Обоснование схем кондиционирования продувочной воды бессточных оборотных систем охлаждения АЭС Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

-□ □-

Наведет результати розрахунтв фiзи-ко-хiмiчних показнитв продувног води по ета-пах обробки. Обгрунтований принцип побудо-ви безстiчних схем виробництва води рiзног якостi для живлення циклiв АЕС з продувних вод оборотних систем охолодження шляхом подЫу масово-сольового потоку продувног води на два, кожен з яких за свогм складом вiдповiдаe нормативам, як висуваються до живильног води циклiв станцг

Ключовi слова: оборотна система охолодження, рециркулящя, циркуляцйна вода, про-

дувна вода, концентрування, юнний обмт □-□

Приведены результаты расчетов физико-химических показателей продувочной воды по этапам обработки. Обоснован принцип построения бессточных схем производства воды различного качества для питания циклов АЭС из продувочных вод оборотных систем охлаждения путем разделения массово-солевого потока продувочной воды на два, каждый из которых по своему составу соответствует нормативам, предъявляемым к питательной воде циклов станции

Ключевые слова: оборотная система охлаждения, рециркуляция, циркуляционная вода, продувочная вода, концентрирование,

ионный обмен -□ □-

УДК. 621.187.1

| DOI: 10.15587/1729-4061.2014.31570 |

ОБОСНОВАНИЕ СХЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ПРОДУВОЧНОЙ ВОДЫ БЕССТОЧНЫХ ОБОРОТНЫХ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ АЭС

В. А. Кишневский

Доктор технических наук, профе^ор* Е-mail: twf.onpu@gmail В. В. Чиченин Кандидат технических наук, доцент* Е-mail: [email protected] И. Д. Шуляк Кандидат технических наук, старший преподаватель* Е-mail: [email protected] *Кафедра технологии воды и топлива Одесский национальный политехнический университет пр. Шевченко, 1, г. Одесса, Украина, 65044

1. Введение

Для обеспечения эффективного водно-химического режима оборотной системы охлаждения применяются различные методы регулирования солесодержания добавочной и циркуляционных вод, обеспечивающих отсутствие коррозии и накипеобразования в циркуляционном контуре в процессе упаривания. К ним относятся: регулирования качества добавочной воды путем известкования [1, 2] ингибирования [3, 4], методы водообмена циркуляционной воды [5, 6].

Количество продувочной воды даже при подпитке оборотных систем охлаждения (ОСО) известкованной водой достигает 300 т/ч для блока 1000 МВт, что приводит к значительным сбросам тепловых и солевых загрязнений в окружающую среду. В настоящее время нет нормативной документации по выбору эффективного водно-химического режима (ВХР) ОСО, в результате чего недовыработка электроэнергии на некоторых АЭС Украины по причине неудовлетворительной работы конденсаторов турбин достигает 16...18 МВт-ч. Поэтому вопрос разработки экологически безопасных эффективных ВХР ОСО является актуальным.

Для уменьшения количества продувочных вод необходимо разработать новый эффективный ВХР ОСО с умягчением циркуляционной воды рециркуляцией на осветлителе. Регулирование же величины коррози-онно активных анионов сильных кислот (АСК) в цир-

©

куляционной воде, при этом, снижается путем продувки на гибридной ВПУ для производства добавочной воды парогенераторов (ПГ), тепловых сетей и систем технологического водоснабжения ответственных потребителей (СТВОП).

2. Анализ литературных данных и постановка проблемы

Эффективность ВХР ОСО в значительной степени зависит от качества добавочной речной воды, солесодержания и температура которой изменяется в течение года. Для уменьшения величины щелочности, ГДП, органических веществ и др. примесей применяется известкование води при ее природной температуре. При этом качество известкования в летние месяцы в два три раза выше, по сравнению с зимним временем.

Для сглаживания этих рисков применяется метод термостабилизации части циркуляционной воды. При этом происходит очистка циркуляционной воды от ГДП и снижение щелочности, а также экономия более чем на 40 % добавочной воды.

В работе [7] предложен метод подачи части циркуляционной воды для коррекции состава примесей системы охлаждения АЭС. В последнее время опубликован комплекс исследований влияния ингиби-

торов коррозии на предупреждения или коррозии снижения коррозии энергооборудования ОСО [8, 9] в циркуляционной води с повышенной концентрацией концентрации анионов сильных кислот (АСК). Во всех исследованиях предложена продувка для регулирования критической АСК в циркуляционной воде, которая достигает до 180 мг/дм3 на блок 1000 МВт [10].

Поэтому является актуальным исследование ВХР ОСО и системы водоподготовки всей станции в комплексе, с целью рационального использования продувочных вод после их кондиционирования в других системах АЭС т. е. создания бессточных энергообъектов.

содо-известкования и фильтрации на двухслойных механических фильтрах с СС=810 мг/дм3, температурой, t=25 °С, расходом Ц=100 м3/ч. Результаты расчета состава воды по этапам обработки для указанных гибридных схем приведены в табл. 1.

3. Цели и задачи исследований

Целью работы является выбор оптимальной технологической схемы гибридной ВПУ для производства из продувочной воды ОСО добавочной воды различного качества используемой в циклах станции.

Для достижения этой цели необходимо решение следующих задач:

- разработать методики расчета комплексного использования методов осаждения, ионообменных и мембранных технологий в схемах ГВПУ;

- исследовать возможное использование различных схем гибридных ВПУ для переработки продувочных вод ОСО различного качества;

- разработать принципы предварительной подготовки солесодержания продувочной воды перед установкой обратного осмоса, который предполагает разделение массово-солевого потока продувочной воды ОСО в процессе обработки на мембранах на два, каждый из которых со своим солесодержанием отвечает нормативам питательной воды различных циклов станции;

- разработать метод выбора величины восстановления ОО и прогнозирования результатов обработки воды на ГВПУ на основе диаграммы солевого состава воды по этапам обработки.

4. Методы и результаты расчета различных гибридных схем ВПУ

Рис. 1. Гибридные технологические схемы обработки продувочной воды ОСО с отбором после включенного осветлителя: а — схема с УОО и ЕДИ; б — схема с УОО и ФСД; в — схема с предвключенным натрий-катионитовым фильтром УОО и ФСД; г — схема с предвключенным СлКК фильтром УОО и ФСД

а

В работе рассмотрены несколько гибридных схем водоподготовительных установок (ВПУ) с использованием методов осаждения, ионного обмена, мехфильтра-ции, обратного осмоса (рис. 1, а-г), и предложен принцип предподготовки солевого состава воды перед установкой обратного осмоса (УОО), который предусматривает раздел массово-солевого потока продувочной воды ОСО.

Контроль и прогнозирование результатов обработки осуществлялся усовершенствованной гипотетической диаграмме солевого состава по этапам обработки.

Ниже приведены результаты расчетов гибридных схем (рис. 1) для переработки продувочных вод оборотной системы охлаждения конденсаторов с целью подготовки добавочной воды для систем АЭС. Расчет мембранных технологий производился с помощью программы ROSA [8], технологии ионного обмена и предочистки рассчитывались по методикам, изложенным в [9, 10]. Исходной водой для всех схем служила продувочная вода ОСО после известкования либо

Таблица 1

Сводная таблица основных показателей гибридных ВПУ, использующей известкованную воду

Показатель Ед. изм. Прод. вода ОСО Схема а Схема б Схема в Схема г

кон-цен-трат кон-цен-трат фильтрат Na+ кат кон-цен-трат фильтрат НСл-кат кон-цен-трат

Ca2+ мг-экв/дм3 3,86 12,8 12,25 0,01 0,05 0,49 2,4

Mg2+ мг-экв/дм3 3,47 11,5 11,03 0,01 0,05 3,47 17,3

HCO- мг-экв/дм3 3,47 11,3 10,86 3,47 40,0 0,1 0,84

SO42- мг-экв/дм3 3,09 10,3 9,81 3,09 15,3 3,1 15,4

Cl- мг-экв/дм3 1,93 6,4 6,13 1,93 9,5 1,9 9,6

ш мкСм/см 691 1736 809 4929 489,8 1792

Ик (мг-экв/дм3)2 13,4 145 133 0,03 2,0 0,05 2,0

Q м3/ч 80 24 22 77,6 15,52 78,4 17,28

Солесодержание пермеата после его финишной очистки на EDI и ФСД в схемах а...г соответствует Х=0,06 мкСм/см.

В рассмотренных схемах использована технология двух-стадийного обратного осмоса. Восстановление УОО в схемах а и б составило 70 %. Качество пермеата УОО соответствует регламентированному составу исходной воды для последующей обработке на электро-деионизационной установке и ФСД: рН=6...9, Ж0<0,5 мг/дм3, CO2<5 мг/дм3, ж<20 мкСм/см.

5. Анализ возможности использования гибридных схемы ВПУ для обработки продувочных вод ОСО

Для схемы а выход пермеата составляет 70 % или 56 м3/ч. Выход потока концентрата EDI, который составляет 30 % от входящего, направляется на рециркуляцию (на вход УОО). При расчете использовались мембраны SW30HRLE-440i фирмы DOW (модуль EDI-210) [11]. Качество воды после EDI соответствует нормам питательной воды парогенератора (ПГ) АЭС. Качество концентрата УОО для схемы а по величине жесткости не позволяет использовать его в циклах станций.

Основными солевыми стоками схемы б, являются концентрат УОО и регенерационные растворы после ФСД. Так как ФСД регенерируются реагентами с 20-кратным избытком, после раздельной регенерации ионитов целесообразно использовать повторно: щелочи в осветлителе для повышения рН; а кислые стоки с рН=4 для подкисление циркуляционной воды в ОСО. Качество концентрата УОО, также как и в схеме 1, не позволяет использовать его в циклах станций. Однако изменение солевого состава концентрата в сторону уменьшения ионов Ca2+ и HCO- соответствующий величине карбонатного индекса, равного HCO-- Ca+< 4 (мг-экв/дм3)2, открывает возможность использовать полученный концентрат с скорректированным составом в тепловых сетях закрытого типа. Коррекция состава концентрата возможна за счет умягчения воды, подаваемой на УОО.

Снижение жесткости концентрата УОО с целью его дальнейшего использования целесообразно проводить путем предварительного умягчения продувочных вод ОСО на ионообменных смолах: натрий-катио-нированием или катионированием на слабокислотном фильтре. В качестве отклика на выбор указанного технологического процесса предопределяется соответствие качества концентрата УОО нормам подпи-точной воды тепловых сетей по карбонатному индексу Ик< 0,5.4,0 (мг-экв/дм3)2.

На рис. 1, г приведена схема гибридной ВПУ с предварительным умягчением воды перед УОО на слабокислотном фильтре. Обязательным условием эффективного умягчения на СлКК является соотношение Жобщ<Щоб в обрабатываемой воде. В процессе Н-катионирования удаляются ионы Ca2+ и Mg2+ (до Жост=0,1...0,2 мг-экв/дм3), также стехиометрически разрушается бикарбонатная щелочность с переходом ее в молекулярную форму СО2, удаляемую методом декарбонизации. Умягченная вода в этой схеме имеет слабокислую реакцию (рН=4,5...5,0), что исключает ее подкисление перед УОО. Величина восстановления на УОО в этой схеме увеличивается до 75 % при качестве

пермеата Х=3...6 мкСм/см, а фильтрат ФСД соответствует Х~0,06 мкСм/см.

При использовании схемы с предварительным умягчением исходной воды на Na-катионитовых фильтрах жесткость фильтрата Жо=30 мкг-экв/дм3, а ионы HCO- проходят фильтр транзитом и удаляются на УОО. Таким образом, возможность использования концентрата УОО в тепловых сетях регламентируется величиной HCO-.

Анализ результатов расчетов, приведенных в табл. 1., показывает, что пермеат УОО после финишной обработки на EDI и ФСД соответствует качеству подпиточной воды ПГ, а солесодержание концентратов, получаемые в схемах в и г, соответствует нормам качества питательной воды для тепловых сетей. Концентраты УОО в схемах а и б значительно - в десятки раз превышают нормативные показатели добавочной воды для тепловых сетей.

6. Использования гипотетических диаграмм физико-химического состава воды после аппаратов для управления технологического процесса обессоливания

Для систематизации расчетного материала и создания целостной картины технологического процесса кондиционирования воды на гибридной ВПУ изложенный материал трансформирован в гипотетические диаграммы изменения состава воды в процессе ее обработки после аппаратов для схем, представленных на рис. 1.

На диаграмме рис. 2, 3 графически показано изменение в физико-химическом составе обрабатываемой воды в процессе ее умягчения методами известкования и содо-известкования, соответственно. В известкованной воде концентрация ионов кальция уменьшилось на величину ДНСО-, в а содо-известкованной воде за счет замещения ионов кальция ионами натрия остаточная концентрация кальция в обработанной воде равна 0,05.0,1 мг-экв/дм3, НСО- =0,7 мг-экв/дм3. Концентрации ионов сульфатов и хлоридов неизменны.

Изменение химического состава воды по этапам обработки в технологической схеме гибридной ВПУ представлено с помощью усовершенствованной диаграммы изменения гипотетического состава воды по этапам обработки. Из диаграммы рис. 2 видно, что в процессе умягчения методом известкования концентрация кальция уменьшилась на величину ДНСО- = =6 мг-экв/дм3, СО2=0, рН умягченной воды равен 10,0.

После установки обратного осмоса качество пермеата Х=0,1 мкСм/см, а солесодержание концентрата увеличилось примерно в 4 раза. Соответственно увеличились концентрации ионов кальция, магния, натрия, сульфатов, хлоридов. Концентрации ионов кальция и бикарбонат-иона, а также показатель карбонатного индекса - произведения концентраций этих ионов, которые определяют возможность использования концентрата в качестве добавочной воды для питания тепловых сетей -позиции 1 и 2 на рис. 6, а, б показывают неприемлемость использования концентрата для этой цели. Величина карбонатного индекса для всех вод превышает нормативный показатель ИК для тепловых сетей закрытого типа от 3-х и до 10-ти более раз.

-экв/дм3 = IAn C/d Mé^ Na CfS04_

ZKt =

Рис. 2. Диаграмма изменения физико-химических показателей обрабатываемой

воды при известковании продувки: А — качество исходной воды; Б — качество известкованной воды после осветлителя; В — качество пермеата и концентрата при восстановлении УОО 75 %; Г — качество пермеата после

финишной очистки

Изменение качества концентрата демонстрируется в точке пересечения горизонтальной линии В, характерной для величины восстановления Кф с наклонной линией равной концентрации отдельного ионов.

Из диаграммы можно визуально определить, что уменьшение величины Кф сопровождается улучшением качества концентрата при соответствующем увеличении ее объема. В то же время объем пермеата соответственно уменьшается, однако качество его при этом практически не меняется.

Этот фактор, свойственный установкам обратноосмотиче-ского разделения на мембранах, позволяет разработать гибкую систему регулирования объемов и солесодержания концентрата и пермеата, подаваемых для дальнейшего использования в качестве добавочной воды для систем АЭС. Это фактор нами использован при разработке принципа разделения массово-солевого потока продувочной воды ОСО в процессе тангенциального фильтрования на обратноосмотической мембране на два, каждый из которых по своему составу соответствует нормативам, предъявляемым к подпиточной воде циклов станции.

При промышленном внедрении процесса рационального использования продувочной воды ОСО РАЭС возникают проблемы, связанные с наличием в обрабатываемой воде ингибиторов отложений. В результате концентрирования ингибиторов в процессе упаривания циркуляционной воды концентрация ингибитора в продувочной воде достигает 2...4 мг/дм3, что резко снижает эффективность процессов содо-известкования продувочной воды. В частности, установлено, что остаточная концентрация ионов кальция в умягченной воде с повышенным содержанием ингибитора при содо-известковании при-

мерно равна - 1,8...2 мг-экв/дм3, а HCO- - 1,1.2 мг-экв/дм3.

Рассчитанный по этим данным физико-химический состав концентрата УОО и карбонатный индекс удовлетворяет нормируемым показателям добавочной воды для тепловых сетей. Использование содо-из-весткованной, умягченной, содержащей ингибитор отложений Acumer 1000 продувочной воды КОСО для комбинированной подготовки питательной воды ПГ с (х~0,3 мкСм/см) и солесодержанием концентрата, соответствующим нормам для питания тепловых сетей ИК <4 ((мг-экв/дм3))2 невозможно исходя из гипотетической диаграммы, даже при Кф<50 % для схем а и б на рис. 1. При увеличении коэффициента восстановления до 75 % солесодер-жание концентрата увеличиться, и соответственно карбонатный индекс ИК будет превышать нормируемую величину в десятки раз.

НСОз

Б \ \ / он

в /

Г

II

30 25 20 15 10 5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

^КЛ мг-экв/дм3 ХАп мг-экв/дм3

Рис. 3. Диаграмма изменения физико-химических показателей обрабатываемой воды при содо-известковании продувки: А — качество исходной воды; Б — качество содо-известкованной воды после осветлителя; В — качество пермеата и концентрата при восстановлении УОО 75 %; Г — качество пермеата после финишной очистки

Доумягчение содо-известкованной воды на схемах с применением слабокислотного катионирова-ния и натрий-катионирования перед УОО позволяет расширить возможности технологии разделения массово-солевого потока продувочной воды ОСО в процессе тангенциального фильтрования на обратно-осмотической мембране на два, каждый из которых по своему составу соответствует нормативам, предъявляемым к подпиточной воде циклов станции.

На рис. 4, 5 представлена диаграмма изменения физико-химических показателей продувочной воды, содержащей ингибитор, для схемы с умягчением на слабокислотном катионите и для схемы с умягчением на натрий-катионите перед УОО, соответственно.

Рис. 4. Диаграмма изменения физико-химических показателей воды для схемы в при содо-известковой обработке продувки ОСО, содержащей ингибитор отложений на слабокислотном катионитовом фильтре: А — качество исходной воды; Б — качество

содо-известкованной воды после осветлителя; В — качество фильтрата слабокислотного катионитового фильтра; Г — качество фильтрата слабокислотного катионитового фильтра после декарбонизатора; Д — качество пермеата и концентрата при восстановлении УОО 75 %; Е — качество пермеата после финишной

очистки

НСО- =0,4 мг-экв/дм3 и Ик=0,9 (мг-экв/дм3)2 соответственно (рис. 6, б, колонка 3). А со-лесодержание пермеата соответствует Х=3,7 мкСм/см, и после обработки на ФСД не превышает 0,06 мкСм/см. Таким образом, при подаче фильтрата слабокислотного катиони-та возможна эксплуатация УОО при величинах восстановления 75.80 % с обеспечением заданного качества пермеата и концентрата. Широкий диапазон рабочих величин восстановления УОО от 20 до 80 % позволяет изменять соотношение объемов и солесодержания пермеата и концентрата в зависимости от текущей производственной необходимости.

Изменение солесодержания содо-извест-кованной воды в процессе натрий-катиониро-вания показано на гипотетической диаграмме рис. 5. Фильтрат натрий-катионитового фильтра характеризуется Жо=30 мкг-экв/дм3, что обеспечивает низкую жесткость концентрата УОО и соответственно невысокие значения карбонатного индекса.

Солесодержание концентрата при коэффициенте восстановления 75 % в процессе обратноосмотической обработки характеризуется величиной жесткости 0,1 мг-экв/дм3 и щелочности +НСО-+ С03-= =6,7 мг-экв/дм3.

-экв/дм3 = ХАп Са2+Мё2+Ыа+ СГЭСй

ХК1 =

НСОз

Б ! / он-

1/

Д

........... 1111111111

60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

мг-экв/дм3

Рис. 5. Диаграмма изменения физико-химических показателей воды для схемы г при содо-известковой обработке продувки ОСО, содержащей ингибитор отложений содержащей ингибитор отложений на натрий катионитовом фильтре: А — качество исходной воды; Б — качество содо-известкованной вод ы после осветлителя; В — качество фильтрата натрий-катионитового фильтра; Г — качество пермеата и концентрата при восстановлении УОО 75 %; Д — качество пермеата после финишной очистки

Показано, что в процессе ионного обмена на слабокислотном катионите концентрация Са2+ уменьшается до величины 0,6 мг-экв/дм3, ионы ОН- нейтрализуются ионами Н+, а ионы НСО- согласно уравнению диссоциации углекислоты превращаются в СО2. Солесодержание концентрата после обработки на УОО при Кф=75 % равно Са2+=2,36 мг-экв/дм3,

Фильтрат №-катионито-вых фильтров характеризуется Жо=30 мкг-экв/дм3, что обеспечивает соответствие качества концентрата УОО нормам подпиточной воды теплосети с учетом концентрирования в УОО. Карбонатный индекс концентрата Ик для этой схемы (рис. 5) соответственно примет значение 0,65 (мг-экв/дм3)2, что не превышает норм качества добавочной воды для сетевых подогревателей.

Количество и качество концентрата в схемах а и б без умягчения не позволяют его рационально использовать в схемах станции. Эти потоки концентратов также невозможно использовать в схеме отверждения продувочной воды осветлителя с дальнейшим использованием фугата в качестве добавочной воды КОСО из-за большого массового количества вносимых с водой ионов С1", $04- , ради которых рассчитывалась схема обработки продувки циркуляционных вод.

Схемы в и г позволяют использовать как пермеат, так и концентрат в циклах станции, а использованный истощенный регенерационный раствор кислоты из-за его незначительного объема (около 3 % от производства ВПУ и менее 0,003 % от добавочной воды

ХАп мг-экв/дм3

ОСО) можно сбрасывать в установки отверждения продувки осветлителя.

И>:, (мг-екв/дм3)2

а

Ик, (мг-екв/дм3 )2

12 3 4

б

Рис. 6. Значения карбонатного индекса концентрата УОО при Кф=75% в зависимости от схемы обработки 1, 2, 3, 4,

представленных на рис. 1. для вод рек Стырь — I, Ю. Буг — II, Днестр — III: а — продувочная вода без ингибитора после известкования; б — содержавшая ингибитор продувочная вода после содо-известкования

В то же время, в схеме г количество истощенных регенерационных растворов после натрий-катиони-товых фильтров (около 5 %, и массовая концентрация хлоридов) может значительно повлиять на общую концентрацию АСК в циркуляционной воде с соответствующим увеличением объемов продувки, подаваемой на гибридную ВПУ.

7. Выводы

Разработана комплексная гибридная схема кондиционирования циркуляционной воды оборотной системы охлаждения АЭС путем ее рециркуляции на встроенном осветлителе и перевода продувочной воды на ГВПУ без сбросов в окружающую среду

Разработаны методики расчета комплексного использования методов осаждения, ионообменных и мембранных технологий в схемах ГВПУ и исследована возможное использование различных схем гибридных ВПУ для переработки продувочных вод ОСО различного качества;

Предложен принципы предварительной подготовки солесодержания продувочной воды перед установ-

кой обратного осмоса, который предполагает разделение массово-солевого потока продувочной воды ОСО в процессе обработки на мембранах на два, каждый из которых со своим солесодержанием отвечает нормативам питательной воды различных циклов станции.

Предложена методика выбора величины восстановления ОО с использованием диаграмм солевого состава воды по этапам обработки, на основании которых возможно прогнозирования результатов обработки воды на ГВПУ

Литература

1. Кишневский, В. А. Применение гибридных водопод-готовительных установок при обработке продувочных вод оборотных систем охлаждения [Текст] / В. А. Кишневский, Е. В. Кишневский, О. М. Малиновский, И. Д. Шуляк // Вода и водоочистные технологии. Научно-технические вести. - 2011. - № 2 (4). - С. 53-58.

2. Walker, M. E. Economic impact of condenser fouling in existing thermo electric power plants [Text] / M. E. Walker, I. Safari, R. B. Theregowda // Energy. - 2012. -Vol. 44, Issue 1. - Р. 429-437. doi: 10.1016/j.energy.2012.06.010.

3. Walker, M. E. Utilization of municipal wastewater for cooling in thermoelectric power plants: Evaluation of the combined cost of makeup water treatment and increased condenser fouling [Text] /M. E. Walker, R. B. Theregowda, I. Safari, J. Abbasian, H. Arastoopour, D. A. Dzombak et. al. // Energy.- 2013. - Vol. 60. - P. 139-147. doi: 10.1016/j.energy.2013.07.066.

4. Khamis, I. Trends and challenges toward efficient water management in nuclear power plants [Text] / I. Khamis, K.C. Kavvadias // Nuclear Engineering and Design. - 2012. - Vol. 248. - P. 48-54. doi: 10.1016/ j.nucengdes.2012.03.039.

5. Van Limpt, B. Water and chemical savings in cooling towers by using membrane capacitive deionization [Text] / B. van Limpt, A. van der Wal // Desalination. - 2014. - Vol. 342. - P. 148-155. doi: 10.1016/ j.desal.2013.12.022.

6. Yu, X. Experimental evaluation on concentrating cooling tower blowdown water by direct contact membrane distillation [Text] /X. Yu, H. Yang, H. Lei, A. Shapiro // Desalination. - 2013. - Vol. 323. - P. 134-141. doi: 10.1016/j.desal.2013.01.029.

7. Кишневский, В. А. Математическая модель оборотных систем охлаждения с рециркуляцией части продувок на предвключенный осветлитель [Текст] /

B. А. Кишневский, В. В. Чиченин, В. Г. Ахромеев. // Тр. Одес. поли-техн. ун-та. - 2013. - Вып. 3 (42). -

C. 76-80.

8. Zhang, J. Pilot test of UF pretreatment prior to RO for cooling tower blowdown reuse of power plant [Text] / J. Zhang, H. Zeng, C. Ye, L. Chen, X. Yan // Desalination. -2008. - Vol. 222, Issues 1-3. - P. 9-16. doi: 10.1016/ j.desal.2007.01.123.

9. Zhang, J. Pilot testing of outside-in MF and UF modules used for cooling tower blowdown pretreatment of power

plants [Text] / J. Zhang, L. Chen, H. Zeng, X. Yan, X. Song, H. Yang, C. Ye // Desalination. - 2007. - Vol. 214, Issues 1-3. -P. 287-298. doi: 10.1016/j.desal.2006.12.004.

10. Frick, J. M. Evaluation of pretreatments for a blowdown stream to feed a filtration system with discarded reverse osmosis membranes [Text] / J. M. Frick, L. A. Feris, I. C. Tessaro // Desalination. - 2014. - Vol. 341. - P. 126-134. doi: 10.1016/j.desal.2014.02.033.

11. Zeng, H. Comparison of an ultrafiltration membrane fed with raw seawater, coagulated seawater and cooling tower blowdown [Text] / H. Zeng, J. Zhang, C. Ye // Desalination. - 2009. - Vol. 244. Issues 1-3. - P. 199-207. doi: 10.1016/j.desal.2008.04.044.

У статтi розглянута суттсть R/S-методу для аналiзу часових рядiв. Визначеш основ-ш положення за розрахунками фрактального показника Херста й аналiзу його характеру для рiзних умов складових часового ряду. На основi розрахунку й оцтки показника Херста для часового ряду витрат палива тепловозами запро-понована оргатзащя мотторингу техшчного стану й створений метод для розрахунку залиш-кового ресурсу паливног апаратури

Ключовi слова: аналiз, видхилення, залеж-тсть, ттервал, метод, показник, розмах, фрактал, часовий ряд

□-□

В статье рассмотрена сущность R/S-ме-тода для анализа временных рядов. Определены основные положения по расчету фрактального показателя Херста и анализа его характера для различных условий составляющих временного ряда. На основе расчета и оценки показателя Херста для временного ряда расхода топлива тепловозами предложена организация мониторинга технического состояния и создан метод для расчета остаточного ресурса топливной аппаратуры

Ключевые слова: анализ, отклонение, зависимость, интервал, метод, показатель, размах, фрактал, временной ряд

УДК 629.424.1

| DOI: 10.15587/1729-4061.2014.29353 |

АНАЛ1З ТЕХН1ЧНОГО СТАНУ Й ПАЛИВНОТ ЕКОНОМ1ЧНОСТ1 ТЕПЛОВОЗА З ВИКОРИСТАННЯМ МЕТОДУ ХЕРСТА

В. I. Дробаха

Кандидат техычних наук, начальник виробничого управлшня Департамент локомотивного господарства Укрзалiзницi вул. Тверська, 5, м. КиТв, УкраТна, 03680 E-mail: [email protected] О. Д. Т р и хл i б Начальник вщдту ВщдЫ «Нормування паливно-енергетичних ресурав» Служба локомотивного господарства ^вденноТ залiзницi вул. Червоноармшська, 7, м. Хармв, УкраТна, 61052

E-mail: [email protected]

1. Вступ

Оргашзащя експлуатацшно'! роботи локомотивного парку ввдграе першорядну роль у показниках його ефективность Пол^он по'зно'! й маневрово'! роботи тепловозiв, особливост проф^ю коли та характер навантаження, що реалiзуeться силовими установками, частка гарячих просто'в i стутнь залучення в пасажирському руа, швидкосп руху i 'хнього обме-ження - все це приводить до того, що питомi витрати дизельного палива тепловозiв одше'! серп, працюючих у рiзних регюнах експлуатацп, а також '!х техшчний стан значно вiдрiзняються. У процес експлуатацп тепловоза поступово вщбуваеться попршення його техшчного стану. Процес зношування й розрегулюван-ня спостер^аеться по вах основних вузлах й системах дизеля. Результатом такого попршення техшчного стану е не пльки зниження надшносп роботи, але й зб^ьшення витрат палива. У результат дослщжень проведених у локомотивних депо Швденшл залiзницi й рядi тдприемств промислового залiзничного транс-

порту виявлено, що техшчний стан 70 % локомотивiв, що перебувають в експлуатацп, не ввдповвдае вимогам нормативно-техшчно'! документацп.

Використання системи контролю Б1С-РМ, значне розширення П шформацшних можливостей, дозволяе не пльки одержувати точш й об'ективш показники па-ливовикористання, але й здшснювати аналiз техшчного стану тепловоза. Зафиксоваш системою контролю показники, здшснюваш з упорядковано'! перюдичш-стю, можуть бути подан у виглядi тимчасового ряду й тдвладш вiдповiдний математико-статистичному аналiзу для виявлення 'хньо'! структури й прогнозу-вання.

Останш роки ознаменувалися зростаючим ште-ресом до пошуку моделей нелшшно'! поведiнки часових рядiв. Це пояснюеться тим, що нелшшш моделi можуть уловлювати дуже складнi процеси, на основi теорii хаосу. Найбшьш адекватним математичним апа-ратом для дослщження динамiки й структури таких рядiв е фрактальний аналiз, особливе значення якого полягае в тому, що вш здатний ураховувати поводжен-

©