Основная задача контроля за химическим составом водного режима связана с оценкой состояния теплоэнергетического оборудования, введенного в эксплуатацию, в отношении образования коррозии и создания различного вида отложений [1].

Определение количества и состава отложений, взятых во время остановов оборудования с вырезанных образцов труб экранов, пароперегревателей снятых с рабочих и направляющих лопаток турбин, дает возможность судить об эффективности контролирования водного режима за предшествующий период.

Визуальные осмотры не могут дать количественной характеристики коррозионных повреждений и загрязнений оборудования отложениями. Оценку состояния водного режима на работающей установке, наблюдение за физико-химическими процессами можно осуществлять только на основе анализа изменений концентраций тех примесей в рабочей среде, которые могут участвовать в этих процессах.

На рис. 1 показана типовая схема газомазутного водогрейного котла, имеющего Т-образную сомкнутую компоновку с прямоточным движением среды, и перечислены основные контролируемые параметры [4].

Рис.1

Существуют и другие схемы котлов [1], но общим для них является подача питательной воды под давлением и определенной температурой. К качеству (составу) воды предъявляются определенные требования и выполнение этих требований (нормативов) осуществляется вводно-химическим режимом (ВХР).

Результаты изучения реальных процессов [2] говорят о том, управление водно-химическим режимом состоит в поддержании состава воды и пара в пределах требуемых норм, что обеспечивается подготовкой добавочной воды, фосфатированием котловой воды, аммианированием, деаэрацией, гидразинной обработкой питательной воды.

Изменения температуры и давления воды вызывают изменения теплофизические и физико-химические свойства пара и воды. В теплофикационных контурах, в системах охлаждения турбин существуют примеси, что вызывает образование на поверхностях, соприкасающихся с паром и водой, твердых отложений, содержащих соли кальция, магния, натрия и свободную кремнекислоту.

Солевые отложения образовываются на поверхностях нагрева котлов, в пароперегревателях, на лопатках турбин, а также на трубках конденсаторов со стороны охлаждающей воды. Отложения кремнекислоты имеются в проточной части турбин.

Примеси О₂ и СО₂ способствуют образованию отложений, содержащих окислы железа и меди. Эти отложения присутствуют в котлах, пароперегревателях, турбинах, подогревателях высокого давления и другой теплообменной аппаратуре.

Контроль за химическим составом
рабочей среды на участках пароводяного тракта предназначен для оценки текущего состояния водного режима, его соответствия необходимым нормам, а также выявлению текущих значений отклонений от действующих норм.

Нормы качества питательной, котловой воды, качества пара содержат тот перечень определенных показателей (нормируемых показателей) с тем указанием существующих пределов, в которых может меняться величина каждого показателя из существующих.

Для получения информации о качестве пара и питательной, котловой воды на всех частях пароводяного тракта нужно получить пробы текущей среды и периодически выполнять анализы. Такой постоянный контроль называется эксплуатационным контролем за химическим составом воды [1,2].

Определение таких показателей является необходимым, но не достаточным для того, чтобы выяснить и определить причины возникновения изменений в водном режиме. Если с помощью химического контроля, полученного во время эксплуатации получено отклонение качества воды или пара от текущих норм, то требуется определить причины такого отклонения. Получив причины, нужно принять меры для их устранения и подвести к норме водно-химический режим того участка, где наблюдается его отклонение от заданных норм.

Причины нарушений водно-химического режима идентифицируют не только средствами химического контроля. Применяют такие виды контроля, как контроль температуры и давлений в рабочей среде, контроль режимными факторами работающего оборудования и прочее.

Таким образом, основной задача химического контроля – выявление неисправностей и недостатков водного режима, что осуществляется за счет определения качества отдельных потоков пара и воды в работающем оборудовании, качества и количества реагентов, вводимых в контуры установки, химического состава отложений, образовавшихся в аппаратуре. Заметим, что решение данной задача на современном уровне осуществляется автоматизированным путем, т.е. в рамках функционирования автоматизированной системы управления технологическим процессом [2,3].

Обобщая описание ВХР сформулируем перечень задач при организации ВХР:

- отображение состояния ВХР в реальном времени и сигнализация о нарушениях ВХР;

- представление информации в виде протоколов средних значений и протоколов отклонений, расчет индекса качества ведения химико-технологического процесса;

- оценка сложившихся ситуаций и выдача рекомендаций о принятии решений для технолога-оператора;

- создание базы данных по показателям ВХР, позволяющей отображать динамику изменения показателей ВХР во времени, осуществлять диагностику и прогнозирование поведения примесей, своевременно принимать управляющие решения по устранению возникших отклонений ВХР, снизить аварийность на ТЭС и уменьшить повреждаемости поверхностей нагрева.

Существуют и другие задачи, решаемые на непостоянно работающем оборудовании. Это задачи химического контроля при консервации оборудования, при водных и химических промывках, при наладке и режимных испытаниях нового или модернизированного оборудования. В этом случае контроль результатов водных и химических промывок позволяет наблюдать за соблюдением технологии промывки, за эффективностью удаления отложений и коррозией металла под действием моющих реагентов.

Методы анализа, применяемые при контроле чистоты рабочей среды, на тепловых электростанциях, унифицированы, что обеспечивает получение надежной и сопоставимой информации, которая помогает обобщать опыт ведения водных режимов на разных установках.

Организация химического контроля в АСУВХР с применением автоматических приборов-анализаторов позволяет эффективно организовать процесс управления вводно-химическим режимом на ГРЭС.

Хотя и существует тенденция увеличения доли контроля показаний непрерывно действующих автоматических приборов, но их применение возможно только в контурах автоматизированного управления. В этом случае решающее правило принятия решений остается за технологом-оператором.

Преобразованная в электрический сигнал информация с приборов-анализаторов поступает к вторичным регистрирующим приборам. Чтобы персонал своевременно знал об отклонениях контролируемых показателей от нормы, предусматриваются на табло сигнальные устройства (световые и звуковые). Кроме этой сигнализации есть сигнализация о нарушениях в работе приборов-анализаторов и устройств подготовки пробы.

В данной статье рассмотрены принципы организации химического контроля водного режима предусматривающие решение основной задачи химического контроля в рамках АСУ ТП (подсистема АСУ ВХР).

1. Субботина Н.П. Водный режим и химический контроль на тепловых электростанциях. – М.: Энергия, 1974. – 328 с.
2. Система автоматического химико-технологического мониторинга водно – химического режима блоков 150 МВт Невинномысской ГРЭС. Инструкция по эксплуатации ИЭ 4252-006-27493440-00. ООО “ИНЭКОТЕХ”, г. Невиновысск, 2000 г.
3. Решетов А., Лопаткин Б., Елов А. Универсальный программно-технический комплекс для АСУ ТП химводоподготовки.//Современные технологии автоматизации. – М.: «ПРОСОФТ», 2001, №3. С. 48 – 58.
4. Финаев В.И., Павленко Е.Н. Методы искусственного интеллекта в задачах организации водно-химического режима тепловых электростанций. – Таганрог: ТРТУ, 2004.
5. Скубилин М.Д., Битюцкая Н.И., Заргарян Е.В., Мамутов Б.В. Система экологического мониторинга. Сборник научных трудов Sworld. 2010. Т. 3. № 2. С. 3-11.
6. Заргарян Ю.А. Формализация энергосбытовой деятельности. Известия Южного федерального университета. Технические науки. 2008. Т. 84. № 7. С. 213-220.

Все статьи автора «Заргарян Елена Валерьевна»