С учетом состояния металла

Алгоритм оперативной оценки обобщенного остаточного ресурса энергооборудования

Одним из ключевых и наиболее важных показателей работоспособности, определяющих срок службы энергоагрегатов, работающих в условиях высоких температур и давлений, является состояние металла. Далее рассмотрим алгоритм оперативной оценки обобщенного остаточного ресурса энергетического оборудования с учетом состояния металла.

Одной из основных причин повреждения металла энергооборудования, эксплуатируемого при высокой температуре, является его ползучесть. Ползучесть – это пластическая деформация, которая увеличивается со временем под действием постоянного напряжения при постоянной высокой температуре[34]. Процессы ползучести металла наблюдаются также при относительно низких температурах и напряжениях, однако скорость ползучести в таких случаях может быть пренебрежимо малой. Графическая зависимость изменения деформации от времени, называемая кривой ползучести, приведена на рис. 9.2.

Рис. 9.2. Зависимость деформации от времени (кривая ползучести):

1 – неустановившаяся ползучесть;

2 – установившееся ползучесть;

3 – ускоренная ползучесть

Обычно кривая ползучести характеризуется тремя стадиями.

В стадии 1 – неустановившейся (первичной) ползучести – скорость деформации уменьшается с течением времени.

В стадии 2 – установившейся (вторичной) ползучести – скорость деформации остается практически постоянной.

В стадии 3 – ускоренной ползучести (стадии разрушения) – скорость деформации увеличивается с течением времени. Увеличение скорости ползучести на третьей стадии связано обычно с возрастанием нагрузки и физическими изменениями структуры металла. Третья стадия завершается лавинной ползучестью – разрушением.

Продолжительность каждой стадии зависит от свойств металла, температуры и напряжения. Иногда ползучесть может протекать в течение длительного времени и практически не достигать третьей стадии. Если напряжение и температура очень высоки, то вторая стадия процесса ползучести может отсутствовать (первая стадия непосредственно переходит в третью).

Для оценки времени до разрушения элементов паропроводов может быть использована обобщенная параметрическая зависимость Ларсона-Миллера, в которой, помимо напряжения, температуры и времени, учитываются действующие напряжения и механические свойства материалов паропроводов:

(9.16)

где LM* – коэффициент Ларсона–Миллера, Т – температура рабочей среды, ^оК, — действующее напряжение, МПа, – временное сопротивление разрыву при температуре 20 ^оС, МПа.

Как показали статистические данные, разрушение гибов из стали 12Х1МФ происходит преимущественно при коэффициенте Ларсона–Миллера LM* > 20.

Таким образом, алгоритм оперативного расчета обобщенного остаточного ресурса оборудования с учетом состояния металла может быть представлен в следующем виде:

1. Составление статистической базы данных используемых в энергетическом оборудовании гибов.

2. Определение экспертами диагностируемых гибов по следующим критериям:

– гибы, работающие в наиболее жестких условиях (высокие температура, давление);

– гибы, обладающие наибольшим временем наработки.

3. При проведении останова энергетического оборудования измерение действующего напряжения (, МПа) и временного сопротивления разрыву при температуре 20 ^оС (, МПа).

4. Измерение и накопление значений контролируемых показателей работоспособности и .

5. Расчет значения критического ресурса (9.2) оборудования.

6. Вычисление расчетного времени до разрушения каждого выбранного элемента энергетического оборудования по формуле (9.16).

7. Выбор минимального значения расчетного времени до разрушения среди выбранных элементов .

8. Вычисление доли исчерпания ресурса .

9. Расчет обобщенного остаточного ресурса энергооборудования по формулам (9.12)–(9.14) и корректировка работы энергетического оборудования с учетом расчетного времени .

Применение данного алгоритма позволит повысить точность и достоверность оценки остаточного ресурса агрегата за счет оперативного контроля состояния металла, режимов работы оборудования, а также статистических и фактических показателей его работоспособности.

Описанные выше методика и алгоритм оценки остаточного ресурса энергооборудования легли в основу разработанной программы для ЭВМ «Автоматизированная информационная система «Ресурс».

Программное обеспечение АИС «Ресурс»

Разработанная АИС «Ресурс» предназначена для мониторинга и прогнозирования остаточного ресурса энергетического оборудования, а также для ведения информационной базы данных по энергетическому оборудованию. Структурная схема автоматизированной системы оценки остаточного ресурса энергооборудования приведена на рис. 9.4.

АИС «Ресурс» обеспечивает выполнение следующих функций:

- ведение информационной базы данных показателей работоспособности и ремонтной статистики оборудования;

- расчет и графическое отображение критического и остаточного ресурсов оборудования;

- прогнозирование остаточного ресурса оборудования на заданный интервал времени;

- расчет и графическое отображение вероятностных оценок возникновения аварийных ситуаций на контролируемом оборудовании;

- расчет и графическое отображение ремонтных приоритетов оборудования.

Автоматизированная информационная система «Ресурс» состоит из 7 основных модулей: информационной базы данных, OPC-клиента, модуля расчета обобщенного, частного и критического ресурсов, программного обеспечения (ПО) операторов производственно-технических отделов (ПТО), ПО технических экспертов и ПО администрирования.

Блок расчета ресурсов

Блок оценки состояния металла

Экспертная оценка состояния металла

Энерго-агрегат (ЭА)  

Рис. 9.4. Структурная схема автоматизированной системы

оценки остаточного ресурса энергооборудования

В информационной базе данных хранятся сведения о структуре станций, информация об основных эксплуатационных характеристиках агрегатов, параметрах расчета обобщенного и критического ресурса. При каждом добавлении в базу данных новой записи о параметрах эксплуатационных характеристик агрегата активизируется модуль расчета обобщенного, критического и частных ресурсов. Данный модуль работает на сервере АИС «Ресурс» постоянно, в фоновом режиме ожидания добавления новой записи или изменения уже существующей записи.

Конфигурирование работы системы осуществляется посредством программного обеспечения администрирования.

Посредством ПО технических экспертов обеспечивается расчет и графическое отображение критического и остаточного ресурсов оборудования, графическое отображение частных ресурсов по рассматриваемым показателям работоспособности, расчет и отображение прогнозных значений остаточного ресурса оборудования, вероятностных оценок возникновения аварийных ситуаций на контролируемом оборудовании, а также графиков ремонтных приоритетов.

При рассмотрении целого парка энергетического оборудования и, как правило, дефицитном ремонтном фонде предприятия, зачастую возникает задача оперативного планирования ремонтно-профилактических работ по фактическому состоянию оборудования. По сути дела, необходимо обоснованно установить четкую очередность вывода того или иного оборудования в ремонт. В разработанном ПО АИС «Ресурс» реализован подход к оперативному планированию ремонтно-профилактических работ, основанный на расстановке ремонтных приоритетов контролируемого оборудования. Расстановка ремонтных приоритетов производится исходя из выработки (9.14) обобщенного остаточного ресурса однотипного оборудования.

, (9.14)

где – выработка остаточного ресурса k -го оборудования; – остаточный ресурс k-го оборудования на момент принятия решения.

Далее необходимо произвести ранжирование полученных значений выработки в порядке убывания и присвоить каждому из агрегатов соответствующий номер. На рис. 9.5 приведен пример окна ПО АИС «Ресурс» расстановки ремонтных приоритетов для парка однотипного энергетического оборудования. Каждому агрегату присваивается ремонтный приоритет, который отображается на графике в верхней части столбиковой диаграммы. Единица присваивается агрегату с наибольшей выработкой остаточного ресурса.

Рис. 9.5. Окно ремонтных приоритетов парка энергетического оборудования

Чем больше выработка остаточного ресурса агрегата, тем выше его ремонтный приоритет. Назначение ремонтных приоритетов контролируемого оборудования позволяет устанавливать четкую очередность проведения ремонтно-профилактических работ.

10. Автоматизированное управление процессами в охладительных установках
электрических станций[35]

На современных электрических станциях необходимым элементом оборотных систем водоснабжения являются охладительные устройства. Работа этих устройств оказывает влияние на эффективность выработки электроэнергии и, как следствие, на ее стоимость. Поэтому одной из актуальных задач является оптимизация работы систем охлаждения электрических станций.

Одним из путей решения данной задачи является автоматизация управления процессами в охладительных установках. Целью работ по автоматизации является выработка закона управления, повышающего на основании фактических данных эксплуатации (температура, расход воды и т. д.) КПД охлаждающей установки

,

где Т₁ – температура охлажденной воды; Т₂ – температура охлаждаемой воды; Т_П – предельная температура охлаждения (температура по мокрому термометру).

В разделе дан обзор возможных способов оптимизации работы градирен электрических станций, а также предложена система автоматического управления режимами их работы.

Дата добавления: 2014-12-29