Расчет параметров Simulink-модели силового трехфазного трансформатора для исследования длительных несимметричных режимов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.311

А. В. ДЕД

Омский государственный технический университет, г. Омск

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ 51МШ1ЫК-МОДЕЛИ СИЛОВОГО ТРЕХФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЛИТЕЛЬНЫХ НЕСИММЕТРИЧНЫХ РЕЖИМОВ_

В статье представлены результаты решения задачи по расчету параметров силового двухобмоточного трехфазного трансформатора для создания его 5^иПпк-модели. Трансформатор, как нелинейный элемент систем энергоснабжения, при моделировании и анализе своего режима работы при различных параметрах нагрузки определяет необходимость в учете параметров характеристики параметров магнитопровода. Данная необходимость обусловлена тем, что представленные в качестве стандартных (демонстрационных) в пакете МаАаЬ модели трансформаторов имеют заданные по умолчанию параметры кривой намагничивания без указания источника этих данных. В работе скомпилированы расчетные выражения для определения на основе каталожных данных параметров 5^иНпк-модели трансформаторов. Приведены полученные в результате вычислений значения параметров 5^иПпк-модели для трансформаторов серии ТМ различных мощностей.

Ключевые слова: качество электрической энергии, несимметричная нагрузка, расчет параметров, трансформатор, 5^иНпк, МаНаЬ.

Исследования режимов работы электрических сетей, измерения и моделирование в них различных условий работы затруднено требованиями выполнения положений техники безопасности, а также ограниченными возможностями по проведению коммутационных переключений оборудования сети. В том числе сложности появляются при необходимости коррекции типа и мощности нагрузки, а также изменения длины линии исследуемого фидера. Вследствие этого для проведения исследований и измерений режимных параметров электрической сети часто используется как физическое, так и компьютерное моделирование.

Среди многообразия программного обеспечения, предназначенного для математического и научно-технического моделирования и решения задач численных расчетов, широкое применение приобрел матричный математический пакет программ МаИаЪ [1-7].

Наиболее известной прикладной программой из пакета МаИаЪ является БшиЦпк и библиотека блоков SimPowerSystems. Компиляция этих сред позволяет осуществлять блочное имитационное моделирование систем, собранных из различного электротехнического и энергетического оборудования.

Математическая модель системы электроснабжения включает в себя математические модели следующих основных элементов: источник напряжения, силовой трансформатор, линии электропередач, потребители электроэнергии (несимметричная нагрузка), вспомогательное контрольно-измерительное оборудование (амперметры, вольтметры, ваттметры и т.д).

Рассмотрим подробнее форму задания параметров силового двухобмоточного трехфазного трансформатора, который в среде МаИаЪ представляется путем совместного моделирования трех однофазных трансформаторов и основывается на Т-образной схеме замещения.

Электромагнитная схема замещения трансформатора, представленная на рис. 1, включает следующие элементы: и — активные сопротивления первичной и вторичной обмотки трансформатора; Ц и Ц — индуктивные сопротивления первичной и вторичной обмотки трансформатора; — активное сопротивление цепи намагничивания; — индуктивное сопротивление цепи намагничивания.

Сопротивления Я и Ц(2) соответственно учитывают потери активной мощности в каждой из обмоток и воздействия полей рассеивания, обусловленных протеканием токов нагрузки.

Сопротивление определяет величину потерь активной мощности в магнитопроводе трансформатора от основного магнитного поля и, соответственно, в массивных металлических элементах трансформатора от полей рассеяния.

Индуктивностью можно учитывать нелинейность характеристики намагничивания материала и насыщение сердечника трансформатора.

Силовой трансформатор является существенно нелинейным элементом энергосистемы, поэтому при необходимости учета поведения трансформатора во время его работы в различных эксплуатационных режимах необходимо располагать нелинейной характеристикой намагничивания [6]. В таком случае кривая намагничивания сердечника транс-

Рис. 1. Электромагнитная схема замещения двухобмоточного трансформатора

*Р,кВб ОД

0,08

0,06 --

0,04

0,02

4 5 6

3

Г 2

1 -1- - -И

1ц, А

20

40

60

80

Рис. 2. Задание характеристики кривой намагничивания трансформатора

форматора в модели должна задаваться как кусочно-линейная зависимость между потокосцеплением сердечника ¥ и током намагничивания (рис. 2).

Так как при моделировании режимов длительной несимметрии предполагается, что трансформатор в силу изменения параметров энергопотребления не будет находиться в установившемся режиме работы, для формирования модели необходимо использовать трехфазный двухобмоточный трансформатор Three-phase Transformer (Two Windings) с учетом насыщения сердечника.

Таким образом, для построения характеристики ¥=/{IJ необходимо располагать геометрическими параметрами трансформатора, такими как число витков обмотки, сечение магнитопровода, длина магнитной силовой линии, которые, как правило, отсутствуют в документации, предоставляемой заводами-изготовителями, либо воспользоваться справочными значениями [6].

Значения координат точек излома линейных участков магнитной характеристики для сердечни-

ка силового трансформатора номинальным напряжением 10 кВ, выполненных из различных сортов стали, приведены в табл. 1 [8]. Построенная по этим данным кривая магнитной характеристики, применяемая для создания модели трансформатора, приведена на рис. 2.

Основной проблемой при использовании из библиотек Simulink Matlab моделей любых элементов энергосистемы для решения задач инженерной направленности является верное функционирование используемых блоков или моделей при отклонении их параметров от заданных «по умолчанию». Связано это с тем, что демонстрационные примеры пакета SimPowerSystems c применением силовых трансформаторов являются тщательно подобранными и создают ощущение простоты использования этих блоков [6].

Основы расчета схемы замещения трехфазного силового трансформатора, а также особенности расчета линейной модели в среде Matlab-Simulink изложены в [2, 9]. Необходимые для моделирования параметры модели трансформатора определяются на основе каталожных данных [10] в соответствии с алгоритмом, изложенным ниже. В качестве моделируемых объектов примем трехфазные двухоб-моточные трансформаторы со схемой соединения обмоток Y/Y с нулевым проводом.

В каталожных данных номинальные напряжения t/^D„ и t/_„„ обмоток являются линейными вели-

1.ВН 1.НН

чинами, значения SHOM, АРКЗ и АРХХ приводятся как суммарные для трех фаз.

Соотношения для определения активного и индуктивного сопротивления ветви намагничивания, активного и индуктивного сопротивления первичной и вторичной обмоток трансформатора вытекают из принятой схемы замещения трансформатора (рис. 2).

Определить параметры схемы замещения для любого трансформатора, в том числе произвести пересчет параметров схемы замещения в параметры, задаваемые в окнах программы Matlab-Simulink, можно по данным опытов холостого хода и короткого замыкания [11].

В начале расчета определяются номинальный ток и коэффициент трансформации по напряжению моделируемого трансформатора, необходимые для определения составляющих продольной части схемы замещения трансформатора — активного RT и индуктивного XT сопротивления обмоток.

Номинальный ток первичной обмотки трансформатора:

St

(1)

Таблица 1

Координаты точек излома линейных участков магнитных характеристик трансформаторов

Uhom, кВ Единицы измерения Координаты точек излома в первом квадранте

0 1 2 3 4 5

10 Вб 0 50 67 79 85 90

I, А 0 3,3 8 26 4 8 7 2

Т .ООМ

где ВТН1ОМ — номинальная мощность трансформатора; и — номинальная величина напряжения первичной обмотки трансформатора.

Коэффициент трансформац ии трансформатора:

трансформатора от прндольной части схемы замещения:

К = Я, + Ис

(9)

К = ^н ВС

ит

(2)

где ит

номинальная величина напряжения вто-

ричной обмотки т^нсформатора.

Параметры схемы замещения трансформятора, согласно опыту коротносо замыкания, орределяют из выражений [11]:

Реактивные сонмттиняензя первичной обмотки трансформатора о с аттричррй обмотра трансформатора Х2 аналогично тктисным сонротивлениям, определии из выриженля (53, нешив еср относительно каждого из ессрб 1со,1х;со]:[ва],:п^б!лони]р:

о К

р — с рр01С

К;

Крв об

V Лс.рр 0

2

■Л.33Р в

(10)

л т л ол т

Т с рр 5 2

ит

(3)

о,

иСе . рр р р Ло из РИе .з

Км -об

Кр об

(11)

та ния тражф ормато та; Z1 — полное сопротивление первичнтй сбмооки трансфораатора; Л2 т Иб/К?г — полнот сопротивление вторитой обмотки транс-Корм^то]за, привтренрае к тервиной обмотке; и — сапряженит короткого замыкания трансформатора.

ррз=Иl оИ:>

обмотки трансформатсра, приеденное к первич-лой ибмотке; РТЖЗ — м^пт^осдь толотково замыкания трансфоомаоо рз .

PCPе ~ 0 о ^К-1 т V ИC■ КЗ 1

2

н.КЗ

Просуммировав реакти^ью топ]дотивления первичной и приведенной з ней ессднррoй обмотки трансформатора^ птлучзм ре5октивно1С сорpотивле-ние трансфоамато]за Хт продольной аастК схемы замещения:

х„ .в Ш] -]- X.,.

(12)

(4)

где Яткз — актнвнои боп,отиаление кзрообого за-мыззания ^]алнт2|эорматора; рд — активное сопротивление пертичкой зОмотнм крзаа^а^срор маторе;

Индуктивность нe5вииноЛ ои и взоробной Ь2 обмотки трансформаторт, зоaчeыня сотооыо необхон димо указывать о парамсзрсх ]мн1г^зэри тааш:зформа-тора находим тз сс^отноше^^!^:

И2=И1| К]р — аоттв^ое сон роб ивлоз ие б то рочно й

Ц т оКс н 1 2Н

где Н -

(5)

номиналоноя истота.

О ,

С, т-

бр

(13)

(14)

где ХТКЗ — peсктивнoe оолрттив;^ение короткого зомы=аоыт тp=нофopм:eкopa; Х1 — реактивное сопротивление первтопой оОмотки траосформатора; о2 т о1СКм — стт^тсв:со^ сопротивление вторичной обмотки тронсфсрвгатора, Книселенное к пер-вичнойобмоткт.

Так как в ГОСТах л пacпдроер трансформаторов указывают отмoоитeзънот напрожение корот-когозамыка-зло ^^т илминтльном то]ое в процентах от номинального мапряженоя, ■со выражение для определения ротмoгo ооп]!оттАения короткого замыкания транстзсоо)^:тто]ссп]энает лид ]1 о]:

л т о н .зз

Шс.кзШнос :

боо й,

н.нои!

ос-

Кт

Ко о б

Кт l о б

— л __ ^Ин .зоз

н>з

,(К2м об)

Параметры поплр^бноК зеовК рхемы замещения трансформатора актииюе вО, и пндуктивоое Ьш сопротивление веови иaмoгмичио а ния .фонсформато-ра рассчитывается оoглнкзo ольгеу рoлocoого хода [11].

Ток холостого хода тнансформaел5в:

I,

К 1 OрTl сод

' бОО

(15)

(6)

где I — паспортогл тво^иоона токо оолостого хора трансформатора.

Коэффициено мoщностидозлcтoга хода трансформатора:

Активные снтIрoзиврeзия по]pвичнoе[ обмотки трансформатора II и взoстчной обпотКИ орансфор-матора Я2 опледаташм от выражения (4), решив его относительно кaoриепо оз истомых е(зпротивлений:

огл :2Г

Рт

тс ос Те .во

(16)

(7)

(8)

где РТХХ — пас сор тная величита сотерь холостого хода трансформато ра.

Полное сопротивленте ветви намагничивания схемы замещения ^ансформатора, а также определяющие ее величнну активные и реактивные составляющие, рассч итываю не я из опыта холостого хода трансформатор« [ 11т

л т л о л т

^е. вв т ^т

(17)

ПросуммироваК ккои=мыз cопpoкиврeния первичной и пииаадсымoИ к ней вториной обмотки трансформатора, получим аавивное сопротивление

где 2,ТХ1Х — поллот сс^противление холостого хода трансформатора; ли т И12 о о] — полное сопро-

н .срп

где ^— полное сoпpooиолсное колоткаго замы-

е срд

Рн неЫсс

тивление первичной обмотки трансформатора;

— полное сопротивление контура намагничивания трансформатора.

Ит .хх - Ri + Rm -

UT

(18)

I2

Хт.ХХ - О + Хт - 4(Z, + Z?m)2 " (Ri + Rm f ,

(19)

Zm - Z ХХ - Z1 - R ++ --\IR12 _X1]

+0)

Индуктивность ветви намогничивания трансформатора равн2

где ЯТХХ — активное сопротивление холостого хода трансформатора; Я1 — активное сопротивление первичной обмотке лрансфо°олтора; Гд — активное сопротивлонио контура намагничивания трансформатора.

в =

ТОл, 2+f

(27)

где Хтхх — реаоливноа сят]хотивление холостого хода трансфор матора; X1 — реактивное сопротивление перви!ной обмохки трансформатора; Xm — реактивное сопративление контура намагничивания транс ф ормхто ра.

Так как ток холосто го хода тал по сравнению с номинхльны о токо м трансформатор а, в большинстве случаев электрическими потерями в первичной обмотке трансформатооа допускается пренебрегать, так как считается, что Iая мощность в данном режиме расходуется на компенсации потерь в стали магнитопрхвода. Прс атом ио (10) слс+те+, что

Как уже указытлеосо вышл. для всех тдансфор-маторов из библиоттан 8ЛтРонеген8аето олратегро1 схемы замещения мciпlрт затоваттся либо в относительных, лиОовилтноолнныт едиоицох.

При расчете птпaмлтпoо тпннoeюpмaооpa в оо-носительных единщах oе[ аИаЬ плзоолоет авоо-матически пересчитывлто пооуеонные аеличины в значения именованеыд велиенн, дто позволяет проверять рассчитао[асы т птр амнтр ы в со ответствии с выбранными балилнопраи уелоланми.

Определяем номиналЕ^ый флзныш ток первичной обмотки транша ]oз^aтo]:tо:

I _ атУОМ

1 тлуФФ '

3Uo

(28)

Определяем номинаоонош tick вт+яичнст обмотки трансфо вматорт:

°Т.ХХ 1Т.ХХ(И1 +Ия) 0 IiT.XXRK

(20)

ХТ.ХХ - 0х 1 + Хя 0 ХТ л-

(22)

И, следооа+олтло, ¡луопая (+0( и (22)относительно Xm, получим

Хх - х--)2 сИП ■

(123)

и - ■

о-

"С R

(24)

'-Т.уу .НОМ)

ит

(29)

В свою очередь, ]хяоодя из (20), пялуоается:

и хтТххс. (21)

Аналогичпо с читают, что вы раж ение (19) в силу того, что сопротивыоние Хш онрлднляытсл осноеныл потоком трансфорзыгатт]! л; опотооом взаимоиндукции), а Х1 — пoнo:]Пl^м рассеяния, который во много раз меньше основ нога паоо аа, можео оритинсюь вид

Определим баоисное -науение полного сопротивления первично в ^(змоетрстс:

о,

UT

(30)

Определим ба;з]ит;т[ое иттачеи^ие полного сопротивления вторичной еемттки:

П.

Ой;

-1 ■Т.уу .уом

(31)

Определим баввснуе онечуние индуктивности первичной обмоткио

0°

О,

Et)

(32)

Для корректного модолт-ования трансформатора в M-tlabSimulinli оотери, аоз+якающие в пер-вичнор обмотке йpaчефлpматора, необходимо учитывать.

Таким -Ор+зхм, aхаиечхе сопротивление контура намаоничи-ания тоанс фя риатора опредоляется из выражеоля

Определим басиино- ои£Т1[^б;н]ие индуктивности вторичной обмотки:

О

я йтз.уу

^ЙАС.Ш '

(33)

оте

Реактивное сопротттухние ]тонтута намагничи-ванш трон+Порматоро опрсдтлеттся из выражения

От- X т хх с X л - •у(_l inj2 с (R- + Ио )2 (20)

Для перевода знло®Е;ыылй параметров элементов, составляющих схему замещения трансформатора, в систему относительных еоиниц, необходимо воспользоваться следующиыи вьфажениями.

Для расчета активного оопротивления ветви намагничивания трансформаооры в относительных единицах выражение рееишем в виде

И.

Ил

я(со.)

(34)

о

Полноо сoпpoеитление ко+туре нумагничивания трансформатора Z окредсх-нетуя из выражения

Индуктивность ветви намагничивания трансформатора в относительныо едуницах:

Хт

т{о.е.)

нЕ

(35)

X 7

^ 2(о.е.) 7БАЗ.ВН

— X,,

^2(о.е.) 2 г в 2(о.е.)

"У ВБАЗ.ВН

(41)

Активное сопротивление первичной и вторичной обмоток трансформатора в относительных единицах:

Д

йТ .КЗ КТР

0(ол.) "

И Н -1-1

БАЗ.ВН ЛТР """ 1

(36)

Значения параметров Ббнотоктрансформатора в системе абсолютных (именованоых) единиц могут быть получены слмдующим оброоом.

Для первичной обмооии бнаоония активного сопротивления Яцо м и индмктивности ¿1(ое) в именованных единицах будуо ]ийвны:

й

йт

-2(о.е.) •

И К1 -+-1

БАЬ.НН ЛТТ Р~

(37)

Реактивное сопротивление первичной и вторичной обмоток трансфороБТвна о ятносительных единицах:

X,

м от1

лТКЗ лти

1(ол.) ■

йБАЗ.ВН ^ТР И 1

й1(Ом.) й1(о.е.)ИБАЗ.ВН '

А(фм) Не е.)7 БАЗ.ВН '

(42)

(43)

(38)

Для перевода аолугенных Анаяевий активного сопротивления Я 2{ое) и индукн износи я Ь2{о е вторичной обмотки траасфоойато]нн аз систему абсолютных единиц необйофимо прп^н^е^^ять следующие выражения:

X.

Хт

2(ол.) -

(39)

Н

X и

^1(01 7 БАЗ.ВН

В(о.е.) '

1(о.е.)

(40)

й2(Ом) о й2(ол.)НБАЗ.НН ,

т о т и

2(фм) 2(ол.) БАЗ.НН■

(44)

(45)

ИндуктивноСТЬПервичной н вторичной обмоток трансформатор в вoтнocитнАкбяых единицах:

Абсолютные значения активного сопротивления Я , , и индуктивности I , . ветви намагничивания

т(о. е.) J т(о. е.)

трансформатора определяются как:

йт(Ом) йт(о.е.)НБАЗ.ВН

(46)

Таблица 2

Каталожные параметры трансформатора типа ТМ-250/10

Тип Мощность, кВ-А Напряжение обмотки, кВ Потери, кВт и, % ^ % ХН Ом ЯНН Ом ХН Ом

ВН НН Рх Рз

ТМ-250/10 У1 250 10 0,4 0,82 3,7 4,5 2,3 6,7 15,6 0,011 0,025

Таблица 3

Расчетные значения параметров модели трансформатора ТМ-250/10 в именованных единицах

Наименование параметра Обозначение параметра Расчетное значение

Активные сопротивления первичной и вторичной обмоток трансформатора Я1, (Ом) 5,9105

Я2, (Ом) 0,0095

ЯТ, (Ом) 5,92

Реактивные сопротивления первичной и вторичной обмоток трансформатора X (Ом) 16,973

Х2, (Ом) 0,027

Хг (Ом) 17

Индуктивности первичной и вторичной обмоток трансформатора ^ (Гн) 0,05405

^ (Гн) 0,000086

Активное сопротивление ветви намагничивания Кт, (Ом) 2480

Индуктивность ветви намагничивания ^ (Гн) 54,74

Таблица 4

Расчетные значения параметров модели трансформатора ТМ-250/10 в относительных единицах

Наименование параметра Обозначение параметра Расчетное значение

Активные сопротивления обмоток трансформатора Rv (o.e.) 0,0052562

R2, (oe.) 0,0157748

Индуктивности трансформатора L,, (o.e.) 0,0144009

l2, (o.e.) 0,0439013

Активное сопротивление ветви намагничивания Rm (o.e.) 1,5549

Индуктивность ветви намагничивания Lm (o.e.) 10,997

Таблица 5

Расчетные значения параметров трансформатора серии ТМ для моделирования

Наименование параметра Тип ТМ-100/10 ТМ-160/10 ТМ-250/10 ТМ-400/10 ТМ-630/10

Мощность, кВА 100 160 250 400 630

Активные сопротивления обмоток трансформатора Ri, (Ом) 19,6685 10,3335 5,9105 3,4345 1,9069

R2, (Ом) 0,0315 0,0165 0,0095 0,0055 0,0031

Rr (Ом) 19,7 10,35 5,92 3,44 1,91

Реактивные сопротивления обмоток трансформатора Xv (Ом) 40,395 26,118 16,973 10,693 8,506

X2, (Ом) 0,065 0,042 0,027 0,017 0,014

ХТ, (Ом) 40,482 26,174 17,007 10,714 8,525

Индуктивности обмоток трансформатора L, (Гн) 0,12865 0,08318 0,05405 0,03405 0,02709

L2, (Гн) 0,000207 0,000134 0,000086 0,000054 0,000045

Активное сопротивление ветви намагничивания Rm, (Ом) 5400 3830,73 2480 1488,1 982,54

Индуктивность ветви намагничивания Lm (Гн) 121,09 81,91 54,74 37,56 25,04

Т — Т 7

-Чи(см) БАЗ.ВН

(47)

Для примера ниже приведен результат расчета схемы замещения трехфазного двухобмоточного трансформатора типа ТМ-250/10 со схемой соединения обмоток звезда — звезда с нулевым проводом, каталожные характеристики которого приведены в табл. 2.

В табл. 3 и табл. 4 представлены параметры модели трансформатора ТМ-250/10, рассчитанные в соответствии с вышеуказанными выражениями. Аналогичным образом, для моделирования исследуемых в работе режимов, рассчитывались параметры моделей всех трансформаторов с номинальными

напряжениями 10/0,4 кВ и линейкой мощностей 100, 160, 250, 400 и 630 кВА. Результаты расчета приведены в табл. 5.

Библиографический список

1. Герлейн А. Д. Анализ методов симметрирования систем электроснабжения путем моделирования на ЭВМ // Электрика. 2008. № 10. С. 12-16.

2. Герман-Галкин С. Г. MatLab & Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК. СПб.: КОРОНА-Век, 2008. 368 с. ISBN 978-5-903383-39-9.

3. Дед А. В., Бирюков С. В., Паршукова А. В. Имитационное моделирование в Matlab длительных несимметричных режимов систем электроснабжения // Омский научный вест-

ник. Сер. Приборы, машины и технологии. 2015. № 3 (143). С. 248-251.

4. Дед А. В., Паршукова А. В. Моделирование в среде МаНаЬ работы электрической системы при наличии несимметричной нагрузки // Россия молодая: передовые технологии — в промышленность. 2015. № 1. С. 172-177.

5. Наумов И. В., Шпак Д. А. Имитационное моделирование работы асинхронного двигателя при несимметрии напряжений питающей сети // Электрика. 2006. № 8. С. 43-44.

6. Новаш И. В., Румянцев Ю. В. Расчет параметров модели трехфазного трансформатора из библиотеки МаНаЬ^шиИпк с учетом насыщения магнитопровода // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2015. №. 1. С. 12-24.

7. Черных И. В. Моделирование электротехнических устройств в МаНаЬ, SimPowerSystems и 81шиИпк. М.: ДМК Пресс; СПб.: Питер, 2008. 288 с.

8. Электротехнический справочник. В 3 т. Т. 1. Общие вопросы. Электротехнические материалы / Под общ. ред. В. Г. Герасимова [и др.]. М.: Энергоатомиздат, 1985. 488 с.

9. Вольдек А. И. Электрические машины: учеб. для студентов вузов. 3-е изд., перераб. Л.: Энергия, 1978. 832 с.

10. Грунин В. К. Оборудование и электротехнические устройства систем электроснабжения. Справочник / под общ. ред. В. Л. Вязигина, В. Н. Горюнова, В. К. Грунина (гл. ред.) [и др.]. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. 232 с.

11. Радин В. И., Брускин А. Э., Зорохович А. Е. Электрические машины. Асинхронные машины. М.: Высшая Школа, 1988. 324 с. ISBN 5-06-001285-9.

ДЕД Александр Викторович, старший преподаватель кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий».

Адрес для переписки: [email protected]

Статья поступила в редакцию 17.04.2017 г. © А. В. Дед

УДК 621182 С. В. ТЕРЕБИЛОВ

А. Г. МИХАЙЛОВ Е. Н. СЛОБОДИНА А. В. ВАСИЛЬЕВ

Омский государственный технический университет, г. Омск

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А., г. Саратов

ОБРАЗОВАНИЕ ОТЛОЖЕНИЙ НАКИПИ НА ПОВЕРХНОСТЯХ НАГРЕВА В ЖАРОТРУБНЫХ КОТЛАХ_

Рассмотрены основные виды отложений на поверхностях нагрева в котлах. Показаны основные закономерности образования отложений на поверхностях нагрева в энергетических котлах. Предложена зависимость скорости образования накипи солей жесткости на поверхностях нагрева жаротрубного котла.

Ключевые слова: образование отложений, поверхности нагрева, щелочно-зе-мельные отложения, жаротрубный котел.

Публикация подготовлена в рамках НИР № 17057В «Разработка методики расчета межпромывочного интервала жаротрубного котла», ОмГТУ.

При эксплуатации жаротрубных котлов на поверхностях теплообмена образуются отложения, способствующие увеличению коэффициента термического сопротивления [ 1 - 3], что приводит к увеличению температуры стенки. Повышение температуры стенки жаровой трубы может привести к разрушению и выходу котла из строя [4, 5].

Для определения влияния отложений на процесс теплопередачи запишем следующее выражение для коэффициента теплопередачи [1-3; 6]:

А.+ Siai S,

f

So / d,) 2жХТ

(1)

+ Rfo +-

где Б. — площада поверхности нагрева со стороны продуктов сгорания; 5 — площадь поверхности нагрева со стороны теплоносителя; а. — суммарный коэффициент тепооотдочи со стороны газа; ао — коэффициент теплоотдачи со стороны теплоносителя;

1

k

1