ВКУ

Воздухоосушительная консервационная установка (ВКУ)

Научная новизна

В настоящее время на рынке воздухоосушительных консервационных установок наблюдается чёткая тенденция роста и высокой востребованности решений, обеспечивающих высокую энергоэффективность.
Высокая востребованность подобных решений обусловлена складывающими тенденциями в области энергоэффективности, энергосбережения и экологии. Современный рынок требует от производителей нового уровня техники, отвечающего текущим трендам современной жизни.

Нашей компанией была осуществлена разработка Воздухоосушительной консервационной установки (ВКУ). Данный тип оборудования используется для осушения проточной части осевых частей турбин. Разработанная нами ВКУ обладает научно-технической и технологической новизной, потенциальными преимуществами перед мировыми аналогами, имеет существенный потенциал импортозамещения, а также коммерциализации на Российском и мировом рынках

В незагрязненной атмосфере при постоянной температуре и относительной влажности воздуха ниже 60% металл, имеющий чистую поверхность, устойчив к коррозии. На практике, вследствие естественных колебаний температуры и относительной влажности воздуха, при наличии гигроскопических примесей на поверхности металла, значение относительной влажности должно быть существенно ниже. Наличие в воздухе даже незначительных концентраций гигроскопической пыли или других примесей уменьшает «пороговую» величину влажности воздуха, при которой активность процесса коррозии возрастает. А при наличии на консервируемых металлических поверхностях рыхлых продуктов коррозии процесс стояночной коррозии существенно ускоряется, вследствие чего относительную влажность воздуха следует поддерживать в диапазоне не более 35–45%. Снижение относительной влажности воздуха во внутреннем объёме консервируемого оборудования и поддержание её значения ниже 40% на весь период простоя достигается путём постоянной или периодической продувки внутренних каналов и полостей осушенным воздухом повышенного давления.
Продувка внутренних полостей осушенным воздухом является наиболее совершенным и надёжным способом консервации турбоустановок и производится при выводе оборудования в резерв на срок 7 суток и более. Основные операции по консервации паротурбинной установки осушенным воздухом изложены в нормативном документе: РД 153-34.1-30.-502-00 «Методические указания по организации консервации теплоэнергетического оборудования воздухом».

Важнейшим показателем, определяющим выбор потребителями Воздухоосушительных консервационных установок, является их энергоэффективность, выражающаяся в удельном расходе топлива на единицу осушенного и поданного в консервируемый агрегат воздуха. Лучшие мировые аналоги производства General Electric, Alstom, Siemens, Toshiba, ABB, Mitsubishi имеют удельный расход равный 3,5 грамм условного топлива на 1 м3 осушенного воздуха.

Основные технические решения

Было установлено, что повысить энергоэффективность ВКУ, а значит и снизить удельный расход топлива, можно, повысив эффективность работы нагнетательного контура ВКУ. Для этой цели нами была применена многокомпрессорная схема установки. Методом экспериментального и вычислительного подходов нами было проведено изучение процесса движения воздушного потока в различных аэродинамических моделях нагнетательного контура различной конструкции, в том числе созданы математические модели течения воздушного потока для разного типа аэродинамических поверхностей. Основные задачи работы решались методами математического моделирования и экспериментальными методами. Методы математического моделирования базировались на использовании законов механики сплошных сред и теории аэродинамики. Расчеты параметров течения паровоздушного потока производились с помощью специализированного математического пакета программ. Экспериментальные исследования отрабатывались на специальном стенде с привлечением методов математической обработки результатов

Математическое проектирование многокомпрессорной ВКУ было осуществлено нашей компанией методом кинематического моделирования. Поскольку для каждой ступени турбины известны углы потока, то это позволило просчитать конкретное решение при проектировании проточной части. Затем при известных углах потока были вычислены скорости потока воздуха. Затем в математическую модель нами были добавлены параметры торможения, а также физические свойства рабочего тела, на основании чего был выполнен последовательный газодинамический расчет.
На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований процессов нами была установлена взаимосвязь аэродинамических внутриагрегатных условий течения воздушной смеси со значениями коэффициента эффективности, определяющего низкий удельный расход условного топлива на 1 м3 осушаемого воздуха.

На настоящий момент по результатам испытаний, сравнительных тестов и опытной эксплуатации ВКУ, наша разработка не менее чем на 8% опережает лучшие мировые аналоги производства General Electric, Alstom, Siemens, Toshiba, ABB, Mitsubishi и другие, по значению показателя удельного расхода условного топлива на 1 м³ осушаемого воздуха.

Основные характеристики (функциональное назначение, основные потребительские качества и параметры продукта)

ВКУ работает по принципу конденсации влаги из воздуха при его охлаждении ниже температуры точки росы. Применяется главным образом для консервации энергетических турбоустановок. Консервация турбоустановок достигается за счет продувки проточной части осушенным воздухом с влажностью не более 40%. Воздух всасывается из машинного зала, фильтруется, затем осушается и по соединительным патрубкам с помощью турбинного компрессора ВКУ подаётся в турбоустановку.

Использование ВКУ нашей разработки снижает влажность воздуха в проточной части турбинного оборудования до уровня менее 40%, что практически полностью предотвращает развитие очагов коррозии, которые являются концентраторами высоких динамических напряжений, возникающих в процессе работы. Это касается как вращающихся деталей (рабочие лопатки, диски, втулки), так и статорных (диафрагмы, обоймы).

Наша ВКУ имеет высококонкурентное значение наиболее важного для пользователей показателя, определяющего его высокие потребительские свойства, а именно, низкий удельный расход топлива на единицу осушенного и поданного в консервируемый агрегат воздуха. Удельный расход топлива является важнейшим показателем, определяющим энергоэффективность ВКУ. Лучшие мировые аналоги производства General Electric, Alstom, Siemens, Toshiba, ABB, Mitsubishi имеют удельный расход условного топлива равный 3,5 грамм и выше на 1 м³ осушаемого воздуха. Разработанная нашей компанией ВКУ позволяет производить работы по консервации с удельным расходом топлива не более чем 3,2 грамма условного топлива на 1 м³ воздуха

Таким образом ВКУ нашей разработки позволяет снизить удельный расход условного топлива не менее чем на 8% по сравнению с лучшими мировыми аналогами производства General Electric, Alstom, Siemens, Toshiba, ABB, Mitsubishi.

Главным преимуществом созданного нами продукта является способность существенно снизить издержки потребителей на условное топливо для консервации турбинного оборудования сухим воздухом, снизив тем самым себестоимость производимой электроэнергии, поскольку стоимость ремонтных работ и мероприятий по модернизации турбинного парка закладывается в готовую продукцию.

Данные преимущества доступны потребителю по цене существенно ниже цены конкурентного оборудования, имеющие худшие характеристики энергоэффективности.

Кроме этого, установка VERTA-1000 оснащается Измерительно-регистрирующим комплексом (ИРК), входящим в систему управления, позволяющим контролировать и архивировать весь процесс осушения турбины.

1. Назначение комплекса

Комплекс работает в системе сбора данных («SCADA») и регистрации параметров системы консервации наддувом подогретым воздухом в доверительных точках.
Комплекс входит в дополнительный комплект поставки для системы управления установки VERTA-1000 и предназначен для измерения и непрерывного преобразования дискретных значений параметров в дополнительных точках измерения, в частности относительной влажности и температуры в токовый сигнал с последующим преобразованием и выводом данных на монитор и/или принтер комплекса в графическом и табличном виде.

2. Состав комплекса

Измерительно-регистрационный комплекс (ИРК) состоит:

• измерительный преобразователь (датчик) температуры и влажности ИПТВ 056 (или ДВТ-02) ;
• регистратор электронный «Параграф ЖКИ-РР»;
• конвертер (преобразователь) интерфейсов ARC-485;
• ноутбук (нетбук) типа eMachines (eM250);
• манипулятор типа «Мышь»;
• съемный диск-накопитель (Flash-накопитель);
• комплект соединительных проводов (для гнезд USB) (длиной до 3 м).

Состав комплекса, количество датчиков и электронных регистраторов определяется количеством дополнительных доверительных точек измерения.

Сравнение технико-экономических характеристик продукта с зарубежными и отечественными аналогами
Для пользователей энергетического оборудования наиболее важным показателем, определяющим потребительские характеристики генерирующего оборудования, является удельный расход топлива на единицу осушаемого и подаваемого воздуха.

В сравнении с прямыми аналогами разработанная нами Воздухоосушительная консервационная установка VERTA-1000 превосходит их по показателю удельного расхода условного топлива, что является важнейшим потребительским свойством данных агрегатов.

По цене наша ВКУ существенно дешевле импортного аналога и значительно дешевле отечественный аналога, обладая при этом существенно более высокими потребительскими качествами.
Низкая цена продукта обусловлена:
⦁ Производством на собственном высокопроизводительном оборудовании, что позволяет изготавливать сложные детали в минимальное время.
⦁ Технологичностью способа изготовления, которое существенно упрощено за счет примененных конструктивных решений.
⦁ Существенно более низким фондом заработной платы для сотрудников требуемой квалификации в сравнении со странами, где производятся аналоги.

Проведённый технико-экономический сравнительный анализ технических и экономических характеристик созданной нами ВКУ с зарубежными и отечественными аналогами показал явные конкурентные преимущества продукции нашей компании перед конкурентными предложениями, как по техническим характеристикам, так и по экономическим показателям.