16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/teploenergetika/5/89.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 02 (05) апрель 2013

Как сохранить работоспособность аварийных электростанций

Малая и автономная К. т.  н., инженер-исследователь Игорь ДУБРОВИН, к. т.  н., инженер-исследователь Евгений ДУБРОВИН
Как сохранить работоспособность аварийных электростанций

Автономные аварийные электростанции являются обязательным элементом наиболее важных объектов. Надежность и живучесть функционирования таких объектов, особенно в нештатных ситуациях, например при аварии, в значительной степени определяется работоспособностью имеющихся на них автономных электростанций.

К сожалению, по объективным причинам работоспособность аварийных электрических станций со временем утрачивается, в связи с чем сохранение их работоспособного состояния является одной из актуальных проблем эксплуатации.



Зачем нужны аварийные электростанции

С целью недопущения возникновения негативных последствий, связанных с полным или частичным обесточиванием потребителей, наиболее важные объекты оборудованы своей автономной аварийной электростанцией, предназначенной для выработки и подачи за минимальное время электрической энергии на потребителя при отключении по каким‑либо причинам электропитания объекта. Автономные аварийные электростанции включают в свой состав электрогенераторы, приводимые во вращение дизелями или газотурбинными двигателями, сжигающими дизельное топливо, представляющее собой сложную смесь углеводородов различных групп и видов.

Хранение жидкого нефтяного горючего в условиях станции осуществляется в топливных емкостях, а его подготовка к использованию – в традиционных топливных системах. Принято считать, что нефтяное топливо в процессе длительного хранения в емкостях остается химически стабильным и потери при его хранении относительно малы.



О работоспособности аварийных электростанций

Работоспособность в соответствии с ГОСТом 27.002‑89 «Надежность техники. Основные термины, понятия и определения» (с. 3, 22) трактуется как свойство объекта, отражающее такое его состояние, при котором значение всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Очевидно, что каждая автономная аварийная электростанция, являясь техническим объектом, также должна обладать работоспособностью, которая проявляется, в том числе, и через надежное функционирование двигателей их генераторов, вырабатывающих электроэнергию требуемого качества в необходимом количестве.

Особенностью эксплуатации многих аварийных электростанций является их нахождение в состоянии постоянной технической готовности, то есть фактического длительного бездействия, которое может порой продолжаться несколько лет. Между тем длительное хранение (неиспользование) углеводородных горючих в топливных емкостях автономных станций вызывает ухудшение их качества, приводящее к утрате аварийной электростанцией способности выполнять свои функции в соответствии с назначением, то есть к потере ее работоспособности даже при технической исправности всех ее элементов (материальной части). В то же время в период длительного бездействия согласно правилам эксплуатации технические средства должны периодически запускаться и кратковременно работать с целью проверки их готовности к немедленному пуску. Однако периодические пуски и кратковременная работа не способны обеспечить полной циркуляции топлива в топливных емкостях и практически не могут устранить причины ухудшения горючего, находящегося на длительном хранении.



Почему аварийные электростанции теряют свою работоспособность



Хранение топлива является одним из важнейших этапов технологического цикла топливоподготовки, поскольку, в конечном итоге, именно этот этап определяет сохранность качества (комплекса эксплуатационных свойств) хранящегося углеводородного горючего. Ухудшение качества любого нефтяного горючего начинается уже при его хранении в статическом состоянии более 10‑14 суток, когда топливо практически находится без движения. Во время длительного хранения нефтяного топлива его тяжелые углеводороды под собственным весом оседают в нижнюю часть внутренней полости топливной емкости, где не только скапливаются и осмоляются, образуя однородную высоковязкую, как правило, влагосодержащую углеводородную массу, но и налипают на внутренние элементы топливной емкости. В то же время легкие углеводороды поднимаются в верхнюю часть внутреннего объема топливной емкости, где, накапливаясь над поверхностью топлива, частично окисляются, а частично испаряются через вентиляционный патрубок («гусак») топливной емкости. Ухудшение качества топлива при хранении внешне проявляется в наличии отстоя (смеси тяжелых фракций, механических примесей и воды) в нижней части внутренней полости емкостей и ощущается по специфическому запаху углеводородов в районе расположения топливных емкостей. Одновременно с расслоением топлива происходит его естественная убыль, вызванная потерей легких углеводородов при испарении. Естественная убыль топлива (или потери топлива на испарение) приводит к падению уровня горючего в топливных емкостях, для поддержания которого топливные емкости аварийных электростанций периодически пополняются свежим топливом.

При длительном бездействии аварийных электростанций горючее в их топливных емкостях превращается в «слоеный пирог» с пластами углеводородов различной плотности

(=830÷1020 кг / см3). Становится очевидным, что при долгом неиспользовании топлива оно теряет свое первоначальное качество и обладает уже совсем другим составом, физико-химической структурой и эксплуатационными свойствами. Так, вязкость и плотность топлива значительно повышаются, что затрудняет самотек топлива из топливных емкостей, ухудшает течение топлива по трубопроводам, его всасывание, подачу, распыл, смесеобразование и процесс сгорания.

На аварийных электростанциях топливо без использования, как правило, хранится не один год, что значительно превышает рекомендованные сроки «обновления» (полной замены) топлива в топливных емкостях. Со временем десятки тонн качественного дизельного топлива превращаются в некондиционное горючее, потерявшее свою текучесть и практически непригодное к использованию по прямому назначению в дизельных и газотурбинных двигателях. Для запуска и работы генераторов объекта необходима полная замена негодного горючего на новое топливо, требуемого качества, что занимает немало времени.

Таким образом, потеря работоспособности аварийными электростанциями в целом вызвана их длительным бездействием и обусловлена неспособностью элементов топливных систем станций и ее двигателей, находящихся в полной технической исправности, реализовывать процессы подготовки потерявшего свои физико-химические свойства нефтяного горючего. К сожалению, процесс потери работоспособности не работающими долгое время аварийными электростанциями является объективным, однако должного внимания к этому негативному явлению со стороны обслуживающего персонала почему‑то не проявляется.

Основными признаками потери работоспособности аварийной электростанции, по мнению авторов, являются:

• наличие высоковязкого нефтяного остатка в нижней части топливных емкостей;

• слабый подпор топлива или отсутствие такового перед топливоподкачивающим насосом двигателей;

• увеличенное по сравнению с нормативом время приготовления топливной системы электростанции к работе;

• затрудненный запуск двигателей;

• кратковременность работы двигателей и трудности в принятии на них нагрузки;

• черный дым с частицами углерода на срезе дымовой трубы при работе двигателей;

• самопроизвольная остановка двигателей и другие.

Кроме того, автономная аварийная электростанция, являясь сложной технической системой, также не застрахована от потери своей работоспособности, даже в нормальных условиях эксплуатации и при использовании в ней топлива необходимого качества.

Очевидно, что наличие на объекте автономной аварийной электростанции, основное назначение которой повышение его живучести и надежности функционирования, также не гарантирует непрерывное обеспечение обслуживаемого объекта электроэнергией, в том числе и в условиях возникновения нештатных ситуаций.



Причины потери работоспособности аварийными электростанциями



В процессе обследования аварийных электростанций авторами было установлено, что, имея в своем составе технически исправную материальную часть, электростанции находятся в состоянии, при котором отсутствует их способность практически реализовывать в полной мере свои функции в соответствии с назначением.

Потеря работоспособности аварийных электростанций, по мнению авторов, вызвана следующими причинами. Во-первых, длительным застоем хранящегося в емкостях топлива. Во-вторых, образованием высоковязкого нефтяного слоя в районе заборного патрубка топливных емкостей. В-третьих, отсутствием в составе штатной топливной системы станций и ее двигателей устройств, реализующих дополнительные процессы топливоподготовки по поддержанию физико-химических свойств хранящегося топлива.

В-четвертых, наличием благоприятных условий для протекания процесса расслоения светлого нефтяного топлива (положительные температуры, отсутствие циркуляции топлива, вентиляция хранилища топлива и другие).

В-пятых, конструктивными особенностями топливной системы дизельного и газотурбинного двигателей.

В-шестых, отсутствием или невыполнением нормативов по срокам полной замены длительно хранящегося топлива в топливных емкостях. И наконец, объективные трудности по реализации процесса полной замены потерявшего свои физико-химические характеристики горючего в топливных емкостях аварийной электростанции.

Рассмотренные причины потери работоспособности аварийными электростанциями при технически исправной их материальной части заложены в конструкцию этих станций еще на этапе проектирования их топливной системы.

Наличию указанных причин и их неустранению в течение длительного времени способствуют непривлечение к проектированию аварийных электростанций специалистов по топливоподготовке и отсутствие таких специалистов в штате станции в настоящее время.

Потеря работоспособности аварийными электростанциями, вызванная повышением показателей плотности и вязкости дизельного топлива при его длительном хранении, было подтверждено и результатами проведенных авторами гидродинамических расчетов топливной системы станций.

К настоящему времени известно немало случаев, когда аварийные электростанции были неспособны выполнять свои определенные назначением функции по причине использования горючего, потерявшего свое качество при длительном хранении.



Несколько слов о динамическом хранении нефтяного топлива



Конечным результатом длительного традиционно применяемого способа хранения любого нефтяного топлива в топливных емкостях является ухудшение его качественных показателей.

Сохранить качество хранящегося топлива, избежать его расслоения и потери на испарение можно путем применения динамического способа хранения.

Для реализации данного способа топливные емкости необходимо оборудовать системой циркуляции топлива, замкнутой через топливную емкость. Системообразующими элементами такой системы циркуляции являются струйно-кавитационное и (или) роторно-пульсационное устройства.

Кроме того, система должна включать топливоперекачивающий насос, циркуляционный трубопровод, фильтр, запорные устройства и контрольно-измерительные приборы.

Во время работы системы топливо забирается из нижней части топливной емкости, поступает во внутреннюю полость струйно-кавитационного и (или) роторно-пульсационного устройства, где происходит их дополнительная обработка (гомогенизация топливной структуры, усреднение состава, перемешивание различных углеводородов, снижение вязкости и плотности и т.  д.), затем обработанное топливо поступает в верхнюю часть той же топливной емкости.

Хранящееся таким образом топливо не только находится в постоянном движении, но и подвергается многократной обработке во время циркуляции по малому контуру через топливную емкость при бездействующих топливных системах аварийной электростанции и двигателей.

Динамический способ хранения топлива внедрен авторами на пяти энергетических объектах и показал свою эффективность в поддержании качественных показателей хранящегося длительное время топлива. При этом динамическое хранение топлива в условиях объекта не требует его замены.



Мероприятия по сохранению работоспособности

С целью сохранения работоспособности аварийных электростанций, по мнению авторов, целесообразно выполнить следующие мероприятия.

При сохранении существующей схемы топливной системы аварийной электростанции организовать динамическое или циркуляционное хранение штатного углеводородного топлива в топливных емкостях.

Во-вторых, в технологический цикл топливоподготовки включить не используемые сегодня технологические процессы струйно-кавитационной и (или) роторно-пульсационной обработки дизельного топлива при его хранении в топливных емкостях.

В-третьих, для практической реализации дополнительных технологических процессов топливоподготовки необходимо оборудовать расходную топливную емкость дизель-генераторной установки системой топливоподготовки унифицированной (СТУ).



Выводы

На основании проведенных обследований аварийных электростанций и выполненных гидравлических расчетов их топливных систем можно сделать вывод, что потеря работоспособности аварийных электростанций, имеющих технически исправную материальную часть, обусловлена следующими факторами.

Во-первых, это несоответствие физико-химических показателей длительно хранящегося в статическом состоянии на станции топлива требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.

Во-вторых, причина проблемы может заключаться в неспособности топливных систем станции и двигателей готовить некондиционное горючее к использованию.



Заключение

Ухудшение качественных и количественных показателей длительно хранящегося топлива является объективным процессом и происходит на аварийных электростанциях всех объектов, использующих жидкое нефтяное горючее, независимо от их ведомственной принадлежности.

В то же время потеря работоспособности аварийных электростанций с полностью исправной материальной частью просто недопустима, поскольку при возникновении реальных нештатных ситуаций это может привести к последствиям, ценой которых могут стать человеческие жизни.

Вот почему в процессе хранения нефтяного топлива нельзя забывать о сохранении его качества, ухудшение которого всегда приводит к потере работоспособности аварийной электростанции в целом, даже несмотря на техническую исправность всех ее элементов.

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 02 (05) апрель 2013:

  • Биотопливо из водорослей – поршневым электростанциям!
    Биотопливо из водорослей – поршневым электростанциям!

    Водоросли как энергетическая растительность представляется сегодня в мире очень перспективным возобновляемым сырьем для производства биотоплив. В малой энергетике весьма эффективными объектами полезного использования водорослевых топлив могут стать различные тепловые поршневые электростанции. <br>

  • Как сохранить работоспособность аварийных электростанций
    Как сохранить работоспособность аварийных электростанций

    Автономные аварийные электростанции являются обязательным элементом наиболее важных объектов. Надежность и живучесть функционирования таких объектов, особенно в нештатных ситуациях, например при аварии, в значительной степени определяется работоспособностью имеющихся на них автономных электростанций. <br>

  • На Северском трубном начали реконструкцию
    На Северском трубном начали реконструкцию

    На Северском трубном заводе, входящем в Трубную металлургическую компанию (ТМК), в трубопрокатном цехе № 1 началась реконструкция кольцевой нагревательной печи № 2. <br>

  • Работа ресурсоснабжающих организаций в новых условиях
    Работа ресурсоснабжающих организаций в новых условиях

    В марте в Москве прошел Всероссийский практический семинар «Государственная политика в области тарифного регулирования и реформирования организаций ЖКХ». <br>

  • Некуда девать запасы угля
    Некуда девать запасы угля

    Остановка Углегорской теплоэлектростанции вследствие масштабного пожара усугубит ситуацию в угольной отрасли. Об этом заявил председатель независимого профсоюза горняков Украины Михаил Волынец. <br>