Разработка и исследование системы мониторинга барабана котла тепловой электростанции

• Автор: Акопов, Валерий Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 183 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Обзор методов оценки остаточного ресурса элементов тепловых электростанций. Постановка задачи исследований

1.1 Долговечность энергетических установок и их элементов.

1.2 Характер температурных пульсаций в элементах

энергооборудования.

1.3 Анализ существующих систем мониторинга

1.4 Постановка задачи исследования

2 Математическая модель процесса формирования напряжений в барабанах котлов энергетических установок

2.1 Математическая модель процесса формирования напряжений от пульсации температу р

2.2 Математическая модель процесса формирования напряжений от изменения давления.

2.3 Расчет статистических характеристик пульсаций напряжений
от пульсаций температуры.
2.4 Анализ передаточных функций от колебаний температу р стенок барабана к средней температуре стенки
2.5 Анализ передаточных функций от колебаний температу р стенок барабана к напряжениям в ней.
2.6 Анализ передаточных функций от снекгральных плотностей температур к спектральным плотностям напряжений
2.7 Основные результаты раздела
3 Определение остаточного ресурса барабана котла.
3.1 Алгоритмы оценки остаточного ресурса барабана котла
3.2 Методика измерений температур и давления. Предварительная подготовка реализаций.
3.3 Вычисление спектральных характеристик. Анализ стационарности
3.4 Алгоритм вычисления оценки остаточного ресурса по суммарной дискретной реализации.
3.5 Алгоритм вычисления остаточного ресурса по суммарной спектральной плотности.
3.6 Анализ точности полученных оценок остаточного ресурса.
3.7 Основные результаты раздела.
4 Программноаппартаная реализация системы мониторинга барабана котла тепловой электростанции
4.1 Общая аппаратная схема комплекса.
4.2 Программная реализация комплекса. Интерфейс пользователя
4.3 Основные результаты раздела.
Заключение
Список литерату


При тепловых потоках от жидкости в стенку передаются лишь низкочастотные возмущения (0,2-1,0Гц), однако при увеличении теплового потока стенке будут передаваться колебания и более высокой частоты (8-Гц) [6] - []. Рейнольдса, а также от состояния термического контактного сопротивления. Пульсации, обусловленные фазовыми превращениями теплоносителя, возникают на границе раздела фаз, как из-за колебаний уровня, так и из-за выноса влаги на нагретую поверхность. Однако наибольшую опасность представляют пульсации температур, вызванные изменением условий теплопередачи и наблюдаемые при кризисах теплообмена. Как известно, при определенном соотношении режимных параметров (тепловой поток, массовая скорость, давление) может наступить кризис теплообмена, который проявляется в отделении жидкой фазы от поверхности нагрева («запаривание»), ухудшении (снижении) теплоотдачи и, как следствие, резком повышении температуры поверхности. Изучению скачков температур при кризисе теплообмена и определению коэффициентов теплоотдачи в закризисной области посвящено большое количество экспериментальных исследований [4; 5; 8]. Пульсации, обусловленные флюктуациями мощности источника теплоты, возникают за счет колебаний входной температуры. Для котлов тепловых энергоагрегатов флюктуации мощности вызваны пульсациями факела (мазутного, пылеуголыюго и т. Физическая природа температурных пульсаций предопределяет случайный характер процессов. В этих условиях наиболее перспективен для анализа пульсаций статистический подход, который дает возможность однозначно определить энергетические и частотные характеристики напряжений. Сами напряжения являются следствием ряда физических факторов, таких как изменения температуры и давления внутри и вне барабана котла, весом барабана котла. Считается [; ], что причиной термонапряжений является наличие градиента температур Ч* внутри стенки барабана котла. Если закон изменения температуры по ширине . Авторы считают, что закон изменения температуры Г(лг, 0 по ширине стенки имеет линейный характер, что не соответствует результатам теоретических и практических исследований []. Еще одним недостатком предлагаемой авторами модели является ее статический характер, не учитывающий тепловую инерцию стенки. Квазистационарная модель со значительно большими возможностями предложена авторами работы []. Однако, тепловая инерционность учитывается, хотя и приближенно. Авторы [] с помощью соотношений канонического разложения получают выражения для распределения дисперсии и спектральной плотности пульсаций в различных точках пластины. Для частной задачи (пульсации с одной стороны пластины) приведены простые выражения распределения интенсивности и спектральной плотности пульсаций. Полезность модели ограничена ее значительными ошибками (% и более) при больших скоростях изменения температурных возмущений. Значительные ошибки по-прежнему, обусловлены все тем же линейным характером распределения температур в стенке. Несомненный интерес представляют методики, разработанные П. В. Цоем [] для линейной теплопроводности, сочетающие преобразование Лапласа и вариационный метод. Приближенные решения дают пространственно-временные зависимости (в виде конечных рядов) того же типа, что и точные решения, но коэффициенты разложения координатных функции выбираются по схеме Галеркина, что улучшает сходимость рядов. П. В. Цой решил много важных стационарных (двухмерных), нестационарных и сопряженных задач для детерминированных возмущений. К сожалению, при больших скоростях изменения температур методика П. В. Цоя приводит к решениям, сходимость которых недостаточна. Это ограничило применение данной методики. Кроме перечисленных моделей температурных полей в литературе предложены и другие модели [3; 6; ], оказавшиеся менее популярными по тем или иным причинам, в том числе и перечисленным выше. Несомненно, предположение о линейном характере распределения температур по толщине стенки энергоагрегата всегда вызывало сомнения у специалистов. С этим предположением они связывали недостаточную точность результатов получаемых расчетов. Особенно в высокочастотной области. Устранить этот недостаток удалось авторам А.