Geum.ru

Методические указания по нормированию топливно-энергетических ресурсов при производстве электрической энергии для предприятий, расположенных на территории

Вид материалаМетодические указания
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

Снижение экономичности вызывает перерасход топлива. В ГТУ оно связано, кроме того, со снижением максимально достижимой мощности.

Состояние ГТУ, систем автоматического управления и вспомогательного оборудования должно обеспечивать возможность эксплуатации с номинальными параметрами (температуры газов, частотами вращения свободных валов и т.д.). Ограничения по каким-либо из этих параметров из-за неисправностей оборудования или нарушения настройки регулирования приводят к ограничению нагрузки и снижению экономичности ГТУ.

При нагрузке, равной 50% номинальной, установки ГТ-100 и ГТ-35 расходуют на выработку 1 кВт.ч электроэнергии на 130 - 150 г условного топлива больше, чем при номинальной нагрузке. В связи с этим диспетчерские графики нужно разрабатывать таким образом, чтобы мощность ГТУ использовалась по возможности полностью. На электростанциях, где установлено несколько ГТУ, снижение мощности должно производиться не частичным разгружением работающих агрегатов, а поочередным их отключением.

Необходимо поддерживать чистоту проточной части компрессоров, турбин и теплообменных аппаратов необходимо потому, что загрязнения вызывают ухудшение их рабочих характеристик и могут привести к снижению надежности ГТУ.

Утечки воздуха и газа ухудшают показатели ГТУ. Они, а также течи топлива, масла и воды являются признаками повреждений, развитие которых может вызвать аварию и вывести ГТУ из строя. Течи топлива и масла создают опасность пожара или взрыва. Утечки ухудшают условия работы персонала и оборудования.

Содержание оксидов азота в отработавших газах ГТУ при работе от 0,5 до 1,0 номинальной нагрузки не должно превышать 50 мг/м3 на газообразном топливе и 100 мг/м3 на жидком (при условной объемной концентрации кислорода 15%).

Уровень звука (шум) на площадке обслуживания на расстоянии 1 м от обшивки работающей ГТУ не должен превышать 80 дБА.

Система регулирования ГТУ должна удовлетворять следующим требованиям:

- устойчиво поддерживать заданную электрическую нагрузку;

- удерживать ГТУ на холостом ходу при номинальной частоте вращения ротора;

- обеспечивать надежную работу ГТУ на режимах пуска и останова, а также останов агрегата в аварийных ситуациях;

- обеспечивать при изменении нагрузки плавное изменение режима работы ГТУ;

- удерживать частоту вращения ротора, не вызывающую срабатывания автомата безопасности при мгновенном сбросе максимальной нагрузки до нуля (для ГТУ со свободной силовой турбиной значение нагрузки указывается в технических условиях);

- поддерживать температуру газов перед турбиной (турбинами) на требуемом уровне, не допуская ее повышения до предельного значения, при котором срабатывает аварийная защита;

- иметь нечувствительность системы ограничения температуры газов не более 10 °С;

- иметь степень статической неравномерности регулирования частоты вращения генераторного вала в пределах 4 - 5% номинальной (возможное повышение степени неравномерности для улучшения условий эксплуатации ГТУ конкретных типоразмеров должно быть указано в технических условиях; минимальная местная степень статической неравномерности должна быть не ниже 2%);

- иметь степень нечувствительности при любой нагрузке не более 0,2% номинальной частоты вращения.

Возможность и продолжительность работы ГТУ с отклонениями от нормальной частоты вращения должна быть регламентирована техническими условиями на ГТУ.

Изменения состояния ГТУ при пусках и нагрузке на рабочих режимах могут происходить очень быстро. Чтобы обеспечить при этих изменениях нормальные режимы работы ГТУ и выработку электроэнергии требуемой частоты, необходимо быстро и согласованно управлять несколькими регулирующими органами. Такое управление осуществляется только средствами автоматического регулирования, требования к которому изложены в настоящем пункте.

Основным средством выполнения этих требований является в настоящее время регулирование частоты вращения вала электрического генератора, а иногда и свободных валов ГТУ.

Важное требование, которому должны удовлетворять системы регулирования, - это обеспечение устойчивости, т.е. надежного перехода установившегося состояния в другое, требуемое по условиям работы (например, с меньшей нагрузки на большую). Другими словами, изменение работы под действием автоматических регуляторов или после оператора не должно сопровождаться незатухающим колебанием параметров, а новый режим работы ГТУ должен устойчиво выдерживаться.

Устойчивая работа агрегата и надежное управление им на холостом ходу важны для синхронизации электрического генератора и включения его в сеть. Точное выдерживание частоты вращения холостого хода, отсутствие колебаний свидетельствуют об исправности системы регулирования.

Требуемая последовательность операций при пусках и остановах осуществляется обычно по определенной программе с помощью автоматов, в которых используются реле или логические элементы. Команды от этих автоматов вырабатываются с учетом времени и завершенности предыдущих операций и информации о режимах работы ГТУ (например, частотах в лов). Команды передаются на участвующие в процессе пуска и станционные системы и оборудование, а касающиеся непосредственно ГТУ - реализуются через ее собственную систему регулирования. Неисправности регулирования во время пусковых режимов могут создать аварийные ситуации. При изменениях регулируемых параметров, превышающих допустимые пределы, система регулирования должна автоматически останавливать ГТУ, дублируя действия соответствующих защитных устройств.

Испытание на сброс нагрузки является наиболее общим, объективным и убедительным способом оценки рабочих качеств системы регулирования. К ГТУ предъявляются требования об удержании сброса нагрузки, а сами испытания проводятся независимо от целесообразности или необходимости выполнения этих требований в конкретных условиях эксплуатации, в частности, даже в тех случаях, когда ГТУ после сброса нагрузки и отключения защитой может быть запущена, включена в сеть и нагружена за несколько минут. Применительно к ГТУ со свободной генераторной турбиной допускается проведение испытаний на сброс нагрузки не до холостого хода, а до нагрузки собственных нужд электростанции. Удержать такой сброс, не прибегая к чрезмерному усложнению системы регулирования, значительно проще.

Наличие в системах регулирования устройств, автоматически поддерживающих номинальную температуру газов, обеспечивает работу ГТУ с наилучшими экономическими показателями. Это особенно важно в установках с промежуточным подогревом газов (например, ГТ-100), где соотношение температур газов перед турбинами высокого и низкого давления может существенно при изменении внешних условий.

Настройка системы регулирования выполняется таким образом, чтобы связи расходов топлива и открытия антипомпажных клапанов с положением механизма управления и регулируемыми параметрами (например, частом вращения вала или валов ГТУ) обеспечивали устойчивую беспомпажную работу компрессоров при пусках и режимах частичных нагрузок.


3.2. Энергетические характеристики ГТУ


Типовая энергетическая характеристика установки


Типовая энергетическая характеристика установки рассчитывается на основании обобщенных результатов представительных испытаний нескольких (не менее трех) установок одного типа, проведенных после окончания монтажа и наладочно-доводочных работ.

Типовая энергетическая характеристика газотурбинной установки состоит из:

1) диаграммы режимов - зависимости мощности ГТУ при различной температуре газа перед (или за) турбиной от температуры наружного воздуха;

2) зависимости полного расхода тепловой энергии на ГТУ от мощности;

3) комплекса поправок к мощности и расходу тепловой энергии на изменение метеоусловий и эксплуатационных факторов: барометрического давления, частоты сети, температуры охлаждающей воды; наработки на один пуск, сопротивления выхлопного тракта и др.

Для установок с отпуском тепловой энергии в типовую характеристику включаются также:

1) зависимость температуры и расхода газа на выходе из турбины от температуры газов перед турбиной и температуры наружного воздуха;

2) зависимость удельной теплопроизводительности теплообменника, включенного на выхлопе ГТУ, от расхода газа за турбиной;

3) соответствующие поправочные кривые, в том числе поправки к мощности на изменение сопротивления выхлопного тракта.

Выражение диаграммы режимов, зависимости расхода тепловой энергии от мощности, зависимостей температуры газа и расхода газа от мощности и всех поправок, кроме графической, также и в аналитической форме обеспечивает возможность применения ЭВМ как при планировании, так и при составлении отчетов о работе ГТУ.


Энергетическая характеристика установки


Энергетическая характеристика для конкретной установки рассчитывается на основе типовой энергетической характеристики газотурбинной установки данного типа с учетом конкретных изменений в ее схеме и изменения ее мощности из-за изменения состояния отдельных элементов, не поддающихся восстановлению в капитальный ремонт. Изменение мощности определяется по результатам представительных тепловых испытаний, выполненных при участии сторонней организации после окончания монтажа или капитального ремонта. При невыполнении во время капитального ремонта типовых работ в полном объеме энергетическая характеристика должна составляться по показателям, отвечающим полностью выполненному объему работ.

Диаграмма режимов и зависимость расхода тепловой энергии от мощности рассчитываются и строятся без допусков на ухудшение состояния оборудования в межремонтный период, которое происходит даже при технически оптимальном уровне эксплуатации. Ухудшение показателей ГТУ в межремонтный период учитывается при планировании и отчетности поправками к мощности и расходу тепловой энергии в зависимости от наработки, считая от предшествующего капитального ремонта. Эти поправки должны быть рассчитаны для энергетической характеристики с учетом мероприятий, выполняемых для поддержания стабильности показателей оборудования в межремонтный период (промывка проточных частей компрессоров без вскрытия и т.д.).

Суммарные поправки в соответствии с (18) не должны превышать: на снижение мощности - 5%, на снижение КПД установки - 3%.

Характеристики для установок с отпуском тепловой энергии должны содержать конкретные для данной установки зависимости для определения температуры и расхода газа на входе в теплообменник, характеристики теплообменника и условия работы тепловой сети (см. типовую энергетическую характеристику установки). Эти зависимости должны быть достаточными для расчета отпуска тепловой энергии при работе в заданном режиме.

При отсутствии типовых энергетических характеристик энергетические характеристики составляются на основе тепловых испытаний данного агрегата или однотипного агрегата, работающего в аналогичных условиях. Если такие данные отсутствуют, то расчет нормативных ТЭП может быть выполнен на основе гарантийных и расчетных данных заводов-изготовителей с учетом результатов эксплуатационных испытаний и измерений, а также данных, заложенных в проекте электростанции.

Использование энергетических характеристик, составленных на основе недостаточно надежных результатов испытаний, данных эксплуатации или расчетным путем по гарантийным данным заводов-изготовителей допускается лишь временно, до проведения представительных испытаний или до получения материалов по испытаниям аналогичного оборудования на других электростанциях.

Испытания ГТУ, результаты которых принимаются за основу для составления энергетических характеристик, должны быть проведены комплексно со вспомогательным оборудованием в диапазоне возможных рабочих нагрузок при оптимальном режиме работы. Эти испытания должны проводиться при исправном состоянии всего основного и вспомогательного оборудования.


3.3. Исходные материалы для планирования

и отчетности


Перечень исходных материалов

для планирования и отчетности


1. Перечень исходных материалов для планирования и отчетности, экономичность работы ГТУ определяются техническими характеристиками установки, режимами работы согласно графикам нагрузок, внешними условиями и состоянием оборудования.

2. В качестве основных исходных материалов для планирования следует использовать:

- энергетические характеристики конкретных газотурбинных установок;

- характеристики установок собственных нужд и экспериментальные данные о расходе электроэнергии на них;

- экспериментальные данные о расходах топлива на пуски ГТУ;

- характерные графики электрической и тепловой нагрузок на планируемый период;

- графики капитальных и текущих ремонтов основного и вспомогательного оборудования;

- календарный план проведения реконструкции и модернизации оборудования, а также план организационно-технических мероприятий по экономии топлива с оценкой их экономической эффективности;

- данные метеостанции об изменении температуры наружного воздуха и барометрического давления за календарный планируемый период (по среднедолголетним данным).

3. Для отчета и анализа технико-экономических показателей ГТУ и электростанций следует использовать:

- энергетические характеристики;

- суточные ведомости ГТУ;

- суточные ведомости выработки электрической энергии и расхода электрической энергии на собственные нужды;

- суточные ведомости отпуска тепловой энергии;

- суточные записи температур наружного воздуха и барометрического давления.


Определение расхода электроэнергии

на собственные нужды


1. Расход электроэнергии на собственные нужды (СН) на выработку электрической энергии и теплоты определяется для групп газотурбинных установок и электростанций в целом.

В расход электроэнергии на СН включаются затраты электроэнергии на привод вспомогательных механизмов и устройств: насосы жидкого топлива I и II подъема, циркуляционные насосы охлаждающей воды, маслонасосы системы регулирования и смазки, насос системы газоохлаждения, вентиляционная установка машинного зала, эксгаустеры масляных паров подшипников и т.д.

В расход электроэнергии на собственные нужды не включаются расходы на:

- перекачивающие насосы, установленные в теплосети вне территории электростанции;

- центральные ремонтные мастерские электростанции;

- монтаж и предварительное опробование вновь устанавливаемого основного и вспомогательного оборудования до сдачи его в эксплуатацию;

- водоснабжение и освещение рабочих поселков и непроизводственных помещений.

Потери электроэнергии в повышающих трансформаторах электростанции относятся к потерям в электрических сетях и входят в общий отпуск электроэнергии с шин электростанции.

Из общего расхода электроэнергии на собственные нужды на отпущенную теплоту относят только электроэнергию, расходуемую сетевыми насосами и другими стационарными установками, обеспечивающими отпуск теплоты; вся остальная электроэнергия относится на производство электроэнергии.

2. Расход электроэнергии на собственные нужды определяется путем предварительного непосредственного измерения потребления электроэнергии отдельными механизмами и устройствами.

3. Расчетный расход электроэнергии на собственные нужды определяется для следующих состояний оборудования:

- для одного пуска-останова;

- для одного часа работы одной (двух, трех и более) установки;

- для одного часа нахождения в резерве одной (двух, трех и более) установок;

- на постоянно работающее в течение суток вспомогательное оборудование (независимо от работы ГТУ).

4. Расчетный расход электроэнергии на собственные нужды во

СН(р)

время одного пуска-останова (Э , МВт.ч) определяется по сумме

пуск

расходов электроэнергии механизмами, обеспечивающими предпусковые,

пусковые и остановочные операции. Время пуска ГТУ считается от

момента включения пусковой турбины (пускового двигателя, стартера)

до включения генератора в сеть. Время останова ГТУ считается от

момента отключения генератора от сети до включения валоповоротного

устройства. Длительность пуска-останова устанавливается

инструкцией по эксплуатации или техническими условиями на

поставку; отдельные потребители СН должны включаться до начала

пуска (маслонасосы, UH, топливные насосы и т.д.) и выключаться

после останова ГТУ.

Следует иметь в виду, что расход электроэнергии СН на одновременный пуск двух, трех и более установок будет меньше, чем на раздельные два, три и более пусков одной установки, так как ряд потребителей СН может обеспечивать пуск более одной ГТУ при одном и том же потреблении электроэнергии (например, насосы жидкого топлива, циркуляционные насосы охлаждающей воды и др.).

5. Расчетный расход электроэнергии на СН при работе установки в

СН(р)

течение одного часа (Э , МВт.ч) определяется суммой мощности

раб

механизмов и систем, непосредственно обеспечивающих работу ГТУ

(топливные, масляные, циркуляционные насосы, вентиляторы,

контрольно-измерительные приборы, агрегаты питания системы

регулирования и т.д.). Время работы ГТУ считается с момента

включения генератора в сеть до момента его отключения от сети.

Расчет расхода электроэнергии на СН целесообразно выполнять

отдельно для работы одной, двух, трех и более ГТУ, так как насосы

(топливные, водяные и масляные) могут работать по схеме с

поперечными связями и в этом случае изменение расхода

электроэнергии на СН не будет пропорционально числу работающих

ГТУ.

6. При определении расхода электроэнергии на СН в течение 1 ч

нахождения одной (двух, трех и более) ГТУ в резерве

СН(р)

(Э , МВт.ч) учитывается суммарная мощность механизмов и

рез

устройств, обеспечивающих нахождение ГТУ в резерве; при нахождении

в горячем резерве - мощность маслонасосов смазки, валоповоротного

устройства (ВПУ), эксгаустеров масляных паров подшипников,

маслонасоса уплотнений генератора и т.д. При нахождении в холодном

резерве затрата электроэнергии на СН будет значительно меньше или

вообще будет отсутствовать.

Время нахождения ГТУ в резерве считается от момента включения ВПУ (после останова ГТУ) до момента включения пусковой турбины (начала следующего пуска).

7. К потребителям электроэнергии на СН, постоянно работающим в

СН(р)

течение суток, вне зависимости от работы ГТУ (Э , МВт.ч)

пост

относятся: освещение наружное (зданий газотурбинного цеха,

насосной жидкого топлива, зоны электростанции) и внутреннее

(машзала, насосных, маслоаппаратной главного щита и других

помещений, освещение которых необходимо для обслуживания ГТУ и

вспомогательного оборудования), вентиляция, калориферы и т.д.

Расчетный расход электроэнергии на постоянно работающие потребители определяется на сутки. В связи с тем, что в течение года изменяется продолжительность светового дня и температура наружного воздуха, суточные нормы расхода электроэнергии составляются на каждый месяц года с привлечением данных СНИП-II-А6-72, календаря и графика включения и отключения уличного освещения.

8. Расчетный расход электроэнергии на собственные нужды (ЭСН(р), МВт.ч) по группе газотурбинных установок или газотурбинной электростанции в целом для планируемого периода определяется по формуле:


СН(р) СН(р) р СН(р) р

Э = Э x П + SUM Э x ТАУ +

пуск пуск раб раб


СН(р) р СН(р)

+ SUM Э x ТАУ + Э x ТАУ , МВт.ч (3.1);

рез рез пост к


СН(р) р СН(р) р

SUM Э x ТАУ = Э x ТАУ +

раб раб раб раб

1 1ГТУ


СН(р) р СН(р) р

+ Э x ТАУ + Э x ТАУ +...+

раб раб раб раб

2 2ГТУ 3 3ГТУ


СН(р) р

+ Э x ТАУ (3.2),

раб раб

i iГТУ


где:

СН(р)

Э - расход электроэнергии на собственные нужды во время

пуск

одного пуска-останова, расчетный, МВт.ч;

СН(р)

Э - расход электроэнергии на собственные нужды при работе

раб

установки в течение одного часа, расчетный, МВт.ч;

СН(р)

Э - расход электроэнергии на собственные нужды в течение

рез

1 ч нахождения одной (двух, трех и более) ГТУ в резерве,

расчетный, МВт.ч;

СН(р)

Э - расход электроэнергии на собственные нужды

пост

потребителей, постоянно работающих в течение суток, вне

зависимости от работы ГТУ, расчетный, МВт.ч;

р

ТАУ - время работы под нагрузкой расчетное, ч;

раб

р

ТАУ - время нахождения в резерве расчетное, ч;

рез

ТАУ - время календарное, ч;

к

р

n - расчетное количество пусков.

пуск

1...n - количество турбин.

При планировании расчетный расход электроэнергии CН

определяется по намеченному графику работы установок

р

электростанции, т.е. по задаваемым значениям П , ТАУ ,

пуск Р раб

р

ТАУ .

рез

9. Расчетный расход электроэнергии СН за отчетный период