ВВЕДЕНИЕ
Ижевская ТЭЦ-2 является структурным подразделением в составе Филиала ОАО «ТГК-5» Удмуртский, который является неотъемлемой частью компании ЗАО «КЭС –Холдинг», и предназначена для комбинированной выработки электроэнергии и тепла.
На Ижевской ТЭЦ-2 установлено четыре турбоагрегата номинальной мощностью 60, 100, 110 и 110 МВт и четыре энергетических котла паропроизводительностью по 420 т/ч. Для покрытия пиковых теплофикационных нагрузок в период осенне-зимнего максимума установлено пять водогрейных котлов с теплопроизводительностью по 180 Гкал/ч.
Установленная электрическая мощность ТЭЦ – 390 МВт, установленная тепловая мощность станции - 1474 Гкал/ч, в том числе:
· 574 Гкал/ч – мощность регулируемых отборов турбин;
· 900 Гкал/ч – мощность водогрейных котлов.
В основном отпуск тепловой энергии осуществляется в виде горячей воды для целей отопления г. Ижевска, теплоснабжения тепличного комбината «Завьяловский», теплоснабжения мелких потребителей, расположенных на близлежащей территории.
Отпуск тепла в паре составляет крайне незначительную долю вследствие отсутствия крупных потребителей пара. Мелкие потребители (ОАО «ИЭМЗ «Купол», ООО «Промстройснаб» (бывшая база УдЭР)) совокупно потребляют не более 10 т/ч пара давлением 12 кгс/см2 и температурой 250 град.С.
Схема нагрева сетевой воды двухступенчатая с подогревом воды в сетевых подогревателях турбин и последующим догревом в пиковых водогрейных котлах (включаются в работу при температуре наружного воздуха минус 5°С и ниже).
Теплофикационная установка турбины ПТ-60/75-130/13 ст. № 1 состоит из подогревателей ПСВ-315-3-23 (основные бойлера ОБ-1, 2, см. рисунок 1)и подогревателя ПCВ-500-14-23 (пиковый бойлер ПБ, см. рисунок 2).
Рис.1. Подогреватель сетевой воды ПСВ-315-3-23 (основные бойлера ОБ-1, 2)
Рис.2. Подогреватель сетевой воды ПСВ-500-14-23 (пиковый бойлер ПБ)
ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1.1. Метод оценки состояния поверхности нагрева сетевого подогревателя основан на сравнении фактического и расчетного температурных напоров.
1.2. Фактический температурный напор определяется на основании измерений, выполняемых в любом эксплуатационном режиме работы подогревателя, желательно при расходе сетевой вода, близком к номинальному для данного типа подогревателя.
1.4. Расчетный температурный напор при чистой поверхности нагрева определяется по соответствующему графику (приложение 1) для режима работы, при котором проводились эксплуатационные измерения параметров.
Технические характеристики подогревателей приведены в приложении 2.
1.5. Измерения необходимых параметров по каждому подогревателю производятся с помощью штатных контрольно-измерительных приборов, которые должны проходить периодическую проверку, и могут дублироваться с использованием специальных приборов и устройств.
1.6. Измерения всех необходимых параметров производятся в один прием за минимальный промежуток времени. Повторная запись показаний измерений - через 10 - 15 мин. Перед проведением измерений необходимо убедиться в том, что обеспечивается нормальная работа воздухоотсасывающих устройств из парового пространства и поддерживается нормальный уровень конденсата в подогревателе.
1.7. Отклонение значений измеряемых величин по результатам двух измерений не должно превышать:
- по расходу сетевой воды ± 5 %;
- по температуре сетевой воды ± 1 °С;
- по давлению пара, кПа (кгс/см2): для основных подогревателей ± 4,9 (0,05); для пиковых подогревателей ± 9,8 (0,10);
- по температуре конденсата (при наличии данных измерений) ± 1,0 °С.
1.8. Достоверность данных оценки состояния поверхности нагрева сетевых подогревателей зависит от точности измерения требуемых величин. Особо тщательно следует выполнять измерения давления пара в основных подогревателях.
1.9. Степень загрязнения поверхности нагрева сетевого подогревателя характеризуется показателем β’, выраженным в процентах. Показатель β′характеризует уменьшение значения фактического коэффициента теплопередачи по сравнению с расчетным для чистой поверхности нагрева и учитывает влияние на фактический коэффициент теплопередачи загрязнения поверхности нагрева отложениями, наличия неконденсирующихся газов в паровом пространстве, несоответствия фактической поверхности нагрева расчетной.
1.10. В зависимости от значения показателя β′устанавливаются две степени состояния поверхности нагрева сетевого подогревателя:
- при β’< 30 % состояние удовлетворительное;
- при β’≥ 30 % состояние неудовлетворительное.
Указанное значение β′установлено из условия, что фактический температурный напор не превышает расчетное значение не более чем в 2 раза, что соответствует толщине слоя накипи в трубной системе около 0,2 мм. При этом должна быть обеспечена нормальная работа воздухоотсасывающих устройств и регуляторов уровня конденсата, а количество заглушенных или удаленных трубок не должно превышать 5 %.
Значение показателя β′ приведены в приложении 3.
1.11. Оценка состояния поверхностей нагрева сетевых подогревателей производится обязательно перед началом и окончанием отопительного сезона и периодически, не реже одного раза в 2 - 3 недели в период отопительного сезона. При интенсивном накипеобразовании в трубной системе период между испытаниями может быть сокращен.
2. ПОРЯДОК ПОЛЬЗОВАНИЯ СПОСОБОМ ОЦЕНКИ
СОСТОЯНИЯ СЕТЕВЫХ ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ
2.1. Для оценки состояния поверхности нагрева сетевого подогревателя необходимо выполнить измерения следующих величин:
- расхода сетевой воды через подогреватель;
- температуры сетевой воды на входе;
- температуры сетевой воды на выходе;
- давления пара в корпусе подогревателя.
2.2. По усредненным значениям данных измерений, порядок обработки которых приведен в приложении 4, определяются:
2.2.1. Относительный расход сетевой воды
(1)
где GИ - измеренный расход сетевой воды, т/ч;
GН - номинальный расход сетевой воды для данного типа подогревателя (см. графики приложения 1), т/ч.
Расход сетевой воды GИ через пиковый бойлер ПБ определяем при помощи диаграммы (см.рис.3), которая показывает зависимость расхода сетевой воды от степени открытия задвижки С-28 (см.рис.5).
2.2.2. Фактический температурный напор
(2)
где 
- температура насыщения греющего пара при измеренном давлении, принимается по таблицам теплофизических свойств воды и водяного пара, °С;
- измеренная температура сетевой воды на выходе из подогревателя, °С.
2.2.3. Фактический нагрев сетевой воды в подогревателе ∆t:
(3)
где 
- измеренная температура сетевой воды на входе в подогреватель, °С.
Рис.3. Зависимость расхода через ПБ от степени открытия задвижки С-28
2.2.4. Расчетный температурный напор 
(по графику приложения 2 для данного типа подогревателя) для условий, соответствующих режиму при проведении измерений, т.е. при 
; 
; 
.
2.2.5. Отношение фактического нагрева к расчетному температурному напору
(4)
2.2.6. Отношение расчетного и фактического температурных напоров
(5)
2.2.7. Степень загрязнения поверхности нагрева β′ (по приложению 3) в зависимости от полученных значений ε, φ и 
.
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫСПОСОБА ОЦЕНКИ
СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАГРЕВА
СЕТЕВОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ
Предлагаемый способ оценки состояния поверхности нагрева сетевого подогревателя базируется на сравнении значений фактического, полученного в результате измерений, и теоретического, полученного расчетным путем для чистой поверхности трубного пучка, температурных напоров (
и 
).
В практике проектирования и эксплуатации сетевых подогревателей всех типов загрязнение поверхности нагрева трубного пучка учитывается введением коэффициента чистоты (β) к расчетному значению коэффициента теплопередачи (Кр).
Выявляется зависимость между величинами 
, и β при условии равной тепловой производительности чистого и загрязненного подогревателя с одинаковыми параметрами сетевой воды, но при различных давлениях греющего пара:
(6)
(7)
где Qр и Qф - расчетная и фактическая тепловая производительность, Гкал/ч;
G - расход сетевой воды, т/ч;
t1 - температура сетевой воды на выходе, °С;
t2 - температура сетевой воды на входе, °С;
Кp - расчетный коэффициент теплопередачи, ккал/(м2·ч·°С);
Fp - расчетная поверхность нагрева подогревателя, м2;
и 
- расчетное и фактическое значения среднелогарифмической разности температур пара и сетевой воды, °С;
β - коэффициент чистоты.
Путем преобразований формулы тепловой производительности сетевого подогревателя можно найти зависимость отношения расчетного температурного напора к фактическому (
) от коэффициента β.
Из условия равной тепловой производительности следует
(8)
После сокращения и раскрытия формулы среднелогарифмической разности температур (∆tср) имеем
(9)
где ∆t - нагрев сетевой воды в подогревателе, °С;
и 
- расчетный и фактический температурные напоры, °С.
После преобразования получаем
(10)
Введя обозначения 
, имеем
(11)
Коэффициент чистоты β зависит не только от состояния поверхности нагрева подогревателя, но и незначительно от режима его работы, характеризуемого расходом сетевой воды и температурой ее на входе в подогреватель и выходе из него.
Анализ данных теплотехнических расчетов сетевых подогревателей показывает, что в диапазоне изменения температуры сетевой воды на входе в подогреватель в пределах 30 °С на коэффициент β, влияет практически только расход сетевой воды.
На основании данных расчетов получена приближенная зависимость влияния относительного расхода сетевой воды на коэффициент β:
(12)
где 
- коэффициент чистоты подогревателя при расходе, отличающемся от номинального;
- коэффициент чистоты подогревателя при номинальном расходе сетевой воды;
- относительный расход сетевой воды
(13)
(здесь GИ - измеренный расход сетевой воды, т/ч; GН - номинальный расход сетевой воды, указанный на графике расчетных температурных напоров данного типа подогревателя, т/ч); n - показатель степени, равный 0,25 для вертикальных подогревателей и 0,17 для горизонтальных (получен расчетным путем из сопоставления значений β в режимах, различающихся расходом сетевой воды).
4. ОБРАБОТКА ДАННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ
Действительное абсолютное давление пара Р (кгс/см2) у заборного отверстия, измеренное пружинным манометром (мановакуумметром), с учетом поправок определяется по формуле
(14)
где Рм - показание пружинного манометра, кгс/см2;
Рп - поправка по протоколу тарировки, определяемая по графикам тарировки для соответствующего показания манометра, кгс/см2;
РУСТ - поправка на высоту установки манометра - столба воды в соединительной трубке от места присоединения до манометра, кгс/см2:
(15)
(здесь НУСТ, НП - соответственно отметки установки манометра (по присоединительному штуцеру) и заборного устройства, м);
Pб - барометрическое давление в месте проведения измерений, кгс/см2:
(16)
(здесь В0 - приведенное к 0 °С показание барометра с учетом поправок по паспорту, мм рт.ст.)
Если при измерении расхода сетевой воды ее температура отличается от расчетной для используемой измерительной диафрагмы, усредненное значение измеренного массового расхода корректируется по формуле
(17)
где G - скорректированное значение массового расхода сетевой воды, т/ч;
GИ - усредненное значение измеренного массового расхода сетевой воды, т/ч;
ρи - плотность сетевой воды в месте установки сужающего устройства (диафрагмы) во время проведения измерений, кг/м3;
ρР - расчетная плотность сетевой воды для используемой измерительной диафрагмы, кг/м3.
При невозможности или нецелесообразности в условиях эксплуатации производства переключений в целях измерения расхода через каждый подогреватель в отдельности распределение расходов сетевой воды по двум параллельным ветвям определяется расчетным путем.
|
Рис.4. Принципиальная схема теплофикационной установки с двумя параллельными основными подогревателями (ОБ-1,2) и одним пиковым подогревателем(ПБ):
1 - сетевой насос;
2 - основной подогреватель;
3 - пиковый подогреватель;
4 - задвижка;
5 - гильза для термометра;
6 - манометр;
7 - измерительная диафрагма.
Расходы сетевой воды по двум параллельно включенным основным или пиковым подогревателям определяются по формулам:
(18)
(19)
где G1 - расход сетевой воды через первый подогреватель, т/ч;
GC - суммарный расход сетевой воды через оба подогревателя, т/ч;
tсм - температура смешанной воды после обоих подогревателей, °С;
- температура сетевой воды на выходе из второго подогревателя, °С;
- температура сетевой воды на выходе из первого подогревателя, °С;
G2 - расход сетевой воды через второй подогреватель, т/ч.
Рис.5. Принципиальная схема теплофикационной установки Ижевской ТЭЦ-2
Расход сетевой воды через пиковый подогреватель с включенной обводной линией определяется по формуле
(20)
где Gп - расход сетевой воды через пиковый подогреватель, т/ч;
Gс - суммарный расход сетевой воды, т/ч;
tсм - температура смешанной воды после врезки обводной линии, °С;
t2 - температура сетевой воды на входе в подогреватель, °С;
t1 - температура сетевой вода на выходе из подогревателя, °С.
Определить распределение сетевой воды по трем и более параллельным ветвям при известном суммарном расходе невозможно.
Приложение 1
ГРАФИКИ РАСЧЕТНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ НАПОРОВ
СЕТЕВЫХ ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ
Приведенные на графиках расчетные температурные напоры 
получены в результате тепловых расчетов сетевых подогревателей.
Расчетные температурные напоры для вертикальных подогревателей изменяются в широком диапазоне и при удельной тепловой нагрузке (120-160)·103 ккал/(м2·ч) достигают 25-30 °С.
Ключ к графикам: t2 → t1 → GН→δtр;
fв - площадь живого сечения по воде;
dН/dвн - наружный диаметр / внутренний диаметр трубок;
Н - длина пленки конденсата.
На рисунках 6 и 7 представлены графики расчетных температурных напоров сетевых подогревателей турбины ТА-1 (основные бойлера и пиковый бойлер).
А)
Б)
Рис. 6 (А, Б). График расчетных температурных напоров сетевого подогревателя ПСВ-315-3-23 (основные бойлера (ОБ-1, 2) трубки латунные, число ходов 2, fв = 0,1380 м2, dH/dвн = 19/17 мм, Н = 1,20 м): a - t2 = 10 ÷ 60 °C; б - t2 = 50 ÷ 100 °C.
Рис. 7. График расчетных температурных напоров сетевого подогревателя ПCВ-500-14-23 (пиковый бойлер (ПБ), трубки латунные, число ходов 2, fв = 0,2190 м2, dH/dвн = 19/17 мм, Н = 1,19 м)
Приложение 2
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЕТЕВЫХ ПАРОВОДЯНЫХ ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ
| Тип | Количество × длина трубок, мм | Наружный диаметр × толщина стенки трубок, мм | Число ходов по воде | Площадь сечения по воде, м2 | Длина пленки конденсата, м | Расчетные параметры | |||||||||||
| Расход воды, т/ч | Давление, МПа (кгс/см2) | Температура, °С | Тепловая производительность, Гкал/ч | Гидравлические потери напора, м | |||||||||||||
| в трубках | в корпусе | на входе | на выходе | ||||||||||||||
| Основные | |||||||||||||||||
| БО-90м | 488×3170 | 19×0,75 | 0,0297 | 1,45 | 1,5 (15) | 3,5 | 10,0 | 8,8 | |||||||||
| БО-130м | 708×3166 | 19×0,75 | 0,0426 | 1,45 | 1,5 (15) | 3,5 | 15,2 | 9,9 | |||||||||
| БО-200м | 1018×3410 | 19×0,75 | 0,0613 | 1,67 | 1,5 (15) | 3,5 | 22,0 | 10,2 | |||||||||
| ПСВ-200-3-23 | 1020×3410 | 19×1,0 | 0,0577 | 1,33 | 2,4 (24) | 4,0 | 18,0 | 6,3 | |||||||||
| ПСВ-200-3-23 | 1020×3410 | 19×1,0 | 0,1154 | 1,33 | 2,4 (24) | 4,0 | 24,0 | 3,2 | |||||||||
| ПСВ-315-3-23 (ОБ-1,2) | 1212×4545 | 19×1,0 | 0,1380 | 1,20 | 2,4 (24) | 4,0 | 39,5 | 5,0 | |||||||||
| БО-350м | 1320×4545 | 19×0,75 | 0,0792 | 1,61 | 1,5 (15) | 3,5 | 31,5 | 11,3 | |||||||||
| БО-350м | 1320×4545 | 19×0,75 | 0,1580 | 1,61 | 1,5 (15) | 3,5 | 42,0 | 5,7 | |||||||||
| ПСВ-500-3-23 | 1930×4545 | 19×1,0 | 0,2190 | 1,23 | 2,4 (24) | 4,0 | 60,0 | 3,6 | |||||||||
| БО-550-3м | 2092×4545 | 19×0,75 | 0,1251 | 1,80 | 1,5 (15) | 3,5 | 49,5 | 11,1 | |||||||||
| БО-550-3м | 2092×4545 | 19×0,75 | 0,2502 | 1,80 | 1,5 (15) | 3,5 | 66,0 | 5,0 | |||||||||
| ПСГ-800-3-8 | 2300×4600 | 24×1,0 | 0,2185 | - | 0,9 (9) | 4,0 | 56,2 | 4,4 | |||||||||
| ПСГ-1300-3-8 | 3440×5000 | 24×1,0 | 0,3270 | - | 0,9 (9) | 4,0 | 90,0 | 5,1 | |||||||||
| БГ-1300 | 2220×8000 | 24×1,0 | 0,4220 | - | 1,5 (15) | 3,5 | 105,0 | 4,4 | |||||||||
| БВ-1350 | 3142×6000 | 24×1,0 | 0,5960 | - | 1,5 (15) | 3,5 | 120,0 | 2,1 | |||||||||
| ПСГ-2300-3-8 | 4999×6080 | 24×1,0 | 0,4750 | - | 0,9 (9) | 4,0 | 157,5 | 8,0 | |||||||||
| ПСГ-2300-3-8 | 14999×6080 | 24×1,0 | 0,9500 | - | 0,9 (9) | 4,0 | 175,0 | 2,2 | |||||||||
| ПСГ-5000-2,5-8 | 7208×9000 | 25×1,0 | 0,7482 | - | 0,9 (9) | 3,5 | 300,0 | 11,3 | |||||||||
| Пиковые | |||||||||||||||||
| БП-90м | 488×3170 | 19×0,75 | 0,0594 | 1,45 | 1,5 (15) | 6,0 | 12,5 | 4,5 | |||||||||
| ПСВ-90-7-15 | 456×3410 | 19×1,0 | 0,0259 | 1,31 | 1,6 (16) | 8,0 | 14,0 | 5,8 | |||||||||
| ПСВ-90-7-15 | 456×3410 | 19×1,0 | 0,0518 | 1,31 | 1,6 (16) | 8,0 | 21,0 | 3,0 | |||||||||
| ПСВ-125-7-15 | 640×3410 | 19×1,0 | 0,0362 | 1,31 | 1,6 (16) | 8,0 | 20,0 | 6,1 | |||||||||
| ПСВ-125-7-15 | 640×3410 | 19×1,0 | 0,0724 | 1,31 | 1,6 (16) | 8,0 | 30,0 | 3,1 | |||||||||
| БП-200м | 1018×3410 | 19×0,75 | 0,1225 | 1,67 | 1,5 (15) | 8,0 | 33,0 | 5,1 | |||||||||
| БП-200у | 1018×3410 | 19×0,75 | 0,1225 | 1,67 | 1.5 (15) | 14,0 | 55,0 | 5,1 | |||||||||
| ПСВ-200-7-15 | 1020×3410 | 19×1,0 | 0,0577 | 1,33 | 1,6 (16) | 8,0 | 32,0 | 6,1 | |||||||||
| ПСВ-200-7-15 | 1020×3410 | 19×1,0 | 0,1154 | 1,33 | 1,6 (16) | 8,0 | 44,0 | 3,1 | |||||||||
| ПСВ-200-14-23 | 1020×3410 | 19×1,0 | 0,0577 | 1,33 | 2,4 (24) | 15,0 | 28,0 | 6,1 | |||||||||
| ПСВ-200-14-23 | 1020×3410 | 19×1,0 | 0,1154 | 1,33 | 2,4 (24) | 15,0 | 44,0 | 3,1 | |||||||||
| БП-300-2м | 1144×4545 | 19×0,75 | 1,1355 | 1,61 | 1,5 (15) | 14,0 | 72,0 | 8,7 | |||||||||
| ПСВ-315-14-23 | 1212×4545 | 19×1,0 | 0,1380 | 1,25 | 2,4 (24) | 15,0 | 67,8 | 5,0 | |||||||||
| БП-500м | 1880×4545 | 19×0,75 | 0,2260 | 1,62 | 1,5 (15) | 14,0 | 120,0 | 5,7 | |||||||||
| ПСВ-500-14-23 (ПБ) | 1930×4545 | 19×1,0 | 0,2190 | 1,19 | 2,4 (24) | 15,0 | 97,5 | 3,6 | |||||||||
Приложение 3
ПОКАЗАТЕЛЬ β’
0462S10-03461
Приложение 4
ПРИМЕРЫОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НАГРЕВА
СЕТЕВОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ
Пример 1. Для пикового подогревателя ПСВ-500-14-23, работающего на сетевой воде, в результате измерений получены следующие усредненные значения:
GИ = 1400 т/ч; 
= 110 °С; 
= 150 °С; 
= 9,0 кгс/см2 ( = 174,5 °С).
Определяем:
0462S10-03461
0462S10-03461
0462S10-03461
δtР = 12,5 °С (по рис.3);
0462S10-03461
β’= 34 %. (по графику приложения 3).
Состояние подогревателя оценивается неудовлетворительным.
Результаты данных измерений и оценки состояния поверхности нагрева приведенных примеров сведены в прилагаемую таблицу.
Результаты оценки состояния поверхности нагрева подогревателя типа ______________________________ ст. № _____________________
| Дата проведения измерений | Температура воды на входе , °С
| Температура воды на выходе , °С
| Расход сетевой воды, т/ч | Давление пара  , кгс/см2
| Температура насыщенного пара , °С
| Фактический температурный напор  , °С
| Расчетный температурный напор, dtР, °С | Нагрев сетевой воды Dt, °С | Отношение
| Отношение
| Степень загрязнения b′, % | Вывод о состоянии подогревателя | |
| измеренный GИ | относительный
| ||||||||||||
| 0,9 | 9,00 | 174,5 | 24,5 | 12,5 | 40,0 | 3,20 | 0,51 | Неудовлетворительное | |||||
Результаты оценки состояния поверхности нагрева подогревателей типа ПСВ-315-3-23, основные бойлера (ОБ-1, 2)
| Дата проведения измерений | Температура воды на входе , °С
| Температура воды на выходе , °С
| Расход сетевой воды, т/ч | Давление пара , кгс/см2
| Температура насыщенного пара , °С
| Фактический температурный напор , °С
| Расчетный температурный напор, dtР, °С | Нагрев сетевой воды Dt, °С | Отношение
| Отношение
| Степень загрязнения b′, % | Вывод о состоянии подогревателя | |
| измеренный GИ | относительный
| ||||||||||||
| 02.12.2013г. (ОБ-1) | |||||||||||||
| 02.12.2013г. (ОБ-2) | |||||||||||||
Результаты оценки состояния поверхности нагрева подогревателя типа ПCВ-500-14-23, пиковый бойлер (ПБ)
| Дата проведения измерений | Температура воды на входе , °С
| Температура воды на выходе , °С
| Расход сетевой воды, т/ч | Давление пара , кгс/см2
| Температура насыщенного пара , °С
| Фактический температурный напор , °С
| Расчетный температурный напор, dtР, °С | Нагрев сетевой воды Dt, °С | Отношение
| Отношение
| Степень загрязнения b′, % | Вывод о состоянии подогревателя | |
| измеренный GИ | относительный
| ||||||||||||
| 02.12.2013г. (ПБ) | |||||||||||||