Boiler Designer Программа для создания управляемых всережимных математических моделей теплоэнергетических объектов. 113534 Москва, ул. Янгеля 8–72 (007)(095) - презентация

1 Boiler Designer Программа для создания управляемых всережимных математических моделей теплоэнергетических объектов Москва, ул. Янгеля 8–72 (007)(095) Факс(007)(095)

2 Назначение программы Boiler Dynamic – это совершенно простая в обращении и в то же время гибкая, быстродействующая и чрезвычайно эффективная программа для инженеров-теплотехников, разрабатывающих и эксплуатирующих теплоэнергетическое оборудование. Созданные с её помощью математические модели позволяют в кратчайшее время проанализировать не только статические, но и динамические характеристики. Удобный диалог дает возможность пользователю быстро вносить изменения в математическую модель и тем самым в кратчайшие сроки рассмотреть широкий спектр возможных конструкций ТЭС с учётом переменных условий её эксплуатации и выбрать оптимальный вариант.

3 Типы расчетов. Программа позволяет выполнить следующие типы расчетов: Поверочные тепловой, гидравлический и аэродинамический расчеты котла. Расчет переходных режимов котла ( пусков, остановов, резких изменений нагрузки и пр. ). Расчет расхода топлива. Расчет естественной циркуляции. Расчет тепловых схем энергоблоков. Тепломеханический расчет поверхностей с учетом теплогидравлических разверок. Расчет максимальной пропускной способности трудопроводов сброса, продувки и т.п.

4 Управляемая всережимная модель Для проведения всех указанных выше расчетов создается математическая модель объекта, подлежащего конструированию, технической диагностике, реконструкции и т.п. Модель является: -управляемой, т.е. изменение всех управляющих и возмущающих воздействий производится с помощью соответствующих регулирующих клапанов; -всережимной, т.е. модель адекватно реагирует на любую произвольную комбинацию управляющих и/или возмущающих воздействий.

5 Элементы В программе предусмотрены средства, позволяющие самому пользователю с минимальными трудозатратами создавать такие модели. Для этого были разработаны более 100 унифицированных элементов, которые для удобства разделены на 8 групп. Выбор нужного элемента осуществляется простым нажатием кнопки с его пиктограммой Кнопки выбора групп элементов. Нажата кнопка «Элементы воздушного тракта» Иконки выбора элементов воздушного тракта Пиктограммы элементов (регенеративный и трубчатый воздухоподогреватели) Иконка РВП Иконка трубчатого ВП

6 Библиотека элементов Для удобства поиска библиотека элементов содержит 8 разделов. Пиктограмма нужного элемента переносится на схему с помощью мыши (drug-drop).

7 Сохранение и перенос фрагментов структуры Предусмотрена возможность создания схем не только из отдельных элементов, но и из крупных фрагментов ранее созданных структур. Для сохранения фрагмента следует в специальном диалоге выделить необходимые элементы красным цветом. Эти элементы сохраняются вместе со связями и исходными данными. Если элемент является иерархическим, то сохраняются и все элементы в его группах. В сохранённом фрагменте может быть как одна, так и несколько схем.

8 Иерархические группы Некоторые из элементов являются иерархическими, т.е. содержат группы, в которые помещаются другие элементы Схема энергоблока. Уровень 1 П/в тракт котла высокого давления Группа п/в тракт Уровень 2 Барабан Схема циркуляционн ого контура. Уровень 4 Элемент «Циркуляционный контур» Группа «Цирксистема» элемента Барабан Уровень 3

9 Иерархическая структура Некоторые элементы имеют несколько групп.Например, элемент Топка имеет 2 группы:Экраны и Топливо. Иерархическая структура позволяет собирать схемы самых сложных объектов без ограничения количества элементов Схема газового тракта котла Элемент Топка ГруппаЭкраны Группа Топливо Элемент Поворотная камера Группа Поворотная камера включает отводящие трубы и экраны

10 Теплогидравлический расчет В отличие от большинства подобных программ (Thermoflex, GateCycle и др.), использующих в тепловых расчетах, как правило, только уравнения теплового и материального балансов, в программе Boiler Dynamik проводится детальный теплогидравлический расчет всех элeментов с использованием уравнений теплообмена. При этом для расчета коэффициентов теплоотдачи в гладкотрубных и оребренных пучках, кожухотрубных теплообменниках с перегородками и др. применяются хорошо апробированные нормативные методики.

11 Применяемые методики расчета. В программе применяются хорошо апробированные нормативные методики : 1.Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод. Энергия, 1973 г. 2.Тепловой расчет котлoв. Нормативный метод. Санкт- Петербург,, 1998 г. 3.Гидравлический расчет котельных агрегатов. Энергия, 1978 г. 4.Расчет и рекомендации по проектированию поперечно- оребренных конвективных поверхностей нагрева стационарных котлов. РТМ Руководящие указания к гидравлическим расчетам трубопроводов. 6.VDI – Waermeatlas, 8 Auflage FDBR – Handbuch 1991 Пользователь имеет возможность выбрать методику расчета.

12 Позонный расчет Для повышения точности расчетов все обогреваемые и необогреваемые элементы разделяются на ряд последовательно включённых малых участков (зон). В пределах каждой зоны значения удельных теплоемкостей и коэффициентов теплопередачи можно рассматривать в качестве постоянных величин, что сводит к минимуму погрешности расчета, связанные с тепловой мощностью теплообменника и температурным напором в нём. На основании подробного сравнительного анализа выбрана формула для расчета теплообмена в каждой зоне при перекрёстном токе. Разделение на зоны повышает также точность расчета гидравлического сопротивления поверхностей нагрева и трубопроводов.

13 Расчёт радиационных камер Для расчёта радиационных камер (поворотных газоходов и т.п.) используется уточнённая система зависимостей, полученных путём интегрирования дифференциального уравнения теплообмена, сформулированного в соответствии с физическими особенностями процесса. При этом учитывается не только изменение температуры газов по длине радиационной камеры, но и конвективный теплообмен, пренебрежение которым, как показывают экспериментальные данные, может привести к погрешности 5-10%.

14 Преимущество 1. Совмещены расчеты статики и динамики Программа Boiler Dynamik имеет ряд преимуществ по сравнению с аналогичными программами : Позволяет рассчитать не только статические, но и динамические характеристики объекта и, следовательно, органично ввести расчеты динамики в технологический процесс проектирования и совершенствования эксплуатационных режимов Клавиши изменения типов расчета в диалогеОсновные настройки Расчет номинального режима Расчет частичных нагрузок для определения статических характеристик Расчет переходных режимов Расчет расхода топлива в номинальном режиме

15 Преимущество 2. Быстрое внесение изменений Использование унифицированных элементов и удобный графический диалог сводит к минимуму трудозатраты на создание адекватной математической модели энергетического объекта. При этом пользователь, не обладающий какими-либо навыками программирования, может легко вносить в эту модель корректировки, связанные с изменениями условий эксплуатации и конструктивными усовершенствованиями. Введено новое топливо «Газ» и открыт диалог для задания его свойств. Изменение величины загрязнения одной из поверхностей нагрева

16 Преимущество 3. Совмещен расчет тепловой схемы энергоблока и тепло-гидравлический расчет котла Список схем Тепловая схема блока Газовый и пароводяной тракты котла

17 Преимущество 4. Клапаны и регуляторы Возможность изменения непосредственно в ходе расчетов степени открытия регулирующих клапанов с целью поддержания заданных параметров на требуемом уровне вручную или с помощью соответствующих автоматических регуляторов. (Всего разработано 9 моделей таких регуляторов). Эта возможность была разработана применительно к динамическим расчетам, однако оказалась чрезвычайно полезной также и при проведении статических расчетов. При этом автоматические регуляторы спроектированы таким образом, что пользователь освобождается от трудоемкой задачи выбора параметров их настроек. Все регуляторы устойчиво работают как в статических, так и в динамических режимах. Кнопки выбора групп элементов. Нажата кнопка «Регуляторы» Иконки выбора регуляторов Клапан, имитирующий направляющий аппарат ДВ. Включен р-р избытка воздуха с уставкой 1.05 Р-р воздуха поддерживает заданный избыток воздуха за топкой, воздействуя на НА ДВ

18 Преимущество 5. Газовая разверка Возможность учета разверки по температуре и расходу газов по ширине газохода Элемент для ввода разверки по температуре и/или расходу газов может быть помещен в любой точке газового тракта Разверка по температуре газов перед конвективным газоходом

19 Преимущество 6. Гидравлические расчеты с учетом критического истечения Возможность проведения гидравлических расчетов трубопроводов с целью определения их максимальной пропускной способности. При этом рассчитывается критическое истечение на отдельных элементах (шайбах, клапанах и т.д.) Минимальный критический расход на шайбе 6 ограничивает пропускную способность трубопровода

20 Преимущество 7. Распределение расходов по параллельным ветвям При нажатии соответствующей клавиши рассчитывается распределение расходов по параллельным ветвям, при котором их гидравлическое сопротивление одинаково Значения расходов в 3-х параллельных ветвях Величины давлений в 3-х параллельных ветвях перед смесителем одинаковы ( бар)

21 Информация об элементах Исходные данные и результаты расчёта каждого элемента могут быть прдставлены в виде дерева таблицы и мульти- таблицы. Чтобы получить мультитаблицу, надо выделить с помощью мыши однотипные элементы и сделать двойной клик на одном из них. Мультитаблица позволяет ускорить и облегчить задание исходных данных и анализ результатов в сложных структурах Выбор формы представления информации

22 Анализ статических характеристик Математическая модель с достаточной точностью отображает процессы в энергетическом объекте не только на стадии проектирования, но и во время всего последующего периода его эксплуатации, что позволяет ее использовать для решения следующих проблем: - проанализировать статические характеристики котла при различных эксплуатационных условиях (виде и составе сжигаемого топлива или смеси топлив, уровне загрязнений, присосов, избытке воздуха и т.п., а также конструктивных усовершенствованиях. На основании этого анализа совершенствуется конструкция котла и его эксплуатационные режимы. Задание относительной нагрузки котла в элементе Общие данные Таблица задания конструктивных характеристик одного из элементов

23 Расчет естественной циркуляции Программа позволяет рассчитать естественную циркуляцию в барабанных котлах применительно к конкретным режимам его эксплуатации и определить минимально допустимую нагрузку по условиям надежности циркуляции. Схема циркуляции одного из котлов Выход из барабана Вход в барабан

24 Режимная карта котла Разработанная математическая модель котла существенно упрощает составление его режимных карт. Достаточно иметь ограниченное число экспериментально зафиксированных режимов. При этом, требуемые зависимости для режимной карты строятся с учетом расчетных точек, полученных с помощью математической модели. Возможно также отказаться от традиционного вида представления режимных карт (в виде таблиц и графических зависимостей), а использовать для этих целей саму математическую модель котла. При этом, рассчитывается режим работы котла в соответствии с условиями его работы в данный момент времени (нагрузка, вид и состав сжигаемого топлива, температура питательной воды, температура окружающего воздуха и т.д. ) и фактическое отклонение режима по выбранным параметрам сравнения. В этом случае программа расчета режимной карты котла должна учитывать коррекцию модели для пересчета в реальные параметры котла. С помощью этой же математической модели можно вносить соответствующие (периодические) корректировки в расчеты режимной карты котла (например, при ухудшении состояния оборудования).

25 Оптимизация режима котла Перспективным направлением использования математической модели котла в режиме off-line является оптимизация температурного и воздушного режимов его работы. Первое может осуществляться с помощью перераспределения впрысков котла (при сохранении требуемых критериев надежности), а второе - за счет изменения избытков воздуха или степени рециркуляции дымовых газов. При этом, можно наглядно оценить изменение каждого входного параметра на изменение КПД котла, а по колебаниям расхода топлива - ухудшение его качества, что может быть подтверждено соответствующим анализом. При возможности выбора топлива на стадии заключения договоров на его поставку можно провести с помощью математической модели анлиз статических характеристик котла при сжигании топлив с различными характеристиками и выбрать оптимальный вариант. КПД котла, расчитанный по методу прямого и обратного баланса Относительные и абсолютные потери топлива

26 Динамика Всережимная динамическая модель котла позволяет рассчитывать переходные процессы при любом сочетании возмущающих воздействий. Указанная модель, отличаясь высокой статической и динамической точностью, обладает высоким быстродействием. Она дает возможность проанализировать переходные режимы работы котла (пуски из различных тепловых состояний, остановы, изменения нагрузки в широком диапазоне с различной скоростью и т.д.) с целью корректировки эксплуатационных инструкций, совершенствования конструкции котла и пусковых устройств. Результаты динамических расчетов фиксируются на графиках, создаваемых самим пользователем. Изменение параметров при пуске прямоточного котла Температуры газов по тракту Давление свежего пара Расход свежего пара Выброс расхода среды в испарительном тракте при резкой форсировке котла

27 Тренажер Программу можно использовать как тренажер основных принципов для обучения и тренировки оперативного персонала. Пульт управления Схема ПГУ 450 Список регулирующих клапанов

28 Внедрение Программа успешно внедрена более чем в 80 фирмах России, Германии, Бельгии, Австрии и Китая, в том числе Подольский котлостроительный завод (ЗиО), Таганрогский котельный завод (ТКЗ), Теплоэлектропроект, ВТИ, МЭИ, ИЭИ, Deutsche Babcock, EVT, Standardkessel, NEPRI и др. С её помощью рассчитано более 1000 котлов различных типов (прямоточных, барабанных, утилизационных, с циркулирующим кипящим слоем, с дымогарными трубками и др.) и тепловых схем. Опыт эксплуатации подтвердил её высокую эффективность и точность. Программа поставляется на СD-диске совместно с описанием и примерами. Стоимость программы определяется её комплектацией и включает обучение сотрудников и сопровождение программы в течение одного года.

29 Контакт Москва, ул. Янгеля 8–72 (007)(095) Факс(007)(095)