В данной статье выполнен анализ и оценка такого упрощения. Для этого используется цифровая технология (в проектировании не освоена), которая позволяет при минимальных трудозатратах выполнять в автоматическом режиме расчеты любой сложности, на любое количество расчетных режимов [2][3]. Метеорологические условия и параметры системы охлаждения приняты по реальному, действующему энергоблоку мощностью 1000 МВт, по оборотной схеме охлаждения, с охлаждением циркуляционной воды на башенной испарительной градирне. Схема двухступенчатая, на градирню и конденсатор вода подается отдельными циркуляционными насосами. Производительность градирни принимается исходя из требования турбинной установки по ограничению температуры охлаждающей воды на входе в конденсатор 33 ºС.
Цифровая технология представлена математической моделью в структуре электронной таблицы (табл.1). Ячейки таблицы содержат цифровые выражения всех элементов системы охлаждения, связанные между собой по заданному алгоритму, обеспечивающему выполнение процедуры расчета. Все ячейки, кроме исходных данных по метеорологии заполняются один раз для всех расчетных режимов. Значение в ячейке «площадь орошения градирни» устанавливается в зависимости от требования по допустимой величине температуры воды на входе в конденсатор. Желтая строка заполняется дискретными значениями расхода охлаждающей воды в диапазоне пропускной способности системы охлаждения. По каждому дискретному значению вычисляются значения во всех ячейках соответствующего столбца. В строке значений мощности энергоблока, выявляется максимальное, и из столбца, соответствующего этому значению, копируются в таблицы 3, 4, 5 выбранные значения ячеек. Все вычисления выполняются автоматически сразу по заполнению ячеек исходных данных.
Таблица 1. Электронная таблица математической модели системы охлаждения (расчетный случай по августу)
С помощью математической модели, определены параметры системы охлаждения при средне сезонных метеорологических условиях среднего года, как это практикуется для снижения трудозатрат вычислений (табл.3), и при среднемесячных метеорологических условиях (табл. 4, 5) как предусмотрено нормами [1].
Таблица 2. Метеорологические данные
Результат расчета по средне сезонным метеорологическим условиям представлен в таблице 3. Он показал, что средне сезонная температура воды летнего периода на входе в конденсатор не превышает 33 ºС при охлаждении воды на градирне площадью орошения 11500 м2.
Таблица 3. Показатели системы охлаждения
при средне сезонных метеорологических условиях
Учитывая, что фактически система охлаждения будет эксплуатироваться в реальных, а не в осредненных по сезонам метеорологических условиях, выполнен уточняющий расчет по среднемесячным метеорологическим данным при прежних фиксированных по сезонам расходах охлаждающей воды, с прежней градирней площадью орошения 11500 м2. Результат расчета представлен в таблице 4. Из таблицы видно, что в летние месяцы среднемесячная температура воды на входе в конденсатор в отличие от средне сезонной, превышает установленную требованиями значение.
Таблица 4. Показатели системы охлаждения при среднемесячных метеорологических условиях,
фиксированных расходах охлаждающей воды и градирне площадью орошения 11500 м2
В связи с тем, что применяемые на практике расчеты систем охлаждения на средне сезонные метеорологические условия (табл.3) не имеют возможности оптимизировать режим, и уточненный помесячный расчет (табл.4) показал превышение допустимой температуры воды в летний период, такой способ решения не может быть рекомендован. В связи с этим выполнен расчет на среднемесячные метеорологические условия с определением оптимальных расходов охлаждающей воды и необходимой производительности градирни. Результат расчета представлен в таблице 5.
Таблица 5. Оптимальные показатели системы охлаждения при среднемесячных метеорологических условиях и градирне площадью орошения 16400 м2
Показатели системы охлаждения, представленные в таблице 5, получены оптимизацией расхода охлаждающей воды, по среднемесячным метеорологическим данным с принятой градирней площадью орошения 16400 м2, обеспечивающей охлаждение воды с температурами не превышающими 33 ºС. Такие параметры системы обеспечат увеличение годовой выработки электроэнергии на 8040890 - 7927612 = 113 278 МВт.ч.
Выводы.
1. Параметры систем охлаждения конденсаторов турбин АЭС должны определяться в соответствии с требованиями нормативных документов расчетами оптимизации на среднемесячные метеорологические условия.
2. Оптимальное функционирование системы охлаждения энергоблока 1000 МВт обеспечивается при использовании градирни площадью орошения 16400 м2.
3. Определенная по средне сезонным метеорологическим условиям градирня площадью орошения 11500 м2, не обеспечивает охлаждение воды с требуемой температурой на входе в конденсатор и вызывает снижение мощности энергоблока и выработки электроэнергии на 113 278 МВт.ч. год.
4. Использование цифровой технологии в расчетах оптимизации системы охлаждения позволит повысить качество, исключить ошибки ручного расчета и выполнять расчеты с глубокой оптимизацией систем любой сложности.
Литература.
1. РД 210.006-90. Правила технологического проектирования атомных станций (с реакторами ВВЭР). Актуализация 01.01.2019.
2. Оптимизация расхода охлаждающей воды АЭС и ТЭС на основе математической модели системы охлаждения. В.П.Муравьев, А.В.Кочетков, Е.Г.Глазова. Электрические станции. 2016. №4.
3. Муравьев В.П. Цифровая технология в системе охлаждения конденсаторов турбин АЭС. На сайте ProAtom, 16/05/2023.
