Совершенствование системы автоматического химконтроля барабанных энергетических котлов на основе измерения электропроводности и рН
Диссертация
Диссертация соответствует паспорту специальности 05.14.14 — Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты: в части формулы специальности — «. разрабатываются вопросы водоиспользова-ния и водных режимов,. решаются проблемы обеспечения. рабочего ресурса оборудования тепловой электростанции, её систем .» — в части области исследования — п. 1: «Разработка научных основ методов… Читать ещё >
Содержание
- 1. Анализ состояния вопроса. Цель и задачи исследования
- 1. 1. Проблемы водно-химического режима и химконтроля современных барабанных котлов на ТЭС
- 1. 2. Нормирование и автоматический химический контроль качества теплоносителя энергоблоков электростанций
- 1. 3. Состояние систем химико-технологического мониторинга водно-химического режима на ТЭС
- 1. 4. Расчет ионных равновесий
- 1. 4. 1. Математическая модель ионных равновесий питательной воды
- 1. 4. 2. Расчеты ионных равновесий в котловой воде при дозировке фосфатов
- 1. 4. 3. Математическая модель косвенного определения ионного состава котловой воды
- 1. 5. Цели и постановка задач исследования
- 2. Обоснование методики проведения исследований и разработка расчетного метода по определению ионного состава водного теплоносителя
- 2. 1. Обоснование выбора приборной измерительной базы
- 2. 2. Требования к техническому обеспечению СХТМ
- 2. 3. Обоснование выбора и разработка расчетного метода по определению ионного состава питательной и котловой вод барабанных котлов СВД
- 2. 3. 1. Преобразование системы уравнений ионных равновесий в охлажденной пробе котловой воды
- 2. 3. 2. Решение математической модели ионных равновесий в котловой воде чистого отсека
- 2. 3. 3. Предварительный расчет значений концентрации аммиака в питательной воде при автоматическом измерении Хн и рН
- 2. 4. Отличительные особенности частной математической модели
- 2. 5. Метрологическая оценка достоверности измерений
- 2. 6. Методика лабораторных опытов и промышленных испытаний
- 2. 7. Выводы
- 3. Разработка и исследование автоматизированной системы химического контроля качества водного теплоносителя барабанных котлов СВД
- 3. 1. Анализ состояния ВХР пароводяного тракта барабанного котла СВД и применимость расчетных методик
- 3. 2. Система автоматизированного химического контроля
- 3. 3. Алгоритм косвенного определения концентраций ионных примесей питательной и котловой воды барабанных котлов СВД
- 3. 4. Промышленная реализация алгоритма косвенного определения ионных примесей водного теплоносителя с помощью программного продукта «MasterScada»
- 3. 5. Результаты испытаний системы автоматического химконтроля котла ТП
- 3. 6. Анализ данных эксплуатации системы автоматического химического контроля в период с 2011 по 2013 года на котле ТП-87 Ивановской ТЭЦ
- 3. 7. Выводы
- 4. Автоматический химконтроль и анализ состояния ВХР барабанных котлов с давлением до 10 МПа
- 4. 1. Автоматический химический контроль питательной, котловой воды и пара барабанного котла высокого давления
- 4. 1. 1. Цели и задачи лабораторных исследований
- 4. 1. 2. Описание лабораторной установки
- 4. 1. 3. Лабораторные исследования модельных растворов электролитов
- 4. 1. 4. Анализ ионных равновесий в питательной воде барабанных котлов высокого давления
- 4. 1. 5. Решение системы уравнений ионных равновесий питательной воды
- 4. 1. 6. Анализ ионных равновесий в котловой воде барабанного котла
- 4. 1. 7. Расчет сол eco держания пара по измерению Хн
- 4. 1. 8. Расчет концентраций солевых примесей котловой воды солевого отсека
- 4. 1. 9. Результаты промышленных испытаний расчетных алгоритмов на котлах высокого давления
- 4. 2. Методика расчета ионных равновесий водного теплоносителя энергоблока ПГУ
- 4. 2. 1. Краткая характеристика ВХР
- 4. 2. 2. Методика расчета ионных равновесий питательной воды
- 4. 2. 3. Методика расчета ионных равновесий котловой воды, и пара котлов-утилизаторов ПГУ
- 4. 2. 4. Анализ состояния химического контроля и водно-химического режима энергоблока ГТЭС «Терешково»
- 4. 2. 5. Анализ результатов дополнительного исследования состояния ХК и ВХР блока ПГУ ГТЭС «Терешково»
- 4. 3. Выводы
- 4. 1. Автоматический химический контроль питательной, котловой воды и пара барабанного котла высокого давления
- 5. Оценка результатов исследования и разработка частных технических решений
- 5. 1. Анализ результатов исследований состояния ВХР паровых котлов различных параметров
- 5. 2. Работа предвключенной Н-колонки при измерениях Хн котловой воды солевого отсека барабанного котла с давлением 13,8 МПа
- 5. 2. 1. Описание схемы измерения удельной электропроводности Н-катионированной пробы котловой воды
- 5. 2. 2. Оценка ресурса предвключенной Н-колонки по опытным данным
- 5. 2. 3. Контроль срабатывания катионита в Н-форме.'
- 5. 3. Способ корректировки дозирования раствора фосфата натрия в котловую воду барабанных котлов
- 5. 4. Обработка результатов автоматического измерения величины рН, удельной электропроводности и косвенных измерений концентрации фосфатов
- 5. 5. Выводы
Список литературы
- Инструкция по фосфатированию котловой воды. М.: СПО «Союзтехэнерго», 1978.
- Организация надежного водно-химического режима энергетического оборудования. Водно-химический режим паровых и водогрейных котлов промышленной энергетики. Руководящие указания. Вып. 54 — Л.: НПО ЦКТИ, 1988, с. 20−21.
- Вайнман А.Б. Предупреждение коррозии барабанных котлов высокого давления. -М.: Энергоатомиздат, 1985.
- Салашенко О.Г., Петин B.C., Бускунов Р. Ш. Об источниках кислых органических продуктов в пароводяном контуре ТЭС // Энергетик, 1996, № 8.
- Виноградов В.Н., Еремина H.A., Ларин Б. М., Морыганова Ю. А. Влияние органических примесей на водно-химический режим барабанного котла // Повышение эффективности работы ТЭС и энергосистем. Труды ИГЭУ. Вып. 2., Иваново, 1998, с.155−158.
- Дули Р.Б. Значение оксидной пленки для предотвращения повреждения котельных труб на ТЭС. Автореф. дисс. .докт. техн. наук. М.: МЭИ, 1996.
- Колегов A.B., Ларин Б. М., Ларин А. Б., Козюлина Е. В. Внедрение системы автоматического химического контроля за водно-химическим режимом ТЭС // Вестник ИГЭУ, 2011, № 4, с. 15−19.
- Манькина H.H. Физико-химические процессы в пароводяном цикле электростанций., 2-е изд., перераб. и доп. М.: «Энергоатомиздат», — 2008. — 432 с.
- Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. РД. 34.20.50 195 (16 издание) М. 2003, 200с.
- Петрова Т.И., Петров А. Ю. Водно-химический режим тепловых электростанций с ПГУ (по зарубежным данным) / Новое в российской энергетике (эл. ж.). № 4. — 2007. -с. 44−56.
- Деркасова В.Г., Карелин В. А. Потенциометрический анализ технологических вод ТЭС и АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1992, 160 с.
- Методические указания по применению кондуктометрического контроля для ведения водного режима электростанций. МУ 34−70−114−85. М.: СПО Союзтехэнерго, 1985, — 80 с.
- Живилова JI.M., Тарковский В. В. Система и средства автоматизации контроля водно-химического режима тепловых электростанций // Теплоэнергетика, 1998, № 7, с. 14−19.
- Живилова JI.M. Новая система автоматизации химического контроля водного режима ТЭС // Энергетик, 1992, № 7, с. 10−11.
- Козюлина Е.В. Совершенствование мониторинга и диагностики водно-химического режима конденсатно-питательного тракта на тепловых электрических станциях: дисс. .канд. техн. наук / Козюлина Екатерина Владимировна. Иваново, 2004. — 130 с.
- Еремина H.A. Совершенствование химконтроля и диагностики нарушений водно-химического режима барабанного котла высокого давления: дисс. .канд. техн. наук / Еремина Наталья Александровна. Иваново, 2000. — 115 с.
- Общие технологические требования к системам химико-технологического мониторинга водно-химического режима тепловых электростанций. РД 153−34.1−37.532.4−2001 М.: СПО ОРГРЭС, 2000.
- Назаренко П.Н., Самаренко В. Н., Квасова О. Ф., Невский C.B. Опыт построения системы химико-технологического мониторинга паровых котлов ТГМ-96 с последующей интеграцией ее в АСУ ТП//Теплоэнергетика, 2001, № 4.
- Паули В.К. Экспертная система контроля и оценки условий эксплуатации котлоагрегатов ТЭС//Теплоэнергетика, 1997, № 5, с.38−43.
- Ларин Б.М. Технологическое обеспечение автоматического химконтроля и диагностики для установок обессоливания природной воды на ТЭС: дисс.. докт.техн. наук / Ларин Борис Михайлович. Иваново, 1991. — 306 с.
- Петрова Т.И. Теоретический анализ и разработка рекомендаций для оптимизации водно-химического режима тепловых электростанций: дисс. .докт. техн. наук / Петрова Тамара Ивановна. Москва МЭИ, 2001. — 310 с.
- Чебанов С.Н. Исследование и анализ повышения экологической эффективности ТЭС на базе термического метода водоподготовки: дисс .канд. техн. наук / Чебанов Сергей Николаевич. Москва МЭИ, 1996 — 220 с.
- Типовой эксплуатационный регламент водно-химического режима барабанных котлов высокого давления. РД 153−34.1−37.531−00. М.: СПО ОРГРЭС, 2000, — 63 с.
- Трухнин А.Д., Макаров A.A., Клименко В. В., Основы современной энергетики. Часть 1. — М.: Изд-во МЭИ, 2002. — 366 с.
- Мартынова О.И., Петрова Т. И. На IV международной конференции EPRI по водному режиму тепловых электростанций на органическом топливе (г. Атланта, США). Теплоэнергетика, 1995, № 11, с.22−27.
- Стырикович М.А., Мартынова О. И., Миропольский 3.J1. Процессы генерации пара на электростанциях. — М.: Энергия, 1969. — 320 с.
- Опыт построения системы химико-технологического мониторинга котлоагрегатов ТГМ 96 с последующей интеграцией её в АСУ ТП ТЭЦ / П. Н. Назаренко, В. Н. Самаренко, О. Ф. Квасова и др.// Теплоэнергетика. — 2001. — № 4. — С. 10−15.
- Некоторые вопросы водного режима и химического контроля на АЭС и ТЭС Западной Европы и США. Отчет о НИР / МЭИ. TP 73 019 772. Инв. № 6 240 036. — М.: МЭИ, 1973, С.60−77.
- Субботина Н.П. Водный режим и химический контроль на ТЭС, М., Энергоатомиздат, 1985 г., 312 с.
- Воронов В.Н., Петрова Т. И. Проблемы организации водно-химических режимов на тепловых электростанциях // Теплоэнергетика. 2002. — № 7. — С. 2−7.
- Маргулова Т.Х., Мартынова О. И. Водные режимы тепловых и атомных электростанций: Учебник для втузов. — М.: Высш. школа, 1981. — 320 с.
- Ruther W.E., Soppert W.K., Kassner T.F. Effect of Temperature and Ionic Impurities at Very Low Concentrations On Stress Corrosion Cracking of AISI 304 SS. Corrosion, V.44, № 11, 1988, p.791.
- Стандарт предприятия. СП ЭО — 0003−99. ВХР второго контура атомных электростанций с реакторами ВВЭР — 1000. Нормы качества рабочей среды и средства их обеспечения. М. 1998. 23 с.
- Методические указания по применению кондуктометрического контроля для ведения водного режима электростанций -М. СПО «ОРГРЭС», 1986. 79 с.
- Патент 2 168 172. Способ контроля качества конденсата и питательной воды.
- Воронов В.Н., Мартынова О. И., и др. Совершенствование химико-технологических процессов в энергетике // Теплоэнергетика, 2000, № 6, с. 46—49.
- Мамет В.А., Назаренко П. Н., Киселев Н.Г и др. Автоматизированная подсистема контроля и управления водно-химическим режимом второго контура АЭС с ВВЭР //Теплоэнергетика, 1996, № 12, с. 33−37.
- Дж.К. Беллоуз Система химической диагностики для электрических станций. В кн. Искусственный интеллект: применение в химии. М.: Мир, 1988, с.68−83.
- Средства измерительной техники в составе систем химического контроля водно-химического режима водного теплоносителя на атомных станциях. Общие технические требования. РД ЭО 0418−02.
- Методические указания по определению pH питательной воды прямоточных котлов СКД в пределах от 8,0 до 10,0 лабораторными pH метрами. РД 34.37.308−90. М., 1991, с. 13.
- Лейзерович А.Ш., Баланчивадзе В. И., Бейзерман Б. Р. Локальные подсистемы диагностического контроля на базе персональных ЭВМ для энергоблоков 200—300 МВт, не оснащенных информационно-вычислительными комплексами // Энергетик, 1992, № 11, С. 14—19
- Тарасов Д.В., Мансуров A.A., Бедрин Б. К. Модернизация АСУ ТП ХВО на ТЭЦ-27 // Электрические станции, 2002, № 10, с. 36—40.
- Мартынова О.И. На международной конференции VGB «Химия на электростанциях-1993» // Теплоэнергетика, 1994, № 7, с. 71—75.
- Зенова Н.В. Химико-технологический мониторинг ТЭЦ-27. Разработка освоение и развитие // Электрические станции, 2002, № 10, с. 31—36
- Паули В.К., Технология воды и надежность: Курс лекций. — М.: Изд-во МЭИ, 2000. — 88 с.
- Воронов В.Н., Назаренко П.Н, Паули В. К. Некоторые принципы внедрения систем химико-технологического мониторинга на ТЭС // Теплоэнергетика, 1997, № 6, с. 2−7.
- Воронов В.Н., Назаренко П. Н., Никитина И. С., Титаренко А. П. Опыт разработки систем мониторинга водно-химических режимов ТЭС и АЭС // Теплоэнергетика, 1994, № 1, с. 46−50.
- Паули В.К. К оценке надежности работы энергетического оборудования // Теплоэнергетика, 1996, № 12, с. 37−41.
- Мартынова О. И Некоторые вопросы химического контроля, мониторинга и диагностики водного хозяйства на тепловых электростанциях США // Теплоэнергетика. 1990. № 7. С. 72−75.
- Bellows J.С., Weaver K.L. An on-line Steam Cycle Chemistry diagnostic System // Philadelphia. USA. ASME IEEE Power Generation Conference. 1988. C. 34−40.
- Schematic of Chemistry monitoring data Acquisition System — Sargent and Lundy Co. Project// 1989. 50 c.
- Мартынова О. И Некоторые вопросы химического контроля, мониторинга и диагностики водного хозяйства на тепловых электростанциях США // Теплоэнергетика.1990. № 7. С. 72−75.
- Bellows J.С., Weaver K.L. An on-line Steam Cycle Chemistry diagnostic System // Philadelphia. USA. ASME IEEE Power Generation Conference. 1988. C. 34−40.
- Schematic of Chemistry monitoring data Acquisition System — Sargent and Lundy Co. Project// 1989. 50 c.
- Мартынова О. И 51-я Международная водная конференция // Теплоэнергетика.1991. № 4. С. 73−75.
- О внесении изменения в объём технологических измерений, сигнализации, автоматического регулирования на тепловых электростанциях. Циркуляр Ц 02−94 (т). М. РАО «ЕЭС России», 1994.
- Отчет ДГИЭС РАО «ЕЭС России» по результатам «Экспертной системы контроля и оценки условий эксплуатации котлоагрегатов ТЭС». 1999−2002 гг.// М.: РАО «ЕЭС России», 2002. 40 с.
- Расчет водно-химических режимов теплоэнергетических установок. Уч. пособ.: Под ред. О. И. Мартыновой. М.: МЭИ, 1985.
- Бушуев E.H. Исследование и математическое моделирование химико-технологических процессов водообработки на ТЭС: дисс.. докт. техн. наук / Бушуев Евгений Николаевич. Иваново, 2010. — 355 с.
- Отченашенко A.B., Рогацкин Б. С. Использование кондуктометров с Н колонками для оперативного контроля водного режима ТЭС. // Энергетик, 1975, № 12, с.12−16.
- Мостофин A.A. О температурных поправках к показателю pH воды // Электрические станции, 1979, № 6, с. 60−62.
- Петров А.Ю., Иванова Т. Д. Опыт разработки систем диагностирования ВХР энергоблоков ТЭС // Труды ЦКТИ, 1989, № 255, с. 86−91.
- Emory Н. Hill, Pobert D. Bartholomew Rigorous calculation of sodium-to-phosphate mole ratios for phosphate treatment programs / Power plant chemistry. 2006, 8 (9), p. 526 536.
- Мостофин A.A. Уточнение показаний кондуктометров с предвключенными Н-катионитовыми фильтрами//Электрические станции, 1974, — № 1, — С. 79−81.
- Кострикин Ю.М., Коровин В. А., Рубчинская С. М. Влияние повышения температуры пробы на значение pH и удельную электрическую проводимость // Теплоэнергетика, 1982, № 1, с. 76.
- Маркин Г. П., Богословский В. Г. Контроль pH теплоносителя по удельной электропроводности // Энергетик, 1984, № 4, с. 14.
- Харнед Г. Физическая химия растворов электролитов / М.: Изд-во ионстр. лит., 1952.-625 с.
- Коровин В.А., Рубчинская С. М. Влияние углекислоты на показания кондуктометра с предвключенными Н-катионитовыми фильтрами // Электрические станции, 1974, № 1, с. 81−82.
- Larin В.М., Kozyulina E.V., Tikhomirova U.U., Kiet S.V. Chemical monitoring of drum-type boilers // International conference «Instrumentation for power plant chemistry» 1821.09.2006. Zurich (Switzerland). — p. 41−48.
- Живилова JI.M. Школа передового опыта по автоматизации контроля и управления водно-химическим режимом и водоприготовлением ТЭС // Энергетик. 1992. № 11. С. 28−29.
- Тихомирова Ю.Ю. Совершенствование контроля водного режима барабанных котлов сверхвысокого давления: дисс. .канд. техн. наук / Тихомирова Юлия Юрьевна. Иваново. ИГЭУ. 2007.
- Ларин Б.М., Бушуев Е. Н. Основы математического моделирования химико-технологических процессов обработки теплоносителя на ТЭС и АЭС: Учеб. пособие / ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина». Иваново, 2007. — 292 с.
- Киет С.В. Разработка метода и устройства химического контроля водного теплоносителя на ТЭС: дисс. .канд. техн. наук / Киет Станислав Викторович. Москва. МЭИ (ТУ). 2009 -155 е.
- Кондуктометр автоматический КАЦ-037. Руководство по эксплуатации. НПП «Техноприбор». М.: 2001, 26с.
- Кондуктометр МАРК 603. Руководство по эксплуатации ВР41.00.000РЭ. ООО «ВЗОР». Нижний Новгород: 2011, 86 с.
- Трофимов А.И. Приборы и системы контроля ядерных энергетических установок: Учебное пособие. М.:Энергоатомиздат, 1999. — 494, ил.
- Патент РФ 2 244 294. Способ калибровки рН-метров. E.H. Бушуев, Е. В. Козюлина, Б. М. Ларин и др. // Изобретения, 2005.
- ГОСТ Р ИСО 5725−2-2002. Точность (правильность и приемлимость) методов и результатов измерений. М. 2002. Часть 2.
- Аблин И.Е. Master SCADA от простого к сложному // ПиКАД. 2007. № 2. с. 10−13
- Потоцкий И.В. Практикум по MasterSCADA // ПиКАД. 2007. № 4. с. 38−43.
- Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М. Химия. 1971. С. 252.
- Ларин Б.М. Теоретические основы химико-технологических процессов ТЭС и АЭС. Иваново. 2002. С. 261.
- Щелыгин Б.Л., Мошкарин A.B. Котлы-утилизаторы парогазовых установок электростанций. Иваново. 2012. с. 284.
- Богачев А.Ф., Радин Ю. А., Герасименко О. Б. Особенности эксплуатации и повреждаемость котлов-утилизаторов бинарных парогазовых установок. М. Энергоатомиздат. 2008. с. 232.
- Петрова Т.И., Петров А. Ю. Водно-химические режимы тепловых электростанций с парогазовыми установками // Новое в российской электроэнергетике (электронный журнал). 2007. № 4. с. 44−56.
- Суслов С.Ю., Кирилина A.B., Сергеев И. А. и др. Опыт ведения водно-химического режима с применением хеламина на энергоблоках ПГУ-39 Сочинской ТЭС // Теплоэнергетика. 2012. № 7. с. 15−21.
- Богачев А.Ф. К вопросу влияния органических аминосодержащих соединений на коррозионные процессы в пароводяном тракте ТЭС // Новое в российской электроэнергетике (электронный журнал). 2011. № 12. с. 19−26.
- Колегов A.B., Ларин. Б.М., Ларин А.Б., Козюлина Е. В. Расчет показателей качества водного теплоносителя и оценка состояния ВХР барабанных котлов // Теплоэнергетика. 2012. № 7. с. 10−14.
- Бушуев E.H. Математическое моделирование ионных равновесий водного теплоносителя // Теплоэнергетика. 2009. № 7. С. 13−18.
- Ларин Б.М., Бушуев Е.Н, Тихомирова Ю. Ю., КиетС.В. Определение концентрации фосфатов в котловой воде путем измерения электропроводности // Теплоэнергетика, 2008, № 7, стр. 21−27.
- Требования к УПП (устройство подготовки пробы)
- УПП должны обеспечивать параметры контролируемой среды на выходе в соответствии с техническими требованиями применяемых приборов АХК.
- Длинна импульсных линий не должна превышать 100 м при внутреннем диаметре 5 мм и расходе 20-И00л/ч.
- Температура пробы за УПП должна находится в приделах 1550 °С.
- Транспортное запаздывание измерений параметров АХК не должно превышать 10 мин.
- Требования к приборам автоматического химического контроля
- Измерение электропроводимости (УЭП. УЭП ') сопесодврхания и температуры водных сред в там числе «сверхчистых* Контроль водно-химически* режимов на объекта* тепловой и атомной энергетики. Специализированная подготовка воды• Дм канала
- Во лисжнсччь ю"и< намерений н двух точках• Удобство и точность измерение минимум обслуживания Двойная авто"*тгич"жов 'ермоюмтмсация
- Дл чи» проводимости, ив трвпующин «ппит>г ЧО• Возможность размещения блока преобразовательного на удаленном расстоянии от точки пробоотбора1. До 100 метров• Связь с внешними устройствами
- Сопеоздврлочив. иг/ям' о !000 0 0001 о-юоау «!ОООЗну». 'С.О?5*С1 МООЗыг/п-1' 00?5*а1емлеротура *С 5−50 0.1 *сз
- Исполнение Настенные Щрпояое
- Ге6сэи*ине рониери. «*<264*170*95 ?52*146*1001. Ьег.мг Л60>60 770 ^ 5/0 Гц/10 вАтребования к среде 1. Твнпвоотурс. 'С 5−5С
- Роопд Пробе. ДМ9 / МИ- 0,05−0.5 |бе> гцоролсчмч<'| 1 8−3 3 (с1. ДмЯенИв. МПо мвЬопвеО.1кондуктометрл