автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Повышение эксплуатационной надежности ТЭС с поперечными связями в условиях дефицита финансовых ресурсов

РГ6 од

-г о 2303—

Восточно-Сибирский государственный технологический университет

На правах рукописи

Ахмылова Марина Александровна

УДК 621.311 Е-511

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ТЭС С ПОПЕРЕЧНЫМИ СВЯЗЯМИ В УСЛОВИЯХ ДЕФИЦИТА ФИНАНСОВЫХ РЕСУРСОВ

Специальность 05.14.14 - «Тепловые электрические станции» (тепловая часть)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Улан-Удэ, 2000

Работа выполнена в Читинском государственном техническом университете кафедре «Тепловые электрические станции».

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент Иванов С. А.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Бурдуков А.;

кандидат технических наук, доцент Бочкарев В.А

диссертационного совета К 064.68.03 в Восточно-Сибирском государствен» технологическом университете по адресу: г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40а

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Восточно-Сибирско государственного технологического университета

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печать организации) просим направлять по адресу: 670013, г. Улан-Удэ, у Ключевская, 40а, Ученый совет ВСГТУ

Автореферат разослан (Хю^-е^ 2000 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета К064.68.03,

Ведущая организация

ОАО «Читаэнерго»

Защита состоится <

мин. на заседай

кандидат технических наук

\ -СМ А.О

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Проблема обеспечения надежной работы тепловых электрических станций особенно остро встала перед эксплуатационным персоналом в последнее десятилетне, связанное с перестройкой общественного строя, экономики страны. Именно в этот период на большинстве электростанций нашей страны наработки оборудования достигли значений, близких к предельным, особенно это характерно для ТЭС с поперечными связями. Оборудование многих ТЭС морально и технически устарело. В условиях дефицита финансовых ресурсов нет возможности вводить в строй новые мощности, централизованно менять оборудование. Поэтому особенно важной становится проблема продления срока службы оборудования, повышения надежной работы как отдельных элементов, так и всей электростанции в целом.

Теория надежности в энергетике формировалась в первую очередь для атомных электрических станций, далее стала применяться и к оборудованию электростанций другого типа Большинство научных исследований проводилось для АЭС и блочных ТЭС Для ГЭС с поперечными связями проблема надежности исследована в меньшей степени, так как ранее было проще подвергнуть оборудование техническому перевооружению и реконструкции, чем предпринимать меры но повышению надежной работы оборудования. Также ранее 1',опросы обеспечения падежной работы ТЭС и АЭС в большей степени ставились на стадии проектирования и изготовления, в меньшей мере исследовалась надежность эксплуатационных электростанций.

В связи с вышесказанным особую актуальность приобретают вопросы надежности действующих "ГЭС с поперечными связями, выработавших свой расчетный ресурс; разработка мероприятий по повышению надежной эксплуатации подобных электростанций

Цель работы:

1. Теоретическое и практическое исследование проблемы надежной работы ТЭС с поперечными связями в условиях дефицита финансовых ресурсов. Составление математической модели расчета показателей надежности.

2. Разработка способов повышения эксплуатационной надежности электростанций на основе оптимизации системы ремонтного обслуживания с учетом технического диагностирования оборудования.

Научная новизна работы.

1. Разработана методика расчета коэффициентов надежности ТЭС с поперечными связями на основе составления функционально-структурной схемы.

2. Предложена методика расчета коэффициента готовности и коэффициента технического использования с учетом технической диагностики.

3. Проведена оптимизация ремонтных циклов оборудования ТЭС с поперечными связями в условиях дефицита финансовых средств на основе составленной математической модели расчета коэффициентов надежности с учетом технического диагностирования.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Методика расчета коэффициентов надежности, базирующаяся на использовании математической модели на основе составления функционально-структурной схемы электростанции, позволяет с высокой достоверностью оценить эксплуатационную надежность ТЭС с поперечными связями.

2. Исследование различных вариантов ремонтных циклов с учетом технического диагностирования позволяет определить и рассчитать оптимальный вариант ремонтных циклов котлов ТЭС с поперечными связями.

достоверность результатов н выводов диссертационной работы подтверждается тем, что математическая модель расчета показателей надежности разработана на основе апробированных методов расчета, и сопоставлением результатов с расчетами, проведенных на основе имеющихся статистических данных.

Практическая ценность. Предложенная методика расчета коэффициентов надежности ТЭС с поперечными связями позволяет оценить надежность работы действующих электростанций па ближайшее время, проводить сравнительную оценку различных вариантов ремонтных циклов, определять оптимальные сроки проведения ремонтов, в том числе по результатам технического диагностирования.

Апробация работы: основные методические положения и результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях в ИрГТУ (г. Иркутск, 1996, 1997г.г.), на международных конференциях в ЧитГТУ (г. Чита, 1997, 1999г.г.), пл технических советах ОАО «Читаэнерго» (г. Чита, 1996, 1999г.г.)

Пубчикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников, приложения. Материал изложен на 112 страницах машинописного текста, содержит 18 рисунков, 5 таблиц, 96 наименований литературных источников и 18 страниц приложения. Всего 135 страниц.

Краткое содержание работы

Н r:\aai' I обосновывается актуальность рассматриваемой проблемы повышения надежности ТЭС с поперечными связями. Дается краткий обзор литературы. Определена цель работы и приведена ее краткая характеристика.

/>' гмше 2 излагается разработанная в настоящей работе методика оценки надежности ТЭС с поперечными связями.

Расчет показателей надежности и разработка математической модели начинается с составления функционально- структурной схемы ТЭС. Электростанции с поперечными связями характеризуются параллельным соединением котлов, блоки «турбина-генератор» также работают по параллельной схеме. Для оценки коэффициентов надежности существующая схема соеди-

нения групп элементов электростанции с поперечными связями заменяется на эквивалентную, где наблюдается последовательное соединение групп элементов (рис. 1).

При рассмотрении предложенной эквивалентной схемы выявляются следующая особенность: так как каждые единичные объект входит первоначально в параллельную структуру, а затем в последовательную, то отказ одного или нескольких элементов не ведет к отказу системы, отказ наступит только тогда, когда не будут работать все элементы схемы. Таким образом, можно утверждать, что предложенная эквивалентная схема достаточно надежна.

Рис. I. Эквивалентная схема ТЭС с поперечными связями: Контур I- параллельнорабогающие котлы. Контур II- параллельпоработающие блоки «турбина-генератор» Для эквивалентной схемы рассчитывается показатели надежности каждого элемента и всей схемы в целом.

Основные коэффициенты надежности:

Т

- коэффициент готовности: А',' = -—^тг,

Г/, + У р

- коэффициент технического использования: К"' =

т„+т„+т..'

та + т,

- коэффициент оперативной готовности: К'"--—~—.„'"' —,

/ о+

где 'Гц- суммарная продолжительность работы, час; Т„- продолжительность простоя к вынужденных отказах или длительность восстановления, час; Т11Л- продолжительность плановых простоев в ремонте за календарное время, час; Трс,- продолжительность простоя в резерве в исправном состоянии, час.

Коэффициенты надежности эквивалентной схемы:

По данной методике составлена программа на ПВЭМ и рассчитаны коэффициенты надежности на основе статистических данных, собранных за последние 10 лет для одной из ТЭС ОАО «Читаэнерго».

Составление математической модели начинается с задания исходных данных - наработки на отказ Г(0 и времени восстановления Эти величины (по результатам обработки статистических данных) подчиняются экспоненциальному распределению' Г(0 = /. -с"", ~ ■с ''', ''до в качестве исходных данных задаются интенсивности отказов ). и восстановления р.

Для каждого входящего элемента определяются: - коэффициенты готовности; -К, кочффициеиг технического использования -К1И = К,(1 -т), где

т -интенсивность ремонтов, определяется: т - У (м, • О. причем (о,- периодичность ремонтов- можно изменить либо но резулыатам расчетов но новой С ГО-ИР, либо по результатам технического диагностирования, а также задавать 1, время на проведение очередного кап ремонта.

Далее по приведенным выше формулам рассчитываются К'гх. и К1:'„.

Для определения коэффициента оперативной готовности необходимо рассмотреть схемы, в которых один или несколько элементов резервируют один или группу рабочих элементов (скользящий резерв).

г

к

Вероятность безотказной работы для случая нагруженного резервирования на момент времени t: P'(t) = l-C™*'n[l-e"l'']n".

Для ненагруженного скользящего резерва: рассматривается система, состоящая из N однотипных котлов, P*(t) = exp(-n-X-t)- ^ ^ ^ . Здесь п- число

OsUsm

рабочих, m -резервных котлов, причем m=N-n, к -число отказавших, причем О < к < т.

Коэффициент оперативной готовности котлов:

к^г' = к^-р'(0; к°/' = к; -р*(1).

Коэффициенты оперативной готовности отдельных турбин и генераторов: к;тг = к;т-е-ы; =

Далее рассчитывается коэффициент оперативной готовности эквивалент-

ной схемы: К£с =

и аналогично

Проверка вероятностной модели даст полную сходимость с расчетами, проведенными по имеющимся статистическим данным (глава III).

Далее была проведена оценка коэффициентов готовности и технического использования с учетом технического диагностирования. Введем величину Л'/л-время продления технического ресурса установки (определяется по минимальной величине продлении ресурса какого-либо элемента установки при проведении полной технической диагностики во время очередного капитального ремонта). Таким образом, время безотказной работы установки увеличится и станет равным 7'„+Д'/'л, одновременно время восстановления, т.е. аварийности уменьшается: У „ - ДГ,. Коэффициент готовности:

' Тп+ДТд+Т,-ДТа т„+т, Относительное увеличение коэффициента готовности

(Т„ + ДТд)-(Т0 + Т.) = ^ относительное продление

(Т0+Т,)-Т0 Т„ Т

времени безотказной работы, а 1 ул =«... -коэффициент продления времени

безотказной работы.

Таким образом, коэффициент готовности с учетом технической диагностики: Кр ■ Кг = (1 +?д)- А'г.

Для оценки А;7 но у3 и опенки Д7", молено воспользоваться номограммой (рис. 2)

Коэффициент технического использования, который используется при расчетах по математической модели при оптимизации ремонтных циклон

'<т„ = К г ■ 0 - г) = а 3 ■ А г • [I - г] = 0 + )• А'г ■ N - ¿(«, ■ )

Итак, п теорию надежности тепловых электрических станции можно внести величины коэффициентов с учетом технического диагностирования: готовности Ар и технического использования Л';?,.

№ приближения

—£3— II к 0.99 -А- III к 0,98 IV к 0,97 -о—V к 0,96 -О-VI к 0,95 —л—VII К 0,94

-VIII к 0,93

-IX к 0,92

-^Х к 0,91 -3-Х1 к 0,9 -А-XII кО,89

Рис.2.Зависимость относительного продления времени безотказной рабочы 01 коэффициента готовности установки с учетом технического диагностирования.

П котлы Отурбины □ электрооборудование Пдругие Рис. 3. Распределение количества отказов по различному оборудованию ТЭС ОАО «Читаэнсрго»

30

25

20

8 15 га

н о

о 10

с:

о

5

3"

5

20,4

22

18

17

1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 19£ □ поверхности нагрева □пароперегреватели □ водяные экономайзеры Шпрот Рис. 4. Распределение отказов котлов ТЭС ОАО «Читаэнерго» по элементам

5

о

Гпат 3 посвящена анализу статистических данных, собранных на одной

из ТЭС ОАО «Читаэперго» с поперечными связями и расчету показателей надежности.

Анализ работы оборудования, показал, что наибольшее число отказов приходится на котельные установки (70-85%) (рис. 3), поэтому далее проводится тщательный анализ отказов котлов. Большее число отказов приходится на поверхности нагрева (15-25%), пароперегреватели (35-50%), водяные экономайзеры (15-25%) (рис.4).

После проведения анализа незамеченного оборудования на котлоагрега-тах было выяснено, что большинство установок данной электростанции выработало свой расчетный ресурс. Все котлоагрегаты имеют наработку более 125 тыс. часов. 7 котлов имеют выработанный ресурс около 200 тыс. часов. Для 62,3% поверхностей нагрева наработка превышает допустимое значение в 120 тыс. часов. Причем 40,8% поверхностей нагрева не заменялись ранее и имеют выработанный ресурс Наряду с исчерпанием ресурсов работы металла основными причинами повреждений поверхностей нагрева, водяных экономайзеров и пароперегревателей являются перегрев; свищи к сварных стыках, недостаточное качество проведения ремонтных работ, связанных с несоблюдением технологии сварочных работ в части сборки стыков Износ труб пароперегревателей в зоне действия обдувочпого аппарата происходит из-за некачественной наплавки и рихтовки труб и т.д.

В 1998 году на данной электростанции были проведены некоторые организационные работы но эксплуатации и ремонту и соответствии с приказом ¡'АО ЕЭС России №76 об организации технического обслуживания поверхностей нагрева коглоагрегатов 'ГЭС, это позволило уменьшить число аваринныч остановов. Одним из способов повышения надежности электростанций в соответствии с вышеуказанным приказом наряду с проведением организационных мероприятий может явиться проведение контроля и диагностирования поверх-

ностей нагрева. Эти мероприятия повлекут за собой продление ресурса работы оборудования, а на основе этого -изменение ремонтной программы.

На основе статистических данных были проведены расчеты показателей надежности котлов ТЭС ОАО «Читаэнерго». На рис. 5, б представлена динамика изменения показателей надежности для 2-х котлов: наиболее и наименее благополучных в отношении аварийных остановов. Для котла №6 (рис.5) капитальные ремонты проводились практически каждые 2 года, наблюдается снижение величины Кг и Кти, это означает, что снижается готовность оборудования к несению нагрузки. Котел №10 (рис.б) наиболее благополучен в отношении аварийных остановов и ремонты проводились в положенные сроки. Куй " практически совпадают, что говорит о сходимости математической модели расчета показателей надежности.

Рис. 5 Динамика изменения показателей надежности котла №6

Рис. б Динамика изменения показателей надежности котла №10 Кг-коэффициснт готовности

К ти- коэффициент технического использования К го- коэффициент оперативной готовности

Л""^"''-коэффициент технического использования теоретического цикла Глчаа 4 посвящена анализ)' существующей системы ремонтов и возможности повышения эксплуатационной надежности при помощи оптимизации ремонтных циклов по результатам технического диагностирования.

До 1997 года в пашем стране для ТЭС по всем видам оборудования существовала жесткая система ПНР - планово-иредупреди тельных ремонтов, которая была сформирована для условий жесткого централизованного планирования и управления. Она оказалась неадекватной изменившимся условиям перехода к рыночной экономике 1>ыло решено внедрить в практик)' работы электростанций новую систему технического обслуживания и ремонтов (СТОИР). Но для исследуемой ГЭС с поперечными связями ОАО «Читаэиерго» новая программа СТОИР показала мало возможностей для увеличения ремонтного цикла, и следовательно, уменьшения среднегодовых затрат па ремонт!,г Поэто-

му для более эффективного применения повои программы СТОИР необходимы дополнительные критерии, которые дали бы большую возможность удлинения ремонтного цикла. Это может дать только полный экспертный анализ оборудования, в частности, котлов, который будет базироваться на результатах технического диагностирования.

Для котлов ТЭС ОАО «Читаэнерго» проведено сравнение вариантов ремонтного цикла, предложенных по результатам технического диагностирования. По математической модели были просчитаны коэффициенты надежности для шести вариантов ремонтных циклов и проведено сравнение по коэффициентам технического использования с учетом технической диагностики. I и II варианты (рис. 7) предполагают проведение капитальных ремонтов 1 раз в 2 года продолжительностью 40 и 60 суток, текущие ремонты -по 5 суток. III и IV варианты -капитальные ремонты 1 раз в 4 года (60 и 75 суток соответственно), средние -через 2 года после капитальных по 30 суток. V, VI и VII варианты предполагают удлинение ремонтного цикла до б лет, капитальные ремонты -60, 75, 90 суток соответственно.

Продолжительность средних ремонтов:

V вариант-40 суток, проводятся 2 раза в межремонтный период;

VI вариант-30 суток, проводятся 2 раза в межремонтный период;

VII вариант-45 суток, проводятся 1 раз в межремонтный период.

Выполнение полных и качественных плановых ремонтов (ввиду заблаговременной подготовки, особенно это будет характерно для шестилетних циклов) существенно изменяет потоки отказов и времени восстановления элементов и установки в целом, предотвращая некоторые отказы, улучшая общее состояние элементов установки и увеличивая средний технический ресурс. Важным этапом методики прогнозирования содержания плановых ремонтов является формирование списков типовых и сверхтиповых работ по результатам технической диагностики.

I м I I | I I |

5 5 5 5 5 40

II | Г I I I I < I

5 5 5 5 5 60

III 1 I I I | I I | I I I | I I |

5 5 5 5 5305 5 5 5 560

IV | I I I |—I I | I I -I -| ■ I I |

5 5 5 5 5305 5 5 5 5 75

V I I I I I—I I I I I I I I ■' I I I I I ■>—I

5 5 5 5 5405 5 5 5 5405 5 5 5 560

VI1 ■■< I |—I I | I I I | I I I I I I I I—м 5 5 5 5 5305 5 5 5 5305 5 5 5 575

VII | I I I | I 1 I |-НИ-И I I I I ' I I I II

555 555 5 545555 5 5 5 5 590

Рис. 7 Варианты ремонтных циклоп и продолжительности

плановых ремонтов

о,э 0,85 0,3 0,75 0,7 0,65 0,6

->-4—1 ! ! 1 | | -1 -1 -1. | м 1 1 1 1.

4Й-44. 1-44-1 —4 л

¿¿V; А« га« Л'ЗРГ. и. 1 ,ьь

]_ КИ

—г-— 1 \ графят-»***- чяа

10

Рис.8 Средине коэффициенты технического использования с учетом диагностики при различных вариантах ремонтных циклов

В полном виде вероятностные процессы формирования временных характеристик, трудовых и материальных затрат для плановых ремонтов представляют собой образования из выборочных совокупностей следующего вида:

[){ПП + ПД + ЛО+ТО + КИ}. =>{»;>},

/•1

здесь технологически связаны в Б-х плановых ремонтах: ПП - плановые пуско-остановочные, подготовительные и послеремонтные операции; ПД - плановые диагностические работы; ПО - типовые и сверхтиповые ремонтные работы; ТО - работы по техническому обслуживанию узлов; КИ - операции контроля и испытаний отремонтированных узлов.

Для предлагаемых вариантов ремонтных циклов были просчитаны К*, (рис. 8). Наиболее высокий коэффициент К?„ получается при ремонтном цикле в 2 года. Но технически, технологически и экономически данные циклы явно не выгодны. Технически боле выгодно, как видно по относительно высокой величине увеличить межремонтный цикл до 6 лет (варианты VI и VII).

Глапа 5 посвяшена оценке эффективности предлагаемого метода оптимизации ремонтных циклов. Продление ремонтных циклов котельных установок до б лет па основе применения технического диагностирования дает экономию материальных затрат па проведение ремонтов в размере 7,6% ежегодно.

Основные выводы п результаты:

1. Рассмотрение вопроса надежности тепловых электрических станций позволило:

а) выяснить, что: на современном этапе развития энергетики проблема обеспечения надежности ТЭС является очень важной, особенно это актуально для электростанций с поперечными связями;

б) провести анализ надежности ТЭС с поперечными связями в условиях дефицита финансовых ресурсов;

в) разработать способ повышения надежности ТЭС с поперечными связями.

2. Теоретическое исследование надежности ТЭС с поперечными связями

позволило:

а) составить математическую модель расчета показателей надежности электростанций с поперечными связями методом преобразования существующей схемы соединения элементов ТЭС в эквивалентную с последовательным соединением групп элементов;

б) предложить методику расчета коэффициента готовности и коэффициента технического использования с учетом проведения технического диагностирования установки. Применяя данную методику можно рассчитывать показатели надежности всей ТЭС.

3. Проведение анализа надежности теплосилового оборудования одной из электростанций ОАО «Читаэнерго» показал, что:

а) надежность работы электростанции в большой степени зависит от надежной работы котельных установок. Одним из способов повышения надежности электростанции наряду с некоторыми организационными мероприятиями (в соответствии с приказом РАО ЕЭС России) является проведение контроля и диагностирование поверхностей нагрева;

о) составленная математическая модель является достаточно достоверной. Это подтверждается расчетами, проведенными по статистическим данным и математической модели для одной из электростанций ОАО «Чпгаэнерго».

4 Проведение анализа существующей системы технического обслуживании и ремонтов оборудования ТЭС выявило необходимость оптимизации ремонтных циклов. По новой программе СТОИР ремонтные циклы рассчитываются по данным предыдущих лет и не учитывается состояние оборудования в настоящее время. Предложенная автором методика с учетом СТОИР позволяет реально рассчитывать межремонтные ресурсы. Выбор наилучшего варианта ремонтного цикла с учетом техническою диагностирования для одной из ТЭС ОАО «Читаэнерго» подтверждается расчетами коэффициентов надежности и полученным экономическим эффектом.

5. Полученные результаты позволяют применять предложенную методику расчета коэффициентов надежности для любых ТЭС с поперечными связями и оптимизировать ремонтные циклы оборудования, применяя результаты технического диагностирования.

Основные результаты, изложенные в диссертации, опубликованы в работах:

1. Иванов С . А . , Ахмылова М . А . Особенности расчета показателей надежности ТЭС с поперечными связями / / Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири : Тезисы докладов региональной научно - технической конференции. - Иркутск : ИрГТУ . - 1996 . -132 с.

2. Ахмылова М. А. Социальные аспекты проблемы повышения эксплуатационной надежности тепловых электрических станций / / Материалы Российской научной конференции « Высшая школа. Гуманитарные науки и гуманитарные основы образования и воспитания ». - Чита: ЗабГПУ . - 1996 . - 121 с.

3. Ахмылова М. А. Оценка и повышение надежности тепловых электрических станций / / Забайкалье на пути к устойчивому развитию: экология, ресурсы, управление: Тезисы докладов Международной конференции. - Чита: Чит-ГТУ .- 1997.-120 с.

4. Иванов С. А. , Ахмылова М. А. Выбор рациональной системы ремонтного обслуживания котлов ТЭС с учетом надежности работы / / Повышение эффективности в условиях Сибири: Тезисы докладов региональной научно -технической конференции. - Иркутск: ИрГТУ . - 1997 . - 126 с.

5. Ахмылова М. А., Иванов С. А. Особенности расчета показателей надежности ТЭС с поперечными связями / / Вестник Читинского государственного технического университета. - Чита: ЧитГТУ . - 1997. - Выпуск 6 . - 170 с.

6. Ахмылова М. А. , Дегтерева И. В. Обеспечение эксплуатационной надежности ТЭС с поперечными связями / / Молодежь и современный мир: Тезисы докл. Читинской областной научной студенческой конференции. - Чита:

ЗабГПУ,- 1997,- 139 с.

7. Ахмылова М.А., Иванов С.А., Макольскнй А.И. Техническое диагностирование поверхностей нагрева как один из способов повышения эксплуатационной надежности ТЭС // Вестник Читинского государственного технического университета. - Чита: ЧитГТУ. - 1999. — Выпуск 13. - 148 с.

8. Ахмылова М.А., Иванов С.А. Совершенствование ремонтных циклов оборудования ТЭС с поперечными связями // Проблемы прогнозирования в современном мире: Тезисы докладов международной конференции. - Чита: ЧитГТУ. - 1999. - 206 с.

Введение

I. Современное состояние проблемы надежности тепловых электрических станций . 9 1. 1. Основные понятия надежности энергетических установок

1. 2. Обеспечение надежности оборудования на стадии проектирования и изготовления . . . . 16 1. 3. Методы оценки эксплуатационной надежности теплоэнергетического оборудования . . . . 18 1. 3. 1. Сбор и анализ статистической информации об отказах и авариях

1. 3.2. Общие принципы расчета надежности структурных схем электростанций

1. 3.3. Построение модели надежности энергоустановок и оптимизация надежности

1. 4. Обеспечение надежности действующих ТЭС

1. 4.1. Техническое обслуживание и ремонт оборудования

1. 4. 2. Модернизация и реконструкция

1. 4.3. Техническое перевооружение . . . . . 34 1. 4. 4. Совершенствование режимов работы и уровня эксплуатации

1. 5. Краткие выводы и постановка задачи . 39 И. Методологический подход к оценке надежности

ТЭС с поперечными связями

2. 1. Основные положения теории надежности . . 41 2.2. Число отказов и длительность восстановления . . 42 2. 3. Количественные показатели надежности

2. 4. Расчет показателей надежности электростанций с поперечными связями 2.5. Составление математической модели расчета коэффициентов надежности ТЭС с поперечными связями

2. 6. Влияние предупредительных ремонтов, проводимых по результатам технического диагностирования на показатели надежности . 2.1. Краткие выводы ко второй главе . III. Анализ надежности теплосилового оборудования одной из электростанции ОАО «Читаэнерго»

3.1. Сбор и анализ статданных по одной из электростанций ОАО «Читаэнерго»

3. 1. 1. Анализ наработки оборудования ТЭС 3. 1.2. Анализ количества и причин отказов

3.2. Расчет и анализ показателей надежности одной из ТЭС ОАО «Читаэнерго»

3. 3. Выводы

IV. Повышение эксплуатационной надежности при помощи оптимизации ремонтных циклов по результатам диагностирования оборудования ТЭС

4. 1. Существующая система ремонтов на ТЭС с поперечными связями

4. 2. Техническое диагностирование

4.3. Расчет и оценка вариантов ремонтных циклов с помощью математической модели 4. 4. Выводы

V. Оценка экономической эффективности оптимизации ремонтных циклов

5.1. Анализ изменения себестоимости, тарифов на электроэнергию, затрат на ремонты оборудования по ОАО «Читаэнерго» . 5. 2. Определение экономического эффекта предложенной методики изменения ремонтных циклов 5.3. Краткие выводы к пятой главе . . Основные выводы и результаты

Проблема обеспечения надёжной работы тепловых электрических станций особенно остро встала перед эксплуатационным персоналом в последнее десятилетие, связанное с перестройкой общественного строя, экономики страны. Именно в этот период на большинстве электростанций нашей страны наработки оборудования достигли значений, близких к предельным, особенно это характерно для ТЭС с поперечными связями. Оборудование многих ТЭС морально и технически устарело. В условиях дефицита финансовых ресурсов нет возможности вводить в строй новые мощности, централизованно менять оборудование. Поэтому особенно важным становится вопрос о продлении срока службы оборудования, повышении надежной работы как отде^^у ^ти»«»™™^ » электростанции в целом.

Теория надежности, как отрасль науки, сформировалась относительно недавно -в последние три -четыре десятилетия. Первые исследования проводились в областях радиоэлектроники и связи. Теория надежности в энергетике формировалась в первую очередь для атомных электрических станций, далее стала применяться и к оборудованию других электростанций. Большинство научных исследований проводилось для АЭС и блочных ТЭС. Для ТЭС с поперечными связями проблема надежности исследована в меньшей степени, так как ранее была большая возможность технического перевооружения и реконструкции. Также ранее вопросы обеспечения надежной работы оборудования ТЭС и АЭС ставились в основном на стадии проектирования и изготовления.

В настоящей работе поставлена задача исследовать проблемы надежной работы действующих ТЭС с поперечными связями, разработать мероприятия по повышению надежности электростанций, выработавших свой расчетный ресурс.

В связи с этим целью работы явилось:

1. Теоретическое исследование проблемы надежной работы ТЭС с поперечными связями. Составление математической модели расчета показателей надежности.

2. Разработка способов повышения эксплуатационной надежности электростанций на основе оптимизации системы ремонтного обслуживания с учетом технического диагностирования оборудования.

В качестве объекта исследования выбрана одна из ТЭС с поперечными связями в ОАО «Читаэнерго». Этот выбор продиктован следующими причинами. В ОАО «Читаэнерго» входит несколько электростанций с поперечными связями, большинство из них имеет небольшую мощность, но оборудование всех ТЭС выработало свой расчетный ресурс. Имеется возможность сбора статистических данных на указанной электростанции.

Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, заключения, списка литературы и приложений.

Основные результаты, изложенные в диссертации, опубликованы в работах:

1. Иванов С . А . , Ахмылова М . А . Особенности расчета показателей надежности ТЭС с поперечными связями / / Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири : Тез . докл . региональной научно - технической конференции . - Иркутск: ИрГТУ . - 1996 . - 132 с .

2. Ахмылова М . А . Социальные аспекты проблемы повышения эксплуатационной надежности тепловых электрических станций / / Материалы Российской научной конференции « Высшая школа . Гуманитарные науки и гуманитарные основы образования и воспитания » . - Чита : ЗабГПУ . - 1996 . -121с.

3. Ахмылова М . А . Оценка и повышение надежности тепловых электрических станций / / Забайкалье на пути к устойчивому развитию : экология , ресурсы, управление : Тез . докл . Международной конференции . - Чита : ЧитГТУ . -1997 .-120 с.

4. Иванов С . А . , Ахмылова М . А . Выбор рациональной системы ремонтного обслуживания котлов ТЭС с учетом надежности работы / / Повышение эффективности в условиях Сибири : Тез . докл . региональной научно - технической конференции . - Иркутск : ИрГТУ . - 1997 . - 126 с .

5. Ахмылова М . А . , Иванов С . А . Особенности расчета показателей надежности ТЭС с поперечными связями / / Вестник Читинского государственного технического университета . - Чита : ЧитГТУ . - 1997. - Выпуск 6 . - 170 с .

6. Ахмылова М . А . , Дегтерева И . В . Обеспечение эксплуатационной надежности ТЭС с поперечными связями / / Молодежь и современный мир : Тез . докл . Читинской областной научной студенческой конференции . - Чита : ЗабГПУ . - 1997 . - 139 с .

7. Ахмылова М . А . , Иванов С . А ., Макольский А . И . Техническое диагностирование поверхностей нагрева как один из способов повышения эксплуатационной надежности ТЭС / / Вестник Читинского государственного технического университета . - Чита : ЧитГТУ . - 1999. - Выпуск 13 . - 148 с .

8. Ахмылова М . А . , Иванов С . А . Совершенствование ремонтных циклов оборудования ТЭС с поперечными связями / / Проблемы прогнозирования в современном мире : Тез . докл . международной конференции . - Чита : ЧитГТУ . - 1999 . - 206 с .

1. Статистические задачи обработки систем и таблицы для числовых расчетов показателей надежности / под ред .P.C. Судакова . М : Высшая школа . -604 с.

2. Шор Я . Б . Прикладные вопросы теории надежности . -М : . Знание . -1966 . -26 с .

3. Шор Я . Б ., Кузьмин Ф . И . Таблицы для анализа и контроля надежности . -М : Сов . радио . 1968 . -284 с .

4. Гнеденко Б . В . Элементарное введение в теорию вероятностей . М : Наука .- 1976 .-176 с .

5. Гнеденко Б . В . Математические методы в теории надежности . Основные характеристики надежности и их статистический анализ . М : Наука . -1983 . - 524 с .

6. Основные вопросы теории и практики надежности / под ред . А . И . Берга , Н . Г . Бруевича , Б . В . Гнеденко . М ; Сов . радио . - 1971 . -237 с .

7. Надежность и эффективность в технике : Справочник / под ред . Б . В . Гнеденко . М : Наука . - 1987 , - 374 с .

8. Вопросы математической теории надежности / под ред . Б . В . Гнеденко . -М : Радио и связь . 1983 . - 376 с .

9. Надежность технических систем : Справочник / под ред . И . А . Ушакова -М : Радио и связь . 1985 . - 606 с .

10. Ю.Руденко Ю . Н . , Ушаков И . А . Надежность систем энергетики : Терминология . М : Наука . - 1980 .- 43 с .

11. П.Руденко Ю . Н . , Чельцов М . Б . Надежность и резервирование в электроэнергетических системах . Методы исследования . Новосибирск : Наука , Сиб . отделение . - 1974 . -163 с .

12. Попырин Л . С . Математическое моделирование и оптимизация теплоэнергетических установок . М : Энергия . - 1978 .-416 с.

13. Гук Ю . Б . Основы надежности электроэнергетических установок . JI: изд. ЛГУ.- 1976.- 192 с.

14. Гук Ю . Б . Расчеты надежности электрических станций и подстанций . Конспекты лекций . Л : изд . ЛПИ . - 1983 . - 123 с .

15. Киту шин В . Г . Надежность систем энергетики . Новосибирск : Наука , сиб . отделение . - 1989 . - 137 с .

16. Дж . Эндрени . Моделирование при расчетах надежности в электроэнергетических системах . М : Высшая школа . - 1983 . - 304 с .

17. Надежность теплоэнергетического оборудования ТЭС и АЭС / под ред . А . И . Андрющенко . М : Высшая школа , - 1991 . - 304 с .

18. Креденцер Б . П . Прогнозирование надежности систем с временной избыточностью . Киев : Наук . думка . - 1978 . - 237 с .

19. Попырин Л . С . Информативность показателей надежности энергетических установок / / Теплоэнергетика . 1994 . - № 7 .

20. Теоретико-методические проблемы надежности систем энергетики / под ред. Ю . H . Руденко . Новосибирск : Наука , Сиб . отделение - 1985 . - 223 с .

21. Кохтенко В . А . , Кочетов A.A., Штык А . H Надежность теплосилового оборудования . M : изд . МЭИ . - 1994 . - 192 с .

22. Елизаров Д . П . , Цанев A.B., Клевцов C.B. Определение показателей надежности теплоэнергетического оборудования ТЭС и АЭС . M : изд . МЭИ . - 1996 . -56 с .

23. Модели и методы повышения надежности и экономичности электрических систем : Межвузовский сборник трудов . Новосибирск : изд . НЭТИ . -1988.- 121 с.

24. Нечаев В . В . Совершенствование методики расчета показателей готовности оборудования электрических станций / / Электрические станции . 1976 . -№8

25. Северцев H.A. Основные вопросы теории и практики надежности . M : Сов . радио . - 1980 . -406 с .

26. Каплун С . M . Оптимизация надежности энергоустановок . Новосибирск : Наука , Сиб . отделение . - 1982 . - 272 с .

27. Вопросы оценки надежности генерирующего оборудования электроэнергетических систем при эксплуатации и проектировании / под ред СМ. Каплуна . Иркутск : СЭИ СО АН СССР . - 1979 -210 с.

28. Айзенберг И . И . , Буйнов Н . Е . , Хан В . В . Параметрическая оценка надежности оборудования теплоэнергетических установок : Отчет СЭИ СО АН СССР . Иркутск : СЭИ СО АН СССР . - 1987 -212с.

29. Бродов Ю . М . , Мурманский Б . Е . , Мительман М . М . , Бухман Г . Д . , Зайцев В . А . , Гринфельд Р . Н . Анализ показателей надежности турбоустановок и энергоблоков в целом АО « Свердловскэнерго » . / / Теплоэнергетика . 1997 . - №1 .

30. Цыликало Г . В . О повышении эксплуатационной надежности ВЧТО / / Электрические станции . 1992 . № 6 .

31. Попырин Л . С . Расчет и оптимизация уровня надежности ТЭЦ / / Электрические станции . 1991 . - № 11 .

32. Клемин А . И . Надежность ядерных энергетических установок . Основы расчета . М : Энергоатомиздат. - 1987 . -342 с .

33. Борушко А . П . Управление эксплуатационной надежностью и качеством тепловых электрических станций . Иркутск : СЭИ СО АН СССР . - 1990 . -92 с.

34. Надежность в технике . Термины и определения : ГОСТ 13377 75 . - Москва : изд . стандартов . - 1975 - 22 с .

35. Надежность в технике . Технологические системы . Методы оценки надежности по параметрам качества изготовляемой продукции : ГОСТ 27 . 202 -83 . Москва : изд . стандартов . - 1983 -15 с.

36. Надежность в технике . Оценка показателей надежности при малом числе наблюдений с использованием дополнительной информации . Общие положения : ГОСТ 27 . 201 81 . -Москва : изд . стандартов . - 1981 - 12 с .

37. Надежность в технике . Система сбора и обработки информации . Методы оценки показателей надежности : ГОСТ 27 . 203 81 . - Москва : Изд . стандартов . -1981 .-18с.

38. Качан А . Д . , Яковлев Б . В . Справочное пособие по технико-экономическим основам ТЭС . Минск : Высшая школа . - 1982 -318с.

39. Руденко Ю . Н . , Ушаков H.A. Надежность систем энергетики . Новосибирск : Наука , 1989 . - 323 с.

40. Гук Ю . Б . Анализ надежности электроэнергетических установок . JI : Энергоатомиздат, 1988 . - 244 с .

41. Инструкция по расследованию и учету технологических нарушений в работе электростанций , сетей и энергосистем : РД 34 . 20 . 801 93 . - М : СПО ОРГРЭС . - 1993 .-29с.

42. Воропай И . И . Исследование надежности систем энергетики : Отчет НИР . Иркутск : СЭИ СО АН РФ . - 1991 . - 65 с .

43. Надежность в технике . Основные понятия . Термины и определения : ГОСТ 27 . 002 . 89 . - М : изд . стандартов . - 1990 . - 26 с .

44. Об организации технического обслуживания поверхностей нагрева котлоаг-регатов ТЭС : приказ № 76 от 26 . 02 . 97 . М : РАО ЕЭС России . - 1997.

45. Обзор повреждений тепломеханического оборудования электростанций с поперечными связями и тепловых сетей / СПО ОРГРЭС . М : Издательство СПО ОРГРЭС . - 1992 , 1993 ,1995 .

46. Методические указания по совершенствованию системы технического обслуживания : РД 34 . 20 . 601 96 . - М : СПО ОРГРЭС . - 1996 . - 25 с .

47. Методические указания по техническому диагностированию труб поверхностей нагрева паровых и водогрейных котлов с использованием магнитной памяти: РД 34 . 17 . 446 97 .-М : ВТИ . - 1997 . -21 с.

48. Методические указания по контролю состояния основного оборудования ТЭС . Определение качества химического состава отложений : РД 34 . 37 . 306 87 . М : ВТИ . - 1987 . - 11 с .

49. Руководство по ремонту котельного оборудования электростанций . Технология и технические условия ремонта поверхностей нагрева котельных агрегатов / Главэнергоремонт . Главтехуправление СЦНТИ . М : СПО ОРГРЭС .- 1975 .-61 с.

50. Типовая инструкция по контролю и продлению срока службы металла основных элементов котлов , турбин и трубопроводов тепловых электростанций : РД 34 . 17 . 421 91 . - М : СПО ОРГРЭС . ~ 1992 . - 95 с.

51. Надежность автоматизированных систем управления : ГОСТ 24 . 701 86 . -М : изд . стандартов СССР . ~ 1987 .- 12с.

52. Дубов A.A. Диагностика котельных труб с использованием магнитной памяти металла . М : Энергоатомиздат . - 1995 . - 96 с .

53. Дубов A.A., Прав дин Л . С . Техническая диагностика поверхностей нагрева энергетических котлов по остаточной намагниченности металла труб / / Энергетик . 1989 . - № 8 .

54. Дубов A.A. Диагностика повреждений рубашек пароохладителей без вскрытия с использованием метода магнитной памяти / / Энергетик . -1998. -№3.

55. Дьяков А . Ф ., Степин В . А . Организация системы ремонтного обслуживания ТЭС в условиях эксплуатации с пониженной нагрузкой / / Теплоэнергетика,- 1996 .-№2.

56. Богачев В . А . , Гончарь М . И ., Дарвин Е . И . , Кузин И . В ., Титов И . В . Магнитный метод определения перегретых труб из стали 20 и 12Х1МФ поверхностей нагрева паровых котлов / / Электрические станции . 1995 .• №3.

57. Надежность и эффективность в технике : Справочник / под ред . В . И . Кузнецова М : Машиностроение . - 1986 . - т . 8 : Эксплуатация и ремонт . -319с.

58. Надежность и эффективность в технике : Справочник / под ред . В .В . Клюева , П . П . Пархоменко М : Машиностроение . - 1987 . - т . 9 : Техническая диагностика .-351 с .

59. Выбор рациональных способов эксплуатации энергетического оборудования ТЭС с учетом надежности и долговечности работы : Отчет НИР ( заюпоч . ) / ЧитПИ ; Рук . С . А . Иванов ; № ГР 01950000157 ; Инв № 02960007895 . -Чита . ЧитПИ . 1996 .-12 с.

60. Скляров В . Ф . Диагностическое обеспечение энергетического производства . Киев : Техника . - 1985 - 194 с .

61. Бугай Н . В ., Мухопад Г . В . , Красовский А . Я . Повышение надежности котлов электростанций . Киев : Техника . - 1986 . - 172 с .

62. Бугай Н . В . , Шкляров М . И . Неразрушающий контроль металла теплоэнергетических установок . М : Энергия . - 1978 .- 118с.

63. Неразрушающий контроль и диагностика : Справочник / под ред . В . В . Клюева . М : « Машиностроение » . - 1995 . - 604 с .

64. Филатов А . И . Методы оценки экономического строения оборудования в Ъ энергетике / / Электрические станции . 1994 . - № 6 .

65. Попырин Л . С . , Зубец А . И . Оптимизация структурной надежности ТЭЦ / / Энергетика . 1994 . - № 3 .

66. Ковылянский Я . А . , Старостенко Н . Н . , Журина В . И . Оценка уровня надежности тепловых сетей / / Энергетик . 1996 .-№11 .

67. Косиков Ю . П . О новой системе технического обслуживания и ремонта ТЭС / / Энергетик . 1997 . - № 1 .

68. Шварц А . Л . , Глускер Б . Н . надежность котлов энергоблоков сверхкрити-^ ческого давления при разгрузках на скользящем докритическом давлении / /

69. Электрические станции . 1991 . - № 11 .

70. Неклепаев Б . Н . , Трубицин В . И . , Агапов В . Г . Учет фактора надежности при анализе работы блочной КЭС по переменному графику работы / / Электрические станции . 1993 . - № 2 .

71. Дьяков А . Ф ., Трафимов Ю . В . , Степин В . А . Рекомендации по увеличе-нию периодичности капитальных ремонтов энергоблоков ТЭС . М : ОРГРЭС . - 1991 .-91с.

72. Диагностика состояния оборудования / / Электрические станции . 1996 . -№ 1 .

73. Коваленко И . Н . Исследования по анализу надежности сложных систем . -Киев : « Наук . думка » . 1975 . - 210 с .

74. Комплексные исследования энергетических установок и систем / под ред . Л . С . Попырина . М : ЭНИН . - 1989 . -135 с .

75. Коваленко И . Н . „ Кузнецов Н . Ю . Методы расчета высоконадежных систем . М : Радио и связь . - 1988 . - 175 с .

76. Попырин Л . С . Автоматизация математического моделирования теплоэнер-гетических установок . М : Наука . 1981 . - 236 с .

77. Саломов А . А. . Надежность тепловых электростанций / / Электрические станции . 1993 . - № 6 .

78. Попырин Л . С . Информативность показателей надежности энергетических установок / / Теплоэнергетика . 1994 . - № 7 .

79. Паули В . К . Влияние организационных мер на повышение надежности ставропольской ГРЭС / / Электрические станции . 1990 . - № 10 .

80. Паули В . К . Экспериментальная система контроля и оценки условий эксплуатации котлоагрегатов ТЭС / / Теплоэнергетика . 1997 . - № 5 ,

81. Лыско В . В ., Злепко В . Ф . , Резинских В . Ф . Ресурс и надежность металла теплосилового оборудования ТЭС / / Энергетик . 1996 . - № 3 .

82. Бродов Ю . М . , Мурманский Б.Е., Мительман М . М ., Бухман Г . Д . , Зайцев В . А . Анализ показателей надежности турбоустановок и энергоблоков в целом АО « Свердловскэнерго » / / Теплоэнергетика . 1997 . - № 1 .

83. Синьчугов Ф . И . , Макаров С . Ф . Учет фактора надежности электроснабжения потребителей на формирование тарифа на электроэнергию / / Электрические станции . 1991 . - № 1 .

84. Сергеев В . В , Енякин Ю . П . , Магадеев В . Ш ., Левин М . М ., Гурес А . Г . Опыт техперевооружения энергетического оборудования на примере реконструкции котла ТП 80 / / Электрические станции . - 1998 . - № 3 .

85. Канцедалов В . Г . , Берлявский Г . П . , Гусев В . В . Комплексная система оперативного ультразвукового контроля и диагностики энергооборудования ТЭС / / Электрические станции . 1998 . - № 3 .

86. Релязов А . Н . Проблемы технического перевооружения и продления ресурса оборудования электростанций / / Электрические станции . 1999 . - № 9 .

87. Клевцов И . А . , Таллермо X . И . , Уус М . Контроль состояния металла на тепловых электростанциях / / Теплоэнергетика . 1999 . - № 5 .

88. Дубов А А . Методика контроля труб поверхностей нагрева паровых и водогрейных котлов с использованием магнитной памяти металла / / Теплоэнергетика . 1998 . - № 1 .

89. Горев Е . Н . Техническое перевооружение и реконструкция российских электростанций / / Энергетик . 1999 . - № 7 .