Academic literature on the topic 'Турбінний режим'

В Україні у більшості блоків АЕС закінчився проектний термін експлуатації. У зв’язку з цим запропоновано продовжити термін експлуатації АЕС за рахунок комбінування з газотурбінною установкою (ГТУ), а саме, використання котла-утилізатора (КУ) на відпрацьованих газах для виробництва 20% номінальної витрати пари. При цьому потужність реакторної установки знижується до 80%, що дає можливість збільшити ресурс роботи реактора за рахунок зменшення швидкості накопичення флюенсу, а парова турбіна буде працювати при номінальному режимі. До того ж ГТУ може використовуватися у якості резервного джерела енергії для реакторної установки. В представлених в літературі схемах комбінування паротурбінних установок (ПТУ) АЕС з ГТУ розглядаються варіанти збільшення потужності парової турбіни. З проведеного аналізу видно, що це завжди призводить до непроектного режиму, який характеризується зниженням ефективності роботи ступенів та турбіни в цілому. В запропонованій схемі ПТУ працює в номінальному режимі з проектним ресурсом та ефективністю. В роботі розглянуто методику розрахунку запропонованої схеми ком­бінування ГТУ з АЕС та проведено оптимізацію основних параметрів (ступінь стиснення газу, температура газу після КУ, температурний напір в КУ) відносно максимуму електричного ККД ГТУ та ядерно-енергетичного комплексу (ЯЕК) (ηГТУ = 40,79%; ηЯЕК = 41,19%). Проаналізовано схему з про­міжним перегрівом газу в КУ. В результаті визначено, що проміжний перегрів газу в дозволяє підвищити ККД ГТУ до 45,44% (Т0 = 1350 ºС, ступінь стиснення 25 та температура газу на виході КУ 903 К). При цьому ККД ЯЕК ηЯЕК = 42,9%. Такий режим роботи протягом 20 років дає можливість продовжити термін експлуатації АЕС на 5 років, що достатньо для будівництва нового блоку. В автономному режимі, при байпасі КУ та нагріві повітря в регенеративному підігрівачі, ηГТУ = 50,87%

Водно-хімічний режим (ВХР) повинен бути спрямований на забезпечення і підтримання норм якості водного теплоносія і стану внутрішніх поверхонь обладнання основного контуру для досягнення безаварійної роботи устатковання АЕС. Водно-хімічний режим АЕС повинен забезпечувати безпечну кількість відкладень на поверхнях тепловиділяючих елементів і технологічних каналів, допустимі швидкості корозії конструкційних матеріалів основного пароводяного тракту, а також високу якість насиченої пари, що не спричиняє неприпустимих відкладень у турбіні. До засобів забезпечення водно-хімічного режиму АЕС відносять післямонтажну підготовку обладнання основних і допоміжних контурів, безперервне продування контуру багаторазової примусової циркуляції (КМПЦ) за номінальних режимів установок спецводоочищення (СВО-1); очищення всього потоку турбінного конденсату на фільтрах конденсатоочищення; підготовку додаткової води на хімводоочищення і на (СВО-4); очищення підживлювальної води на установках спеціального водоочищення (СВО-5), дегазацію турбінного конденсату і живильної води в деаераторі турбіни; хімічний контроль, що полягає у визначенні нормовано контрольованих показників водного теплоносія для установлення рівня його якості та оцінювання засобів забезпечення водно-хімічного режиму. Тому від ступеня чистоти води і водяної пари та рівня підтримки корекційних добавок залежить надійна робота обладнання.

Апробовано застосування методів інженерної геометрії для апроксимації функціональних двопараметричних залежностей універсальних характеристик гідротурбін, які являють собою сукупність розімкнених та зімкнених ліній на площині, що характеризують результати експериментальних досліджень фізичних моделей турбін. Універсальні характеристики наведені в номенклатурі гідротурбін і слугують вихідною інформацією для вибору параметрів натурних зразків та визначення режимів їх ефективної експлуатації. Вони дозволяють розрахувати діаметр робочого колеса для отримання заданої потужності; номінальне число обертів турбіни; значення ККД і допустимі висоти відсмоктування при всіх напорах і потужностях; відкриття напрямного апарату для будь-якого навантаження турбіни. Проведення багатоваріантних розрахункових досліджень потребує цифрового оброблення вихідної графічної інформації та її подальшого використання. Тому були розглянуті питання апроксимації кривих та поверхні кубічними сплайн-функціями, графічного визначення максімори поверхні та графічного визначення перетину поверхонь. Розроблено методичні положення визначення енергоефективного режиму роботи пропелерних та радіально-осьових гідротурбін при змінних витратах води та частоти обертання. Положення ґрунтуються на застосуванні методів інженерної геометрії для апроксимації універсальної характеристики турбіни у формі поверхні тривимірного геометричного тіла та визначення максімори поверхні, яка характеризує оптимальну функціональну залежність між відкриттям напрямного апарату і частотою обертання, що забезпечує найбільшу енергетичну ефективність процесу перетворення гідроенергетичного потенціалу водотоку в механічну енергію обертового руху турбіни. Запропоновано алгоритм розрахунку коефіцієнтів апроксимаційних кубічних сплайн-функцій універсальної характеристики гідротурбіни для визначення та реалізації законів керування енергоефективними режимами роботи гідроагрегатів при одночасній зміні двох параметрів керування. Алгоритм полягає в апроксимації вихідної універсальної характеристики гідротурбіни на рівномірну сітку параметрів керування з подальшим прямим розрахунком коефіцієнтів сплайн-функцій за рекурентними співвідношеннями. Бібл. 17, рис. 7.

З ростом частки відновлюваних джерел в електроенергетичної мережі України, відбувається негативний вплив на якість електричної енергії так і на саму мережу. Одним із варіантів ефективної інтеграції відновлюваних джерел в електроенергетичну мережу це акумулювати її енергію з подальшим використанням. Оскільки основною проблемою відновлюваних джерел являється її непостійність і пульсація в часі, то її акумулювання в такі періоди прийнятний варіант. В Україні найбільшу частку по виробітку за рік займають вітроелектричні станції, що в основному знаходяться на півдні України. Саме там концентрація великих вітроелектричних станцій зумовлюють нестаціонарну роботу електричної мережі, що в свою чергу призводить до їх відключення при великих пульсаціях генерування електричної енергії. Акумулювання енергії вітру можливе в різних виконаннях, але в даному дослідженні вивчається варіант з гідроакумулюванням цієї енергії для подальшим використанням через гідравлічну турбіну. Тобто досліджуватиметься процес перетворення енергії вітру в кількісні показники накопичення води протягом визначеного часу. В якості об’єкту дослідження виступатиме вітроводонасосна установка. Моделювання такого процесу відбуватиметься з поєднання трьох складових: моделі вітру, модель вітрової турбіни, модель насосу. Моделювання здійснюватиметься для різних потужностей насосу за постійної потужності вітроустановки для визначення найефективнішого варіанту роботи вітроводонасоної установки. Для співвідношення різних варіантів вітроводонасосної установки з різними потужностями насосів використовуватимемо відносні одиниці виміру, оскільки характеристики насосів в відносних одиницях ідентичні в межах одного класу. Параметром, яким буде оцінюватись робота вітроводонасосної установки служитиме річна величина продуктивності даної установки у відсотковому відношенні за річного розподілу енергії вітру для обраного регіону. Робота установки моделюватиметься тільки за номінального режиму роботи з урахуванням пульсацій вітру та обмежень в моделюванні роботи вітрової турбіни і насосу з досвіду їх експлуатації. Бібл. 25.,табл. 3, рис. 4.

У міру збільшення встановлених потужностей відновлюваних джерел енергії на основі сонячних та вітроелектростанцій збільшується необхідність у резервних джерелах потужності. Серед недоліків відновлюваних джерел енергії, які обмежують їх широке застосування, –невисока щільність енергетичних потоків і їх мінливість у часі. Особливо цей фактор впливає на виробництво електроенергії вітро- і фотоелектростанціями: графік виробництва енергії має імовірнісний характер. Джерелом маневрової потужності може бути гідроакумулювальна електростанція. Гідроакумулювальні електростанції за досить тривалий час зарекомендували себе як відносно прості й надійні станції, що володіють максимальними маневреними можливостями – швидким набором та скиданням навантаження, великим діапазоном регулювання. Стаття присвячена розробленню імітаційної моделі гідроакумулювальної електростанції в генераторному режимі роботи паралельно з вітроелектростанцією на автономну мережу. За основу взята відома модель –вітротурбіназ асинхронним генератором у складі вітродизельної системи в ізольованій електричній мережі, яка була доповнена блоками гідравлічної турбіни з регулятором та синхронним генератором. Модель реалізована у сучасному математичному пакеті MATLAB. За допомогою створеної моделі були проведені теоретичні дослідження роботи вітротурбіни з асинхронним генератором при застосуванні стохастичної складової швидкості вітру. При цьому було проаналізовано вплив стохастичної складової швидкості вітру на вихідні параметри асинхронного генератора, як-от швидкість, частота, напруга, струм. Також були проведені дослідження гідравлічної турбіни та синхронного генератора в динамічних і квазістатичних режимах роботи. Розроблена імітаційна модель роботи гідроакумулювальної електростанції паралельно з вітроелектростанцією на автономну мережу дозволяє досліджувати параметри електричної енергії як в стаціонарних, перехідних режимах роботи, так і в аварійних. В роботі доведено, що стохастична складова швидкості вітру суттєво впливає на частоту обертання й частоту мережі, що зумовлює зміну вихідних електричних параметрів, які впливають на всю електромеханічну систему. Бібл. 21, рис. 7.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.17 – гідравлічні машини і гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019 р. Дисертацію присвячено вирішенню науково-практичної задачі удосконалення проточних частин високонапірних оборотних гідромашин за рахунок розробки методів розрахунку та аналізу їх гідродинамічних характеристик. На підставі розгляду тенденцій розвитку гідроенергетики України, з урахуванням ролі високонапірних оборотних гідромашин в об'єднаній енергетичній системі, відмічено актуальність проектування нових проточних частин. Визначено переваги та недоліки існуючих методів дослідження гідродинамічних процесів у проточних частинах оборотних гідромашин. Наведені результати розрахунку гідродинамічних характеристик елементів проточної частини на основі методу осереднених безрозмірних параметрів для оборотних гідромашин ОРО200-В-100 та ОРО500-В-100. Застосована математична модель робочого процесу гідромашини на основі блочно-ієрархічного підходу для проведення дослідження балансу енергії. Визначено вплив геометричних параметрів елементів проточної частини на показники роботи. Проведено чисельне дослідження просторової течії рідини в проточній частині високонапірних оборотних гідромашин за допомогою CFD, що дозволило визначити та візуалізувати картину течії. Складено баланси енергії гідромашин ОРО200-В-100 та ОРО500-В-100. Відмічено, що розподіл втрат по елементам проточної частини нерівномірний: для ОРО200-В-100 найбільшу частину втрат складають втрати в робочому колесі (близько 56 %), для ОРО500-В-100 – втрати у підводі (близько 62 %). Описано основні положення визначення оптимального режиму роботи оборотної гідромашини. Запропоновано та досліджено модифікований підвід для тихохідної оборотної гідромашини ОРО500-В-100, щоб підвищити її енергетичні показники: краще узгоджені елементи ПЧ та гідравлічний ККД збільшився на 2 %.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.05.17 – Hydraulic machines and hydropneumatic units. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", 2019. The tеhesis is devoted to the solution of the scientific and practical problem of improvement of the water passages of the high-pressure reversible hydraulic due to calculation and analysis their hydrodynamic characteristics. Based on the review of the trends in the development of hydropower engineering in Ukraine and given the role of high-pressure reversible hydraulic machines in the United Power System, it was noted that the designing a new flow parts is topical task. Advantages and disadvantages of the existing methods for research hydrodynamic processes in water passages of reversible hydraulic machines were identified after their analysis. The results of the calculation of the hydrodynamic characteristics of the elements of the water passages based on the method of averaged dimensionless parameters using the example of reversible hydraulic machines OPO200-B-100 and OPO500-B-100 were demonstrated. The mathematical model of the hydraulic machine working process based on a block-hierarchical approach was used to study the energy balance in the turbine and pump modes of hydraulic machines. The influence of the geometrical parameters of the elements of the water passage on the performance was determined: how the angle of flow in the spiral casing (cп ), the height of the wicket gate (b0 D) and the shape of the wicket gate profile influence the value of the coefficient resistance in the wicket gate. A numerical study of the three-dimensional flow of fluid in the water passage of high-pressure reversible hydraulic machines was carried out using the CFD software. This program allows determining the character of the flow and presenting the fields of distribution of velocity components, pressure and streamlines. The balances of energy were compiled: for the OPO200-B-100 in the turbine and pump operation modes, for the OPO500-B-100 in the turbine operation mode. It is noted that the distribution of losses on the elements of the water passage is not uniform: for the OPO200-B-100, the greatest part of the total losses are losses in the runner (about 56%), for OPO500-B-100 - losses in the inlet (about 62%). The main points for determining the optimal operating mode of the reversible hydraulic machine are described. The modified inlet for low-speed high-pressure hydraulic machine OPO500-B-100 was proposed and investigated to increase energy performance of hydraulic machine. The spiral casing was expanded, the number of stay vane blades and wicket gate blades were reduced to 16. As a result of the calculations of the modified inlet, the obtained results showed that the second variant made it possible to better align the elements of the water passage and the hydraulic efficiency increased by 2 %.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.17 – гідравлічні машини і гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019 р. Дисертацію присвячено вирішенню науково-практичної задачі удосконалення проточних частин високонапірних оборотних гідромашин за рахунок розробки методів розрахунку та аналізу їх гідродинамічних характеристик. На підставі розгляду тенденцій розвитку гідроенергетики України, з урахуванням ролі високонапірних оборотних гідромашин в об'єднаній енергетичній системі, відмічено актуальність проектування нових проточних частин. Визначено переваги та недоліки існуючих методів дослідження гідродинамічних процесів у проточних частинах оборотних гідромашин. Наведені результати розрахунку гідродинамічних характеристик елементів проточної частини на основі методу осереднених безрозмірних параметрів для оборотних гідромашин ОРО200-В-100 та ОРО500-В-100. Застосована математична модель робочого процесу гідромашини на основі блочно-ієрархічного підходу для проведення дослідження балансу енергії. Визначено вплив геометричних параметрів елементів проточної частини на показники роботи. Проведено чисельне дослідження просторової течії рідини в проточній частині високонапірних оборотних гідромашин за допомогою CFD, що дозволило визначити та візуалізувати картину течії. Складено баланси енергії гідромашин ОРО200-В-100 та ОРО500-В-100. Відмічено, що розподіл втрат по елементам проточної частини нерівномірний: для ОРО200-В-100 найбільшу частину втрат складають втрати в робочому колесі (близько 56 %), для ОРО500-В-100 – втрати у підводі (близько 62 %). Описано основні положення визначення оптимального режиму роботи оборотної гідромашини. Запропоновано та досліджено модифікований підвід для тихохідної оборотної гідромашини ОРО500-В-100, щоб підвищити її енергетичні показники: краще узгоджені елементи ПЧ та гідравлічний ККД збільшився на 2 %.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.05.17 – Hydraulic machines and hydropneumatic units. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", 2019. The tеhesis is devoted to the solution of the scientific and practical problem of improvement of the water passages of the high-pressure reversible hydraulic due to calculation and analysis their hydrodynamic characteristics. Based on the review of the trends in the development of hydropower engineering in Ukraine and given the role of high-pressure reversible hydraulic machines in the United Power System, it was noted that the designing a new flow parts is topical task. Advantages and disadvantages of the existing methods for research hydrodynamic processes in water passages of reversible hydraulic machines were identified after their analysis. The results of the calculation of the hydrodynamic characteristics of the elements of the water passages based on the method of averaged dimensionless parameters using the example of reversible hydraulic machines OPO200-B-100 and OPO500-B-100 were demonstrated. The mathematical model of the hydraulic machine working process based on a block-hierarchical approach was used to study the energy balance in the turbine and pump modes of hydraulic machines. The influence of the geometrical parameters of the elements of the water passage on the performance was determined: how the angle of flow in the spiral casing (cп ), the height of the wicket gate (b0 D) and the shape of the wicket gate profile influence the value of the coefficient resistance in the wicket gate. A numerical study of the three-dimensional flow of fluid in the water passage of high-pressure reversible hydraulic machines was carried out using the CFD software. This program allows determining the character of the flow and presenting the fields of distribution of velocity components, pressure and streamlines. The balances of energy were compiled: for the OPO200-B-100 in the turbine and pump operation modes, for the OPO500-B-100 in the turbine operation mode. It is noted that the distribution of losses on the elements of the water passage is not uniform: for the OPO200-B-100, the greatest part of the total losses are losses in the runner (about 56%), for OPO500-B-100 - losses in the inlet (about 62%). The main points for determining the optimal operating mode of the reversible hydraulic machine are described. The modified inlet for low-speed high-pressure hydraulic machine OPO500-B-100 was proposed and investigated to increase energy performance of hydraulic machine. The spiral casing was expanded, the number of stay vane blades and wicket gate blades were reduced to 16. As a result of the calculations of the modified inlet, the obtained results showed that the second variant made it possible to better align the elements of the water passage and the hydraulic efficiency increased by 2 %.

Побудована нелінійна модель парової турбіни К-1000-60/1500-2 як об’єкта автоматичного керування в відносних змінних стану, що враховує експериментальні дані регулюючих органів і використовує мінімальну кількість обчислень. На основі цієї моделі для дослідження режиму скидання навантаження побудовані графіки зміни змінних тиску та частоти.
A nonlinear model of the steam turbine K-1000-60/1500-2 was constructed as an object of automatic control in relative variables, which takes into account experimental data of regulatory bodies and uses a minimal amount of computations. On the basis of this model, graphs of changes in pressure and frequency variables are constructed for investigating the load reset mode.