Русская версия English version

Система непрерывного мониторинга технического состояния и оперативной диагностики паровой турбины

К.Н. Бубнов, В.П. Жуков, А.В. Голубев, Е.В. Барочкин, С.И. Шувалов

Вестник ИГЭУ, 2023 г. выпуск 4, сс. 85—93

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса. Во время работы энергетического оборудования происходит его износ, который становится причиной снижения надежности и эффективности, неплановых остановов и аварий. На данный момент одним из перспективных направлений, позволяющих контролировать и анализировать техническое состояние энергетического оборудования, является предиктивная аналитика. В рамках предиктивной аналитики последовательно решаются задачи локализации отклонений технологических параметров и идентификации аномалий в эксплуатации энергетического оборудования. Эти задачи решаются путем статистического моделирования и с помощью методов классификации на основании группы известных прецедентов соответственно. Однако локализация отклонений и идентификация аномалий, имеющих медленнотекущий характер, для паровых турбин является сложной задачей. В связи с этим заслуживает внимания разработка метода непрерывного мониторинга технического состояния и оперативной диагностики на основе математической модели расходной характеристики отдельных отсеков паровой турбины, позволяющей учесть влияние изменения проходного сечения отсеков турбины на распределение давления по проточной части.

Материалы и методы. В рамках методологии матричной формализации в разработанной модели паровой турбины система линейных и нелинейных уравнений решается методами вычислительной математики. Решение оптимизационных задач диагностики состояния проточной части осуществляется методами математического программирования.

Результаты. Разработаны математическая модель теплофикационной паровой турбины Т-250/305-23.5-ДБ и метод непрерывного мониторинга технического состояния и оперативной диагностики паровой турбины, отличающийся возможностью локализации отклонения и идентификации аномалии путем восстановления по распределению давления по проточной части проходных сечений отсеков парой турбины.

Выводы. По результатам статистического анализа разработанная математическая модель теплофикационной паровой турбины Т-250/305-23.5-ДБ признана адекватной, а метод непрерывного мониторинга технического состояния и оперативной диагностики паровой турбины продемонстрировал непротиворечивость получаемых результатов и пригодность для решения задач диагностики на практике. Разработанные модель и метод могут быть использованы в качестве модуля при разработке программного комплекса предиктивной аналитики энергетического оборудования.

Список литературы на русском языке: 

1. Стратегия ремонтов паровых турбин на основе анализа надежности их узлов / Б.Е. Мурманский, Ю.М. Бродов, В.В. Лебедев, С.В. Васенин // Надежность и безопасность энергетики. – 2014. – № 4(27). – С. 58–63.

2. Снижение абразивной эрозии турбинных ступеней перегретого пара / В.Г. Орлик, Н.В. Аверкина, А.А. Азнабаев и др. // Электрические станции. – 2008. – № 12. – С. 33–41.

3. Модернизация первой ступени ЦСД турбины К-300-240 ЛМЗ с целью уменьшения эрозионно-абразивного износа проточной части / В.А. Хаимов, Ю.А. Воропаев, А.И. Левченко, Л.В. Федорова // Электрические станции. – 2011. – № 9. – С. 8–16.

4. Хаимов В.А., Качуринер Ю.Я., Воропаев Ю.А. Эрозионный износ твердыми частицами проточной части ЦСД-1 Т-250/300-240 // Электрические станции. – 2004. – № 4. – С. 14–20.

5. Отработка режима химической промывки турбин К-300-240 ХТГЗ под нагрузкой / Н.Г. Клейменов, В.М. Андрюшин, Е.Н. Коржов, А.В. Агапова // Теплоэнергетика. – 1977. – № 1. – С. 52–55.

6. Влияние водного режима работы паровых турбин сверхкритических параметров / Т.Х. Маргулова, Б.М. Трояновский, Г.С. Самойлович и др. // Теплоэнергетика. – 1977. – № 2. – С. 40–43.

7. Сахаров А.М. Тепловые испытания паровых турбин. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 238 с.

8. Технические средства диагностирования: Справочник / В.В. Клюев, П.П. Пархоменко, В.Е. Абрамчук и др.; под общ. ред. В.В. Клюева. – М.: Машиностроение, 1989. – 672 с.

9. Перминов И.А., Орлик В.Г. Диагностика технического состояния проточной части ЦВД и ЦСД по эксплуатационным измерениям давлений и температур пара в турбине // Электрические станции. – 2003. – № 6. – С. 38–41.

10. Эксплуатационная диагностика теплового состояния и экономичности паровых турбин ТЭС и АЭС / В.В. Божко, А.Н. Коваленко, В.М. Ляпунов, Л.А. Хоменко // Теплоэнергетика. – 2016. – № 5. – С. 45–50.

11. Развитие и совершенствование систем эксплуатационной диагностики производства ОАО НПО ЦКТИ турбоагрегатов ТЭС и АЭС / И.А. Ковалев, В.Г. Раковский, Н.Ю. Исаков, А.В. Сандовский // Теплоэнергетика. – 2016. – № 3. – С. 15–20.

12. Опыт эксплуатации системы диагностики рабочих лопаток ЦНД турбины К-210 ст. №2 Шатурской ГРЭС-5 / В.М. Гвоздев, А.И. Поляков, Н.Ю. Исаков, Э.С. Мандрыка // Электрические станции. – 2001. – № 8. – С. 16–18.

13. Хаимов В.А. Оптическая диагностика проточной части паровых турбин // Электрические станции. – 2014. – № 2. – С. 7–15.

14. Дон Э.А., Тарадай Д.В., Буглаев К.Е. Система диагностики температурных расширений турбоагрегатов // Электрические станции. – 2012. – № 9. – С. 42–47.

15. Буглаев К.Е., Дон Э.А., Тарадай Д.В. Применение системы СДАРТ для диагностики температурных расширений турбоагрегата // Теплоэнергетика. – 2005. – № 6. – С. 23–28.

16. Актуальность и проблема реализации мониторинга крутильных колебаний валопроводов турбоагрегатов на электростанциях / М.А. Биялт, П.Е. Черненок, Е.В. Бочкарев и др. // Электрические станции. – 2013. – № 8. – С. 50–57.

17. Калашников А.А. Некоторые вопросы развития автоматической диагностики систем регулирования турбоагрегатов // Теплоэнергетика. – 1988. – № 10. – С. 25–28.

18. Беликов Н.В., Занимонец Ю.М., Козлов Е.Г. Автоматизированная система для испытаний, контроля и диагностики паровых турбин всех типов // Теплоэнергетика. – 2000. – № 11. – С. 39–41.

19. Ковалев И.А., Исаков Н.Ю., Божков В.В. Комплексная диагностика как необходимое средство обеспечения эксплуатационной надежности турбоагрегата // Теплоэнергетика. – 2012. – № 3. – С. 12–17.

20. Разработка элементов системы мониторинга технического состояния турбоагрегатов ТЭС и АЭС / С.Н. Бойченко, В.Н. Костюков, Н.Ю. Кузьминых и др. // Теплоэнергетика. – 2017. – № 8. – С. 14–23.

21. Коршикова А.А., Идзон О.М. Модель раннего обнаружения аварийных ситуаций на оборудовании электростанций на основе метода наименьших потенциалов // Теплоэнергетика. – 2021. – № 10. – С. 37–44.

22. Опыт использования удаленного доступа и предсказательной аналитики состояния энергетического оборудования / С.А. Наумов, А.В. Крымский, М.А. Липатов, Д.Н. Скрабатун // Теплоэнергетика. – 2018. – № 4. – С. 21–33.

23. Опыт создания системы автоматического распознавания аномалий в работе энергетического оборудования / Д.Н. Немирович-Скрабатун, А.А. Персяев // Электрические станции. – 2022. – № 1. – С. 49–56.

24. Математическая модель расходных характеристик паротурбинных установок / К.Н. Бубнов, В.П. Жуков, С.Д. Горшенин, Е.В. Барочкин // Вестник ИГЭУ. – 2022. – Вып. 5. – С. 72–79.

25. Жуков В.П., Барочкин Е.В. Системный анализ энергетических тепломассообменных установок. – Иваново, 2009. – 176 с.

26. Биргер И.А. Техническая диагностика. – М.: Машиностроение, 1978. – 239 с.

27. Амосов А.А., Дубинский Ю.А., Копченова Н.В. Вычислительные методы для инженеров. – М.: Высш. шк., 1994. – 544 с.

28. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. – М.: Высш. шк., 2003. – 479 с.

Ключевые слова на русском языке: 
теплофикационная паровая турбина, диагностика паровой турбины, метод непрерывного мониторинга, математическая модель расходной характеристики отсеков паровой турбины, предиктивная аналитика
Ключевые слова на английском языке: 
cogeneration steam turbine, steam turbine diagnostics, continuous monitoring method, mathematical model of flow characteristics of steam turbine compartments, predictive analytics
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2023.4.085-093
Количество скачиваний: 
32