Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния вопроса. Задача исследования 7
1.1.1. СХТМ - комплекс технологических и программных средств диагно стической системы состояния ВХР 7
1.2. Достоверность измеряемых и контролируемых химических параметров — основа достоверности диагностической системы ВХР. Анализ принятых и новых методов непрерывного автоматического химкон-троля ВХР . 19
1.3. Расчетное определение показателей качества турбинного конденсата и питательной воды 27
1.4. Анализ основных задач диагностики состояния водно-химического режима коденсатно-питательного тракта 33
1.5. Определение задач исследования 36
2. Методика выполнения работы. Оценка достоверности и целесообразности нового метода ..36
2.1. Общая методическая задача работы 36
2.1.1. Обоснование выбора измерительной системы АХК для диагностической системы. Требования к подсистеме АХК 36
2.1.2. Объем получаемой информации и требования к системе обработки приборных измерений в новой системе 38
2.1.3. Задачи и объём лабораторных исследований по разработке новой системы 39
2.1.4. Требования к промышленным испытаниям новой системы 39
2.1.5. Методика решения основных задач диагностики состояния водно-химического режима конденсатно-питательного тракта 41
2.2. Математическая модель косвенного определения показателей качества воды 42
2.2.1. Описание математической модели 42
2.2.2. Алгоритм реализации математической модели в рамках программного продукта (блок-схема алгоритма и её объяснение) 47
2.3. Метрологическая оценка достоверности измерений (и расчетов) 49
2.4. Схема установки для анализа качества теплоносителя на энергоблоках ТЭС 52
2.5. Выводы 55
3. Расчетно-экспериментальное исследование высокоинформативного ме тода автоматического химконтроля водно-химического режима конденсатно-питательного тракта 57
3.1. Результаты измерений и расчетов качества теплоносителя по КПТ барабанного котла СВД 57
3.2. Результаты измерений и расчетов качества теплоносителя по КПТ энергоблока с прямоточным котлом СКД 66
3.3. Проверка разработанного метода АХР в условиях оперативного обследования ВХР ТЭЦ ОАО «Северсталь» 70
3.4. Анализ результатов и выводы.. 74
4. Разработка алгоритмов мониторинга водно-химического режима кон-денсатно-питательного тракта для тренировок оперативного персонала
4.1. Реализация математической модели ионных равновесий в теплоносителе для задачи обучения персонала химцеха ТЭС .76
4.1.1. Описание математической модели... 76
4.1.2. Использование математической модели для анализа нарушений водно-химического режима конденсатно-питательного тракта 78
4.1.3. Идентификация вида нарушений по измеряемым показателям...83
4.2. Алгоритм поиска нарушений водно-химического режима конденсатно-питательного тракта по показаниям автоматического химконтроля 87
4.3. Реализация алгоритма для тренировок оперативного персонала Костромской ГРЭС.. 98
4.4. Выводы 105
5. Разработка и реализация высокоинформативного метода для совершенствования системы мониторинга водно-химического режима энергоблоков 107
5.1. Реализация метода для контроля состояния водно-химического режима энергоблока (Ивановская ТЭЦ-3) 107
5.2. Разработка метода калибровки рН-метров для конденсатно-питательного тракта энергетического блока 116
5.3. Описание испытания АПК-051 121
5.4. Выводы 126
Заключение 127
Список литературы 129
Приложения
- Достоверность измеряемых и контролируемых химических параметров — основа достоверности диагностической системы ВХР. Анализ принятых и новых методов непрерывного автоматического химкон-троля ВХР
- Обоснование выбора измерительной системы АХК для диагностической системы. Требования к подсистеме АХК
- Результаты измерений и расчетов качества теплоносителя по КПТ энергоблока с прямоточным котлом СКД
- Использование математической модели для анализа нарушений водно-химического режима конденсатно-питательного тракта
Введение к работе
Нарушения норм качества теплоносителя энергоблоков с котлами СВД и СКД связанны, прежде всего, с присосами охлаждающей воды в конденсаторах турбин, с нарушением качества добавочной воды или режима дозирования реагентов. В этих условиях химконтроль должен обеспечивать надежное и своевременное получение информации о нормируемых параметрах ВХР, путем прямого измерения или косвенного (расчетного) определения соответствующих показателей.
Согласно правилам технической эксплуатации в разных точках конденсатно-питательного тракта (КПТ) энергоблока контролируются показатели:
а) удельная электропроводность прямой пробы (%) или Н-катионированной
пробы (хн)> рН, аммиак (NH3), натрий (Na+), жесткость, щелочность;
б) железо, медь, кислород и др.
При этом первая группа (а) характеризует названные выше, как правило, быстротекущие нарушения ВХР КПТ и только первые три показателя (%, уц, рН) измеряются автоматическими промышленными приборами, с высокой разрешающей способностью. Другие показатели либо не отличаются высокой точностью или надежностью измерения в области предельно разбавленных растворов, какими являются конденсат и питательная вода энергоблоков, либо определяются методами ручного химического анализа. Как то, так и другое снижает в целом оперативность и надежность химического контроля качества питательной воды энергетических котлов, и создает значительные препятствия в ' разработке и внедрении систем химико-технологического мониторинга (СХТМ) водно-химического режима на ТЭС с барабанными и прямоточными котлами. В широком смысле надежность характеризуется сохранением класса точности в процессе эксплуатации, т.е. параметрической надежностью.
Под надежностью измерений здесь понимают свойства анализатора выполнять заданные функции при сохранении своих эксплуатационных показателей в задачных пределах в течении требуемого промежутка времени.
Опыт подтверждает, что надежность работы энергетического оборудования, в том числе поверхностей нагрева, находится на высоком уровне именно на тех ТЭС, где больше внимания уделяется внедрению СХТМ и поддержанию ВХР на должном уровне. Опубликованный в 2001 году руководящий документ «Общие технические требования к системам химико-технологического мониторинга водно-химических режимов тепловых электростанций» дает такое определение: СХТМ предназначена, во-первых, для оперативного комплексного автоматизированного контроля и анализа состояния ВХР и, во-вторых, для
диагностики и прогнозирования нарушений водно-химического режима энергоблока во всех режимах его работы, включая пуски и остановы. Первое назначение обеспечивается приборами автоматического химконтроля с высокой разрешающей способностью, желательно простых в эксплуатации (надежных) и недорогих. Второе назначение СХТМ может быть обеспеченно использованием математических моделей ионных равновесий в теплоносителе КПТ. Обоснованию выбора приборов химконтроля, разработке и внедрению математических моделей для СХТМ посвящена данная работа.
Целью диссертации является разработка и исследование на базе измерений удельной электропроводности исходной и Н-катионированной пробы и рН диагностической системы состояния ВХР конденсатно-питательного тракта, отличающейся высокой надежностью измерений и информативностью при малой стоимостью.
Задачи диссертационной работы заключаются в следующем:
Разработка недорогих и надежных систем АХК повышенной информативности, базирующихся на измерительной подсистеме, включающей кондуктометры и рН-метры.
Разработка метода решения основных задач диагностики состояния ВХР на базе нового расчетного метода.
Промышленная проверка диагностической системы.
Решение прикладных задач химического контроля и ВХР на базе расчетного метода.
Научная новизна работы:
Усовершенствована методика расчетного определения ионного состава вод типа конденсата по измерениям удельной электропроводности и величины рН с учетом влияния температуры и солесодержания.
Разработан новый метод автоматического химконтроля качества теплоносителя конденсатно-питательного тракта ТЭС, отличающейся более высоким уровнем информативности при равном объеме приборных измерений. На базе штатных автоматических измерений электропроводности и рН расчетом определяются концентрации аммиака, натрия, хлоридов, а так же щелочность.
Получены новые результаты по определению качества теплоносителя и диагностике нарушения ВХР конденсатно-питательного тракта энергоблока.
Практическая ценность работы:
Разработан и внедрен на Ивановской ТЭЦ-3 программный продукт для контроля качества питательной воды и анализа нарушений ВХР барабанного котла СВД.
Предложена система АХК за ВХР конденсатно-питательного тракта, позволяющая на базе измерений рН и электропроводности определять
количественный состав ионных примесей конденсата и питательной воды. Система проверенна в промышленных условиях КПТ Костромской ГРЭС и Ивановской ТЭЦ-3.
3. Решены прикладные задачи организации химконтроля и ВХР, применимые в теплоэнергетике, созданные с участием автора:
анализатор примесей конденсата АПК-051;
электронный тренажер ВХР энергоблока 300 МВт Костромской ГРЭС;
способ калибровки рН-метров, подтвержденный положительным решением на выдачу патента .
Достоверность основных результатов и выводов обеспечивается применением апробированных расчетных методов, стандартных методик хим-анализа, приборов АХК, и сравнением результатов с данными других авторов.
Основные положения, выносимые на защиту:
Метод автоматического химконтроля качества теплоносителя КПТ энергоблока ТЭС, включающий измерительную систему и алгоритм определения косвенных показателей.
Результаты определения качества теплоносителя и алгоритмы диагностики нарушения ВХР КПТ энергоблоков с прямоточными и барабанными котлами.
Прикладные разработки по совершенствованию системы мониторинга водно-химического режима КПТ энергоблока ТЭС.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на III Всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности теплоэнергетического оборудования» (Иваново, ИГЭУ, ноябрь 2002), Девятой и десятой Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов (Москва, МЭИ (ТУ), март 2003, март 2004). Международной научно-технической конференции «XI Бенардосовские чтения» (Иваново, ИГЭУ, июнь 2003), НТС кафедр ХХТЭ и ТЭС ИГЭУ (октябрь 2004).
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 8 печатных работ. Получено 3 свидетельства на регистрацию интеллектуального продукта.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, списка литературы из 99 наименований и приложений. Количество страниц 140, в том числе рисунков - 46, таблиц в тексте -31.
Достоверность измеряемых и контролируемых химических параметров — основа достоверности диагностической системы ВХР. Анализ принятых и новых методов непрерывного автоматического химкон-троля ВХР
Проведенный в соответствии с экспертной системой [38] анализ уровня эксплуатации на большинстве ТЭС РФ показал, что повышенная повреждаемость поверхностей нагрева оборудования наблюдается на тех ТЭС, где недостаточно внимания уделялось внедрению СХТМ и поддерживанию ВХР. Анализируя результаты осуществления отраслевой программы мероприятий по повышению надежности поверхностей нагрева котлоагрегатов ТЭС и состояние непосредственно на электростанциях, можно сказать, что улучшение происходит за счет выявления и устранения замечаний и недостатков по всем двадцати восьми направлениям эксплуатационно-ремонтной деятельности, указанным в «Экспертной системе контроля и оценки условий эксплуатации котлоагрегатов ТЭС», а также за счет внедрения малозатратных и быстроокупаемых мероприятий.
Учитывая важность непрерывного контроля за состоянием водно-химического режима на ТЭС и существенное влияние недостатков в его ведении на надежность поверхностей нагрева котлоагрегатов в программу «Экспертной системы...» автором, указанной разработки, было введено направление № 11 - «Наличие систем химико-технологического мониторинга - СХТМ (или внедрение)».
Основная цель этого направления экспертной системы заключалась в необходимости: оценить, как происходит его внедрение на электростанциях отрасли; оценить, как понимается техническими руководителями и эксплуатационным персоналом необходимость его внедрения; пробудить интерес технических руководителей и эксплуатационного персонала к решению этой важной для обеспечения надежности поверхностей нагрева задачи. При выставлении оценки по этому направлению предлагались следующие ориентиры: 0,2 - полное отсутствие представления о назначении, возможностях и модели СХТМ; 0,4 - специалисты с материалами СХТМ знакомы, но меры по внедрению не принимаются; 0,6 - наличие проекта и начало его реализации; 0,8 — наличие части действующего химико-технологического мониторинга или на части котлоагрегатов; 1,0 - в работе используется действующая модель СХТМ на всех котлоагрегатах (энергоблоках).
Сопоставление результатов развития СХТМ по итогам «Экспертной системы контроля и оценки условий эксплуатации котлоагрегатов ТЭС» в 1996-1998 гг. приводит к выводу, что тепловые электростанции отрасли начали вставать на путь применения одного из существенных малозатратных и быстроокупаемых элементов системы обеспечения и повышения надежности поверхностей нагрева котлоагрегатов ТЭС — системы химико-технологического мониторинга. Аналогичный вывод получен в [39] по итогам анализа отчетных материалов за период 1999-2002 гг.
Следует отметить, что на электростанциях США и Европы [40-43], а также на всех АЭС России наличие и функционирование СХТМ обязательно. Такую обязательность предстоит ввести и для всех тепловых электростанций России.
Основная причина сложившегося положения кроется в отсутствии целенаправленной поддержки этого направления и соответствующих указаний в отраслевых нормативно-технических документах.
Анализ аварийности, состояния оборудования и средств его контроля, автоматики и защиты, уровня эксплуатации и выполнения условий, обязательных для используемых технологий и технологического процесса в целом, показывает наличие серьезных проблем и отклонений, ликвидация которых, в большинстве случаев, не требует значительных материальных затрат. Используемая на объектах РАО «ЕЭС России» «Экспертная система контроля и оценки условий эксплуатации котлоагрегатов ТЭС» позволяет получить и оценить полную картину по каждой электростанции, по полученным результатам строить программу действий и вырабатывать первоочередные меры, реализация которых позволит, в свою очередь, поднять уровень эксплуатации котлоагрегатов и повысить их надежность.
Характерной особенностью оценок направлений является то, что они с учетом объективно-субъективных подходов определяют не количественное значение, например, отказов из-за упущений персонала, а качественную оценку «уровня соответствия направления задачам производства». Оценка каждого рассматриваемого подуровня и уровня позволяет получить среднюю общую оценку «уровня эксплуатации котлоагрегатов» на соответствующей электростанции.
Общая оценка состоит из объективной части (где производится проверка полноты выполнения ПТЭ, НТД и РД) и субъективной (где производится сравнительная оценка состояния экспертами). Эта методика позволяет в достаточной степени объективно оценить ситуацию на электростанции и может сыграть решающую роль для выработки и принятия мер и действий, направленных на повышение надежности и продление ресурса металла поверхностей нагрева котлоагрегатов.
Обоснование выбора измерительной системы АХК для диагностической системы. Требования к подсистеме АХК
На основании норм ПТЭ [45] определен объем и точки контроля состава теплоносителя электростанций. При автоматическом химическом контроле контролируют следующие показатели: удельная электропроводимость Н-катионированной пробы (%н), значение рН, содержание растворенного кислорода (Oi) и натрия (Na+), а так же растворенной кремнекислоты (S1O2). Содержание продуктов коррозии (железа и меди) контролируется эпизодически лабораторными методами. Наличие железа и меди в теплоносителе является результатом медленно текущих коррозионных процессов, и их концентрация не подвержена резким изменениям во времени. Данные о содержании этих примесей в теплоносителе отражают результаты уже свершившихся процессов коррозии, часто в следствии длительных нарушений водно-химического режима. Но эти нарушения можно своевременно обнаружить при помощи автоматического химконтроля за показателями качества среды.
Так же для правильного ведения процесса коррекционной обработки необходим контроль за содержанием в теплоносителе корректирующих добавок (аммиака и гидразина).
Значение общей жесткости питательной воды контролируется периодически лабораторными методом, что считается допустимым, так как появление солей жесткости в тракте энергоблока предупреждается непрерывным контролем за присосами охлаждающей воды в конденсаторах турбин.
Общее содержание ионных примесей в анализируемой среде характеризует удельная электрическая проводимость (х). При измерении удельной электропроводности Н-катионированной пробы контролируемой среды аммиак и гидразин практически не влияют на измеряемую величину, в то время как ионогенные составляющие солесодержания среды, например, хлорид натрия, повышает удельную электропроводность примерно в 3 раза, вследствие перехода в НС1 и высокой подвижности ионов водорода за Н-колонкой.
Следует отметить, что из числа приборов АХК с прямой индикацией контролируемого параметра достаточную для СХТМ надежность имеют кислородомеры и, отчасти, pNa-меры. Контроль достоверности этих измерений обеспечивается калибровкой и поверкой приборов по паспортным методикам. Неправильная калибровка дает систематическую ошибку измеряемого параметра, но мало влияет на отклонение показаний, связанных с нарушением водно-химического режима энергоблока. Прибор в этом случае надежно определяет нарушение ВХР, работая как сигнализатор.
Ограниченные возможности прямого измерения контролируемых параметров рабочей среды вынуждают сузить объем приборов АХК до небольшого числа надежных измерений, в значительной части косвенного характера. В первую очередь к числу таких измерений следует отнести измерение удельной электропроводности и рН среды.
Контроль достоверности значений удельной электропроводности в условиях рабочей среды выполняется сравнением с результатом параллельного измерения другим, образцовым кондуктометром, что достаточно легко осуществимо (при наличии переносного кондуктометра).Поэтому в данной работе принята измерительная систем в составе: кондуктометра для измерения удельной электропроводности исходной и Н - катионированной пробы, рН - метра для измерения рН. Так же необходимо измерение температуры исходной и Н - катионированной пробы. Можно сформулировать следующие требования к подсистеме АХК: отбор представительных проб рабочей среды; контроль достоверности автоматически измеряемых параметров; наглядное отображение информации в реальном масштабе времени; предупредительная и аварийная сигнализация; Следует отметить, что современный уровень состояния комплекса технических средств позволяет реализовать значительную часть требований, связанных с обработкой и выводом оператору результатов приборных измерений. С достаточной для оперативного контроля надежностью может быть организован отбор представительных проб и сбор данных с приборов АХК. Наибольшую сложность вызывают контроль достоверности измеряемых и контролируемых химических параметров (не путать с достоверностью показаний датчика), а так же диагностические функции системы мониторинга.
Объем химического контроля определяется: - проектными нормами качества рабочей среды; - особенностями режимов работы технологического оборудования; - техническими, методическими и организационными видами обеспечения химического контроля. Объем получаемой информации представлен в табл. 2.1. Таблица 2.1. Объём получаемой информации Место отбора проб Нормируемые измерения Показатели качества химконтроля в данной работе Измерения Ручной химконтроль Автоматические (прямые) Косвенные (расчетные) Поверочный,ручнойхимконтроль конденсат турбин Хн,рН Жо, Fe, Si, Na, Си, 02 Хн» рН, ъ Т, Тн Na, NH3, СІ, Що Na, NH3, Що, Жо Конденсат пара ПСГ Хн Fe, Си, С-2 Хн, рН, х, Т, Тн Na, NH3, СІ, Що Na, NH3, Щ0, Жо Добавочная вода рН Жо, Fe, Si, Си, 02, Нф Хн, рН, х, Т, Тн Na, NH3, СІ, Що Na, NH3, Що, Жо Питательная вода Хн, рН, % Жо, Fe, Si, Na,Cu Хн, рН, х, Т, Тн Na, NH3, СІ, Що Na, NH3, Щ0, Жо В процессе выполнения информационно - измерительных функций автоматизированной системы контроля и управления водно-химическим режимом, автоматического обмена информацией с управляющим вычислительным комплексом блока (прием теплотехнических параметров) и автоматизированного обмена информацией со смежными подразделениями электростанции формируется информационная модель качества рабочей среды в штатные режимы эксплуатации. Точность, т.е. полнота и достоверность информационной модели определяется, в частности: - характеристиками рабочей среды как объекта контроля; - характеристиками применяемых средств измерения в реальных условиях эксплуатации.
Результаты измерений и расчетов качества теплоносителя по КПТ энергоблока с прямоточным котлом СКД
Испытания измерительной системы и разработанного расчетного метода показателей качества теплоносителя проводились на Костромской ГРЭС,, оснащенной энергоблоками 300 МВт с прямоточными котлами ТГМП - 114 и ТГМП-314.
Измерения осуществлялись автоматическими промышленными приборами: кондуктометром КАЦ-017 ТК и рН-метром рН-011 производства фирмы «Техноприбор», г. Москва. Параллельно производились периодические анализы проб на аммиак, натрий, общую щелочность и общую жесткость в питательной воде и турбинном конденсате. Пробы в аналитическую лабораторию поступали в условиях оперативного химконтроля. Расчет контролируемых параметров качества среды выполнялся непосредственно при температуре пробы, что устранило необходимость температурной компенсации показаний кондуктометра и рН-метра и температурной компенсации свойств воды. Настройка рН-метра осуществлялась в условиях рабочей среды и контролировалась значениями удельной электропроводности исходной и Н-катионированной пробы.
Расчет выполнялся решением общей системы нелинейных уравнений с использованием трех приборных химических измерений и температуры (см. гл. 2). В результате расчета были получены концентрации аммиака, ионов натрия и хлоридов (в мкг/дм3), а также щелочность (в мкг - экв/дм3). Фрагмент результатов измерений и расчетов представлен в таблице 3.3. В табл. 3.3 под обозначением [Ыа+]усл приведены расчетные значения суммарной концентрации всех катионов в поступающей пробе в пересчете на ионы натрия. При проведении промышленных испытаний на Костромской ГРЭС аналитически измеренная концентрация ионов натрия была почти постоянной и равной »1,2 мкг/дм3.
Согласно правилам технической эксплуатации качество конденсата и питательной воды должно отвечать нормативным данным [45], приведенным в табл. 1.2.
Как видно из приведенной табл. 1.2, правилами технической эксплуатации нормируются значения рН и удельной электропроводности Н-катионированной пробы, для чего в объеме автоматического химконтроля установлены кондуктометры и рН-метры. В ходе промышленных испытаний проводилась имитация присосов охлаждающей воды в конденсаторе турбины. Для этого в пробе создавались возмущающие воздействия микродозировками бикарбоната и хлорида натрия (АС). Ряд опытов проведен с дозировкой в пробу аммиака. Одновременно проводились приборные измерения штатными приборами АХК Костромской ГРЭС и ручной анализ. В табл. 3.4 приведены отдельные результаты измерений.
На Костромской ГРЭС установлена и успешно работает СХТМ ВХР на всех девяти энергоблоках. Эта система обеспечивает вывод показаний приборов АХК и расчетных концентраций примесей. Нами были выполнены параллельные расчеты по показаниям приборов СХТМ. Результаты приведены в табл.3.5.
Анализ полученных результатов испытаний показывает: 1). Качество турбинного конденсата и питательной воды прямоточного котла (табл. 3.1) сильно отличается от такового для барабанных котлов (табл. 3.3) в сторону повышения чистоты водного теплоносителя. Это обстоятельство отрицательно сказывается на точности приборных измерений и прежде всего — рН - метрических измерений. Калибровка рН-метров должна производиться непосредственно в потоке пробы контролируемой среды (см. гл.5). 2). Расчетные концентрации аммиака по предлагаемой методике отличаются от данных СХТМ на постоянную величину (—15 мкг/дм3) и точнее отвечают аналогам, измеренным химическим анализом. 3). Расчетные значения [Na+]ycjl, как и в случае химконтроля теплоносителя барабанных котлов, показывают суммарную концентрацию катионов, преобладающую часть которых составляют катионы натрия. Потенциометрические измерения натрия pNa —метром не отвечают требуемой точности и в данной работе не приводятся. Концентрации натрия, выводимые в действующей СХТМ энергоблока, не отражают реального содержания натрия в теплоносителе, что может быть показано расчетом.
Так, если принять истинными измеренные значения электропроводности воды, в частности, %н — удельную электропроводность Н-катионированной пробы, то концентрацию катионов натрия в пробе можно оценить, решая следующее уравнение: 1000.( - =1 1 0, (3.1) где %ц о=0,056 мкСм/см — удельная электропроводность абсолютно чистой воды, Л ас1о=126,5 Ом" см г-экв - эквивалентная электропроводность NaCl. Тогда, для минимального и максимального значений хн из тал. 3.7, равных в среднем 0,09 мкСм/см и 0,188 мкСм/см, решая уравнение (3.1), по концентрации натрия, получим соответственно 6,2 мкг/дм3 и 24 мкг/дм , что отвечает расчету автора [Na+]ycJ1 и значительно выше данных СХТМ, кстати, отличающихся между собой в этих случаях весьма незначительно, как 0,90 и 0,98 мкг/дм3 натрия. Можно заметить, что Хн является интегральной характеристикой и показывает суммарную концентрацию катионов в питательной воде. Действительно, кроме Na+ в конденсате и питательной воде обнаруживаются ионы кальция и магния, можно говорить о появлении в Н-катионированной пробе микроколичеств катионов железа и проскоке NH4+» но с достаточной вероятностью можно утверждать, что значительная часть катионов (не менее 50 %) будет представлена катионами натрия. 4). Разработанная в ИГЭУ, с участием автора, методика адекватно отвечает дозированием в пробу растворов хлорида натрия и аммиака известных концентраций, что свидетельствует о достаточной точности косвенных измерений концентраций нормируемых параметров. При этом значения Na+ и NH3 нормального режима эксплуатации энергоблока могут быть установленные при наладке измерительной системы.
Использование математической модели для анализа нарушений водно-химического режима конденсатно-питательного тракта
С использованием предлагаемой математической модели были проведены расчеты значений X и Хн конденсата турбины К - 300-240 в нормальном режиме (в сравнении с измеренными аналогами) - табл. 4.1 и при возможных нарушений ВХР, такие как присос охлаждающей воды в конденсаторе турбины и попадание сетевой воды через основной и пиковый бойлеры. Результаты расчетов приведены в таблицах 4.2, 4.3. В таблицах указаны величины присосов в процентах от общего расхода пара через конденсатор и величина попадания сетевой воды в процентах от общего расхода охлаждающей воды через конденсатор.
Из графиков видно, что предлагаемая система автоматического химконтроля позволяют контролировать даже небольшие присосы охлаждающей воды в конденсаторе турбины. При величине присоса 0,01% от расхода пара через конденсатор турбины (0,066 т/ч, для блоков 300 МВт) система регистрирует ощутимое нарушение ВХР по измерениям общей жесткости (0,25 мкг-э/кг) и расчетному значению NaycjI (5,56 против 1,0мкг/кг), в то время как регистрация концентрации величины натрия с помощью pNa-мера фиксирует нарушение ВХР при величине присоса лишь 0,5% (3,3 т/ч) [95]. Таким образом, в условиях эксплуатации контролировать присосы охлаждающей воды в конденсаторе турбины на раннем этапе возможно, ориентируясь на результат ручного определения общей жесткости и автоматического применения NaycJI.
Характер изменения общей жесткости, концентрации ионов натрия и удельной электропроводности Н-катинированной пробы при присосах охлаждающей воды в конденсаторе турбины. Идентификация вида нарушений по измеряемым показателям Применение данной системы позволяет разделять нарушения собственно ВХР и некоторые нарушения в подготовке пробы, например, истощение Н - колонки. На рис. 4.3 приведен характер зависимости удельной электропроводности исходной и Н - катионированной пробы в этих случаях.
Такой характер изменений Хн не.позволяет отличить нарушение ВХР и нарушение в подготовке пробы на ранней стадии (пробы 1-3), хотя динамика изменения Хн (пробы 3 -5 - 10) устраняет неопределенность в идентификации вида нарушения.
Из табл. 4.3 видно, что надежная регистрация ранней стадии нарушения ВХР, за счет нарушения плотности сетевых подогревателей (до 0,05%), возможна лишь автоматическим расчетом Naycjl. Таким образом, из таблицы 4.1 видно, что предлагаемая математическая модель с достаточной степенью надежности рассчитывает величины удельных электропроводностей среды. В среднем различие между расчетными и измеренными значениями составляет 7-8 %. Решением математической модели были выполнены расчеты показаний приборов автоматического химконтроля, при таких нарушениях водно-химического режима, как присосы охлаждающей воды в конденсаторе турбины и дозировка аммиака в питательную воду. Расчеты проводились при действительной температуре среды, которая составляет 20-23 С. Результаты расчетов приведены в табл. 4.4. Н-катионированной пробы, могут быть идентичны показаниям приборов при присосах охлаждающей воды в конденсаторе турбины на ранней стадии развития процесса (рис. 4.3). Однако могут быть найдены и ощутимые отличия. Так отличие состоит в том, что при срабатывании Н-колонки удельная электропроводность и рН исходной пробы остаются неизменными, в то время как наблюдается увеличение удельной электропроводности Н-катионированной пробы и уменьшение рН этой пробы. Во втором случае (при присосах охлаждающей воды в конденсаторе турбины) наблюдаются незначительные изменения удельной электропроводности и рН исходной пробы и значительное их изменение для Н-катионированной пробы. В табл. 4.6 приведены расчеты показаний электропроводности исходной и Н-катионированной пробы, при значении рН = 7,09. Из табл. 4.6 видно, что при истощении Н-колонки значения удельной электропроводности Н-катионированной пробы приближается к значению удельной электропроводности исходной пробы. Для диагностики срабатывания Н-колонки в качестве контрольного параметра можно ввести измерение рН в Н-катионированной пробе. При срабатывании Н-колонки рНн начинает увеличиваться, при присосах охлаждающей воды в конденсаторе турбины рНн уменьшается, что однозначно определяет характер нарушения (рис.4.4).
Система не требует дополнительных затрат при реализации. Не требуется дополнительных пробоотборных точек и оборудования (по сравнению с применяемыми приборами). В тоже время система дает надежные данные по состоянию водно-химического режима, позволяет как качественно, так и количественно оценивать нарушение, в отличии от эксплуатируемой в настоящее время системы химико-технологического мониторинга, которая работает как регистратор. Применение предлагаемой системы контроля качества конденсата возможно не только для оперативного контроля качества конденсата и питательной воды, но и для периодических тренировок эксплуатационного персонала станции на электронной модели ВХР энергоблока.
Проблемы диагностики нарушений ВХР требуют своего разрешения как в рамках оперативного химконтроля, так и в задачах обучения (тренировок) оперативного персонала, в том числе с использованием СХТМ ВХР. При этом показания приборов автоматического химического контроля могут отражать собственно нарушения водно-химического режима конденсатно-питательного тракта и нарушения в измерительных каналах.
Примечание: \\ - значительное увеличение удельной электропроводности исходной пробы и её Н-фильтрата (на 0,2 - 1,0 мкСм/см), \ - незначительное увеличение измеряемой величины (для удельной электропроводности исходной пробы и её Н-фильтрата - на 0,1-0,5мкСм/см, для рН- 0,05), - измеряемая величина не изменилась, XX - значительное уменьшение удельной электропроводности исходной пробы (на 0,5-1,0 мкСм/см), X " незначительное уменьшение измеряемой величины (для электропроводности - 0,01-0,03 мкСми/см, для рН-0,05).
Из табл.4.7 видно, что различные нарушения ВХР КПТ часто вызывают сходную реакцию показаний приборов АХК, что затрудняет идентификацию нарушений ВХР, особенно на ранних стадиях развития ситуаций.
Похожие диссертации на Совершенствование мониторинга и диагностики водно-химического режима конденсатно-питательного тракта на ТЭС
