DYNAMIC DETERMINATION OF QUANTITY AND CAPACITY IN THE FUEL TANKS

Full Text

Введение Тепловая энергетика составляет около 68 % от общих энергогенерирующих мощностей России. Значительно меньшее количество энергии производят атомные и гидроэлектростанции (рис. 1). Рис. 1. Диаграмма распределения энергогенерирующих мощностей России Основными видами топлива на объектах теплоэнергетики являются природный газ (порядка 70 %) и уголь (около 27 %). В качестве резервного топлива применяется мазут. В европейской части России используется преимущественно газ и мазут (около 80 %), в восточной части страны - уголь (около 80 %) [1]. Для повышения эффективности воспламенения и стабилизации процесса горения углей на тепловых электростанциях используют также высококалорийное жидкое топливо - мазут (в объеме 10-20 % от расхода угля). Соответственно ежегодно на пылеугольных ТЭС России расходуется более 5 млн тонн мазута для растопки котлов, подсветки факела и стабилизации выхода жидкого шлака [2]. На большинстве российских ТЭС для хранения мазута используются резервуарные парки с вертикальными резервуарами. Они предназначены для оперативного хранения мазута с целью обеспечения его аварийного запаса. Задача определения количества мазута важна для более точного планирования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), а также обеспечения безостановочного сгорания целевого топлива. Математическая модель, решение задачи определения количества топлива в статике Масса () топлива в каждом из резервуаров топливного парка (ТП) зависит от объема (), плотности () и температуры () (порядок отбора проб приведен в [3], а метод определения плотности продукта (топлива) - в [4], [5]) и представляет собой функцию , где количество резервуаров в ТП. В рекомендации государственной системы обеспечения единства измерений [6] содержится методика косвенного определения массы топлива, расчет осуществляется в соответствии с формулой (1) где - фактический объем топлива при температуре его измерения в топливном резервуаре, м3; - плотность топлива при температуре его измерения в топливном резервуаре, кг/м3; - объем топлива в резервуаре, м3, вычисляют по формуле ; - общий объем топлива и подтоварной воды в топливном резервуаре, м3 (определяется по градуировочной таблице резервуара, методика поверки описана в [7]); - объем подтоварной воды, м3 (определяется по градуировочной таблице резервуара); - температурный коэффициент линейного расширения материала стенки резервуара; - температурный коэффициент линейного расширения материала рулетки; - температура измерения объема, °C. Система уравнений, описывающая количество топлива в топливных резервуарах в целом, выглядит так: (2) Общая масса топлива в топливных резервуарах: (3) Данное решение статической задачи может быть использовано для определения количества топлива в топливных резервуарах (натурных остатков) в тоннах (в [8] подробно описан подход к определению количества нефтепродукта в резервуарном парке в натуральных единицах). Оно же может быть использовано для пересчета жидкого топлива в тоннах условного топлива (ТУТ): (4) где низшая удельная теплота сгорания (теплотворная способность) мазута [МДж/кг]; постоянная величина (теплота сгорания условного топлива) [29,3 МДж/кг]; масса топлива в натуральных единицах. Благодаря указанному пересчету можно оценить потенциал топлива в резервуарах. Имитация показаний расходомера в ТУТ, решение задачи определения количества топлива «в динамике» Статическая модель определения количества топлива в топливном парке позволяет получить важные, но ограниченные результаты. Значительно больший эффект дает динамический подход при определении количества топлива в резервуарах. Подход заключается в том, что, производя расчет массы в резервуаре достаточно часто, например в темпе с поступлением данных в SCADA, можно рассматривать изменение массы в резервуаре по времени (t) как расход нефтепродукта в трубопроводе, связанном с резервуаром. (5) Знак показывает вид операции: “─” откачка или “+” закачка. Принципиально изменение состояния резервуара (изменение количества топлива в резервуаре за интервал времени) показано на рис. 2. Рис. 2. Изменение количества топлива в резервуаре за интервал времени Пересчитывая изменение массы топлива в ТУТ за известный интервал времени, можно получить величину, подобную мгновенному расходу в условном топливе: (6) Заключение Оперативное определение количества топлива в массовом эквиваленте условного топлива в каждом резервуаре является важной операцией для планирования поставок топлива на предприятии теплоэнергетики. Предложенный подход позволяет получить дополнительные данные по расходу топлива в условных величинах, что интересно при оперативной оценке эффективности работы котлов.

About the authors

Yury S Trufanov

Samara State Technical University

Email: trufanov@list.ru
Postgraduate Student. 244, Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100, Russian Federation

References

Supplementary files