10. Варианты реновации турбинного оборудования действующих тэс

К настоящему времени сложилась следующая структура теплоэнергетики Украины (табл. 10.1):

Таблица 10.1

Наименование	Единичная мощность	Количество	Суммарная мощность, млн.кВт
Блоки на сверхкритические параметры пара	800	8	6,4
	300	42	12,6
	250	5	1,2
Блоки на докритические параметры пара	200÷210	43	8,7
	160	6	1,0
	100	15	1,5

Анализ состава оборудования на электростанциях позволяет выявить ряд особенностей.

1. Значительная часть оборудования на ТЭС либо исчерпала ресурс службы, либо подходит к его завершению (срок службы энергетического оборудования, как правило, не превосходит 30 лет). При этом весь основной парк турбинного оборудования электростанций – блоки мощностью 160, 200 и 300 МВт – и морально и физически устарел.

2. Некоторый запас по работоспособности имеют блоки по 800 МВт и атомные энергоблоки (выработка электроэнергии, на которых составляет свыше 40% всей энергии, вырабатываемой на станциях Украины).

3. Наметившееся в мировой электроэнергетике в течение последнего десятилетия широкое внедрение парогазовых установок и внутрицикловой газификации угля в Украине отсутствует полностью.

4. Если на АЭС Украины автоматизированные системы управления турбиной (АСУТ) используется достаточно широко, то в тепловой энергетике АСУТ полностью отсутствует.

Таким образом, в модернизации или замене нуждаются сегодня все 43 блока мощностью по 200 МВт и подавляющее большинство из 42 блоков мощностью по 300 МВт.

Необходима также повсеместная автоматизация (возможно, для начала, в ограниченном объеме) всех тепловых электростанций Украины. Вышесказанным определяется актуальность технического перевооружения действующих электростанций, являющегося важным направлением повышения технического уровня, эффективности и надежности энергоснабжения.

10.1 Научные аспекты проблемы повышения надежности и эффективности работы турбин тэс и аэс

Основоположниками научного направления по совершенствованию проточных частей турбин с использованием математических моделей и решений оптимизационных задач в конце ХХ века в Украине являлся академик Шубенко-Шубин Л.А. и возглавляемый им коллектив ученых Института проблем машиностроения АН. В процессе многолетней работы были сформулированы и реализованы основные принципы оптимального проектирования и профилирования решеток сопловых и рабочих лопаток, в том числе и последних ступеней турбины [14 и др.]. В работах были разработаны физико-математические и инженерные основы оптимального проектирования турбинных ступеней, методы оптимизации термодинамического процесса и конструирования лопаток последних ступеней. За критерии качества последней ступени принималось значение интегрального КПД. Энергетические потери по всей решетке лопаток определялись с использованием коэффициента потерь, являющихся функцией радиуса. За дополнительный критерий качества принимались потери энергии с выходной скоростью, которые минимизировались в процессе оптимального поиска характеристик потока с обеспечением максимального КПД ступени. Данные разработки были внедрены в свое время при модернизации последних ступеней турбины К-300-240 ОАО «Турбоатом».

В настоящее время в решении этой актуальной проблемы участвуют академические, отраслевые институты, предприятия и ВУЗы энергетического профиля (ИПМаш НАН Украины, ЦКБ «Энергопрогресс», «Энергопроект», «Энергоремонт», НТУ«ХПИ», ОНПУ, УИПА и др.) и основной проектировщик, и изготовитель турбин ТЭС и АЭС на Украине – ОАО «Турбоатом». В проектах проточных частей модернизированных или впервые изготовленных турбин используются их новейшие достижения и результаты аэродинамических исследований.