Підвищення ефективності роботи системи охолодження турбогенератора турбіни ПТ-60-130/13 Білоцерківської ТЕЦ.
Автор: Максимець Альона Миколаївна
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Теплоенергетика
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: заочна
Навчальний рік: 2022-2023 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Максимець А. М., Римар Т. І. (керівник). Підвищення ефективності роботи системи охолодження турбогенератора турбіни ПТ-60-130/13 Білоцерківської ТЕЦ. Магістерська кваліфікаційна робота. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2022. Розширена анотація На сьогодні, в Україні основна частина електроенергії виробляється на теплових та атомних електростанціях, де працюють турбогенератори [1]. Більшість турбоагрегатів вже відпрацювали свій нормативний термін, а ще частина знаходиться на межі закінчення терміну, що пов’язано з недостатнім фінансуванням енергетичної галузі. За цього режиму роботи електричних машин ускладнюються рівномірні навантаження в електричній мережі, що спричинено як перевантаженням генераторів (перехід у аварійні режими роботи, у зв’язку з несправністю генераторів на станціях або збільшенням кількості споживаної енергії), так і їхню зупинку (зменшення кількості споживаної енергії). Вирішенням цієї проблеми є часткова модернізація вже існуючих агрегатів зі збільшенням їх потужності та паралельна поетапна заміна іншої частини застарілих турбогенераторів більш потужними та легшими. Загалом, під час модернізації найчастіше збільшують кількість міді в обмотці за рахунок зменшення товщини ізоляції (застосування нових матеріалів) та скорочення довжини осердь статора і ротора, а також намагаються полегшити допоміжні вузли у агрегаті та удосконалити системи вентиляції електричних машини [2 – 5]. Тому під час модернізації можуть змінитися параметри температурних і силових навантажень на елементи конструкцій, що вимагає проведення перевірочних розрахунків. У більшості випадків, для розрахунку вентиляційних та теплових процесів, а також міцності конструкції використовуються спрощенні методики, де вирішуються одно- або двовимірні задачі. У результаті отримуються середні значення параметрів на певних ділянках і порівнюються зі значеннями поданими у нормативній документації. У цьому разі можливі неточності розрахунку компенсуються введенням підвищених коефіцієнтів запасу, які вибираються на основі досвіду експлуатації електричних машин. Об?єкт дослідження – система охолодження турбогенератора турбіни ПТ-60-130/13 Білоцерківської ТЕЦ. Предмет дослідження – методичні підходи до вирішення задач розрахункового обґрунтування підвищення граничної потужності турбогенератора у разі повітряного охолодження за рахунок внутрішнього охолодження обмотки статора стисненим повітрям. Мета дослідження: забезпечення ефективної роботи теплової і електричної частин турбоустановки ПТ-60-130-13 Білоцерківської ТЕЦ, удосконалення системи охолодження для безперебійної роботи турбоагрегату. У магістерській кваліфікаційній роботи розглядається варіант заміни турбогенератора з водневим охолодженням, який відпрацював свій термін експлуатації, на більш ефективний і економічний турбогенератор з повітряним охолодженням. Виконано пошук нових рішень і технологій для підвищення ефективності охолодження і удосконалення конструкції турбогенератора з повітряним охолодженням в напрямку підвищення його одиничної потужності і надійне обґрунтування нових проектних рішень, які стосуються теплового стану активної зони, експлуатаційних і конструктивно-технологічних властивостей таких турбогенераторів. У третьому розділі розглянуті останні технології вітчизняних і закордонних фірм із підвищення ККД турбогенераторів: багатоструменева схема вентиляції турбогенератора; U-подібні канали, що забезпечують ефективне охолодження активної сталі статора у відсіках сердечниках статора. Проведено дослідження характеристик радіально-аксіальної системи повітряного охолодження. Зіставлення і розподіл коефіцієнтів тепловіддачі показує, що в радіальних ділянках вентиляційного тракту охолодження в 1,5 рази вище, ніж з U-подібним каналом. Нова система охолодження володіє такими порівняльними перевагами перед існуючою системою. Збільшення загальної поверхні охолодження в зубцевій зоні. Підвищення коефіцієнтів тепловіддачі в радіальних каналах в 1,5 – 1,6 рази. Достатньо високі коефіцієнти тепловіддачі у відносно коротких аксіальних каналах. Виконано розрахунок максимальних температур зубцевої зони, шукане перевищення температури на 17°С менше, ніж в попередній конструкції. У четвертому розділі визначено термін окупності реконструкції турбіни ПТ-60-130/13, який складає 4,2 роки. В енергетичній галузі це є хорошим показником, оскільки в енергетиці орієнтуються на термін окупності до 5 років. Ключові слова: ТЕЦ, турбогенератор, охолоджувач, радіально-аксіальна система повітряного охолодження. Перелік використаних джерел літератури: 1. Семерак, М. М., Субота, А. В., Желяк, В. І. (2013) Моделювання термогазодинамічних параметрів струменя водню у разі розгерметизації корпуса турбогенератора електричної станції. Вісник Львівського державного університету безпеки життєдіяльності. – № 7. – С. 225 – 229. 2. Кобзар, К. О., Третяк, О. В., Шуть, О. Ю., Полієнко, В. Р., Гакал, П. Г., П’ятницька, Є. С. (2018) Розроблення й впровадження перспективних методів розрахунку і моделювання при проектуванні та експлуатації потужних турбогенераторів та гідрогенераторів для ТЕС, АЕС, ГЕС, ГАЕС. Вісник НТУ «ХПІ». Збірник наукових праць. Сер. Електричні машини та електромеханічне перетворення енергії. Харків, НТУ «ХПІ». № 5 (1281). С. 38 – 45. 3. Tretiak, O., Kobzar, K., Repetenko, M. (2018) The methodology for calculating of gas coolers for turbogenerators in three-dimensional setting. European Sciences review. Vol. 1, № 9 – 10. P. 119 – 123. 4. Кузьмін, В. В., Зозулін, Ю. В., Черемисов, И. Я., Кобзар, К. А. (2001). Нове покоління турбогенераторів з повним повітряним охолодженням. Новини енергетики. № 9. С. 27 – 35. 5. Кузьмін, В. В., Кобзарь, К. А. (2003). До питання вибору системи вентиляції в турбогенераторах малої потужності з повітряним охолодженням. Електротехніка і електромеханіка. № 1. С. 56 – 57.