Введение к работе
Актуальность работы. Современные тепловые сети имеют высокий уровень автоматизации технологических процессов транспорта и распределения тепловой энергии, гарантирующий эксплуатационную надежность производственных комплексов. Проблемы эксплуатации этих технических систем современных городов и крупных промышленных узлов связаны с необходимостью дальнейшего повышения эффективности их работы путем создания и внедрения прогрессивных методов защиты от коррозии, методов контроля их коррозионного состояния и снижения потерь теплоты, рассеивающейся в окружающую среду.
Ежегодный материальный ущерб, связанный с коррозией оборудования и трубных коммуникаций, а также с ее аварійними последствиями, исчисляется десятками миллионов рублей. Поэтому борьба с коррозией в тепловых сетях представляет актуальную проблему.
Чрезвычайно важной задачей является борьба с непроизводительными потерями, значительную часть которых составляет рассеивание тепловой энергии в окружающую среду через поверхности трубопроводов и оборудования. В соответствии с обследованиями, проведенными органами Госэнергонадзора, ежегодные непроизводителыше потери в тепловых сетях по Российской федерации составляют около 80 млн. тонн условного топлива.
Проблема повышения уровня энергосбережения в энергетике неразрывно связана с ростом роли тепловой изоляции и совершенствованием теплоограждающих конструкций теплоэнергетического оборудования, тешюпроводоз и арматуры. Следует отметить, что состояние теплошоляционных покрытий з последние годы пе позволяет реализовать поставленную задачу сбережения энергетического потенциала ТЭС. Поэтому необходимо пересмотреть концепцию применения тепловой защиты объектов теплоснабжения.
Радикальное решение этих проблем позволит увеличить срок службы теплопроводов, снизить себестоимость доставки тепловой энергии потребителям и способствовать экономии топлива.
Цель исследоеаний. Целью настоящей работы явились статистические исследования причин, вызывающих коррозионное старение тепловых сетей, разработка новых подходов к антикоррозионной и тепловой защите теплотехнического оборудования, разработка методов и средств диагностики коррозионного состояния теплопроводов.
Для достижения указанной цели в диссертационной работе решаются следующие задачи:
1. Анализ причин, вызывающих старение трубных коммуникаций, теплотехнического оборудования теплопроводов.
2.Разработка комбинированного способа тепловой и антикоррозионной защиты теплопроводов.
3.Создание методики определения оптимальных конструктивных, теплофизических параметров и экономических показателей комбинированной системы зашиты.
-
Разработка общей концепции сплошного контроля эффективности антикоррозионной защиты теплопроводов в процессе эксплуатации.
-
Выбор ультразвукового метода, оптимизация средств контроля, информативных параметров, методики контроля акустических характеристик трубопровода.
-
Создание математических и физических моделей для оценки процесса теплопередачи от потока теплоносителя через комбинированную гидро- и теплозащиту в окружающую среду.
-
Внедрение результатов разработок в практику эксплуатации тепловых сетей.
Методы исследований. Работа выполнена на основе комплексных промышленных, лабораторных и аналитических исследований поставленных выше задач. Аналитические исследования проводились на моделях, основанных на современных знаниях в области промышленной теплоэнергетики, физических методов контроля и диагностики в машиностроении с применением законов тсплопереноса, теории распространения поверхностных упругих волн и теории электрических цепей. Результаты исследований экспериментально проверялись методом физического масштабного моделирования и экономически обосновывались оценки стоимости кагаггаловложений.
Научная новизна.. В диссертационной работе получены следующие новые научные результаты.
1.Разработан метод комбинированной антикоррозионной и тепловой
защиты трубных коммуникаций и теплотехнического оборудования
теплопроводов. В предложенной системе комбинированной защиты
непроницаемый экран на наружной поверхности антикоррозионного слоя против имплантации в этот слой коргхшюнно-активных ингредиентов окружающей среды;
воздушная прослойка между шггикоррозионньш в тепловым слоями и оптические экраны для повышения термического сопротивления комбинированной системы защиты.
-
Предложена математическая модель, позволяющая производить оценку процессов теплообмена между потоком теплоносителя в теплопроводе и окружающей средой с целью оптимизации геометрических, теплофизических параметров и экономических показателей системы комбинированной защиты.
-
Разработана новая концепция ультразвукового контроля теплопроводов, позволяющая проводить оценку эффективности антикоррозионной защиты трубных коммушжаций теплопроводов в период эксплуатации.
-
Разработана методика контроля коррозии на поверхности металлической трубы, оснащенной комбинированной защитой, с использованием параметров распространения поверхностных волн Лэмба:
скорости распространения поверхностных волн; интегральных потерь энергии поверхностных волн, прошедших один и отже путь в корродированном и некоррелированном объектах контроля.
Практическая ценность работы. Использование результатов
иссертационной работа позволит повысить эффективность работы
еплопроводов за счет использования прогрессивных методов защиты от оррозии, диагностики коррозионного состояния труб и арматуры, снижения ;отерь теплоты, рассеивающейся в окружающую среду. Практическую ценность в иссертационной работе представляют:
1.Новая конструкция комбинированной тепловой и антикоррозионной ащиты теплопроводов.
2.Модернизироваиная система контроля коррозионной стойкости
еплопровода, в которой пьезоэлектрические раздельно-совмещенные
[реобразователи приклеены к поверхности металлической трубы как инструктивные элементы, а системы управления и снятия информации выведены а пределы комбинированной тепловой и антикоррозионной защиты в виде лсктрических щитов.
3. Инженерная методика технологического и конструкторского расчета іараметров комбинированной системы защиты теплопроводов и еплотехнического оборудования.
4.8-канальная ультразвуковая установка, содержащая электронную истему возбуждения пьезоэлектрических излучателей, электронную систему 'снления и анализа электрических сигналов, снимаемых с пьезоэлектрических фиемшпсов, "опрос" которых в необходимой последовательности осуществляется мхостным электронным коммутатором, что позволяет проконтролирозать всю говерхность теплопровода путем "электронного сканирования".
5. Результаты разработок внедрены на 53 объектах Тепловых Сетей АО Іензнерго г. Санкт-Петербурга.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы голожены и обсуждены:
на научно - техническом семинаре " Опыт работы тепловых сетей Іегонерго ", (Санкт-Петербург, ноябрь 1991);
на Международной юбилейной конференции 70 лет теплофикации 'осени (Санкт-Петербург, сентябрь 1994);
на Международном научно - техническом семинаре " The public utility inns' direction to die Customer" ( Hungary, Budapest October 1994);
на XV Конгрессе " Internationale Konferenz fur Industrielle
inergiewirtschaft" ( Deutschland, Leipzig September 1996 );
на Международной научно-технической конференции " Оптические, )адиоволновые и теплопке методы и средства контроля природной среды, материалов и промышленных изделий " (г.Череповец, сеіггябрь 1997).
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 11 ггатьях и в 1 патенте Российской Федерации.
6 Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и списка использованной литературы, включающего 130 наименований. Объем работы составляет 126 страниц текста, 29 таблиц, 45 рисунков.
