История научной деятельности кафедры
Около 30 лет (с 1982 по 2010 год) при кафедре теплотехники и гидравлики Вятского государственного университета существовала научно-производственная лаборатория "Повышение эффективности работы ТЭЦ" (НПЛ).
Основателем НПЛ был д.т.н. Шапиро Григорий Абрамович.
С 1992 г. по 2010 г. заведующим лабораторией был Эфрос Евгений Исаакович - доктор технических наук, зав. кафедрой ТиГ.
Основными направлениями деятельности лаборатории являлись: разработка и внедрение на ныне действующих ТЭЦ мероприятий, направленных на повышение экономичности и надежности их основного и вспомогательного оборудования.
Лаборатория тесно сотрудничала с ведущими научно-исследовательскими организациями и в частности с Всероссийским теплотехническим институтом (ВТИ) г. Москва. Его сотрудники Симою Лазарь Лазаревич, Лагун Виктор Петрович, Гуторов Владислав Фролович и другие внесли неоценимый вклад в создание и развитие НПЛ и продолжают оказывать огромную поддержку при разработке новых и внедрении существующих технических решений.
Разработанные НПЛ технические и организационные мероприятия реализованы и продолжают внедряться в десятках энергосистем нашей страны и за рубежом, используются ведущими научно-исследовательскими, проектными организациями в области энергетики и заводами-изготовителями турбинного оборудования.
Внедрение всех разработок осуществляется под авторским надзором с учетом индивидуальных особенностей каждого конкретного объекта, что гарантирует высокое качество выполненных работ и эффективность их реализации.
В данном разделе сайта представлены основные разработки НПЛ "Повышение эффективности работы ТЭЦ".
Основные научно-технические разработки НПЛ
Комплекс мероприятий по снижению потерь тепла в конденсаторе турбин при работе по тепловому графику и повышению деаэрирующей способности конденсатора.
Рис. 1 – Регулирующая диафрагма ЧНД без паровой разгрузки поворотного кольца.
Комплекс включает:
- модернизацию регулирующих диафрагм ЧНД с целью предельного (до технически достижимого уровня) снижения вентиляционного пропуска пара в конденсатор турбины;
- равномерное охлаждение пара, выходящего из последней ступени, мелкодисперсной влагой за счет применения специальной кольцевой форсуночной системы охлаждения (КСО), питаемой перегретым конденсатом;
- модернизация системы ввода в конденсатор пароводяных протоков, поступающих в него помимо проточной части низкого давления, с целью повышения деаэрирующей способности конденсатора, полезного использования теплоты этих потоков и снижения влияния на эрозию выходных кромок рабочих лопаток последних ступеней турбин;
Внедрение разработанного комплекса мероприятий позволяет увеличить нагрузку теплофикационных отборов турбин на величину до 5-15 % и более (по сравнению с номинальной), реально минимизировать потери тепла в конденсаторе и довести их до уровня, практически не влияющего на экономичность теплофикационной турбоустановки. При этом эффект достигается без снижения надежности, маневренности и располагаемой электрической мощности турбин.
Повышение эрозионной надежности входных кромок лопаточного аппарата частей низкого давления теплофикационных турбин
Рис. 2 – Принципиальная схема опытной системы для отвода плёночной влаги на выходе из пароперепускных труб.
Проведенные нами совместно с ВТИ детальные расчетные и практические исследования показали, что одним из весьма перспективных направлений повышения эрозионной надежности лопаток теплофикационных турбин должна стать организация удаления влаги из потока пара, до его поступления в ЦНД. В связи с этим, было разработано простое и надежное устройство, позволяющее улавливать влагу на выходе из пароперепускных труб, соединяющих цилиндры среднего и низкого давлений, и отводить ее помимо проточной части турбины.
В настоящее время устройство реализовано на двух турбинах Т-185-130 Кировской ТЭЦ-5 и находится в опытно-промышленной эксплуатации.
Как показали экспериментальные исследования, количество отводимой с помощью разработанного устройства влаги может достигать 30-35% от располагаемого количества влаги в реальных режимах эксплуатации турбины. При этом внедрение устройства не требует больших капитальных и затрат и может быть выполнено ремонтными организациями ТЭЦ и энергосистем. Важно и то, что установка такой системы не снижает надежность и экономичность турбины, т. к. она представляет собой жесткую сварную конструкцию, устанавливаемую на имеющиеся перегородки во входном патрубке ЦНД (что обеспечивает надежное ее крепление), и не оказывает сколько-нибудь значительного гидравлического сопротивления основному потоку пара.
Помимо предложенного способа, предполагается также модернизация существующих (штатных) систем удаления влаги за счет изменения конфигурации влагоотводящих каналов с целью повышения их пропускной способности на базе полученных новых знаний о процессах течения и образования влаги.
Оптимизация режимов работы турбоустановок и ТЭЦ
Для теплофикационных турбин, в отличие от конденсационных, характерен широкий спектр режимов работы в зависимости от расхода свежего пара, тепловой нагрузки, давлений в регулируемых отборах, расхода и начальной температуры подогреваемой сетевой воды, условий охлаждения конденсатора и др. Соответственно, и экономичность таких турбин оказывается существенно переменной. Это предопределяет возможность оптимизации режимов эксплуатации отдельных турбоустановок и ТЭЦ в целом.
На базе имеющихся экспериментальных и расчетных данных, нами разрабатываются различные варианты оптимизации режимов работы турбоустановок и ТЭЦ в целом, позволяющие в значительной степени повысить экономичность и надежность ее оборудования.
Более подробная информация о научной работе НПЛ и кафедры опубликована в виде статей в большом количестве общедоступных научных изданий, прежде всего – в журналах «Теплоэнергетика», «Электрические станции» и «Энергетик» разных лет, с 1976 по 2016 гг.
