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
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.
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.