регулируемого рынка.
Практическая ценность и использование результатов диссертации заключается в разработке и практическом применении экспериментально-теоретических методов в следующих прикладных аспектах:
-методологии проведенім модельных и натурных испытаний
насосных блоков в переходных процессах; -программном и информационном обеспечении системы
автоматизации экспериментов с применением вычислительных
комплексов; -многокритериальных моделях управления эксплуатационными
режимами насосных станций, минимизирующих расходы
электроэнергии, воздействие динамических нагрузок и вибраций,
гидроабразивный износ, пуско-остановочные операции и др.; -методика учета ресурса оборудования в задачах оценки
экономической эффективности насосных станций при разных
моделях инвестирования.
Основпые результаты научных исследований были использованы на ряде уникальных объектов насосного водоподъема: -НС N2, 5, 7 Каршинского магистрального канала; -Шерабадской НС; -НС системы оборотного водоснабжения Юяаю-Украйнской
АЭС; -НС системы охлаждения конденсаторов и ЦНС Игналинской
АЭС; -НС очистных сооружений на острове Белый (Санкт-Петербург) -Аму-Бухарская НС;
-НС системы охлаждения Ленинградской АЭС; -НС морского водозабора системы охлаждения АЭС "Хурагуа"
(Куба); -система охлаждения атомных энергетических установок на
транспортных средствах.
Отдельные результаты теоретических и экспериментальных исследований были использованы в учебном процессе кафедры возобновляющихся источников энергии и гидроэнергетики (ВИЭГ) Санкт-Петербургского государственного технического университета при подготовке инженеров по специальности 1003 "Гидроэлектроэнергетика" в виде учебных лабораторных стендов исследования насосных блоков, методик исследований для курсов и дипломного проектирования, а также в учебно-методических пособиях. В коллективе соавторов-сотрудников кафедры опубликован учебник "Использование водной энергии" (Энергоатомиздат, М, 1995).
Личное участие автора заключается в постановке задачи исследований, обосновании теоретических положений оценки факторов надежности, разработке моделей управления режимами эксплуатации и расчета экономической эффективности насосных станций. Автор организовывал и руководил лабораторными и натурными исследованиями насосных блоков. По результатам выполненных работ подготовлено и защищено несколько кандидатских диссертаций.
Апробация работы выполнена в виде докладов на Всесоюзных и
республиканских конференциях: Всесоюзное НС "Состояние и
перспективы развития гидроэнергетики" (Л., 1988), Всесоюзное НС
"Физическое и математическое моделирование гидравлических
процессов при исследовании крупных гидроузлов комплексного
назначения" (Л., 1989), Всесоюзная конференция ЦП НТОЭ "Проблемы
гидроэнергетики и их решение" (Л., 1989), Всесоюзная НТС "Будущее
гидроэнергетики. Основные направления создания
гидроэлектростанций нового поколения" (Дивногорск, 1991), а также на научных семинарах кафедры возобновляющихся источников энергии и гидроэнергетики.
Публикации. По теме диссертации имеется 34 публикаций, включая 9 авторских свидетельств на изобретения.
Объем работы 20 страниц текста, 47 рисунков, 1 таблица, список литературы из 104 наименований.