вид  
20 Июня 2024г, Четверг€ — 89.0914,  $ — 82.6282загрузить приложение Armtorg.News для Андроидзагрузить приложение Armtorg.News для iphone

Н. А. Немыкина, В. А. Первушина, ООО «КОТЭС Инжиниринг». Цифровое будущее современной энергетики

21 Мая 2024

Н. А. Немыкина, В. А. Первушина, ООО «КОТЭС Инжиниринг». Цифровое будущее современной энергетики

Наталья Алексеевна Немыкина и Виктория Александровна Первушина (ООО «КОТЭС Инжиниринг») рассказали о современных технологиях в энергетике. Статья размещена во втором номере журнала «Вестник арматуростроителя».

Цифровое будущее, которое все давно ждут, уже наступило. Сегодня сложно представить нашу жизнь без гаджетов и устройств, помогающих людям в быту и на работе: систем умного дома, роботов-пылесосов и чата GPT. Конечно, до полной замены человека роботами далеко. Но даже такие консервативные сферы, как энергетика, вовсю цифровизируются. Обсуждают внедрение smart grid, используют лазерное сканирование и 3D-модели. Разрабатывают цифровые двойники, закладывают разработку цифрового паспорта и CFD-модели в требования к проектам.

Традиционное vs BIM-моделирование

Все больше заказчиков сегодня знают о технологиях BIM и целенаправленно ищут исполнителей для цифрового информационного моделирования. Ведь при традиционном 2D-проектировании приходится работать с совокупностью оцифрованной или неоцифрованной документации. Конечно, это далеко не прошлый век кульманов и карандашей, а вполне современное компьютерное проектирование с использованием специализированных программ для расчетов и чертежей. Но коллизии при традиционном проектировании, конфликты между смежными разделами, недопонимание на этапе строительства не редкость.

Н. А. Немыкина, В. А. Первушина, ООО «КОТЭС Инжиниринг». Цифровое будущее современной энергетики

Building Information Modeling (BIM), или цифровая информационная модель (ЦИМ), в разы снижает риски противоречий и ошибок по вине человеческого фактора. Позволяет сократить срок работ, облегчает процесс принятия технических решений и взаимодействия смежных отделов в едином трехмерном пространстве. BIM-модель – это не только 3D-картинка. Это полное визуальное или цифровое описание особенностей объекта, включая отдельные части на разных стадиях жизненного цикла (существующая часть, подлежащая демонтажу, проектируемая, поставляемая и т. п.).

Цифровой паспорт в энергетике

Следующий шаг – разработка цифрового паспорта или цифрового двойника объекта. Это упорядоченный электронный массив данных, который содержит полные и самые актуальные сведения об объекте. Паспорт может включать информационные модели (в том числе BIM), документацию (архивные чертежи, пояснительные записки, ведомости, спецификации, сметы, отчеты, паспорта на оборудование) и другую структурированную информацию. Это не только максимально полный архив данных об объекте, но и полезный инструмент для координации работы между эксплуатационным и инженерно-техническим персоналом. Цифровой паспорт облегчает распределение и контроль любых текущих или планируемых работ, позволяет настроить напоминания о плановом обслуживании и поверках. Также он является отличной учебной моделью и электронным журналом.

CFD (Computational Fluid Dynamics)

Компьютерное моделирование потоковых процессов – еще один современный инструмент, который не только упрощает жизнь инженерам, но и позволяет сократить объем дорогостоящих экспериментов за счет проведения их в виртуальной среде.

Н. А. Немыкина, В. А. Первушина, ООО «КОТЭС Инжиниринг». Цифровое будущее современной энергетики

Компьютерное моделирование позволяет провести анализ физических процессов внутри технических систем при различных условиях работы, то есть смоделировать поведение жидкостей и газов в определенной среде. В энергетике технология используется для прогнозирования образования вредных веществ (NOx, SOx), шлакования и перегрева поверхностей нагрева. CFD-моделирование позволяет проверить и проектные, и конструкторские решения. Незаменимо при проведении собственных научно-исследовательских работ. Значительно повышает точность выбора эффективных решений по снижению вредных выбросов и сбросов.

Уникальный опыт КОТЭС

«КОТЭС Инжиниринг» уже много лет применяет в своих проектах технологии BIM и CFD-моделирования на крупных энергообъектах в России и за рубежом.

К примеру, при разработке проекта реконструкции двух котлов паропроизводительностью 700 т/час на ТЭС «Никола Тесла» в Сербии сразу было выполнено лазерное сканирование блоков А1 и А2. На основании полученного облака точек команда разработала модель «как есть». Дальнейшая разработка основных технических решений производилась в пространстве информационной BIM-модели, которая отражает состояние объекта: демонтаж, проект реконструкции котельной ячейки и проект выполненного состояния после завершения реконструкции.

Н. А. Немыкина, В. А. Первушина, ООО «КОТЭС Инжиниринг». Цифровое будущее современной энергетики

Команде КОТЭС удалось увеличить паропроизводительность блоков Никола Тесла на 50 т/ч каждый, снизить NOx до предельно допустимых значений, повысить надежность и ремонтопригодность котлов. Расчетные выбросы оксидов азота до 230 мг/нм3 получилось снизить первичными методами. В основе внедренной системы – горелки с низким выбросом NOx, рециркуляция дымовых газов и ступенчатая подача воздуха. Оптимальный размер и расположение сопел воздуха для горения, а также скорость на выходе из сопел были рассчитаны с использованием CFD-моделирования.

CFD и BIM для решения вопросов экологии

Строгие требования к экологии сегодня закладываются в каждом проекте реконструкции и модернизации, в том числе в соответствии с федеральными программами, такими как «Чистый воздух». При этом в энергетике нет универсальных решений, которые подходили бы всем типам объектов. Для каждого предприятия с разным набором параметров и оборудования наиболее оптимальное решение должно рассчитываться отдельно. В ходе одного из таких проектов команда КОТЭС предложила провести сравнительный анализ возможных мер, определение диапазонов возможного снижения выбросов и стоимость этих мероприятий в связке CFD- и BIM-моделирования.

Так, в 2023 году команда КОТЭС выполнила BIM-модель и математическое моделирование внутритопочных процессов котлоагрегата БКЗ-500-140. Перед командой стояла задача выявить причины образования оксидов азота и разработать концептуальные технологические решения по их снижению.

В ходе работ на базе архивных чертежей и материалов были подробно смоделированы основные части пароводяного тракта. На базе конструктива топки была создана расчетная область для проведения CFD-моделирования, которое дало поля температур, концентрации веществ (кислорода, оксидов азота).

Команда проекта получила расчетное формирование оксидов азота на уровне 640 мг/нм3 для варианта с нижним дутьем, 670 мг/нм3 – для варианта без нижнего дутья для существующей конфигурации котла (в части конструкции и режима). В результате CFD-моделирования установлены причины и места очагов образования оксидов азота: более 90 % оксидов азота оказались топливными. Математическое моделирование также помогло выявить общую тенденцию формирования зоны высоких температур в объеме центральной зоны топки.

Н. А. Немыкина, В. А. Первушина, ООО «КОТЭС Инжиниринг». Цифровое будущее современной энергетики

Для снижения образования топливных оксидов азота КОТЭС предложил технологии сжигания, приводящие к выравниванию профиля температур по объему топочной камеры и созданию восстановительных зон: третичный воздух, концентрическое сжигание и перераспределение воздуха по ярусам. В качестве еще одного решения с целью снижения оксидов азота до уровня 370 мг/нм3 команда КОТЭС предложила дополнительное применение системы СНКВ на основе впрыска раствора карбамида.

В математической модели специалисты КОТЭС рассчитали три разных варианта снижения оксидов азота за счет выравнивания профиля температур по высоте топки и отметили наиболее приоритетный вариант с перераспределением воздуха по ярусам горелок. Использование CFD-моделирования вместо режимно-наладочных испытаний и работы сразу на котле значительно сократило срок разработки решения. Такой подход также существенно снижает стоимость внедрения подобных решений.

Технический прогресс сегодня набрал впечатляющие обороты, инновации и новые устройства появляются каждый день. Новые технологии повышают планку требований к технике и качеству выполнения работ человеком – точности, скорости, экологичности.

Без новых технологий сложно идти в ногу со временем. С точки зрения команды КОТЭС, BIM- и CFD-технологии в ближайшем будущем начнут использоваться еще активнее. Ведь они открывают новые возможности для создания интеллектуальных и устойчивых систем не только в энергетике, но и смежных специальностях, а также полностью соответствуют современным трендам на цифровизацию, экологизацию и повышение эффективности одной из самых консервативных отраслей промышленности – энергетики.


Метки КОТЭС Инжиниринг статья Вестник Арматуростроителя проектирование моделирование Энергетика технологии современные технологии BIM BIM проектирование цифровой паспорт робот

Смотрите также:
На заводе «БУММАШ» существенно увеличены мощности по выплавке стали и улучшена технология На заводе «БУММАШ» существенно увеличены мощности по выплавке стали и улучшена технология
На производстве «БУММАШ» (входит в состав АО «Сибирская промышленная группа») запущена в работу вторая электродуговая печь. Мероприятие осуществлено в рамках Инвестиционной программы по технологическому развитию производства.
АО «Силовые машины» изготовило оборудование для модернизации Волжской ГЭС АО «Силовые машины» изготовило оборудование для модернизации Волжской ГЭС
На Волжской ГЭС осуществляется замена генератора на гидроагрегате № 16. Обновление оборудования проводится в рамках Программы комплексной модернизации гидроэлектростанций ПАО «РусГидро».
ЗАО «Завод Сибгазстройдеталь» прошло комплексную систему оценки ПАО «Транснефть» ЗАО «Завод Сибгазстройдеталь» прошло комплексную систему оценки ПАО «Транснефть»
Продукция ЗАО «Завод Сибгазстройдеталь» на 5 лет включена реестр основных видов продукции (ОВП) ПАО «Транснефть»
Последние добавления библиотеки(Предложить книгу)