WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Разработка и реализация на эвм методик определения номинальных параметров и их отклонений при аэродинамическом расчете котельных агрегатов и теплотехническом расчете теплообменных аппаратов

На правах рукописи

Крупник Роза Юрьевна


РАЗРАБОТКА И РЕАЛИЗАЦИЯ НА ЭВМ МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ НОМИНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ИХ ОТКЛОНЕНИЙ ПРИ АЭРОДИНАМИЧЕСКОМ РАСЧЕТЕ КОТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ И ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОМ РАСЧЕТЕ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ


Специальность: 05.14.04 - «Промышленная теплоэнергетика»

АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Краснодар – 2006

Работа выполнена в Кубанском государственном технологическом

университете

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ,

лауреат премии Правительства РФ

в области науки и техники,

Трофимов Анатолий Сергеевич

Официальные доктор технических наук, профессор,

оппоненты: Ефимов Николай Николаевич

кандидат технических наук,

Запорожец Евгений Евгеньевич

Ведущая организация: ОАО “РосНИПИтермнефть”

(г. Краснодар)

Защита состоится 26 сентября 2006 г. в 14.00 часов на заседании

диссер­тационного совета Д 212.100.06 Кубанского государственного

тех­нологи­ческого университета (350058, г. Краснодар, ул. Старокубанская, 88/4, ауд. 410).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского

государственного технологического университета

Автореферат разослан 24 августа 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент Л.Е. Копелевич

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Развитие энергетики приводит к необходи­мости наращивания мощностей те­пло­энергетических установок и их коли­чества, сле­довательно, необходимо улучшать качество проектирования, с целью повысить надежность работы и эффективность теплоэнергетиче­ского оборудования. При проектировании и испытаниях ТЭУ выполняют сложные, объемные тепловые, гидравлические, аэродинамические, проч­ностные и другие расчеты, на ос­нове различных нормативных материалов, ГОСТов, СНиПов, РТМ, которые опреде­ляют номинальные параметры, являющиеся основными показателями работы установок, поэтому очевид­ной является задача повысить точность, сократить время, трудоемкость этих расчетов - использовать современные возможности компью­терной тех­ники.

На основании получаемых, таким образом, результатов определяются но­минальные ха­рак­теристики работы оборудования, однако, при создании ТЭУ номинальные пара­метры реализовываться не будут (вероятность их реализации составляет ~ 50%), поскольку исход­ные данные, исполь­зуемые при вычисле­ниях, могут случайным образом отклоняться от справочных зна­чений в силу их стохастической природы. Отклонения исход­ных значений опре­деляются раз­личными факторами, такими, как допуски на изго­товление элемен­тов агрегата, эксплуатацион­ные отклонения режимов и па­раметров работы, по­грешности ис­пользуемых в расчетах экспериментальных зависимостей, неточ­ности расчет­ных моде­лей и т. д. По этой причине необ­ходимо определять не только значе­ния но­ми­наль­ных выходных параметров теплоэнергетического оборудования, но и их возможные отклонения, которые будут иметь вид случай­ных функций с определенными вероятностными ха­рактеристиками, однако, для того чтобы их рассчитать, необходимо знать вероятностные за­коны распределе­ния исходных данных и их отклонения. Это приводит к необходимости создания методик рас­чета параметров ТЭУ с уче­том стохастичности про­цессов, имеющих место при разработке и эксплуата­ции установок. Этот подход частично реализо­ван созда­телями ядерных установок, которые раз­работали соответствующие ме­тодики опреде­ления наибо­лее важных пара­метров ядерных реакторов - темпера­тур теп­ловыде­ляющих элементов. Ре­шение подобной задачи для ТЭУ позволит суще­ственно улучшить качество их разработки, следовательно, повысить надежность и эффективность.

Указанные методики начали создаваться на кафедре ПТЭ КубГТУ: реа­лизована программа расчета на ЭВМ номинальных значений теплотех­нических параметров котлоагрегатов, а также их отклонений от номиналь­ных значений.

Развитием этих работ является настоящее исследование, связанное с раз­работкой методик определения номинальных параметров и их отклоне­ний при теплотехническом расчете теплообменных аппаратов и аэродина­мики котлоаг­регатов, а также создание соответствующих компьютерных программ.

Настоящая работа является составной частью крупной научно-тех­ниче­ской темы: «Разработка методик расчета оборудования ТЭУ с приме­нением ЭВМ и с учетом стохастических условий функционирования уста­новки, взаимо­действующей с окружающей средой и управляемой реаль­ным персона­лом». Дальнейшее развитие этой темы потребует разработки соответствующих методик технико-экономических расчетов теплоэнерге­тических установок и расчетов их надежности для различных видов энер­гооборудования.

Цель работы. Разработка компьютерных программ расчета номи­наль­ных параметров и их отклонений основного оборудования ТЭУ: ко­тельных аг­регатов и тепломассообменных аппаратов.



Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в рамках ука­занной темы в диссертационной работе решены следующие основные задачи:

  1. Разработать алгоритмы и реализовать программы аэродинамических рас­че­тов котельных агрегатов и расчетов теплотехнических номи­нальных параметров теп­ломассообменных аппаратов на ЭВМ;
  2. Разработать методики расчетов отклонений аэродинамических парамет­ров котельных агрегатов с учетом их стохастического функ­ционирова­ния, а также отклонений теплотехнических параметров те­плообменных аппаратов;
  3. Разработать и определить вероятно­стные законы распределения исход­ных данных для таких расчетов, а также программы на ЭВМ;
  4. Сопоставить результаты расчетов основных параметров указанного обору­дования ТЭУ, с результатами, получаемыми из общепринятых нор­матив­ных документов.

Методы исследований. Исследования проводились с помощью ана­лити­че­ских, вероятностно-статистических методов; объектно-ориентиро­ванного программирования на ЭВМ; пу­тем сопоставления расчетных ре­зультатов и дан­ных, приводимых в литератур­ных источниках.

Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и ре­комендаций обеспечивается использованием законов и уравнений теп­ломассо­обмена, гидравлики, теории вероятностей; корректной математи­ческой поста­новкой задач, применением в ходе исследований современ­ных численных и аналитических математических методов, подтверждается удов­летворительным согласованием полученных зависимостей и расчет­ных значений с имеющимися в литературе экспериментальными данными и ре­зультатами других авторов.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

  1. Создание комплекса отклонений и законов распределений исход­ных дан­ных, требуемых для определения вероятностных отклонений параметров от номиналь­ных значе­ний при теплотехническом расчете теп­лообменных аппара­тов и аэро­дина­мическом - котельных агрегатов.
  2. Разработка алгоритмов расчета номинальных параметров и их реализа­ция на ЭВМ.

Теоретическая ценность. В разработке методик расчета и создании ком­плекса законов распределения и отклонений исход­ных дан­ных, которые должны быть ис­пользованы в аэродинамическом расчете котельных агрега­тов и тепло­техническом расчете теплообменных аппаратов, для возможно­сти нахож­дения вероятностных зависимостей основных параметров, опре­деляющих фак­тические распределения основных рабочих параметров ука­занного оборудова­ния ТЭУ. В создании программ для ЭВМ для расчета номинальных параметров и их откло­нений с учетом стохастических усло­вий функционирования оборудо­вания ТЭУ, взаимо­действующего с окру­жающей средой и управляемым реаль­ным персоналом.

Практическая ценность. Разработанные в работе методики и соз­данные программы позволяют:

- в дополнение к общепринятому нормативному методу аэродинами­че­ского расчета котлоагрегата проводить расчет его аэродинамики на ЭВМ;

- проводить расчет теплообменных аппаратов на ЭВМ;

- выполнять расчет отклонений аэродинамических параметров котло­агре­га­тов и теплотехнические расчеты теплообменных аппаратов с исполь­зованием ЭВМ.

Положения, выносимые на защиту:

- Разработка методики расчета отклонений от номинальных значений аэ­роди­намических параметров котлоагрегатов и теплотехнических пара­метров тепло­обменных аппаратов, в том числе законов распределения и отклонений исход­ных данных для этого расчета.

- Разработка программ для ЭВМ расчета номинальных параметров эле­ментов ТЭУ: аэродинамика КА и теплогидравлики т/о аппаратов.

- Разработка методики сопоставления результатов расчета с данными ли­тера­турных источников.

Апробация работы.

Основные положения докладывались и обсуждались на VI междуна­род­ной петрозаводской конференции «Вероятностные методы в дискрет­ной мате­ма­тике» на Пятом Всероссийском симпозиуме по прикладной и промышленной математике (г. Кисловодск, 2004), на Третьей межвузов­ской на­учной конферен­ции «Электромеханические преобразователи энер­гии» (г. Крас­нодар, 2004), на XV Школе-семинаре молодых ученых и спе­циалистов под руководством акаде­мика РАН А.И. Леонтьева 23-27 мая 2005г. (г. Калуга).





Диссертационная работа обсуждалась и получила одобрение на засе­дании кафедры Промышленной теплоэнергетики и ТЭС Кубанского госу­дарственного технологического университета.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, за­ключе­ния, списка литературы из 120 наименований и 2 приложений. Об­щий объем диссертационной работы 203 страницы машинописного текста, включая 30 таб­лиц, 25 рисунков.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, определена цель ис­следо­ваний, представлена научная новизна полученных результатов, сформулиро­ваны основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава диссертационной работы посвящена обзору отечест­вен­ной и зарубежной литературы, постановке задач исследования.

Наиболее крупными и важными теоретическими и прикладными ис­сле­дованиями в этой области выполнялись д.т.н., профессором Андрю­щенко А.И., д.т.н., профессором Л.С. Попыриным. Вопросами, связан­ными с вероятностной методикой расчета ядерных реакторов, занимался применительно к АЭС д.т.н., про­фес­сор Клемин А.И. Примени­тельно к котельным установкам вероятност­ной методикой рас­чета аэроди­намики занимался д.т.н., профессор Трофимов А.С.

Во второй главе подробно рассмотрены методики аэродинамиче­ского расчета котлоагрегата и теплового расчета теплообменных аппара­тов. По Нор­мативному методу создан алгоритм расчета аэро­динамики котлоагрегата на ЭВМ «АэроКотел» в современной среде объектно-ориентирован­ного програм­ми­ро­вания Delphi, 6.0 на языке Borland Pascal. Пользователю представлен удоб­ный интерфейс, который позволяет работать с програм­мой, не имея осо­бых на­вы­ков. Исходные данные вносятся в таблицы №1,2, рис. 1.

 Окно программы с таблицей исходных данных №1 Окно-2

Рисунок 1. Окно программы с таблицей исходных данных №1

 Окно программы аэродинамического расчета КУ со схемой тракта -3

 Окно программы аэродинамического расчета КУ со схемой тракта -4

Рисунок 2. Окно программы аэродинамического расчета КУ

со схемой тракта

Тракты установки изображены на рис.2. Расчет каждого участка тракта можно произвести путем выбора, наведением на него курсора; за­тем необхо­димо ввести значения из­меняемых параметров и нажать кнопку «вычис­лить».

Программа «АэроКотел» позволяет сократить время расче­тов, по­высить точность и качество проектиро­вания, удобна и проста в ис­пользо­вании. Все рисунки трактов, местных сопро­тивлений выполнены в Auto­CAD, 2006.

Для определения номинальных параметров теплообменных аппара­тов создан программный продукт «Теплообменник», написан в Delphi, 6.0.

Алгоритм программы «АэроКотел» изображен на рисунке 3.

Рисунок 3. Блок-схема программы «АэроКотел»

Досто­верность программы «АэроКотел» подтверждается сопостав­ле­нием с нор­мативным методом – расхождение в полученных результатах со­ставляет по всем трактам суммарно 0,13%. Рас­хождения программы «Тепло­обменник» с примером конструк­тивного рас­чета составляет 0,012%.

На рис.4 показан тепловой и конструктивный расчет водоводяного подог­ревателя.

 Окно программы «Теплообменник» с условиями задачи Тепловой расчет-6

Рисунок 4. Окно программы «Теплообменник» с условиями задачи

Тепловой расчет показан на рис.5.

 Окно программы с тепловым расчетом Алгоритм программы-7

Рисунок 5. Окно программы с тепловым расчетом

Алгоритм программы «Теплообменник» приведен на рис.6.

 Блок-схема программы «Теплообменник» В третьей главе изложены-8

 Блок-схема программы «Теплообменник» В третьей главе изложены-9

Рисунок 6. Блок-схема программы «Теплообменник»

В третьей главе изложены методики вероятностного расчета энер­гообо­рудования ТЭУ, подробно рассмотрены отклонения исходных дан­ных, законы их распределения и весовые коэффициенты для аэродинами­ческого расчета ко­тельных агрегатов и теплотехнического расчета тепло­массообменных аппа­ра­тов. От­клонение выходных данных рассчитывается с при­менением разраба­ты­ваемой вероятностной методики с учетом откло­нений исход­ных дан­ных и их законов распре­деления. Отме­чено, что мето­дика поверочного и кон­структив­ного расчетов является в основ­ном общей. Различие заключается в за­дачах рас­чета и исходных ве­личинах.

Расчёт отклонений функций f от их номинальных значений прово­дится по принятой в ядерной технике вероятностной методике, по фор­муле:

, (1)

где , - коэффициенты рассеивания, учитывающие отли­чие за­кона распределения i-го и суммарного параметров от нормаль­ного закона; - весовые коэффициенты, учитывающие значимость xi в наборе рассматри­ваемых параметров;- средние квадратичные от­клонения i-го, суммар­ного и нормального распределений; - коэффици­енты корреляции между слу­чайными величи­нами и . Ввиду сложности их определения часто счи­тают допустимым приближе­нием = 0 при , = 1 при . В этом случае оценки бу­дут завышены, т.е. выполнены «в запас». В настоящей работе принято = 0, т.е. предполагается независимость слу­чайных отклоне­ний между со­бой.

Для определения результирующего отклонения необходимо знать, не только , но и законы их распределения, из которых можно определить и . Функ­ция в нашем случае представляет собой многопараметриче­скую за­виси­мость , отклонения па­раметров которой, имеют один по­ря­док. При достаточно большом числе аргументов () и независи­мых или слабозависимых xi спра­ведлив закон боль­ших чисел, из которого сле­дует, что случайная ве­личина распределена асимптотически нормально, если в данном на­боре отсутствуют домини­рующие значения . В этом слу­чае в (1) можно принять и расчётная формула будет иметь вид: , (2)

В соответствии с (2) последовательность выполнения расчётов от­кло­не­ний сводится к следующему:

- по номинальным значениям (т.е. вероятность реализации, кото­рых со­став­ляет 50%) параметров рассчитывается номинальное значе­ние оп­реде­ляемого параметра , т.е. выполняется обыч­ный теп­ло­вой расчёт;

- исходя из технических условий, задаются допустимой вероятно­стью откло­нений от номинального значения в «худшую» сто­рону;

- по законам распределения определяют значения (для боль­шин­ства имеющих техническое приложение законов есть справоч­ные дан­ные), отклоне­ния берутся в соответствии с заданной вероятно­стью пара­метра в сто­рону, которая ведёт к «ухудшению» значения ;

- по соотношению (2) проводится расчёт абсолютной величины от­кло­нения от номинального значения;

- зная и принятую вероятность отклонения, можно опреде­лить ре­зуль­ти­рующее значение .

В любой момент эксплуатации установки в номинальном режиме фак­тиче­ские значения всех без исключения параметров, характеризующих условия тепломассообмена, отличаются в той или иной степени от номиналь­ных значе­ний, установленных соответствующими техническими усло­виями (на разра­ботку, поставку котла и его отдельных элементов).

Практика показывает, что большинство отклонений аэродинами­че­ских параметров котлоагрегата от номинальных значений (в номинальном ре­жиме его эксплуата­ции) носит недетерминированный характер, не мо­жет быть точно предсказано, точно определено. Истинные значения этих отклонений можно предва­рительно оценить только с некоторой конеч­ной вероятно­стью.

Случайные отклонения параметров котла от номинальных значе­ний по сво­ему характеру и в соответствии с причинами, их вызываю­щими, мо­гут быть разделены на две большие группы:

  1. Технологические отклонения, которые «закладываются» на этапе соз­да­ния агрегата и его элементов, до начала эксплуатации котла. Это ти­пичные случайные величины.
  2. Эксплуатационные отклонения, которые отсутствуют до начала экс­плуа­тации котла и возникают только в процессе его эксплуатации. Вели­чины этих отклонений существенно зависят от времени, представ­ляя собой типичные случайные функции.

В первую группу целесообразно внести все те отклонения пара­мет­ров, ко­торые вызваны:

- неточностями, возникающими в технологическом процессе изго­тов­ления, сборки и монтажа котла;

- неточностями (ошибками) измерений режимных параметров котла и не­точностями тарировки, связанными с конечной точностью контрольно-из­мери­тельных приборов и методов тарировки;

- неточностями в расчетах, связанными с конечной точностью рас­чет­ных методов, экспериментальных зависимостей и коэффициентов.

Причины двух последних родов неточностей понятны и не тре­буют пояс­нения. Причины первого рода неточностей очень многооб­разны и зачас­тую не­уловимы:

1. погрешности технологического оборудования, включая раз­ладку, из­нос, недостаточную жесткость, которая приводит к колебаниям и вибра­циям, непра­вильную подачу смазки или охлаждающей жидкости т. д.;

2. нестабильность режимов работы технологического оборудова­ния; от­кло­нение параметров технологических процессов от заданных в техноло­гических условиях, в частности температур закалки, заливки контактного материала и т. п., отклонения режимов обработки, условий контроля и т. д.;

3. отклонение параметров технологических процессов от задан­ных в техни­ческих условиях, в частности температур закалки, заливки контакт­ного мате­риала и т.п., отклонения режима обработки, условий контроля и т.д.;

4. погрешности измерительных устройств и инструментов, в том числе не­точности шкал, изменение размеров и формы калибровочных инст­румен­тов в процессе износа и т. д.;

5. неоднородность исходных материалов, колебание химического со­става, механических и других свойств, шлаковые включения, микро­тре­щины, внут­ренние напряжения, приводящие к изменению размеров и формы изделий и т.д.;

6. квалификация и индивидуальные качества рабочего, включая со­стоя­ние здоровья, зрения и т. д.;

7. состояние рабочих помещений и рабочих мест, освещенность, чис­тота и т.д.;

К эксплуатационным отклонениям относятся:

- случайные колебания основных режимных параметров (мощно­сти, расхода, давления, температуры теплоносителя на входе в установку) около но­ми­нального уровня, происходящих без видимых внешних при­чин,

- эти ко­лебания представляют собой случайные стационарные про­цессы;

- отклонения размеров и форм конструкции, сужение проходных се­че­ний из-за наноса и отклонения тепломеханических свойств материа­лов, кото­рые связны с износом, старением конструкций и материалов в про­цессе экс­плуатации; эти отклонения представляют собой нестационар­ные случайные процессы (как правило, монотонные), их величины суще­ст­венно зависят от пе­риода предше­ствующей эксплуатации.

Как отмечалось выше, значения параметров котла, обычно, отлича­ются от номинальных, и равны каким-то случайным значениям в преде­лах поля до­пуска для каждого из параметров. Другими словами, воз­можные значения па­раметров агрегата непрерывно заполняют поля соответ­ствую­щих допус­ков и, следовательно, являются случайными не­прерыв­ными ве­личи­нами. Та­ким обра­зом, законы распределения слу­чайных от­клонений пара­метров будут непре­рывными законами.

Отклонения параметров котлов от номинальных значений зависят от очень большого числа независимых случайных факторов. Среди этих фак­то­ров трудно выделить доминирующие, вклады каждого из них в от­клоне­ния пара­метров агрегата незначительны и в среднем равно­ценны. В этих усло­виях в соответствии с центральной предельной тео­ремой можно с дос­таточ­ной дос­товерностью утверждать, что случайные отклонения большин­ства конструк­ционных и режимных параметров бу­дут распреде­лены по за­кону, близкому к нормальному. Изложенная в главе 3 методика позволяет полу­чить информацию о каче­стве рассматриваемой системы и дать оценку ее на­дежности. Трудность расче­тов составляет ограниченный объем данных об отклонениях хi и их законах рас­пределения, в особенности при проектиро­вании новой системы. Сложность про­мышленного внедрения методики связана с определением реальных законов распреде­ления хi.

Общее аэродинамическое сопротивление как воздушного, так и газового тракта котлоагрегата складывается из сопротивления его отдельных участков:

, (3)

где , (4)

k – коэффициенты сопротивлений; Wk, – скорости и температуры, определяе­мые в тепловом расчете парогенера­тора. Основные отклонения сопротивле­ния f будут определяться по погрешностям трех параметров k; Wk; . Для расчета суммарного отклонения необходимо вычислить производные по трем параметрам (весовые коэффициенты).

Эти производные имеют вид:

, , (5)

Относительные отклонения по скорости, температуре находятся из тепло­вого расчета котлоагрегата. Отклонение коэффициентов сопротивления опреде­ляются экспериментальными погрешностями, которые, как правило, составляют 5%.

Для проверки методики нами выполнены расчеты отклонений аэродинами­ческих сопротивлений воздушного и газового трактов котла БГ-35/39. При этом значения температур и скоростей и Wk в формулах (3-5) брались из номинального теплового расчета (топливо – высокосернистый мазут). Гра­фик зависимости Н = f(р), где Р – вероятность реализации сопротивления Н, при­веден на рис. 7.

0,05

Н 0,02

0,01

Рисунок 7. График вероятности реализации сопротивления Н

Предельные значения Н / Н соизмеримы с рекомендованными нормами запа­сами 10%, но при этом оказались в 2 раза ниже. Эти расхождения объясняются тем, что наши расчеты выполнены с учетом отклонений. Из рис. 7 следует, что от­клонения нелинейно растут от вероятности реализации параметра Н.

Также в третьей главе приводятся результаты расчетов отклонений пара­метров теплообменников ТЭУ по разработанной методике.

Пример определения откло­нений секционного водоводяного подогрева­теля ведется при следующих условиях: схема движения теплоносителей – про­тивоток; производительность аппарата Q = 1,75·106 Вт; температура греющей воды t’1 = 130 C и t’’1 = 100 C; температура нагреваемой воды t’2 = 62 C и t’’2 = 92 C; поверхность нагрева выполнена из латунных трубок диаметром dвн/dнар = 14/16 мм; теплопроводность материала трубок = 104,9 Вт/(м ·С); толщина накипи н= 0,2 мм; теплопроводность накипи н = 3,49 Вт/(м ·С); коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду, = 0,97.

Рассчитаем отклонение среднего объемного расхода греющей воды при tср = 115 С, из формулы (6): (6)

После дифференцирования (6) находим:

(7)

Отклонение искомой функции V1, по вероятностной методике:

(8)

Расчет отклонения среднего объемного расхода греющей воды приведем в форме таблицы 1.

Таблица 1. Расчет отклонений среднего объемного расхода греющей воды

Параметр х/хi хi хi ki dV1/dxi (dV1/dxi kiхi)2
Q 0,1 175000 1750000 1 5,7210-7 0,01
с 0,02 83,8 4190 1 -0,00024 0,0004
0,02 18,96 948 1 -0,00105 0,0004
0,02 0,0194 0,97 1 -1,03093 0,0004
t1’ 0,02 2,6 130 1 -0,03333 0,0075
t1’’ 0,02 2 100 1 -0,03333 0,0044

= 0,0187, = 0,1368 (для 3).

P %

1 2 3

Рисунок 8. График отклонения среднего объемного расхода

греющей воды

Анализ полученных результатов показывает, что для вероятности реализации 3 (или р=99,85%) отклонение объ­емного расхода для секционного водоводяного подогревателя составят 13,68 %. При вероятности 2 (или р=95%) отклонение составит 7,53%, и при 1 - 1,98% (или р=67%).

В четвертой главе приведена методика испытания тягодутьевых машин и газовоздушных трактов котлоагрегатов. Перечисляются приборы, используемые для замеров, их погрешности.

В пятой главе приведен пример подбора тягодутьевого оборудования по результатам расчета с учетом отклонений исходных данных. Данными, необходимыми для подбора тягодутьевых машин, яв­ляются рас­четные значения производительности Qр и соответствующего пол­ного давления Рр. Учитывается плотность перемещае­мой среды и барометриче­ское давление в месте предполагаемой установки машины. Требуемые производительность Qр и полное давление Рр определяются тепловым и аэродинамическим расчетом котлоагрегата:

, (9)

(10)

где V - расход га­зов или воздуха (со­гласно тепловым расчетам агрегата); hбар - барометрическое давление, мм рт. ст.; Рп - перепад полных давлений в данном тракте согласно аэродинамиче­ского расчета котлоагрегата; 1 - коэффициент запаса по производи­тельности машины; 2 - коэффициент запаса по полному дав­лению.

Заводские стендовые и ожидаемые приведенные аэро­динамические характеристики дутье­вых вен­тиляторов, построены для hбар = 760 мм рт. ст. и t = 30°С, характеристики дымососов - для hбар - 760 мм рт. ст. и t = 100° или 200°С. А коэффициенты запаса по производительности и по полному давлению принимаются условно. В результате расчетов данного исследования выяснилось, что коэффициент запаса по давлению должен быть, с учетом всех погрешностей и отклонений, не 10%, как рекомендовано нормативом, а 16,4% при 2.

При подборе выбирается тот типоразмер, который позволяет обеспечить тре­буемые па­раметры Qр и Рр на оптимальном режиме работы. Если данное за­дание может быть обеспечено машинами разных се­рий, то при прочих равных условиях (сравнимых окружных скоростях, мас­сах, габаритных размерах и т. д.) предпочтительной является та машина, ко­торая имеет большее значение максималь­ного к.п.д. В особенности это тре­бование отно­сится к тягодутьевым машинам, предназна­ченным для длитель­ной работы при номи­нальных режи­мах. Кроме величины максимального к.п.д., оп­ределяющим экономическим пока­зателем тя­годутьевых машин является их эксплуатаци­онная экономич­ность, зависящая от способа и глубины регулирования.

В нормативном методе аэродинамического расчета, в методике подбора тягодутьевого оборудования запас по давлению берется 10%. В результате данного исследования максимальные отклонения при 3 в «наихудшую» сторону составляют 23,5%, при вероятности реализации данных условий при 2 - коэффициент запаса - 16,4%, при 1 – 7,4%, что превышает указанные в нормативах. В соответствии с этим можно утверждать, что для стабильной работы тягодутьевого оборудования необходимо учитывать отклонения от номинальных значений аэродинамических параметров агрегатов. А для выбора коэффициента запаса необходимо выполнить технико-экономический анализ, который должен учитывать оптимальное соотношение между надежностью оборудования и его стоимостью. В зависимости от величины коэффициента запаса рабочая точка тягодутьевого оборудования будет смещаться.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

В диссертационной работе приведены следующие основные результаты:

  1. Разработаны алгоритмы и реализованы компьютерные про­граммы расчетов номинальных значений: аэродина­мических сопротивле­ний котельных агрегатов и определяющих параметров тепломассообмен­ных аппаратов.
  2. Разработаны вероятностные методики расчетов и программы для определения от­кло­нений параметров от номинальных значений, обусловленные стохастическими условиями работы оборудования.
  3. Разработаны методики и определены законы распределения ком­плекса исход­ных данных и их весовые коэффициенты для аэро­динамического расчета агре­гата и теплотехнического рас­чета тепломассообменных аппара­тов.
  4. Сопоставлены результаты расчетов основных параметров указанного обору­дования ТЭУ, с результатами, получаемыми из общепринятых нор­матив­ных документов; различие этих результатов существенно зависит от вероятности реализации параметров в реальных условиях работы агрегатов.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

  1. Крупник Р.Ю. Аэродинамическая надежность котлоагрегатов// Про­блемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установ­ках/ Труды XV Школы - семинара молодых ученых и специалистов под руко­водством ака­демика РАН А.И. Леонтьева. – М.: Изд-во МЭИ, 2005. – т.П. – с. 159-161.
  2. Трофимов А.С., Башук О. Ю., Грицай А. А., Крупник Р. Ю., Бело­конь Л. Н. Cтатистическое отклонение суточного расхода газа по замер­ной линии // Научный журнал “Труды КубГТУ”. – Краснодар: Изд-во Куб­ГТУ. – Сер.Нефтегазопромысловое дело. Вып. 3, 2003.- т.ХIX. - с. 38-51.
  3. Трофимов А.С., Башук О. Ю., Грицай А. А., Крупник Р. Ю., Бело­конь Л. Н. Оценка отклонений параметров газотранспортной системы от номиналь­ных значений// Научный журнал “Труды КубГТУ”. – Краснодар: Изд-во Куб­ГТУ. – Сер.Нефтегазопромысловое дело. Вып. 3, 2003.- Т.ХIX.-с. 51-58.
  4. Трофимов А.С., Белоконь Л.Н., Крупник Р.Ю. Вероятностные от­клоне­ния параметров котлоагрегата// Журнал «Обозрение прикладной и промыш­лен­ной математики»: Т.11, Вып.2. – М., 2004. – с. 409 – 410.
  5. Трофимов А.С., Белоконь Л.Н., Крупник Р.Ю. Отклонения тепло­технических и аэродинамических параметров котлоагрегата от номиналь­ных значе­ний// Ме­тоды повышения технического уровня и надежности элементов энергообору­дования ТЭС и АЭС / Научные труды ОАО «НПО»ЦКТИ». – СПб, 2004.- т.II. - с. 203-208.
  6. Трофимов А.С., Крупник Р.Ю., Ступиков А.М. Программа для ЭВМ по аэродинамическому расчету котельного агрегата// Электромеха­нические преобразователи энергии «ЭМПЭ-04»/ Материалы третьей меж­вузовской на­учной конференции. Сборник материалов. – Краснодар: КВАИ, т.2, 2004, с. 186-188.
  7. Трофимов А.С., Крупник Р.Ю. Аэродинамический расчет котлоагре­гата. // Журнал «Обозрение прикладной и промышленной мате­матики»: т.11. Вып.2. – М., 2004. – с.410-411.
  8. Трофимов А.С., Крупник Р.Ю. Аэродинамические отклонения пара­мет­ров котлоагрегатов. // «Обозрение прикладной и промышленной математики»: т.11. Вып.2. – М., 2004. – с.410-411.
  9. Трофимов А.С., Пахомов Р.А., Крупник Р.Ю. Отклонения произво­дительности и поверхности нагрева секционного водоводяного по­догревателя// Журнал «Обозрение прикладной и промышленной матема­тики»: т.12. Вып.4. – М., 2005. – с.1107.
  10. Трофимов А.С., Пахомов Р.А., Крупник Р.Ю. Отклонения парамет­ров линейной части газопроводов от номинальных значений// Журнал «Обозрение прикладной и промышленной математики»: т.12. Вып.4. – М., 2005. – с.1105-1106.


 





<


 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.