Компоновки поверхностей

включающий котёл, турбину, элект-рич. генератор и трансформатор, наз. энергетич. блоком. Блочный принцип компоновки оборудования обладает рядом преимуществ перед др. схемами паросиловых установок (проще схемы трубопроводов, меньше арматуры, лучше условия прогрева турбины, значительно дешевле установка).

КОТЁЛ — ТУРБИНА БЛОК — паросиловая установка, состоящая из парового котла, турбины и вспомогат. оборудования; при норм, работе не имеет связей по пару и воде с др. установками. Поскольку турбина К.— т. б. обычно служит на электростанции для привода генератора, не имеющего связей с др. генераторами, такой блок иногда наз. блоком котёл — турбина — генератор. Блочный принцип компоновки оборудования обладает рядом преимуществ перед др. схемами паросиловых установок (проще схемы трубопроводов для воды и пара, особенно при двойном перегреве, меньше требуется арматуры, легче осуществляются регулирование и автоматизация, лучше условия прогрева турбины, значительно удешевляется установка). Мощность сооружаемых блоков достигает 1200 МВт.

Если технологом выбран наиболее рациональный вид заготовки, то можно перейти к следующей задаче оптимизации: при принятом методе получения заготовки выбрать оптимальные схемы и компоновки оборудования с учетом вариантности технологического маршрута обработки детали. В связи с тем, что на стадии выбора и обоснования технологического маршрута формируются условия, обеспечивающие заданную точность обработки детали и качество поверхностей, необходимо рассмотреть вопросы оценки и выбора методов обработки по показателям производительности и точности, вопросы прогнозирования точности обработки деталей на автоматизированном оборудовании.

Рис. 56. Схема компоновки оборудования операторского пункта (ГИПРОХИМ1):

Первая попытка организации операторского пункта на базе системы «Пуск» в производственных условиях была сделана в 1963 г. отделом автоматизации проектного института ГИПРОХИМ для сернокислотного цеха Воскресенского химического комбината им: В. В. Куйбышева. Авторы предложили схему компоновки оборудования в уже существующем помещении (рис. 56). Основная идея схемы — максимальное приближение к оператору всех источников производственной информации и органов управления. На первый взгляд подобное решение кажется правильным, но уже при самом поверхностном его анализе приходим к противоположному мнению. По условиям технологического процесса и работы машины «Пуск» оператор совершает какие-либо действия по контролю и управлению объектом за пультом управления лишь 10— 15% времени в свою рабочую смену, действия же оператора за пультами ПТС и ГО носят периодический характер, порядка одного-двух раз в месяц. Жесткая фиксация оператора в рабочей позе сидя, в окружении кольца из пультов в данном случае не является оптимальным решением, так как способствует усугублению нервно-эмоционального напряжения у оператора, отрицательно сказывается на точности, быстроте и надежности его действий. Здесь следует отметить, что сам факт существования длительного ожидания производственной информации, необходимой для управления объектом, является ошибкой авторов машины «Пуск», которые не учли одно из основных положений инженерной психологии: сокращения или вообще ликвидации длительных пауз в работе оператора.

Рис. 57. Схема компоновки оборудования операторского пункта (ВНИИТЭ):

.. Задача оптимальной компоновки оборудования возникает на этапе конструкционного проектирования.когда проектировщику из- .. вестны технологическая схема-химического производства и результаты расчета материального баланса; тип и размеры оборудования;, материал трубопроводов и их диаметр; физико-химические свойства веществ, перемещаемых в химико-технологической системе ( ХТС ).

Математически задача оптимальней компоновки оборудования .. химических производств заключается в минимизации приведенных затрат на установку: •,

При решении задачи оптимальной компоновки оборудования на .. ЦВМ соблюдаются следующие условия:..взаимное непересечение аппаратов и..трубопроводов;требуемое по санитарным нормам и технике безопасности расстояние между объектами; наличие зон, свободных от оборудования; прокладка р-утрицеховых трубопроводов с учетом использования строительных конструкций;, компоновка оборудования в пространстве, ограниченном объемом цеха.. .........

Задача оптимальной компоновки оборудования состоит из двух 54

Каждый оптимальный и квазиоптимальный, .вариант компоновки оборудования,принятый для возможной реализации,должен быть исследован на технологическую реализуемость,что определяется результатами 'расчета гидравлической цепи химико^технолог-ической системы .< ( ГЦ ХТС ). В этом случае должны соблюдаться: материальный..баланс ^установки, так как каждый аппарат системы выбран и рассчитан на этапе технологического проектирования для определенных материальных нагрузок; технологически определенные величины давлений в некоторых узлах ГЦ ХТС( в соответствии с давлениями в реакторе,кубе ректификационной колонны и т.д...). В МХТИ разработан..алгоритм расчета и -оптимизации ГЦ ХТС,основанный на принципе баланса потоков. 56

Т-образная компоновка при такой же, как у П-образной компоновки, средней скорости газов позволяет вдвое уменьшить высоту соединительного газохода и снизить тем самым неравномерность полей скорости и концентрации золы после поворота потока. При этом несколько сокращается высота котла и соответственно здания котельной. Облегчаются условия компоновки поверхностей нагрева перегревателей и экономайзера. Область приме-

При этом несколько сокращается высота котла и соответственно здания котельной. Облегчаются условия компоновки поверхностей нагрева перегревателей и экономайзера. Область приме-

По первой из этих схем выполняются котлоагрегаты паропроизво-дительностыо 20—30 т/час, давлением пара до 22 кг/см^ и температурой до 375° С, рассчитанные как на слоевой, так и на камерный способ сжигания топлива. По второй схеме выпускаются котлоагрегаты производительностью 40 т/час, давлением пара 35 кг/смг и температурой 420° С. По характеру конструкции и методу компоновки поверхностей нагрева они очень напоминают аналогичные конструкции более мощных котлов.

В отличие от водогрейных П-об-разных котлов теплопроизводитель-ностью 30, 50 и 100 Гкал/ч водогрейные котлы КВ-ГМ-180 выполнены по Т-образной схеме. Особенность такой компоновки поверхностей нагрева позволяет одну из конвективных шахт котла использовать для размещения в ней конвективных поверхностей нагрева (пароперегревателя, водяного экономайзера) , парового контура. Однако некоторым недостатком такой компоновки является вынужденное уменьшение суммарной теплопроиз-водительности котла при сокращении паровой нагрузки, когда возникает необходимость полного отключения паровой конвективной шахты. В таком режиме работы комби-

Степень загрязнения труб, характеризуемая коэффициентом загрязнения е, зависит также от конструктивных особенностей и компоновки поверхностей нагрева. С увеличением диаметра труб загрязнения увеличиваются (рис. 4-12,6) из-за ухудшения аэродинамических условий для процесса самоочистки. Коридорные пучки труб загрязняются больше, чем шахматные (рис. 4-12,0), и требуют более частой очистки. Это обстоятельство необходимо учитывать обслуживающему персоналу при составлении графиков обдувки.

Недостаток ВПГ башенной компоновки поверхностей нагрева при большой паропроизводительности — большая высота, исключающая возможность транспортировки в блоке с наружным корпусом. В этом отношении предпочтительнее П-образная компоновка поверхностей нагрева ВПГ большой мощности.

Основными особенностями задачи оптимизации компоновки поверхностей нагрева котлоагрегата являются: 1) естественное разбиение процесса передачи тепла в котлоагрегате на ряд этапов в соответствии с числом поверхностей нагрева; 2) постоянство полного температурного перепада охлаждаемых продуктов сгорания при фиксированных значениях начальной (Тп) и конечной (Т1() температур; 3) постоянство количества тепла, передаваемого в каждой поверхности нагрева котлоагрегата.

Трудоемкость решения задачи оптимизации компоновки поверхностей нагрева котлоагрегата по изложенному алгоритму вполне приемлема для реализации на ЭЦВМ среднего класса. Вместо рассмотрения нескольких миллионов (при п = 10) вариантов возможных компоновок поверхностей нагрева котлоагрегата при использовании изложенного алгоритма требуется найти и сопоставить несколько сот (на одном из средних участков максимум 252) условно оптимальных компоновок. При этом единичная поверхность нагрева, на которую расходуется подавляющая часть машинного времени, рассчитывается примерно пять тысяч раз вместо десяти миллионов раз при переборе всех вариантов. Учет указанных выше ограничений по компоновке поверхностей нагрева уменьшит приведенную цифру еще примерно вдвое.

Пример расчета. Эффективность разработанной программы выбора оптимальной компоновки поверхностей нагрева котпоагрегата исследована на примере решения задачи для однокорпусного котлоагрегата паротурбинного блока мощностью 1200 Мет с двумя промежуточными перегревами пара [55]. Была поставлена задача выбора оптимального взаимного размещения по ходу продуктов сгорания пакетов основного пароперегревателя и пароперегревателей первого и второго промежуточных перегревов пара. В диапазоне температур продуктов сгорания (1500 ~ 470) "С, отвечающем теплосъему между экранами верхней радиационной части и конвективным экономайзером, необходимо разместить 10 поверхностей нагрева с различными величинами теп-ловосприятий: 6 пакетов основного и по 2 пакета вторичных пароперегревателей. При этом учитываются все технические требования и ограничения, перечисленные выше. В диапазоне температур (1500 -=- Т"^) °С любая поверхность нагрева рассматривается как ширмовая, а при температурах ниже T"T — как конвективная. Учитывалось, что при температуре ниже Грг = 760 °С конвективный газоход раздваивается по условиям регулирования параметров котлоагрегата при частичных нагрузках.

Рис. 3-15. Схема компоновки поверхностей нагрева котла ПК-40-1.

Рис. 3-22. Схема компоновки поверхностей нагрева (а) и схема парового тракта (б) промежуточного пароперегревателя котла П-49.