ПОВЫШЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ ЗА СЧЕТ ОСНАЩЕНИЯ ГЛАВНЫХ ПАРОПРОВОДОВ ЭНЕРГОБЛОКОВ ВИХРЕВЫМИ РАСХОДОМЕРАМИ НА ОСНОВЕ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ БОГУШ МИХАИЛ ВАЛЕРЬЕВИЧ, доктор технических наук, заместитель директора НКТБ «Пьезоприбор» Южного Федерального Университета, г. Ростов-на-Дону, тел. (863) ,

ЮФУ – крупнейший ВУЗ России ЮФУ РГПУТРТУРААИРГУ Около 50 тыс. студентов; Профессорско- преподавательский состав – около 3 тыс. человек; 11 НИИ; 84 научных направления в рамках 35 областей знаний; 6 КБ с собственным производством; 2 технопарка; Более 70 малых предприятий

НКТБ « ПЬЕЗОПРИБОР » ЮФУ ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ТРАНСПОРТ ВООРУЖЕНИЕ И ВОЕННАЯ ТЕХНИКА РАКЕТНАЯ И КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА

Аппаратура вибромониторинга механических параметров турбоагрегатов НКТБ «Пьезоприбор» ЮФУ4 Аппаратура вибромониторинга и контроля механических параметров турбоагрегата типа «СИВОК» предназначена для автоматического непрерывного контроля механического состояния турбоагрегатов и прочего энергомеханического оборудования, защиты от критических состояний параметров. Аппаратур измеряет и контролирует следующие параметры агрегатов: - СКЗ виброскорости вертикальной, поперечной и осевой составляющих вибрации опор подшипников в заданной полосе частот; - частота вращения ротора; - искривление ротора; - осевой сдвиг ротора; - относительное расширение ротора; - виброперемещение (всплытие) шеек валопровода - зазоры установки датчиков мех. величин; -угловое перемещение корпусов - подшипников и элементов фундамента; -Тепловое расширение корпусов турбин, линейные перемещения стульев и Положение запорных и регулирующих органов.

5 Вибрационные сигнализаторы уровня СУ- 802 Преимущества вибрационных СУ: нейтральность к электрическим свойствам среды; высокая точность срабатывания; работоспособность при высоких и низких температурах; больших статических давлениях; устойчивость работы при наличии в объеме и на поверхности жидкости пены, газообразных и твердых примесей; малые масса и габариты, компактность; низкое энергопотребление. Температура среды: от минус 40 до 80 (300)оС Максимальное рабочее давление 10 МПа Плотность рабочей среды, от 0,7 до 1,45 г/см3 Вязкость рабочей среды до сСт Погрешность срабатывания до + 1,0 мм Выходной сигнал: - токовый дискретный с релейным выходом 4/20 мА - токовый непрерывный 4-20мА. Взрывозащищенное исполнение: СУ-802-Ех- искоробезопасная электрическая цепь (ExiaIICTX) СУ-802-Вн – взрывонепроницаемая оболочка (ExdIIB5TX)

6 Датчики давления 415 Пределы измерений: - избыточное давление от 0,1 кПа до 250 МПа - абсолютное давление от 25 кПа до 16 МПа - разрежение от 0,1 кПа до 100 кПа - давление-разрежение от +0,05 кПа до -0,1…2,4 МПа - разность давлений от 0,25 кПа до 2,5 МПа - гидростатического давления от 0,25 до 250 м.в.ст. Выходные сигналы: - аналоговый сигнал постоянного тока 0-5; 4-20 мА - цифровой сигнал на базе интерфейса RS релейный управляющий (замыкающий контакт по 4 видам уставок) Предел допускаемой основной погрешности +0,5 (0,25; 0,15; 0,1)% Рабочая температура 5…50 (1…80; -30…50, -40…80)оС Вид взрывозащиты: 415-Ех -- искробезопасная электрическая цепь (ExiaIICT5Х) 415-Вн – взрывонепроницаемая оболочка (ExidsIICT5X)

Пьезоэлектрические датчики и вихревые расходомеры на их основе 014МТ 018, ИРГА-РВ ООО «Глобус» Метран-331 Метран-321 ЗАО «Метран» СВГ.М СВП.М ДРГ.3 ОАО «Сибна» Dymetic-9421 Dymetic-9431 Dymetic-9416 ЗАО «Даймет» ОАО «Электрон» Ирвис-Р4 ООО «Ирвис» Взлет-ВРС ЗАО «Взлет» 90% - рынка вихревых расходомеров газа и пара РФ 60% - рынка промышленных средств учета пара 23% - рынка промышленных средств учета газа

8 8 Принцип действия вихревых расходомеров 1.Проточная часть прибора. 2.Тело обтекания. 3. Датчики.. 4.Фланцы. 5.Трубопровод Типовая схема вихревого расходомера с датчиками давления и вихревая дорожка Кармана G – объемный расход, - скорость течения, ρ и η в – плотность и динамическая вязкость вещества,, ΔΡ - частота и амплитуда пульсации давления, Sh – число Струхаля, L – площадь сечения проточной части, d, D y – диаметр тела обтекания и трубы, К G, К ид, К к, ς, Ω, е – конструктивные коэффициенты прибора. Зависимость числа Струхаля от числа Рейнольдса Re = νρD y / η в

9 9 Вихревые расходомеры «Ирга-РВ» на основе датчиков 108М На основе дтчиков 108М созданы вихревых расходомеры газа и пара с условным проходом до 500 мм, не имеющих аналогов в мировой практике Внешний вид датчиков108М (а) ООО «Пьезоэлектрик» и вихревых счетчиков газа и пара «Ирга-РВ-500» (б) ООО «Глобус», г. Белгород а б

Экономический эффект Применение вихревых расходомеров для измерения расхода водяного пара вместо используемых ныне блоков дроссельных шайб в главных паропроводах позволит существенно снизить аэродинамическое сопротивление, повысить мощность турбоустановки и получить экономию топлива при эксплуатации энергоблоков ТЭС. Например, только для 1 парогенератора типа К ,8 ЛМЗ экономия топлива составит около 1000 тонн в год на сумму более 3 млн. рублей. Внедрение вихревых расходомеров в главных паропроводах на всех 500 ТЭС России позволит получить экономический эффект более 1,5 млрд. руб. в год.

Основные характеристики промышленных вихревых счетчиков пара Характеристика Тип датчика расхода пара Vortex RhD EMCO, США WFM5095, OPTISWIRL4070C Krohne, Германия Prowirl, Endress+Hauser Германия YEWFLO, YOKOGAVA Япония СВП. М «Сибна» Метран-331 «Метран» Ирга-РВ «Глобус» Ирвис-Р4 «Ирвис» Диапазон типоразмеров, D y мм 25 – Диапазон измерения расхода по всем типоразмерам, м 3 /ч (т/ч) (0,014 – 104)(0, ) ,8 – (0, ) (0,005 – 60) Динамический диапазон измерений, Qmin : Qmax 1:10; 1:351:7; 1:121:301:10; 1:251:401:30> 1: 40> 1: 50 Максимальное рабочее давление, МПа 101,64,0 (35)1,5 – 22,42,51,6 1,6; 6,3; 16; Диапазон температур энергоносителя, О С -40…400-40… … …260 (-200…100) (-40…450) 100…300100…200100…500120…250 Диапазон температур окружающей среды, О С -29…60-40…65-40…50-40…85-40…50 -55…80-45…50 Межповерочный интервал, лет Предел допускаемой основной погрешности, % Расхода± 1 ± (0,7…1,5)± 1,5± 2± 1,5± 1,3 Массы (объема)± 1,5± 2--± 3± (1,5)-- Тепловой энергии± 2,7---± 4 --

Предложения Разработка и постановка на производство унифицированного ряда интеллектуальных инновационных вихревых расходомеров пара для главных паропроводов энергоблоков и оснащения ими тепловых электростанций. Целью работы является разработка пьезоэлектрических датчиков с рабочей температурой до 600оС и создание на их основе вихревых расходомеров пара с характеристиками отвечающими требованиям применения в энергоблоках ТЭС Срок выполнения 3 года Требуемый объем финансирования 55 млн. рублей. Работа заканчивается разработкой, изготовлением, сертификацией и опытной эксплуатацией 3-х вихревых расходомеров в энергоблоках ТЭС, предоставленных Заказчиком, а также подготовкой производства для их серийного выпуска.