Разработка решения для обеспечения устойчивой работы клапанов регулирования редукционно-охладительных установок на Магаданской ТЭЦ
ВВЕДЕНИЕ
Развитие современной электроэнергетики характеризуется ростом единичной мощности энергоблоков, значительным повышением параметров рабочего тела и внедрением автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). В связи с этим усложняются условия работы теплосилового оборудования, так как увеличение давления рабочей среды приводит к росту статических и динамических сил, действующих на его элементы, а повышение температуры влияет на прочностные характеристики. В особенности это относится к энергетической арматуре, подвергающейся воздействию рабочей среды при поддержании заданных технологических режимов работы энергоблоков. Особые требования по надежности предъявляются к арматуре, входящей в систему АСУ ТП, которая предусматривает эксплуатацию арматуры в автоматическом режиме.
Энергетическая арматура устанавливается на трубопроводах и предназначена для изменения расхода пара, воды, воздуха и т.д.
По своему назначению арматура подразделяется на следующие
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 6
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 8
1. ЗАПОРНЫЕ, РЕГУЛИРУЮЩИЕ И ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЕ КЛАПАНА В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ И ИХ КЛАССИФИКАЦИИ 8
1.1 Запорные клапана 11
1.2 Регулирующие клапана 13
1.3 Редукционно-охладительные установки 18
1.4 Предохранительные клапана 20
1.5 Организационно-технические вопросы повышения качества арматуры 27
2. ГИДРОАЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ НАДЕЖНОСТИ ДРОССЕЛЬНО-РЕГУЛИРУЮЩЕЙ АРМАТУРЫ. 29
2.1 Виброакустические исследования. 30
2.2 Исследования вибрационного состояния клапанов 32
2.3 Уравнение Навье — Стокса 37
2.4 О вычислительных методах 38
2.5 Моделирование турбулентности 39
2.6 Методика определения гидравлического сопротивления 47
2.7 Акустика 49
3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ: СРАВНЕНИЕ С ЭКСПЕРИМЕНТОМ 52
3.1 Описание детали трубопроводной арматуры 52
3.2 Построение расчётной модели запорной арматуры 58
3.3 Построение расчётной сетки 60
3.4 Постановка задачи на проведение расчёта 62
3.5 Определение коэффициента гидравлического сопротивления и статическая обработка данных 67
3.6 Сравнение результатов расчёта с экспериментальными данными 68
4. ШУМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ АРМАТУРЫ И НЕКОТОРЫЕ МЕТОДЫ ЕГО СНИЖЕНИЯ 70
4.1. Промышленное испытание некоторых типов энергетической арматуры 72
4.2. Основные методы снижения шума в энергической арматуре 75
4.3. Экспериментальные исследования влияния конструктивных изменений арматуры на снижение её акустического излучения 78
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 87
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 89
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Благов Э.Е., Ивницкий Б.Я. «Дроссельно-регулирующая арматура ТЭС и АЭС». - М.: Энергоатомиздат, 1990г. - 288 с.
2. ЗАО «Редукционно-охладительные установки» (ЗАО «РОУ») [Электронный ресурс]: © 2021 Режим доступа: http://rou.ru/pages/o-kompanii/ (Дата обращения - 07.05.2021).
3. Робожев A.B. «Шумовые характеристики РОУ». - Теплоэнергетика, 1976, N 10, с. 52-56.
4. «О причинах разрушения защитных экранов РОУ». / Зарянкин А.Е., Робожев A.B., Каращук В.Е., Полухин В.Ф. – «Труды Московского энергетического института», 1980, N505, с. 97-104.
5. «К вопросу о рациональной форме клапана БРОУ при впрыске охлаждающей воды через регулирующий клапан». / Зарянкин А.Е., Смельницкий С.Г., Каращук В.Е. - Теплоэнергетика, 1977, N 3, с. 58-61.
6. Тубянский Л.И. Испытания органов парораспределения паровых турбин. В сб. Исследования элементов паровых и газовых турбин и компрессоров. М. Машгиз, 1960, т. 6.
7. Ханин Г.А. О типах колебаний регулирующих клапанов паровых турбин. Энергомашиностроение, 1978, № 9, с.19-24.
8. Пшеничный В.Д., Юрченко В.П., Яблоник Л.Ю. Исследования источников шума и вибрации клапанов. Известия ВУЗ "Энергетика", 1979, № 2, с.62-67.
9. Леках М.Я., Сысоева В.А., Новопавловский Б.П. Силовые и вибрационные характеристики регулирующих клапанов паровых турбин. Энергомашиностроение, 1972, № 4, с.39-41.
10. Ханин Г.А., Левин Е.Л. Об изгибных колебаниях регулирующих клапанов. Энергомашиностроение, 1982, № 9, с.24-25.
11. Ханин Г.А. О моделировании колебаний регулирующих клапанов паровых турбин. Теплоэнергетика. 1975, № 12, с.52-56.
12. Чернышевский Г.К. О колебаниях регулирующих клапанов паровых турбин. Котлостроение. 1952, № 6, с.37-44.
13. Полищук В.Л., Левченко Б.Л. Испытания и доводка мощных паровых турбин. Машиностроение М., 1977.
14. Зарянкин А.Е. Особенности диффузорных течений и использование их при совершенствовании теплотехнического оборудования ТЭС. Тяжелое машиностроение, 1990, № 4, с. 10-13.
15. Ши Д. Численные методы в задачах теплообмена: Пер. с англ. М.: Мир, 1988. 544 с.
16. Ffowcs Williams J. E., Hawkings D. L. Sound Generation by Turbulence and Surfaces in Arbitrary Motion // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences, 1969. Vol. 264, No. 1151. P. 321-342.
17. ГОСТ Р 55508-2013 Арматура трубопроводная. Методика экспериментального определения
Так, в [6] приводятся подробные данные о вибрационном состоянии типовых разгруженных клапанах ЛМЗ. Эти исследования наглядно показали низкую динамическую надежность таких клапанов и выявили наиболее опасные зоны работы.
С помощью некоторых чисто конструктивных изменений удалось несколько снизить динамические напряжения в штоках, но без изменения характера течения в клапанном тракте существенного повышения надежности достигнуто не было.
Большой интерес с точки зрения оценки вибрационного состояния регулирующих клапанов представляет исследование натурного неразгруженного клапана ЛМЗ, некоторые результаты которых представлены на рис. 11. Здесь приведены зависимости динамических напряжений на штоке и относительный уровень п