16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/98/7283.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 06 (98) март 2008 года

Как снизить себестоимость энергоблока

Энергетика Феликс ШАМРАЙ

Применение современных инструментов конструирования (CAD и CAE) позволяет шире применять новые литейные технологии, позволяет оптимизировать металлоемкие сварные узлы турбины, увеличить ее КПД.



Совершенствование турбин

Перевод производства отливок (для клапанов высокого давления, для цилиндров высокого и среднего давления) на технологию по газифицируемым моделям (coast foam) позволяет:
•уйти от брака;
•уменьшить вес литья в два раза;
•уменьшить припуски на обработку (до 5 миллиметров) и сократить ее время;
•сократить цикл чертеж детали – поставка отливки до трех месяцев;
•отказаться от сварно-литой конструкции цилиндров среднего давления, что существенно уменьшает объем сварочных работ.

Сегодня лечение одной некачественной отливки длится до одного года. Стоит этот процесс около 150 рублей на килограмм отливки. Срываются графики производства, конструкторы вынуждены подстраиваться под имеющиеся на складах предприятия отливки.

Сегодня роторы турбин делаются либо составными, что усложняет конструкцию, повышает трудоемкость и удлиняет цикл изготовления, либо из цельнокованной заготовки, получение которой является проблемой и по цене, и по качеству, и по срокам поставки. Такая заготовка требует большого объема механической обработки и отличается малым коэффициентом использования металла. Получение роторов методом центробежного литья позволит получать тонкостенную заготовку ротора с припусками на обработку до 5 миллиметров. Такой ротор при той же жесткости легче роторов, получаемых по традиционным технологиям, и потребует намного меньше времени на обработку. Так же он потребует меньше времени на прогрев, что увеличивает КПД турбины.

Следующий шаг – оптимизация сварных конструкций: уменьшение толщин листов и веса до полутора раз и уменьшение объема сварочных швов до четырех раз. Существующие конструкции паровых турбоустановок имеют корни 20‑50-летней давности. В них применяется большой объем сварных конструкций. Они избыточны по весу, по толщинам применяемого проката, по катетам сварных швов. Проблема не только в неоправданной материалоемкости и трудоемкости, но и в крайней дефицитности специалистов – сварщиков‑котельщиков.

Необходима автоматизация сварки диафрагм на 5-координатных сварочных роботах с ЧПУ. Сварка диафрагм не только очень ответственный процесс, но и весьма трудоемкий. Он ставит производство в большую зависимость от квалифицированных сварщиков. Автоматизация этого процесса увеличивает его производительность до четырех раз, устраняет брак при сварке, позволяет перейти на круглосуточный безостановочный режим работы.

Переход на современный твердосплавный инструмент и оптимизационный расчет режима резания позволит до двух раз уменьшить время механической обработки.

Целесообразна и модернизация крупных станков для работы «с одной установки». Крупногабаритные детали (роторы, цилиндры и т. п.) должны проходить всю необходимую обработку на одном месте, с одной установки. Это до двух раз сокращает производственный цикл.

Дальнейшие меры – оптимизация топологии турбоустановки по паропроводам и оптимизация сечений трубопроводов турбоустановки. Уменьшение протяженности паропроводов турбоустановки при сохранении самокомпенсации, ресурсных и прочностных параметров дает существенное снижение затрат на трубопроводную часть.

Чем больше диаметр труб, тем меньше их сопротивление потоку, но выше себестоимость. Уход от избыточных сечений снижает затраты на трубопроводную часть.

Реализация всех перечисленных научно-исследовательских и конструкторских разработок снижает себестоимость турбоустановок минимум в два раза. Примерно так же сокращается длительность производственной части цикла выпуска турбоустановки.



КПД турбоустановки

КПД самой турбоустановки тоже может и должно быть увеличено. Чем больше энергия пара и чем эффективнее мы преобразуем ее в полезную работу в части высокого давления, тем меньше потерь мы получим в частях среднего и нижнего давления. Кроме того, части среднего и нижнего давления потребуются меньших размеров и материалоемкости. Создание оптимизационного расчетного комплекса позволяет:
•автоматизировать оптимизационные тепловые расчеты;
•автоматизировать оптимизационные расчеты ступени: получаем максимальный КПД на первой ступени, определяем термодинамические параметры пара после нее, делаем расчет второй и т. д., таким образом, получаем автоматизированный расчет проточной части;
•автоматизировать оптимизационные расчеты турбоустановки по топологии, по диаметрам, по термодинамике.

Необходимо вести аэродинамическое совершенствование турбин. Это может быть достигнуто такими мерами, как применение прогрессивных конструкций уплотнений и переменной реактивностью по проточной части. Свою роль может сыграть и совершенствование контура и профилей лопаток, приводящее к уменьшению потерь (отсутствие вихрей, отсутствие отрыва потока и т. д.). Совокупный результат может дать рост КПД турбоустановки не менее чем на 8 процентов.
Увеличение маневренности турбины в связи с уменьшением толщин стенок и веса цилиндра высокого давления, клапанов высокого давления, роторов может дать прирост КПД не менее 1 процента. Этот эффект – побочный результат вышеописанных усовершенствований.

Совершенствование систем автоматического регулирования и процедур «Старт/стоп турбоустановки» имеет потенциал для роста КПД турбоустановки не менее чем в 3 процента.



Повышение КПД энергоблока

Сегодня до 10 процентов вырабатываемой электроэнергии тратится энергоблоком на собственные нужды (насосы, задвижки, вентиляторы). Применение систем частотного регулирования в составе АСУТП (автоматической системы управления технологическими процессами) энергоблока дает хорошие результаты.

Газоанализатор определяет содержание СО, СО2, О2 в дымовых газах. По этим показателям обеспечивается работа питательных насосов, воздуходувок, дымососов и подачи топлива (отсутствие СО, минимизация О2). При любых внешних обстоятельствах (параметры воздуха, топлива) и изменениях нагрузки котла обеспечивается оптимальный режим горения для данного котла. Топливо будет сгорать максимально – в дымовых газах не будет СО, но в них не будет и О2, т. е. мы не греем воздух впустую. Благодаря этому мы достигаем экономии топлива на 5‑15 процентов.

В случае с производительностью насоса, чтобы увеличить расход в два раза, необходимо увеличить напор в четыре раза, а энергопотребление возрастет при этом в восемь раз. Например: на ТЭЦ-21 Санкт-Петербурга для подачи воды в тепловую сеть используется насос на 6000 кубометров в час мощностью 1600 кВт. Пиковое потребление – 5500 кубометров в час – возникает крайне редко, практически всегда подача горячей воды осуществляется на уровне 3000 кубометров в час. Для этого задвижка на трубопроводе перекрывается на половину сечения. Тот же расход – 3000 кубометров в час – можно получить, вращая насос в два раза медленнее, и тогда потребление энергии снизится в восемь раз, составив не 1600, а 200 кВт в час. Лишь на одном тепловом насосе 1,6 МВт экономия электроэнергии достигнет более 10 миллионов кВт-ч в год! В денежном выражении это выгода в 240 долларов США в год на каждом киловатте, обеспечивающем собственные нужды.

Применение систем управления, основанных на частотном регулировании всех изменяемых параметров энергоблока, позволяет снизить расходы на собственные нужды не менее чем в два раза. То есть имеется возможность увеличить электрический КПД станции на 2‑6 процентов.

Таким образом, существуют достаточно широкие возможности эффективных компромиссов между «котельщиками», «турбинистами», «генераторщиками».

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 06 (98) март 2008 года:

  • РАО ЕЭС подвело итоги продажи акций ТГК-6

    Энергохолдинг подвел итоги продажи акций ОАО «ТГК-6», приходящихся на долю государства. Наиболее высокое ценовое предложение содержалось в оферте КЭС-Холдинга, поданной совместно с компанией New Russian Generation в качестве миноритарного партнера. Предложенная цена составила 0,025 рубля за одну акцию. В результате продажи акций из государственной доли РАО «ЕЭС России» привлечет 10 миллиардов 980 миллионов рублей, или более 463 миллио...

  • Уругвай: Запрет на атомную энергетику может быть снят

    Министр промышленности и энергетики Уругвая Даниэль Мартинес заявил о намерении развивать атомную энергетику, использование которой в настоящее время в стране законодательно запрещено. «Возглавляемое мною министерство намерено вынести на обсуждение в обществе тему использования атомной энергии в мирных целях. Я выступаю за строительство в Уругвае атомной электростанции», – сказал министр. По его словам, строительство станции обо...

  • Соперник газа

    Газ, как известно, агрегатное состояние вещества, в котором оно равномерно заполняет весь предоставленный ему объем. В тридцатые годы прошлого века англичанин Барнетт получил патент на газовый двигатель, а в 1860 году француз Э. Ленуар построил мотор, работающий на смеси воздуха и газа. Такой выбор горючего никого не удивил – бензина еще не было. Бензин в качестве горючего был использован спустя два десятилетия, когда Г. Даймлер...

  • «Красноярскэнерго» подключает новый микрорайон

    ОАО «Красноярскэнерго» (компания под управлением ОАО «МРСК Сибири») приступило к проектированию новой мощной подстанции в пригороде Красноярска. В настоящее время компанией заключен договор генерального подряда на строительство объекта. Подстанция 110/10 кВ «Содружество» будет построена в Емельяновском районе Красноярского края и обеспечит выдачу мощности, необходимой для строительства и последующего функционирования нового коттеджного...

  • Германия: Концерн E. On: прибыли растут

    Чистая прибыль немецкого энергетического концерна E. On за 2007 год выросла на 29 процентов – до 7,2 миллиарда евро по сравнению с 5,59 миллиарда евро, полученными годом ранее. Об этом говорится в опубликованном финансовом отчете компании. Объем продаж концерна за 2007 год увеличился на 7 процентов и составил 68,73 миллиарда евро против 64,09 миллиарда евро годом ранее. Операционная прибыль за 2007 год составила 9,21 миллиарда евро, чт...