АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА И ДИАГНОСТИКИ КОНДЕНСАТОРОВ ПАРОВЫХ ТУРБИН

AUTOMATION OF MONITORING AND DIAGNOSTICS SYSTEMS FOR STEAM TURBINE CONDENSERS

Alexey Min

Master's student, Department of Heat & Power Units, Almaty University of Power Engineering and Telecommunications named after G. Daukeev,

Kazakhstan, Almaty

Nina Borisova

Supervisor, Cand. Sc. Physics and mathematics, docent, Department of Heat & Power Units, Almaty University of Power Engineering and Telecommunications named after G. Daukeev,

Kazakhstan, Almaty

АННОТАЦИЯ

В данной статье представлена система мониторинга за состояние работы конденсаторов паровых турбин за счет ПО, которая будет производиться обработку исходной информации, и выводить необходимые выходные параметры для диагностики состояния КУ. Показана укрупненная структурная блок-схема, на ос­новании которой можно производить мониторинг состояния конденсатора. Также представлена возможная работы экспертной системы в ПО.

ABSTRACT

This article presents a system for monitoring the state of operation of steam turbine condensers at the expense of software, which will process the initial information, and output the necessary output parameters for diagnosing the state of the CU. An enlarged structural block diagram is shown, on the basis of which it is possible to monitor the state of the capacitor. The possible operation of the expert system in the software is also presented.

Ключевые слова: конденсатор, конденсационная установка (КУ), показатели работы конденсационной установки, функциональные уровни, диагностический модуль.

Keywords: condenser, condensing unit (CU), performance indicators of the condensing unit, functional levels, diagnostic module.

Вводная часть

Под мониторингом состояния понимается специализированная система отслеживания состояния оборудования на основе предварительно обрабо­танной и соответствующим образом структурированной информации. Важным моментом мониторинга является режим отображения инфор­мации о значении параметров состояния - это должен быть режим реально­го времени или максимально приближенный к нему.

Мониторинг состояния является более общей задачей, чем диагностика, которую можно рассматривать лишь как процедуру идентификации факти­ческого состояния объекта с некоторым модельным состоянием, т.е. лишь как одну из процедур мониторинга [2].

Основные положения диагностики и мониторинга состояния конденсационной установки паровой турбины

На рисунке 1 представлена укрупненная структурная блок-схема, на ос­новании которой может быть реализована система мониторинга состояния конденсационной установки ПТУ. Блок-схема состоит из пяти функциональных уровней [1].

Рисунок 1. Укрупненная структурно-функциональная схема системы мониторинга

Первый уровень - сбор исходных данных, определяет возможность и полноту реализации задач более высоких уровней. Особое значение имеют Средства измерений, так как без исходных данных, получаемых с помощью датчиков, система неполноценна. На этом уровне может быть задействована система АСУ ТП с добавлением недостающих средств измерений.

Второй уровень - расчет параметров процесса и диагностических признаков формируют следующие программы: реконструкция параметров нагрузки, оценка значений диагностических признаков, оценка вычисляемых параметров диагностического процесса, таких как коэффициент теплопередачи, гидравлическое сопротивление и т.п.

Третий уровень - оценка параметров состояния, которые могут быть непосредственно измерены или вычислены по диагностическим признакам или реконструированным параметрам нагрузки.

Четвертый уровень - оценка комплексных показателей, таких как, например, показателей надежности.

Пятый уровень - пользовательский интерфейс.

Такая концепция КСМ универсальна, что позволяет, используя принцип модульности, реализовать ее для любых групп оборудования и, в частности, для различных теплообменных аппаратов турбоустановок.

Существует ряд общих принципов, касающихся последовательности разработки КСМ, которые могут быть использованы при разработке элементов системы диагностики конденсационной установки:

- на первом этапе необходимо сформулировать условия работоспособности, то есть основной функции оборудования и параметров качества выполнения этой функции;

- опираясь на условие работоспособности, следует перечислить возможные отказы (гипотезы неисправностей), объединив их в группы по признаку общности характера отказа;

- для каждой группы отказов необходимо сформулировать условия наступления отказа и определить диагностические признаки;

- необходимо записать эти условия через параметры, обобщенно характеризующие состояние оборудования;

- для выработанных параметров состояния следует подобрать или разработать расчетные и диагностические процедуры, опираясь на статистические и эксплуатационные данные по надежности и эффективности аналогичного оборудования.

Структура диагностического модуля конденсационной установки

Согласно литературе Хаета С. И. «Разработка и реализация элементов диагностического модуля для мониторинга состояния конденсационной установки паровой турбины» была разработана КСМ КУ [1].

Исходной информацией для разработанного диагностического модуля являются параметры работы КУ, которые поступают от первичных преобра­зователей - датчиков давления, температуры, расхода, измерителей плотности, калориметров и т.д. Информация, поступающая от ПП, фиксируется на бумажных носителях (диаграммах) или собирается системой АСУ ТП. В отдельных случаях часть данных фиксируется персоналом станции в специальных журналах или таблицах. Имеются следующие способы ввода исходной информации:

- ручной ввод;

- ввод с диаграмм с помощью сканера;

- ввод информации непосредственно с ГТП (если ПП имеют стандартный электрический выходной сигнал - ток от 0 до 5 мА).

При ручном вводе основная ответственность за качество исходной информации лежит на пользователе (эксплуатационном персонале НСТЭЦ), а проверка достоверности проводится путем сравнения исходных данных с "минимаксными" уставками.

Для ввода данных с диаграмм используются дигитайзер или сканер - электронные устройства, позволяющие считывать графическую информацию, обрабатывать ее в соответствии с паспортом диаграммы и передавать полученные результаты в базы исходных данных. Электронное устройство дигитайзер или сканер вместе со своим программным обеспечением проходят метрологическую поверку.

В таблице 1 представлены исходные данные для расчета показателей работы КУ турбины Т-110/120-130, а также минимальные и максимальные значения вводимых параметров для проверки [3].

Таблица 1.

Исходные данные для расчета показателей работы конденсационной установки

При расчете показателей определяются следующие величины:

Фактическое давление пара в конденсаторе, температура насыщения пара, приведенный расход острого пара, нагрев охлаждающей воды. По разнице температуры насыщения и температуре воды на выходе из конденсатора определяется фактическое значение недогрева воды до температуры на­сыщения пара. Определяются расходы пара в конденсатор и циркуляцион­ной воды, расходы пара и тепловая нагрузка в ПСГ-1, ПСГ-2. Рассчитывает­ся переохлаждение конденсата.

На основании полученных нормативных характеристик определяются нормативные показатели: давление пара в конден­саторе, недогрев воды до температуры насыщения греющего пара.

Затем по разнице фактического и нормативного значений определяет­ся отклонение вакуума и недогрева от нормативных значений.

После того как ПО обработает полученную информацию, оно может выдавать выходную информацию, представленную в таблице 2.

Таблица 2.

Диагностические сообщения, представляемые пользователю

Также для диагностического модуля состояния конденсаторов паровых турбин может быть включена экспертная система в ПО. При обработке результатов испытаний эксперт­ная система, используя полученные показатели и формулу Байеса, производит расчет апостериорных вероятностей гипотез неис­правностей и выдает свидетельство неисправностей (Пример возможных свидетельств неисправностей приведен в таблице 3) [4].

Таблица 3.

Список свидетельств неисправности КУ паровой турбины

Выводы

Таким образом, вся получаемая выходная информация, обработанная ПО, соответствует перечню показателей, представляемых эксплуатационному персоналу ТЭС для оценки эффективности функционирования КУ паровой турбины, что говорит о пригодности данного диагностического модуля в условиях эксплуатации конденсационной установки. Также в данной статье продемонстрирован список свидетельств неисправностей, который поможет проводить эксплуатационному персоналу диагностику конденсационной установки паровой турбины.

Список литературы:

1. Хает С.И. «Разработка и реализация элементов диагностического модуля для мониторинга состояния конденсационной установки паровой турбины. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук» – Екатеринбург, 2004 – 147 с.
2. Шкловер Г.Г., Мильман О.О. «Исследование и расчет конденсационных установок паровых турбин» - М.: Энергоатомиздат. 1985 - 240 с.
3. Шемпелев А.Г. «Разработка и исследование некоторых способов повышения эффективности конденсационных устройств паровых турбин при малопаровых режимах работы: Автореф. дис. ... канд. техн. Наук» - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1999 - 21 с.
4. Бродов Ю.М., Савельев Р.З. «Конденсационные установки паровых турбин: Учебное пособие для вузов» - М.: Энергоатомиздат, 1994. – 288 с.