Планирование научного эксперимента при исследовании режима работы водогрейного котла

     Вступление

     Важнейшей составной частью научных исследований является эксперимент, основой которого является научно поставленный опыт с  точно учитываемыми и управляемыми условиями. Основной целью эксперимента является выявление свойств исследуемых  объектов, проверка справедливости гипотез  и на этой основе широкое и глубокое изучение темы научного исследования.

     Планирование  эксперимента – это процедура  выбора числа и условий проведения опытов, необходимых и достаточных  для решения поставленной задачи с требуемой точностью

     Принципы, положенные в основу теории планирования эксперимента, направлены на повышение  эффективности экспериментирования, т.е.

     - стремление к минимизации общего  числа опытов;

     - одновременное варьирование всеми  переменными, определяющими процесс,  по специальным правилам –  алгоритмам;

     - использование математического  аппарата, формализующего многие  действия экспериментатора;

     - выбор четкой стратегии, позволяющей  принимать обоснованное решение  после каждой серии экспериментов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Планирование  научного эксперимента при исследовании режима работы водогрейного котла.

Для исследования режима работы водогрейного котла нобходимо проведение режимно-наладочных испытаний это является одним из эффективных малозатратных методов энергосбережения.

Произвести испытание котла,для этого не обходимо:

1. составить перечень контрольно-измерительных приборов
2. составить и заполнить сводную ведомость по результатам испытаний
3. произвести обработку результатов эксплутационных испытаний по упрощенной методике

Режимно-наладочные испытания котлоагрегатов позволяют выявить недостатки в состоянии и эксплуатации, наметить и осуществить комплекс мероприятий, повышающих экономичность работы. Благодаря проводимой наладке удается оптимизировать уровни избытков воздуха в разных частях газового тракта, температуры уходящих газов, установить режим водоподготовки, обеспечивающий минимальное образование накипи на внутренних поверхностях нагрева, тем самым удается  снизить расход  топлива. По результатам проведения наладочных работ составляются технический отчет и режимные карты для обслуживающего персонала.

Опыт наладочных работ показал, что затраты, связанные с выполнением наладочных работ, окупаются в течение 3-6 месяцев. Сравнительные испытания и расчеты показывают, что в результате выполнения наладочных работ достигается экономия топлива в размере 3-5%. Однако на практике проведению наладочных работ для котельных уделяется очень мало внимания, в связи с чем возможная экономия топлива просто не реализуется.

Проведение режимно-наладочных работ предусматривается соответствующими инструкциями один раз в 3-5 лет. Это объясняется тем, что обычно в течение этого периода изменяются исходные параметры, при которых были составлены режимные карты.  Кроме того, изменениям могут подвергаться отдельные части котлоагрегатов и вспомогательного оборудования: появляются трещины в обмуровке, накипь на теплообменных поверхностях, конструктивные изменения после проведения различных ремонтно-восстановительных работ, особенно топочной части. 

В результате режим горения становится неэффективным: изменяется общий объем дымовых газов и их температура, снижается КПД оборудования, увеличивается потребление топлива и вредные выбросы.

Своевременное проведение режимно-наладочных испытаний позволяет установить величину основных потерь теплоты, выявить резервы экономии и устранить недостатки еще до того, как причины неудовлетворительной работы оборудования станут очевидными

Проведение режимно-наладочных испытаний позволяет оптимизировать работу котла:

за счет снижения температуры и объема уходящих газов с помощью целенаправленной организации (оптимизации) топочного процесса;

за счет исключения недожогов топлива.

В общем и целом, проведение режимно-наладочных испытаний на котлоагрегатах позволяет:

1. получить экономию топлива до 5%;
2. снизить объем токсичных выбросов до минимума для данного типа оборудования;
3. оптимизировать работу котла (обеспечить максимальный КПД);
4. получить необходимые экспериментальные данные для составления режимных карт и графиков рекомендуемых соотношений «топливо-воздух», позволяющие операторам котельных выбирать наиболее эффективные режимы работы оборудования с соответствующей настройкой автоматики регулирования или ручного управления;
5. продлить срок службы оборудования, увеличить его надежность и безопасность.

Основные этапы режимно-наладочных испытаний котлов:

     •  ознакомление с работой и с проектными данными установки;

     •  составление программы и методики испытаний;

     •  проведение подготовительных и пробных работ для проверки рабо-

ты оборудования и контрольно-измерительных приборов;

     •  проведение основных программных работ, обработка результатов

измерений и составление сводных таблиц и графиков;

  • составление технического отчета, режимных карт и мероприятий,

направленных на повышение экономичности установки.

Котлы должны быть оборудованы необходимыми приспособлениями для проведения эксплуатационных испытаний.

Испытаниям предшествует наладка котла и вспомогательного оборудования (настройка топочного режима, режимов работы пылеприготовительных установок, золоулавливания и золоудаления, проверка температурных условий работы пароводяного тракта, наладка калориферов, средств очистки поверхностей нагрева и др.). Программа испытаний включает несколько серий опытов, имеющих целью определение влияния различных режимных факторов (схемы включения горелок, избытка воздуха, тонкости пыли и др.) на тепловые потери и КПД котла, а также на расход электроэнергии на собственные нужды. Эти опыты проводятся при номинальной или близкой к ней нагрузке. При найденном таким образом оптимальном режиме проводятся опыты при нескольких нагрузках, которые служат основой для составления режимной карты. Повторные эксплуатационные испытания котла после внесения конструктивных поправок проводятся только в том случае, если последние могут изменить экономические показатели котла, диапазон допустимых нагрузок и потребовать корректировки режимной карты. Так, например, реконструкция горелок может привести к изменению значения оптимального избытка воздуха, потерь тепла от механической и химической неполноты сгорания; реконструкция конвективных поверхностей нагрева может изменить потери тепла с уходящими газами, условия их очистки и т.д.

 Необходимость проведения внеочередных испытаний может возникнуть также в процессе эксплуатации при отклонении основных параметров от нормальных значений. Целью таких испытаний является определение причин, вызвавших эти отклонения, и разработка мероприятий по их устранению. На основании проведенных режимных испытаний вносятся коррективы в инструкцию по эксплуатации котла.

 Необходимые приспособления для проведения испытаний следует устанавливать при изготовлении и монтаже котла.

 В распоряжении цеха наладки или режимной группы должен быть исправный парк приборов, необходимый для проведения эксплуатационных испытаний и наладочных работ