Математическое моделирование теплофикационных турбоустановок для решения задач повышения энергетической эффективности работы ТЭЦ

• Автор: Татаринова, Наталья Владимировна
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Киров
• Количество страниц: 192 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Теплофикационные паротурбинные установки как классический

объект моделирования в теплоэнергетике

1.4. Обзор методов математического моделирования для проведения оптимизационных исследований
1.3. Виды характеристик турбинных ступеней и отсеков, используемые в практике моделирования теплофикационных турбоустановок
1.4. Обзор методов математического моделирования для проведения оптимизационных исследований турбоустановок и ТЭЦ в целом

1.5. Постановка задач исследования

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Объекты расчетного исследования
2.2. Использование особенностей энергетических характеристик турбинных отсеков для совершенствования модели расчета теплофикационных паротурбинных установок в целом и их обоснование
2.3. Процедурный алгоритм расчета тепловой схемы и его обоснование
2.4. Обоснование достоверности получаемых результатов
2.5. Описание элементов методики, общих для всех этапов проведения исследования
2.6. Описание возможностей программ полного тепловового расчета турбоустановок
2.7. Сравнительный анализ показателей эффективности работы теплофикационных турбоустановок в переменных режимах с использованием нормативных характеристик и математических моделей
2.8. Выводы по главе

3. ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СПОСОБОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕПЛОФИКАЦИОННЫХ ТУРБОУСТАНОВОК В ХАРАКТЕРНЫЕ ПЕРИОДЫ
3.1. Эффективность различных способов получения дополнительной мощности на теплофикационных турбоустановках
3.1.1. Оценка эффективности получения пиковой мощности на теплофикационных турбоустановках
3.1.1.1. Энергетическая целесообразность получения пиковой мощности
3.1.1.2. Экономическая целесообразность получения пиковой мощности
3.1.2. Оценка эффективности получения дополнительной конденсационной мощности на теплофикационных турбоустановках
3.1.2.1. Теоретическое обоснование эффективности перевода теплофикационных турбин в режим работы по электрическому графику
3.1.2.2. Подтверждение теоретических выводов детальными расчетными исследованиями с использованием математических моделей теплофикационных турбоустановок различных типов
3.1.2.3. Некоторые результаты исследования энергетической
эффективности дополнительной конденсационной мощности теплофикационных турбин
3.1.2.4. Определение экономической эффективности дополнительной
конденсационной мощности теплофикационных турбин
3.2. Эффективность перевода теплофикационных турбин с
одноступенчатого на двухступенчатый подогрев сетевой воды в неотопительный период
3.2.1. Общие положения и методика проведения исследований
3.2.2. Оценка эффективности перевода теплофикационных турбин с одноступенчатого на двухступенчатый подогрев сетевой воды
3.2.3. Сопоставление теоретических расчетов с экспериментальными данными, полученных в результате промышленных испытаний
3.3. Выводы по главе

4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ДЕЙСТВУЮЩИХ ТЭЦ
4.1. Общие положения
4.2. Оптимизация распределения тепловых и электрических нагрузок между турбоустановками на примере Кировской ТЭЦ-
4.2.1. Работа турбин по тепловому графику
4.2.2. Получение пиковой мощности за счет открытия РД ЧНД
4.2.3. Получение дополнительной конденсационной мощности в режимах работы по электрическому графику с частичными тепловыми нагрузками
4.2.4. Результаты исследований работы турбоустановок в чисто теплофикационных режимах в разрезе фактического температурного графика
4.3. Некоторые варианты оптимизации режимов работы на примере Кировской ТЭЦ-
4.3.1. Возможность эффективного перераспределения сетевой воды между турбоустановками в отопительный период
4.3.2. Возможная эффективность перераспределения тепловой и ,
электрической нагрузки между различными турбоустановками в |
неотопительный период
4.3.3. Анализ эффективности совместной работы группы |
теплофикационных турбоустановок по электрическому графику
4.4. Выводы по главе
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОГО ВЛИЯНИЯ УЧЕТА ПРОЦЕССНОЙ ВЛАГИ НА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ТЕПЛОФИКАЦИОЬШЫХ ТУРБОУСТАНОВОК
5.1. Общие положения
5.2. Существующие методы учета возможного влияния влаги на показатели работы теплофикационных турбоустановок
5.3. Методика проведения исследования оценки влияния учета процессной влаги на эффективность турбоустановки в целом

многих работах в качестве критерия оптимальности рассматривается или максимум тепловой экономичности или минимум суммарных расчетных затрат. В этих случаях функционалом является или выражение удельного расхода (КПД) или выражение суммарных расчетных затрат. В качестве ограничений обычно рассматриваются допустимые значения давлений, температур, скоростей теплоносителей, температур стенки, пределов прочности материалов и многие другие факторы. Решение задачи оптимизации заключается в поиске экстремального значения (минимума или максимума) функционала. Очевидно, что для успешной оптимизации всей станции кроме достоверных моделей, описывающих поведение теплофикационных установок, необходимы результативные вычислительные методы.
В аналитических расчетах по оптимизации теплоэнергетических установок функционалы и ограничения упрощаются с целью получения относительно несложных аналитических зависимостей с ограниченным количеством переменных, что позволяет использовать классические методы исследования функции на экстремум.
Возможность существования особых точек (седловых, типа гребней и оврагов и т. д.), разрывности функционала и изменений переменных условных экстремумов на границах допустимых областей, многосвязности, многоэкстремальности функционала, ограничений типа неравенств, дискретность переменных и т. д. — все это приводит к практической непригодности аналитических методов оптимизации теплоэнергетических установок. Применение ЭВМ и численных методов нелинейного программирования позволяет в основном преодолеть эти затруднения. При малом числе оптимизируемых переменных и при узких пределах их изменения отыскание глобального экстремума практически обеспечивает метод сплошного перебора на ЭВМ вариантов путем обхода в определенном порядке узлов многомерной сетки в пространстве независимых переменных и вычисление в каждой точке значений функций ограничений и функционала. При оптимизации по большому числу параметров применяются методы направленного поиска оптимума: градиентные