Методы оптимального распределения нагрузки между котлами в котельной

На основе расходных энергетических характеристик и характеристик относительных приростов расходов топлива отдельных котлов строятся одноименные характеристики по котельной в целом применительно к одновременно находящимся в работе агрегатам (имеются в виду котлы, работающие на общую тепловую нагрузку данных параметров).
Для обеспечения минимального расхода топлива промышленной котельной необходимо такое распределение общей тепловой нагрузки между отдельными агрегатами, чтобы в каждый момент времени существовало равенство относительных приростов расхода топлива (условного) по каждому из котлов:

r_к1=r_к2=r_к3=...=r_кi=... =r_кn,

где r_кi --- относительные приросты расхода топлива (условного) по каждому из котлов, т у.т/ГДж. Если в рассматриваемый период времени в котельной используются различные виды топлива, то распределение тепловых нагрузок на минимум расхода топлива не будет приводить одновременно и к минимуму себестоимости производства теплоты. Чтобы достигнуть минимальной себестоимости производства теплоты, необходимо в каждый момент времени обеспечить равенство стоимостей относительных приростов расхода топлива

r_к1Ц₁ = r_к2Ц₂= r_к3Ц₃=...= r_кiЦ_m=... = r_кnЦ_n;

здесь Ц₁, Ц₂, Ц₃,..., Ц_m,..., Ц_n --- цена 1, 2, 3,..., m,..., n-го вида топлива, используемого отдельными котлами, руб/т у.т. Разделив каждый член этого равенства на цену базового вида топлива, для которого она близка к средней, получим

Если отношение Цi / Цб >1, то, следовательно, для обеспечения минимальной себестоимости производства теплоты этот i-й котел необходимо разгрузить по сравнению с режимом на минимум расхода топлива. Если Цi / Цб <1, то этот i-й котел нужно догрузить по сравнению с режимом на минимум расхода топлива. Обеспечив режимы на минимум себестоимости производства теплоты, получим расход топлива, превышающий минимальный. Совпадение оптимальных режимов работы котлов на минимум расхода топлива и минимум себестоимости производства теплоты имеет место, если все котлы рассматриваемой котельной используют одинаковое топливо (Цi / Цб =1). Рассмотрим построение характеристики относительных приростов и расходной энергетической характеристики котельной применительно к критерию минимума расхода топлива. Переход к критерию минимума себестоимости теплоты потребует внесения множителей Цi / Цб в исходную информацию по отдельным котлам. Поскольку в каждый момент времени относительные приросты расхода топлива для находящихся в работе котлов должны быть равны между собой, суммирование нагрузок отдельных котлов следует производить при одинаковых значениях относительных приростов расходов топлива.
Если в котельной работают агрегаты с различными характеристиками относительных приростов, то за наименьшее значение относительного прироста расхода топлива в котельной принимается его наименьшее значение для рассматриваемых агрегатов. При значении относительного прироста расхода топлива в котельной, меньшем, чем его наименьшее значение для данного котла, нагрузка его принимается равной минимальной. За наибольшее значение относительного прироста расхода топлива в котельной принимается его максимальное значение для находящихся в работе котлов.
Суммирование необходимо проводить для тех значений относительных приростов расхода топлива, при которых происходит излом характеристики котельной (характерные точки), а также (в целях повышения точности) и для нескольких промежуточных значений. Излом характеристики котельной происходит в точках, соответствующих минимальным и максимальным нагрузкам отдельных котлов.

Минимальная нагрузка котельной Q_min^к равна сумме минимальных нагрузок отдельных котлов

Q_min^к =Q_min^I+Q_min^II+Q_min^III

Первый излом характеристики котельной (точка а) вызывается в данном случае началом загрузки котла I. Нагрузка котельной, соответствующая излому характеристики в точке а,

Q₁^к =Q₁^I+Q_min^II+Q_min^III

Второй излом характеристики (точка б) определяется началом загрузки котла II

Q₂^к =Q₂^I+Q₁^II+Q_min^III

Аналогично определяются нагрузки, соответствующие другим точкам характеристики относительных приростов расхода условного топлива котельной. Расходная энергетическая характеристика котельной (рис. 9.11) строится по тем же характерным точкам, что и характеристика относительных приростов расхода топлива. При этом дополнительно используются энергетические характеристики отдельных котлов. По тепловым нагрузкам отдельных котлов, соответствующих данному (одинаковому) значению относительного прироста расхода условного топлива, из энергетических характеристик находятся соответствующие им расходы топлива. Суммируя эти значения расходов топлива, получаем расход топлива котельной при тепловой нагрузке, равной сумме тепловых нагрузок отдельных котлов. Минимальный расход топлива котельной B_min^к при тепловой нагрузке Q_min^к равен сумме минимальных расходов топлива отдельными котлами:

B_min^к=B_min^I+B_min^II+B_min^III

Расход топлива котельной, соответствующий тепловой нагрузке Q₁^к, в рассматриваемом примере составит

B₁^к=B₁^I+B_min^II+B_min^III

где B₁^I - расход топлива котлом I при тепловой нагрузке Q₁^I. Расход топлива котельной, соответствующий тепловой нагрузкеQ₂^II, определяется по формуле

B₂^к=B₂^I+B₁^II+B_min^III

где B₂^I - расход топлива котлом I при тепловой нагрузке Q₂^I; B₁^II - расход топлива котлом II при тепловой нагрузке Q₁^II. Аналогично устанавливаются расходы топлива для других значений тепловых нагрузок котельной. Указанные характеристики необходимы для определения суммарных расходов топлива промышленной котельной за планируемый период, а также оптимального расхода топлива и режима работы отдельных котлов. Выполняя подобные расчеты для ряда характерных суточных графиков тепловых нагрузок, можно с учетом длительности периода установить месячные, квартальные и годовой расходы топлива.

18. Основные принципы организации планово-предупредительного ремонта

Основные принципы организации планово-предупредительного ремонта энергетического оборудования следующие:
1. Предварительная планово-организационная и материально-техническая подготовка к ремонту. За два-три месяца до начала ремонта разрабатывается проект организации ремонтных работ. Он включает:
• объем и сроки выполнения работ;
• необходимые трудовые затраты;
• состав ремонтных бригад и схемы расстановки персонала на рабочих местах;
• мероприятия по механизации ремонтных работ;
• указания о необходимом ремонтном оборудовании, запасных частях и ремонтных материалах;
• инструкции по технологическим операциям в их последовательности;
• пооперационные нормы времени и нормы расхода ремонтных материалов.
На основе проекта организации ремонтных работ разрабатываются сетевые и линейные графики ремонта и технологические карты ремонтных работ по объектам ремонта.
2. Внедрение прогрессивной организации и технологии ремонтных работ. Ремонт каждого агрегата на станции должен производиться как единый технологический процесс с максимальной поточностью операций. В технологии ремонтных работ должны применяться передовые методы. Максимально механизируются трудоемкие ремонтные работы, подъем грузов к рабочим местам, горизонтальный транспорт грузов. Монтируются кислородные, ацетиленовые и электросварочные посты у рабочих мест сварщиков и т.д.
3. Замена в процессе ремонта целых узлов оборудования заранее собранными комплектами. Поузловой ремонт ускоряет процесс, так как в этом случае нет необходимости разбирать узел и ремонтировать отдельные дефектные детали.
4. Раздельный ремонт основного и вспомогательного оборудования (при наличии резервных агрегатов собственных нужд). При раздельном ремонте основного и вспомогательного оборудования один из комплектов последнего ремонтируется до останова основного агрегата. Это позволяет значительно сократить простой основных агрегатов в ремонте и снизить потребность в ремонтном персонале.
Прием основного оборудования из капитального ремонта электростанций производится комиссией под руководством главного инженера станции. После предварительного приема оборудования из ремонта оно проверяется в работе под нагрузкой в течение 24 ч. При отсутствии дефектов в работе в течение этого срока дается предварительная оценка качества ремонта и оборудование принимается в эксплуатацию. Если при опробовании под нагрузкой обнаруживаются
дефекты, то капитальный ремонт считается неоконченным до их устранения и вторичной проверки агрегатов под нагрузкой в течение 24 ч. Окончательная оценка качества ремонта дается после месяца его работы под нагрузкой, когда производятся необходимые эксплуатационные испытания и измерения.
Основные эксплуатационные показатели, характеризующие качество ремонта:
• для котлов --- паропроизводительность, давление и температура перегретого пара, температура уходящих газов, потери тепла с уходящими газами, КПД агрегата брутто, расход электроэнергии на тягу и дутье и на помол топлива;
• для турбоагрегатов --- расход свежего пара, давление и темпе-
ратура свежего пара, вакуум в конденсаторе, температура питательной воды за подогревателями высокого давления, измерение вибрации опорных узлов.
Если по истечении одного месяца работы агрегата после капитального ремонта предварительная оценка качества ремонта не изменяется, она утверждается в качестве окончательной.
Используют три способа ремонтного обслуживания: хозяйственный, подрядный и смешанный.
Хозяйственный способ. При этой форме ремонта все ремонтное обслуживание осуществляется силами и средствами самих станций.
В случае хозяйственного способа может быть использована цеховая форма (децентрализованная форма) ремонтного обслуживания, централизованная внутри станции (применительно к тепловым станциям) или в пределах каскада (применительно к ГЭС), а также смешанная, когда часть ремонтов выполняется соответствующими цехами станции, а часть --- общестанционным персоналом тепловой станции или общекаскадным персоналом при объединении ГЭС в каскады. При цеховой форме ремонтного обслуживания капитальные и текущие ремонты оборудования рассредоточены по основным цехам станции и производятся ремонтным персоналом соответствующего цеха на закрепленном за ним оборудовании. В обязанности ремонтного персонала цехов входит также межремонтное обслуживание оборудования. Изготовление необходимых для ремонта запасных частей и приспособлений сосредотачивается в этом случае в мастерских станции. Цеховая форма имеет как преимущества, так и недостатки.
С одной стороны, имеется ремонтный персонал, который может быть использован при проведении как плановых, так и внеплановых, аварийных ремонтов. Высокая ответственность и квалификация ремонтного персонала и повторяемость работ не требуют особого контроля при ремонте со стороны руководящего инженерно-технического персонала. Высокая производительность труда и относительно низкие затраты на содержание цехового ремонтного персонала приводят к тому, что ремонты обходятся относительно недорого по сравнению с подрядным способом.
С другой стороны, цеховая форма не всегда экономически целесообразна. Эта форма экономически оправдана только для крупных станций, имеющих сравнительно большой объем ремонтных работ, в противном случае ремонтный персонал не может быть полностью загружен в течение года. При централизации ремонта внутри предприятия (например, тепловой станции) ремонтный персонал объединяется в подразделения централизованного ремонта и выполняет в основном все работы по ремонту теплосилового и сантехнического оборудования. Капитальные ремонты электротехнического и турбинного оборудования, устройств автоматики выполняют соответственно электроцех, турбинный цех и т.п. или службы ремонтов, которые ведут, как правило, только капитальные ремонты оборудования станции. Централизация ремонтов дает возможность лучше использовать ремонтный персонал, а также ремонтное оборудование и приспособления.
Подрядный способ. При подрядном способе основная часть работ выполняется централизованно, но уже не своими силами, а силами специализированной организации. Производятся ремонты оборудования по договорам со станциями. В большинстве случаев эти предприятия выполняют также заказы по изготовлению запасных частей, приспособлений для ремонта и инструмента, некоторых видов нестандартного оборудования, разрабатывают технологическую документацию по ремонту, реконструкции и модернизации оборудования и по механизации ремонтных работ.
Для ремонта транспортабельного оборудования в заводских условиях и изготовления запасных частей в них организуются специальные цеха: механический, ремонтный, тепломеханического оборудования, ремонта контрольно-измерительной аппаратуры и автоматики, электроремонтный.
Ремонт может осуществляться с различной степенью охвата оборудования станции. Наиболее развитая форма централизации --- комплексный ремонт, при котором ремонтные предприятия выполняют все работы по капитальному ремонту основного и вспомогательного оборудования электростанции.
Для проведения ремонтных работ на предприятиях организуются выездные бригады (линейный персонал), последовательно выполняющие все необходимые ремонтные работы на отдельных станциях, или организуются участки централизованного ремонта на обслуживаемых станциях с постоянным персоналом и местом проживания.
Преимущества централизованного ремонта:
• возможность применять на некоторых ремонтных работах более квалифицированный труд --- содержать специалистов высокой квалификации по отдельным видам работ (наладке, центровке узлов, устранению вибраций и т.п.), для проведения которых в случае децентрализованного ремонта приглашают специалистов из других специализированных организаций;
• лучше использовать ремонтный персонал в течение года и снижать его численность в целом по энергосистеме;
• появляется возможность применять на станциях более совершенное оборудование для ремонтных работ и улучшить их организацию и технологию;
• появляется возможность повысить качество запасных частей и снизить их себестоимость;
Недостатки централизованного ремонта:
• осложняется планирование работ ремонтного персонала;
• завышается стоимость ремонтных работ по сравнению с ремонтом, выполняемым хозяйственным способом;
• в некоторых случаях возможно снижение ответственности ремонтного персонала за качество ремонтных работ;
• гарантии --- всего один месяц.
Смешанный способ. В этом случае часть работ проводится силами предприятия, а часть --- подрядной организацией при использовании той или иной формы централизации. Вопрос о выборе рациональной формы ремонтного обслуживания в каждом конкретном случае должен решаться с учетом специфики энергосистемы, энергопредприятия и местных условий района. Целесообразной является централизация специальных ремонтных работ и ремонтов сложного и реконструктивного характера для небольших энергопредприятий.
Наоборот, для очень крупных электростанций более целесообразным в большинстве случаев является ведение ремонтов хозяйственным способом. В прочих случаях находят рациональное сочетание численности персонала хозяйственной и подрядной организаций при ремонтном обслуживании. Содержание персонала специализированных предприятий обходится значительно дороже, чем содержание ремонтного персонала энергопредприятий (за счет более высокой заработной платы, командировочных и накладных расходов). Поэтому важно определить, какой по численности ремонтный персонал будет привлечен со стороны, и, чем он будет меньше, тем это выгоднее как предприятию, так и энергосистеме. В целях снижения затрат на ремонтное обслуживание определяют минимальную численность привлеченного персонала, исходя из рациональной нагрузки ремонтными работами персонала энергопредприятия.