Системный анализ и оптимизация характеристик тепловых процессов в энергетических установках большой мощности

• Автор: Коваленко, Анатолий Николаевич
• Шифр специальности: 05.04.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 360 с.

АННОТАЦИЯ
На защиту выносятся теоретические обоснования и практические результаты комплексной оптимизации характеристик тепловых процессов в энергетических установках большой мощности, полученные в рамках решения проблемы повышения эффективности паротурбинных установок электростанций с учетом сложившейся ситуации и тенденций развития энергетики. На базе системного подхода по целевым, структурным и компонентным признакам выделены иерархические уровни объекта исследования, отражающие установку в целом, узел производства полезной работы, его лимитирующие элементы и режимы, наиболее ответственные высокотемпературные участки. Методами неравновесной термодинамики показан экстремальный характер взаимосвязи удельной выходной мощности и экономичности скоростного преобразования энергии, определены границы их оптимального сочетания, исследованы вопросы устойчивости. Разработаны физико-математические модели и методики детального расчета процессов формирования теплового состояния основных узлов энергетических паровых турбин ТЭС и АЭС на различных режимах эксплуатации, методики экспресс-оценок его показателей для лимитирующих элементов. Поставлена и решена задача оперативной диагностики и прогнозирования оптимальных тепловых режимов пуска и изменения нагрузки турбин по показателям накопления малоцикловой термической усталости и повреждаемости от ползучести материала. Разработана и внедрена в промышленность активная тепловая защита высокотемпературных участков роторов паровых турбин посредством принудительного охлаждения отработавшим паром, обеспечивающая повышение ресурса, маневренности и надежности действующих агрегатов, а также создающая возможность увеличения температуры пара перед турбиной с целью повышения экономичности перспективных установок.
Основное содержание работы отражено в 49 научных публикациях.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Основные условные обозначения
ВВЕДЕНИЕ '
Глава I. МЕТОДЫ И КРИТЕРИИ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА И ОПТИМИЗАЦИИ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВКАХ БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ
1.1. Феномен сложности и. системный подход к постановке
и решению многокритериальных задач
1.2. Особенности системного моделирования
сложных теплоэнергетических объектов
1.3. Иерархические уровни задач исследования тепловых процессов в паротурбинных установках ТЭС и. АЭС;
Глава 2. ПРЕДЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССОВ
СКОРОСТНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ В НЕРАВНОВЕСНЫХ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ УДЕЛЬНОЙ ВЫХОДНОЙ МОЩНОСТИ, ЭКОНОМИЧНОСТИ, УСТОЙЧИВОСТИ
2.1. Теоретические модели неравновесной термодинамики. Генерация энтропии.в системах со взаимосвязанными потоками теплоты и вещества
2.2. Экстремальные показатели выходной мощности и экономичности скоростного преобразования энергии..'
2.3. Регулирование и термодинамическая устойчивость процессов скоростного преобразования энергии
Глава 3. ФОРМИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ ПАРОТУРБИННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭНЕРИИ ТЭС И АЭС И ЕГО ОЦЕНКА ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ МАНЕВРЕННОСТИ И НАДЕЖНОСТИ
3.1. Физико-математические модели процессов формирования теплового состояния
3.2. Методы и средства решения краевых задач
3.3. Основные источники погрешностей решения и особенности задания условий однозначности

3.4. Методика детальных расчетов и критерии
оценки теплового состояния турбин
3.5. Тепловое состояние основных элементов турбин
ТЭС и АЭС на типовых режимах эксплуатации
3.6. Экопресс-оценка основных показателей формирования теплового состояния
лимитирующих элементов турбин
Глава 4. ДИАГНОСТИКА И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕПЛОВЫХ РЕЕИМОВ ПАРОВЫХ ТУРБИН ЭНЕРГОБЛОКОВ ПО ПОКАЗАТЕЛЯМ ВЫРАБОТКИ РЕСУРСА ЛИМИЕИРУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ
4.1. Назначение и общая постановка задачи
4.2. Прогнозирование оптимальных режимов температурного нагружения паровых турбин в энергетическом блоке
4.3. Диагностирование технологических отклонений
и коррекция режимов нагружения
4.4. Практическая реализация автоматизированных систем диагностики и прогнозирования тепловых режимов энергетических паровых турбин
Глава 5. АКТИВНАЯ ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ
ЛИМИТИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ МОЩНЫХ ПАРОВЫХ ТУРБИН
5.1. Способы и устройства тепловой защиты
5.2. Расчетное обоснование эффективности активной тепловой защиты энергетических турбин
с принудительным паровым охлаждением
5.3. Экспериментальная апробация систем охлаждения и опыт промышленной эксплуатации охлаждаемых
паровых турбин на тепловых электростанциях
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы

на анализе размерностей переменных и их безразмерных комплексов (критериев и чисел подобия) о привлечением статистической обработки используемых расчетных и экспериментальных данных, включая оценку точности измерений и проверку достоверности эксперимента, в т.ч. на-воспроизводимость результатов, т.е. их повторяемость в определенных пределах измерений о заданной доверительной вероятностью.
Общее представление о многообразии вариантов системных -моделей согласно изложенной трехмерной классификации их отличительных признаков показано на рис. І.I, который выполнен применительно к проблемам анализа и разработки сложных технических систем энергетического' назначения.'Как видно, сложная система может быть представлена конечным множеством моделей, каждая из которых ориетирова-на на отражение определенного свойства или группы свойств сложной системы. Создание полной модели для систем вообще проблематично, так как согласно теоремы Тьюринга такая модель будет столь же сложна, как и сама система. Кроме того, следует отметить, что сложные системы, находясь в разных ситуациях, могут проявлять различные системные свойства, в т.ч. альтернативные, несовместимые ни в одно”: ситуации по отдельности, что аналогично явлению, известном!' в физике как принцип дополнительности Н.Бора.
Формальную основу для выделения указанных на рис. І.І. иерархических уровней структурного, функционально-целевого и физического описания сложных технических систем дают регламентированные в ГОСТ ЕСКД и ЕСТП эвристические приемы постадийного проектирования, дополненные другими этапами жизненного цикла изделия, а также действующая нормативно-техническая документация (ГОСТ,ОСТ,РТМ,РД,РУ,іМУ, нормы, справочники)', в которых установлены требования, номенклатура, объемы, методическое содержание и критерии оценки отдельных видов работ.
Конкретная формулировка частных задач на каждом выделенном