Wiarygodność badań systemów elektroenergetycznych. Badania w dyscyplinie „zaopatrzenie w ciepło i ogrzewanie”

Składniki właściwości niezawodnościowych.

Niezawodność jest złożoną właściwością, na którą w zależności od przeznaczenia obiektu i warunków jego użytkowania składają się kombinacje następujących właściwości:

Ø niezawodność;

Ø trwałość;

Ø łatwość konserwacji;

Ø Możliwość przechowywania.

Niezawodność– jest to właściwość obiektu polegająca na ciągłym zachowywaniu swojej funkcjonalności przez zadany czas.

Trwałość– jest to właściwość obiektu polegająca na utrzymaniu zdatności do czasu wystąpienia stanu granicznego przy ustalonym systemie konserwacji i napraw.

Stan graniczny obiektu- jest to stan, w którym dalsze jego użytkowanie jest niedopuszczalne ze względów bezpieczeństwa lub nie jest ekonomicznie wykonalne albo przywrócenie mu stanu do użytku jest technicznie niemożliwe lub ekonomicznie nieuzasadnione. Stan graniczny obiektu może wystąpić po pierwsze w działającej instalacji z niedopuszczalnym spadkiem jego wskaźników bezpieczeństwa lub efektywności ekonomicznej; po drugie, dla instalacji, która wskutek takiej awarii przestaje działać, po której przywrócenie sprawności obiektu jest technicznie niemożliwe lub nieuzasadnione ekonomicznie.

Łatwość konserwacji– jest to właściwość obiektu polegająca na przystosowaniu się, po pierwsze, do zapobiegania i wykrywania przyczyn awarii poprzez monitorowanie zdatności elementów składowych i układów, a po drugie, do utrzymywania i przywracania stanu używalności poprzez przeprowadzanie konserwacji i napraw sprzętu. Aby zapewnić trwałość obiektu, konieczna jest skuteczna diagnostyka stanu obiektu oraz przeprowadzanie wysokiej jakości konserwacji i napraw.

Możliwość przechowywania– jest to właściwość obiektu polegająca na zachowaniu wartości niezawodności, trwałości i łatwości konserwacji podczas lub po przechowywaniu i transporcie.

Graniczny stan sprzętu.

Możliwość konserwacji sprzętu.

Pojęcie awarii urządzeń energetycznych.

Z definicji operatywność to stan obiektu umożliwiający realizację danej funkcji, przy zachowaniu wartości określonych parametrów w granicach określonych w dokumentacji regulacyjnej i technicznej. W odniesieniu do elektrowni ich sprawność definiuje się jako stan, w którym mogą one wytrzymać obciążenia elektryczne i cieplne o odpowiednich parametrach w granicach określonych w dokumentach eksploatacyjnych.

Awaria nazywana jest utratą wydajności, tj. przejście do stanu, w którym wartość przynajmniej jednego parametru charakteryzującego zdolność do wykonywania określonych funkcji nie spełnia wymagań określonych w dokumentacji regulacyjnej i technicznej. W elektrowniach awarie wiążą się ze spadkiem mocy dyspozycyjnej lub parametrów energii elektrycznej i cieplnej.

Charakterystyka niezawodności odrestaurowanych obiektów.

Charakterystyka konserwacji.

1. Prawo renowacji obiektów

2. Intensywność regeneracji

3. Średni czas regeneracji

4. Prawo trwałości przedmiotów

5. Średnie zasoby i średnia żywotność sprzętu

6. Przydzielone zasoby i żywotność sprzętu

Model złamania ciała z pęknięciami.

Zobacz 28.

Proces pękania plastycznego.

Pękanie plastyczne następuje po znacznym odkształceniu plastycznym. Proces zmiany struktury metalu przedstawiono schematycznie na ryc. Początkowa struktura metalu, którą można zaobserwować pod mikroskopem przy powiększeniu 1000x (rys. 1), to sieć ziaren mniej więcej tej samej wielkości. Pole ziaren jest jednolite, nie widać wtrąceń zanieczyszczeń, zwłaszcza związków węgla – węglików. W niektórych przypadkach istnieje możliwość zastosowania metalu niższej jakości, który zawiera szereg drobnych wtrąceń wyróżniających się na tle słojów.

Zarodkowanie i rozwój nieciągłości rozpoczyna się na granicach ziaren. Pierwsze pęknięcia zawsze pochodzą z zewnętrznej powierzchni części. Charakter rozkładu mikrouszkodzeń metalu zależy od naprężeń rozciągających. Przy dużych naprężeniach mikrouszkodzenia lokalizują się w pobliżu powierzchni pęknięcia, przy małych naprężeniach rozkładają się równomiernie na całej długości próbki.

W początkowej fazie pojawiają się pojedyncze pory (typ 2), wraz ze wzrostem odkształcenia plastycznego zwiększa się liczba porów, poszczególne pory łączą się w łańcuchy (typ 3). Następnie łańcuchy porów rozrastają się do mikropęknięć, które pokrywają duże obszary materiału (typ 4). W procesie odkształcania pojawia się kilka równoległych pęknięć (typ 5), które rozwijają się wewnątrz przekroju, aż do skupienia się dalszych uszkodzeń w jednym głównym pęknięciu. To pęknięcie występuje w miejscu, w którym część ulega uszkodzeniu.

Pojęcie niezawodności urządzeń elektroenergetycznych.

Cechą charakterystyczną odróżniającą elektrownie od przedsiębiorstw produkcyjnych innych branż jest wymóg zapewnienia ciągłej równowagi „wytwarzanie energii elektrycznej – zużycie energii elektrycznej”. Warunek ten musi być spełniony niezależnie od pory dnia, dni tygodnia, sezonowych wahań popytu na wytwarzane produkty, niestabilności jakości paliwa dostarczanego do elektrowni itp.

Ponieważ nie jest możliwe wytworzenie energii elektrycznej do przyszłego wykorzystania i jej magazynowanie, nieprzewidziana awaria w pracy urządzeń elektrowni, oprócz kosztów odtworzenia tego sprzętu, może spowodować znaczne szkody dla odbiorców energii elektrycznej, spowodować katastrofalne sytuacje w gałęziach przemysłu o ciągłej pracy , powodują sytuacje awaryjne w transporcie, w związku z czym znacznie komplikują pracę przedsiębiorstw użyteczności publicznej. Dlatego głównym zadaniem elektrowni i systemów energetycznych jest zapewnienie nieprzerwanego zasilania odbiorców. Problem ten można rozwiązać tylko wtedy, gdy sprzęt jest w dobrym stanie i niezawodnie działa.

GOST R 53480-2009 definiuje niezawodność jako właściwość dostępności i wpływających na nią właściwości bezawaryjnej pracy i łatwości konserwacji oraz wsparcia konserwacyjnego.

Gotowość to zdolność obiektu do pełnienia wymaganej funkcji w danych warunkach, przy założeniu dostępności niezbędnych zasobów zewnętrznych.

W przypadku elektrowni pojęcie niezawodności można sformułować bardziej szczegółowo. Niezawodność elektrowni cieplnych to cecha polegająca na utrzymaniu w czasie zdolności do wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej o określonych parametrach, zgodnie z wymaganym harmonogramem obciążenia, przy danym systemie konserwacji i napraw urządzeń.

(notatki z wykładów)

dla studentów specjalności

„Elektrownie cieplne”

Profesor Katedry Energetyki Cieplnej,

Doktor nauk technicznych SI. Szuwałow

Iwanowo 2013

Wykład nr.	Temat	Strona
	PODSTAWOWE POJĘCIA NIEZAWODNOŚCI SPRZĘTU
	AWARIE ELEKTROWNI
	opis awarii w postaci zmiennych losowych
	PRAWA ROZKŁADU ZMIENNYCH LOSOWYCH
	Ilościowe wskaźniki niezawodności
	Charakterystyka konserwacji i trwałości
	MECHANIZMY NISZCZENIA STALI
	ORGANIZACJA NAPRAW SPRZĘTU TPP
	PARKOWE ZASOBY URZĄDZEŃ ENERGETYCZNYCH
	METODY MONITOROWANIA STANU WYPOSAŻENIA METALOWEGO
	METODY WYKRYWANIA WAD UKRYTYCH
	Monitorowanie mikrostruktury
	PROCEDURA KONTROLI SPRZĘTU
	OBIEKT KONTROLI STANU TECHNICZNEGO
	OKRESOWOŚĆ KONTROLI ELEMENTÓW
	PROGNOZOWANIE STANU SPRZĘTU NA PODSTAWIE WYNIKÓW BEZAWARYJNEJ PRACY
	PRZEWIDYWANIE USZKODZEŃ MIKROSTRUKTURY METALOWEJ ZGIĘĆ RUROCIĄGÓW PAROWYCH W POPRZEZ ODKSZTAŁCENIA SZCZĄTKOWE

Wykład 1. PODSTAWOWE POJĘCIA NIEZAWODNOŚCI SPRZĘTU

1.1. Określanie niezawodności elektrowni cieplnych

GOST 27.002-83 „Niezawodność w technologii. Terminy i definicje” definiuje niezawodność obiektu technicznego jako właściwość obiektu polegającą na utrzymywaniu w czasie, w ustalonych granicach, wartości wszystkich parametrów charakteryzujących zdolność do wykonywania wymaganych funkcji w danych sposobach i warunkach użytkowania, konserwacji, napraw, przechowywania i transportu.

Późniejsze wydanie GOST R 53480-2009 definiuje niezawodność jako właściwość dostępności i wpływających na nią właściwości bezawaryjnej pracy i łatwości konserwacji oraz wsparcia konserwacyjnego.

Gotowość to zdolność obiektu do pełnienia wymaganej funkcji w danych warunkach, przy założeniu dostępności niezbędnych zasobów zewnętrznych. Zdolność ta zależy od połączenia niezawodności, łatwości konserwacji i właściwości wspierających konserwację. Termin „niniejsze warunki” może obejmować okoliczności klimatyczne, techniczne lub ekonomiczne. Wymagane zasoby zewnętrzne inne niż zasoby konserwacyjne nie wpływają na właściwości dostępności.

GOST zawiera notatkę: Niezawodność jest złożoną właściwością, na którą w zależności od przeznaczenia obiektu i warunków jego użytkowania składają się kombinacje następujących właściwości:

Ø niezawodność;

Ø trwałość;

Ø łatwość konserwacji;

Ø Możliwość przechowywania.

Niezawodność– jest to właściwość obiektu polegająca na ciągłym zachowywaniu swojej funkcjonalności przez zadany czas. W nowym GOST niezawodność to zdolność obiektu do wykonywania wymaganej funkcji w danym przedziale czasu i w danych warunkach.

Trwałość– jest to właściwość obiektu polegająca na utrzymaniu zdatności do czasu wystąpienia stanu granicznego przy ustalonym systemie konserwacji i napraw. Według nowego GOST trwałość to zdolność obiektu do pełnienia wymaganej funkcji aż do osiągnięcia stanu granicznego w danych warunkach użytkowania i konserwacji.

Możliwość przechowywania– jest to właściwość obiektu polegająca na zachowaniu wartości niezawodności, trwałości i łatwości konserwacji podczas lub po przechowywaniu i transporcie. W nowym wydaniu magazynowalność to zdolność przedmiotu do pełnienia wymaganej funkcji podczas i po przechowywaniu lub transporcie.

Charakterystyczną cechą elektrowni jest cykliczny tryb pracy, który przedstawiono na rys. 1.1. w formie wykresu. Po pewnym okresie eksploatacji instalacja jest zatrzymywana w celu przeprowadzenia planowej konserwacji zapobiegawczej (PPR), a w przypadku wystąpienia awarii w trakcie pracy przeprowadzane są naprawy nieplanowe (UP). W niektórych przypadkach okres przestoju elektrowni może wiązać się z modernizacją i przebudową poszczególnych jej elementów lub elementów zewnętrznych niezwiązanych ze stanem technicznym elektrowni, np. z jej odłożeniem na rezerwę w związku ze zmniejszeniem mocy elektrycznej lub cieplnej zużycie energii, brak środków na zakup paliwa czy awaria w systemie elektroenergetycznym, np. przerwa w linii energetycznej.

Zakładamy, że obecność elektrowni w rezerwie nie wpływa na jej niezawodność. W tym przypadku w przypadku elektrowni głównymi składnikami niezawodności są niezawodność, trwałość i łatwość konserwacji.

Stwierdzenie, że dana instalacja jest niezawodna lub zawodna, bez określenia, jakiego składnika niezawodności dotyczy, jest zbyt ogólne. Wcześniej pojęcie niezawodności kojarzono tylko z jednym aspektem niezawodności – niezawodnością. Jednakże instalacja może charakteryzować się niską niezawodnością, ale wysoką trwałością, lub wysoką niezawodnością, ale niską łatwością konserwacji. Zwykle poprawę jednego składnika właściwości niezawodności osiąga się kosztem innego. Na przykład niezawodność instalacji można znacznie zwiększyć, jeśli będzie ona naprawiana często i przez długi czas. Będzie to jednak oznaczać, że instalacja będzie łatwa w utrzymaniu. Zatem mówiąc o niezawodności instalacji, będziemy mieć na uwadze wszystkie trzy jej elementy: niezawodność, trwałość i łatwość konserwacji. W przeciwnym razie określimy, o którym komponencie mówimy.

Wykład 2. AWARIE ELEKTROWNI

Jednym z podstawowych pojęć teorii niezawodności jest pojęcie stanu eksploatacyjnego instalacji i awarii instalacji. Według GOST
R 53480-2009 Stan eksploatacyjny – stan obiektu, w którym jest on zdolny do wykonywania wymaganej funkcji, pod warunkiem zapewnienia niezbędnych warunków zewnętrznych. Przewiduje się, że obiekt może jednocześnie znajdować się w stanie sprawnym dla jednych funkcji i niesprawnym dla innych. Awaria to utrata zdolności obiektu do pełnienia wymaganej funkcji.

Głównym celem elektrowni jest dostarczanie odbiorcom energii elektrycznej i cieplnej o określonych parametrach w wymaganej ilości, zgodnie z harmonogramem przesyłowym.

Projektując elektrownię, skład wchodzących w jej skład urządzeń dobiera się tak, aby w zasadzie przy danej jakości paliwa i określonych parametrach środowiskowych instalacja rozwijała określoną moc. Ta moc lub wydajność nazywa się nominalny. Suma mocy znamionowych turbogeneratorów zainstalowanych w elektrowni nazywana jest sumą mocy znamionowych moc zainstalowana elektrownie.

Przy maksymalnym zapotrzebowaniu na energię elektryczną, a także w przypadku przymusowego wyłączenia innych jednostek elektrowni i wynikającego z tego niedoboru prądu, w niektórych przypadkach dopuszczalne są krótkotrwałe przeciążenia kotłów i turbin powyżej mocy znamionowej. Nazywa się dopuszczalny poziom przeciążenia maksymalna moc. Wielkość i maksymalny czas trwania dopuszczalnego przeciążenia ustalane są eksperymentalnie i uzgadniane z producentami sprzętu.

W rzeczywistych warunkach pracy elektrowni możliwe jest ograniczenie ich obciążenia poniżej nominalnego na skutek zmian jakości paliwa, usterek urządzeń i zmian warunków zewnętrznych. Wartość rzeczywistej mocy, którą można wykorzystać w danym czasie, nazywa się dostępna moc.

Elektrownie cieplne pozwalają na obniżenie wydajności jedynie do pewnej granicy, poniżej której poszczególne jednostki elektrowni nie mogą pracować stabilnie. Ta moc nazywa się minimalna dopuszczalna moc. Jest on również ustalany w wyniku badań i uzgadniany z producentami.

Wykresy obciążenia energią elektryczną i cieplną generowane przez odbiorców różnią się znacznie w zależności od pory dnia, dni tygodnia i miesięcy. Rozdział odbiorów pomiędzy elektrownie odbywa się za pośrednictwem służb dyspozytorskich w zależności od wymaganej mocy w systemie, mocy dyspozycyjnej poszczególnych instalacji elektrowni oraz ich sprawności.

Zdaniem PTE urządzenia elektrowni i sieci wprowadzane do eksploatacji muszą znajdować się w jednym z czterech stanów eksploatacyjnych:

Ø praca;

Ø rezerwa;

Ø naprawa;

Ø konserwacja.

Wywóz do naprawy lub oddanie do konserwacji formalizowany jest wnioskiem eksploatacyjnym podpisanym przez głównego inżyniera i złożonym w służbie dyspozytorskiej systemu elektroenergetycznego. Jeżeli konieczne jest natychmiastowe wyłączenie urządzenia, wniosku nie składa się, lecz wysyła się niezwłocznie powiadomienie do służby dyspozytorskiej o przyczynach wyłączenia i przewidywanym czasie trwania naprawy uszkodzonej jednostki.

Zatem, jeśli odpowiednie aplikacje nie zostały zakończone, zakłada się, że sprzęt jest w stanie użytkowym i może wytrzymać obciążenie w zakresie od minimalnego dopuszczalnego do maksymalnego. Wartości tych mocy są rejestrowane w odpowiednich dokumentach elektrowni i służb dyspozytorskich systemu elektroenergetycznego oraz ministerstwa.

Rozróżnia się awarie oczywiste i ukryte, całkowite i częściowe. W przypadku zatrzymania pracy elektrowni z powodu usterek sprzętu następuje całkowita oczywista awaria. Instalacja całkowicie traci swoją funkcjonalność, a zdarzenie to znajduje odzwierciedlenie w dokumentacji eksploatacyjnej.

Jeżeli na skutek usterek poszczególnych jednostek moc dyspozycyjna instalacji spadnie poniżej mocy określonej w harmonogramie wysyłkowego obciążenia, ale pozostanie powyżej minimalnego dopuszczalnego minimum, a instalacja nie zostanie wyłączona z eksploatacji, to zdarzenie to również odnotowuje się w dokumentację operacyjną. Występuje częściowa, pozorna awaria.

W przypadku, gdy na skutek pojawienia się usterek w elementach wyposażenia moc dyspozycyjna instalacji spadła do wartości przekraczającej w danym momencie obciążenie dyspozytorskie, wówczas zdarzenie takie nie może zostać odnotowane; dla odbiorców energii elektrycznej i cieplnej energii, awaria pozostaje niezauważona. Czasami sami pracownicy obsługujący instalację nie są tego świadomi. Jest to przypadek częściowej ukrytej awarii.

Całkowita ukryta awaria może wystąpić, jeśli sprzęt znajduje się w trybie gotowości, tj. zakłada się, że na polecenie dyspozytora po upływie określonego czasu instalację można obciążyć do maksymalnej dopuszczalnej wydajności. Pojawienie się usterek uniemożliwiających uruchomienie instalacji prowadzi do całkowitej awarii, przy czym wada ta może nie objawiać się na zewnątrz. Takie awarie czasami nie są rejestrowane, jeśli usterki zostaną usunięte, gdy instalacja jest w rezerwie.

Pojęcie „awarii” stosowane w teorii niezawodności w praktyce eksploatacji elektrowni i sieci dzieli się na trzy pojęcia:

Ø wypadek;

Ø zamknięcie konsumenta.

Z kolei zdarzają się awarie I i II stopnia. Wypadki i awarie są rejestrowane i badane przez Ministerstwo TopEnergo.

Nieplanowane wycofanie sprzętu z eksploatacji lub rezerwy lub odciążenie jest klasyfikowane zgodnie z określonymi warunkami w zależności od stopnia zakłóceń w dostawie energii do odbiorców, charakteru uszkodzenia, wielkości i czasu trwania napraw (patrz instrukcja). Uszkodzenia sprzętu powstałe podczas planowych napraw liczone są jako wypadki lub awarie w zależności od rodzaju renowacji tego sprzętu.

Nieplanowane wyłączenie urządzeń na niezwłoczne wezwanie w celu usunięcia drobnych usterek (wypełnienie uszczelek olejowych, odżużlanie kotłów, usunięcie wycieków oleju, wymiana uszczelek itp.) stwierdzonych podczas przeglądów zapobiegawczych nie jest uważane za wypadek lub awarię, chyba że doprowadziło do naruszenie grafiki kontroli wysyłki. Uwzględnia się to wyłącznie w dokumentacji sklepowej.

Dla każdej odnotowanej awarii przeprowadzane jest wewnętrzne dochodzenie. Główne cele śledztwa to:

Ø technicznie kwalifikowana identyfikacja przyczyn i sprawców naruszeń;

Ø opracowanie środków organizacyjnych i technicznych przywracających funkcjonalność uszkodzonego sprzętu;

Ø opracowanie środków zapobiegających podobnym naruszeniom w przyszłości;

Ø opracowanie działań zwiększających odpowiedzialność pracowników przedsiębiorstw energetycznych za wdrożenie działań zapewniających nieprzerwane i niezawodne dostawy energii do odbiorców.

Rozliczanie wypadków i awarii prowadzi się od dnia przyjęcia urządzeń i konstrukcji do eksploatacji, tj. od dnia podpisania ustawy przez komisję odbiorczą. W takim przypadku sporządzana jest specjalna karta raportu 2-tech. Przypadki uszkodzeń sprzętu stwierdzone przed przyjęciem do eksploatacji, a także podczas planowych napraw i testów, nie są uwzględniane w formularzu zgłoszenia 2-tech, natomiast koniecznie są uwzględniane w dokumentacji warsztatowej i kartach usterek. Przy wychodzeniu z napraw planowych wypadki i awarie urządzeń cieplno-mechanicznych rejestrowane są od początku wzrostu ciśnienia, dla turbin i innych mechanizmów wirujących – od momentu osiągnięcia przez nie prędkości znamionowej.

Za wypadek stacji uważa się naruszenie jej trybu pracy, które spowodowało:

Ø przerwa w dostawie prądu do odbiorców pierwszej kategorii na okres dłuższy niż 20 minut lub odbiorców drugiej kategorii na okres dłuższy niż 10 godzin;

Ø przerwa w dostawie pary technologicznej z elektrociepłowni do przedsiębiorstw pierwszej kategorii na okres dłuższy niż 2 godziny lub do przedsiębiorstw drugiej kategorii na okres dłuższy niż 10 godzin;

Ø niedostarczenie odbiorcom energii elektrycznej w ilości większej niż 50 000 kWh lub ciepła w ilości większej niż 400 Gcal, niezależnie od czasu trwania przerwy;

Ø całkowite odciążenie elektrociepłowni państwowych o mocy zainstalowanej 500 MW i większej lub obciążenie elektryczne i cieplne elektrowni cieplnych o mocy zainstalowanej 100 MW i większej.

Awarię działania pierwszego stopnia uważa się za naruszenie trybu pracy elektrowni, które spowodowało:

Ø przerwa w dostawie prądu do odbiorców drugiej kategorii na okres od 1 do 10 godzin lub odbiorców trzeciej kategorii na okres dłuższy niż 10 godzin;

Ø przerwa w dostawie pary technologicznej z elektrociepłowni do przedsiębiorstw pierwszej kategorii na okres od 30 minut do 2 godzin lub do przedsiębiorstw drugiej kategorii na okres od 2 do 10 godzin;

Ø niedostarczenie odbiorcom energii elektrycznej w ilości od 5000 do 50 000 kWh lub ciepła w ilości od 50 do 400 Gcal, niezależnie od czasu trwania przerwy;

Ø całkowite rozładowanie obciążenia elektrycznego w elektrowniach państwowych o mocy zainstalowanej od 100 do 500 MW lub obciążenia elektryczno-cieplnego w elektrowniach cieplnych o mocy zainstalowanej od 25 do 100 MW.

Awarię działania drugiego stopnia uważa się za naruszenie trybu pracy elektrowni, które spowodowało:

Ø uszkodzenia sprzętu wymagające naprawy renowacyjnej w czasie krótszym niż 3 dni;

Ø niedobory energii elektrycznej dla odbiorców w ilości od 500 do 5000 kWh lub ciepła w ilości od 20 do 50 Gcal, niezależnie od czasu trwania przerwy.

Wypadki i awarie zalicza się do winy personelu obsługującego, jeżeli powstały na skutek jego nieprawidłowego działania, naruszenia technicznych zasad ruchu (PTE), przepisów bezpieczeństwa (PTB), zasad ruchu przeciwwybuchowego i pożarowego (EPPB) lub naruszenia instrukcji produkcyjnych.

Z winy ekipy remontowej wypadki i awarie klasyfikowane są na skutek złej jakości napraw, nieodpowiednich przeglądów zapobiegawczych i kontroli sprzętu, nieprawidłowych działań oraz naruszeń zasad wykonywania prac naprawczych (RDPR) i wymagań PTE, PTB, PVPB.

Z winy kadry kierowniczej wypadki i awarie klasyfikowane są na skutek niepodjęcia w odpowiednim czasie działań mających na celu usunięcie źródeł awaryjnych i usterek urządzeń, niezastosowania się do dyrektyw władz wyższych mających na celu zwiększenie niezawodności urządzeń, przedwczesnych lub niewystarczających napraw lub badania profilaktyczne sprzętu, nieprzestrzeganie okólników awaryjnych, naruszenie przepisów technicznych, PTB, PVPB, wytycznych dotyczących organizacji pracy z personelem.

Wypadki i awarie spowodowane przez inne organizacje są klasyfikowane tylko wtedy, gdy istnieje wystarczające uzasadnienie udziałem w badaniu przedstawicieli tych organizacji. Ich przyczyną może być niska jakość produkcji sprzętu, wady konstrukcyjne, niska jakość konstrukcji, prace instalacyjne, naprawcze i regulacyjne, niedoskonałości i wady projektowe.

Wypadki i awarie spowodowane zjawiskami naturalnymi można sklasyfikować tylko wtedy, gdy charakterystyki tych zjawisk (grubość lodu, prędkość wiatru itp.) przekraczają obliczone wartości przewidziane w projekcie lub obowiązujących normach.

Wypadki i awarie spowodowane naturalnym zużyciem (starzenie się, zmiany właściwości materiału, zjawiska zmęczenia, korozja itp.) można klasyfikować tylko wtedy, gdy nie można było im zapobiec w trakcie eksploatacji.

Wszystkie awarie i awarie eksploatacyjne w elektrowniach i sieciach rejestrowane są na mapach awarii. W przypadku wystąpienia awarii elektrowni sporządzany jest protokół z dochodzenia oraz protokół o wypadkach i awariach. Dokumenty te obejmują objaśniające schematy technologiczne, rysunki i fotografie uszkodzeń, taśmy urządzeń rejestrujących, wnioski z działania zabezpieczeń i automatyki, wyniki badań metalograficznych i innych.

Karty awarii wypełniane przez personel operacyjny codziennie przekazywane są do rozpatrzenia kierownictwu przedsiębiorstwa, a następnie przesyłane do odpowiednich służb produkcyjnych.

Każdy wypadek i awaria eksploatacyjna, która ma miejsce w elektrowni, musi zostać szczegółowo zbadana. Należy ustalić przyczyny i sprawców oraz określić konkretne środki zapobiegające podobnym przypadkom. Dochodzenie w sprawie naruszeń musi rozpocząć się natychmiast po ich wystąpieniu i zakończyć w terminie nie dłuższym niż 10 dni. Skład komisji śledczej regulują instrukcje w zależności od skali naruszeń. W przypadku poważnego uszkodzenia sprzętu w skład komisji powinni wchodzić przedstawiciele zakładów produkcyjnych, organizacji naprawczych, specjaliści metalografii i obliczeń wytrzymałościowych, przedstawiciele organizacji badawczych i zlecających.

Mapy awarii oraz raporty z badań wypadków i awarii przesyłane są do trustu ORGRES, gdzie podsumowywany jest materiał otrzymany ze wszystkich elektrowni. Co roku publikowane są zbiory analiz pracy i przeglądów uszkodzeń urządzeń termomechanicznych.

Wykład 3. opis awarii w postaci zmiennych losowych

Analizując niezawodność działania urządzeń istotne jest, aby awaria miała charakter zdarzenia losowego. Moment wystąpienia awarii, tj. przejście ze stanu operacyjnego do stanu niesprawnego nie jest z góry znane. Dlatego powstał i istnieje problem niezawodności. Jest to główna specyfika i trudność faktycznego zapewnienia niezawodności. Gdyby awarie miały charakter deterministyczny, problemy z niezawodnością w ogóle by nie istniały.

Losowy charakter występowania awarii determinuje także podejście do analizy niezawodności. W tym celu wykorzystuje się aparat matematyczny teorii prawdopodobieństwa i statystyki matematycznej.

Ogólnie rzecz biorąc, zmienna losowa to wielkość, która w wyniku eksperymentu może przyjąć tę lub inną wartość, ale nie wiadomo z góry jaką.

Zmienne losowe mogą być dyskretne, to znaczy przyjmować ściśle stałe wartości, lub ciągłe, przyjmować dowolną wartość w ograniczonym lub nieograniczonym przedziale. Przykład: liczba awarii instalacji w ciągu roku. Tutaj zmienna losowa X to liczba awarii, możliwe wartości X 1 =0, X 2 =1, X 3 = 2,…. Każda z tych wartości jest możliwa, ale nie pewna. Ogrom X każdy z nich może przyjąć z pewnym prawdopodobieństwem. W wyniku eksperymentu wartość X przyjmie jedną z tych wartości, czyli nastąpi jedno z pełnej grupy wspólnych zdarzeń. Oznaczmy prawdopodobieństwa tych zdarzeń

Ponieważ niezgodne zdarzenia tworzą kompletną grupę, a następnie

Suma prawdopodobieństw wszystkich możliwych wartości zmiennej losowej jest równa jeden. To całkowite prawdopodobieństwo jest w jakiś sposób rozdzielone pomiędzy poszczególne wartości. Zmienna losowa będzie w pełni opisana z probabilistycznego punktu widzenia, jeśli określimy jej rozkład, czyli wskażemy, jakie prawdopodobieństwo ma każde ze zdarzeń.

Prawo rozkładu zmiennej losowej to dowolna relacja, która ustanawia związek między możliwymi wartościami i odpowiednimi prawdopodobieństwami ich wystąpienia.

Najprostszą formą określenia prawa dystrybucji jest tabela, która zawiera listę możliwych wartości zmiennej losowej i odpowiadających im prawdopodobieństw.

X	X 1	X 2	…	X N
R	P 1	P 2	…	P N

Taka tabela nazywana jest szeregiem rozkładów zmiennej losowej. Aby nadać serii dystrybucyjnej bardziej wizualny wygląd, użyj reprezentacji graficznej. Możliwe wartości zmiennej losowej są wykreślane wzdłuż osi odciętych, a prawdopodobieństwa tych wartości są wykreślane wzdłuż osi rzędnych. Dla przejrzystości powstałe punkty są połączone prostymi odcinkami. Liczba ta nazywana jest wielokątem rozkładu.

Reprezentacja prawa rozkładu w postaci tabeli lub wielokąta rozkładu jest możliwa tylko dla dyskretnej zmiennej losowej. Niemożliwe jest skonstruowanie takiej charakterystyki dla ilości ciągłej, ponieważ ma ona nieskończoną liczbę możliwych wartości, które całkowicie wypełniają określony przedział. Aby ilościowo scharakteryzować ten rozkład, nie stosuje się prawdopodobieństwa zdarzenia X=X 0 i prawdopodobieństwo zdarzenia X<X 0., gdzie X 0. – jakaś zmienna bieżąca. Prawdopodobieństwo tego zdarzenia zależy od X 0. i jest funkcją X 0. Funkcja ta nazywana jest funkcją rozkładu zmiennej losowej X i jest wyznaczony F(X).

. (3.2)

Funkcja dystrybucyjna F(X) nazywana jest także dystrybuantą całkową lub prawem dystrybucji całkowej.

Funkcja rozkładu jest najbardziej uniwersalną cechą zmiennej losowej. Istnieje dla wielkości dyskretnych i ciągłych. Funkcja dystrybucji w pełni charakteryzuje zmienną losową z probabilistycznego punktu widzenia i jest jedną z postaci prawa dystrybucji. Podstawowe własności funkcji rozkładu:

1. Funkcja rozkładu jest wartością niemalejącą.

Na X 2 >X 1 F(X 2) ≥ F(X 1).

2. W „minus nieskończoność” dystrybuanta wynosi zero.
.

3. W „plus nieskończoności” dystrybuanta jest równa jedności.

Oznacza to, że zmienna losowa X może nabrać znaczenia
„-” z prawdopodobieństwem równym zero. Losowa wartość zmiennej X z prawdopodobieństwem 1 znajdują się w .

Wykres funkcji rozkładu F(X) w ogólnym przypadku jest wykresem niemalejącej funkcji, której wartości zaczynają się od 0 i osiągają 1, a w niektórych punktach funkcja może mieć skoki, czyli nieciągłości.

Ogólny widok funkcji rozkładu pokazano na rys. 3.1. Funkcja rozkładu dowolnej dyskretnej zmiennej losowej jest zawsze nieciągłą funkcją schodkową, której skoki zawsze występują w punktach odpowiadających możliwym wartościom zmiennej losowej i są równe prawdopodobieństwom tych wartości. Suma wszystkich skoków jest równa jeden.

W miarę wzrostu liczby możliwych wartości i zmniejszania się odstępów między nimi liczba skoków staje się większa, a same skoki stają się mniejsze; krzywa schodkowa staje się gładsza. Losowa zmienna dyskretna zbliża się do ciągłej, a jej funkcja rozkładu zbliża się do funkcji ciągłej.

Rozwiązując problemy praktyczne dotyczące zmiennych losowych, często konieczne jest obliczenie prawdopodobieństwa, że zmienna losowa znajdzie się w przedziale . Zgódźmy się na włączenie do przedziału lewego końca nierówności, ale nie na prawy koniec. Przyjrzyjmy się trzem wydarzeniom.

Nowoczesne przedsiębiorstwo energetyczne (ciepłownia, kotłownia itp.) to złożony system techniczny składający się z poszczególnych instalacji połączonych pomocniczymi przyłączami technologicznymi.

Przykładem takiego układu technicznego jest podstawowy schemat cieplny (PTS) elektrowni cieplnej, który zawiera szeroką listę urządzeń głównych i pomocniczych (ryc. 5.1): wytwornica pary (kocioł parowy), turbina, agregat skraplający, odgazowywacz , grzejniki regeneracyjne i sieciowe, urządzenia pompowe i ciągowe itp.

Podstawowy schemat cieplny stacji opracowywany jest zgodnie ze stosowanym obiegiem termodynamicznym elektrowni i służy do doboru i optymalizacji głównych parametrów oraz natężenia przepływu płynu roboczego instalowanych urządzeń. PTS jest zwykle przedstawiany jako schemat jednojednostkowy i jednokreskowy. Identyczne urządzenia pokazano na schemacie warunkowo jednokrotnie, połączenia technologiczne tego samego przeznaczenia pokazano również w jednej linii.

W przeciwieństwie do podstawowego schematu cieplnego, schemat funkcjonalny (pełny lub rozszerzony) elektrowni cieplnej zawiera wszystkie urządzenia główne i pomocnicze. Oznacza to, że pełny schemat pokazuje wszystkie jednostki i systemy (pracujące, rezerwowe i pomocnicze), a także rurociągi wraz z armaturą i urządzeniami zapewniającymi konwersję energii cieplnej na energię elektryczną.

Kompletny schemat określa liczbę i rozmiary wyposażenia głównego i pomocniczego, armatury, linii obejściowych, układów rozruchowych i awaryjnych. Charakteryzują niezawodność i poziom doskonałości technicznej elektrowni cieplnej oraz zapewniają możliwość jej pracy we wszystkich trybach.

Ze względu na ich przeznaczenie funkcjonalne i wpływ na niezawodność pracy bloku energetycznego lub elektrowni cieplnej jako całości, wszystkie elementy i układy schematu funkcjonalnego można podzielić na trzy grupy.

Do pierwszej grupy zaliczają się elementy i układy, których awaria prowadzi do całkowitego wyłączenia bloku energetycznego (kocioł, turbina, główne rurociągi pary wraz z armaturą, skraplacz itp.).

Ryż. 5.1. Schematy funkcjonalno-konstrukcyjne bloku energetycznego turbiny parowej: 1 - kocioł; 2 - turbina; 3 - generator elektryczny; 4 - pompy kondensatu; 5 - odgazowywacz; 6 - pompy zasilające

Do drugiej grupy zaliczamy elementy i układy, których awaria prowadzi do częściowej awarii bloku energetycznego, czyli proporcjonalnego spadku mocy elektrycznej i wydzielanego ciepła (maszyny ciągowe, pompy zasilające i kondensatu, kotły w obwodach dwublokowych itp.) .).

Do trzeciej grupy zaliczają się elementy, których awaria prowadzi do zmniejszenia sprawności bloku energetycznego lub elektrowni bez naruszenia produkcji energii elektrycznej i cieplnej (np. grzejniki regeneracyjne).

Rzetelność pracy wszystkich tych grup okazuje się być ze sobą powiązana.

Obliczanie ilościowych wskaźników niezawodności złożonych systemów technicznych, takich jak elektrownie cieplne, wymaga przygotowania schematów strukturalnych (logicznych), które w odróżnieniu od funkcjonalnych odzwierciedlają nie fizyczne, ale logiczne powiązania.

Schematy blokowe pozwalają określić liczbę lub kombinację uszkodzonych elementów obwodu, które prowadzą do awarii całego systemu.

Jako przykład na ryc. 5.1 przedstawia główne schematy cieplne i strukturalne bloku energetycznego turbiny parowej.

Stopień szczegółowości schematu strukturalnego zależy od charakteru rozwiązywanych problemów. Jako elementy schematu strukturalnego należy wybrać sprzęt lub system, który ma określony cel funkcjonalny i jest uważany za nierozkładalną całość, która ma dane dotyczące niezawodności.

Ilościowe wskaźniki niezawodności elektrowni cieplnych można uzyskać, obliczając znane charakterystyki niezawodnościowe elementów i schematy funkcjonalno-konstrukcyjne lub przetwarzając dane statystyczne dotyczące ich pracy.

W związku z tym wszystkie metody obliczania niezawodności urządzeń elektroenergetycznych elektrowni cieplnych i ich schematów strukturalnych można podzielić na trzy grupy:

Metody analityczne;
metody statystyczne;
metody fizyczne.

Już ze wstępu wynika, że głównym przedmiotem rozważań w tej części jest elektrociepłownia jako złożony system techniczny. Do obliczenia wskaźników niezawodności takich pojazdów, biorąc pod uwagę rzeczywiste warunki ich eksploatacji, stosuje się metody obliczeń strukturalnych.

Dlatego w przyszłości szczególna uwaga zostanie poświęcona analitycznym metodom obliczeń.

Artykuł przygotowano na podstawie materiałów pochodzących ze zbioru sprawozdań VI Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej „Teoretyczne podstawy zaopatrzenia w ciepło i gaz oraz wentylację” Państwowego Uniwersytetu Badawczego MGSU.

Analiza działania systemów zaopatrzenia w ciepło przeprowadzona przez pracowników laboratorium badawczego „Systemy i instalacje elektroenergetyczne” (NIL TESU) Państwowego Uniwersytetu Technicznego w Uljanowsku w wielu rosyjskich miastach wykazała, że ze względu na wysoki stopień i moralnego zużycia sieci ciepłowniczych i głównego wyposażenia źródeł ciepła, niezawodność systemów stale maleje. Potwierdzają to dane statystyczne, na przykład liczba uszkodzeń podczas prób hydraulicznych w sieciach ciepłowniczych miasta Uljanowsk wzrosła 3,5-krotnie w ciągu ośmiu lat. W niektórych miastach (St. Petersburg, Samara itp.) przy utrzymywaniu wysokich temperatur i ciśnień w sieciach ciepłowniczych doszło do poważnych awarii głównych rurociągów ciepłowniczych, dlatego nawet przy silnych mrozach temperatura chłodziwa na wylocie źródła ciepła jest nie podniesiona powyżej 90-110°C, wówczas źródła ciepła zmuszone są do pracy przy systematycznym niedogrzaniu wody sieciowej do temperatury standardowej („przegrzanie”).

Niewystarczające koszty organizacji ciepłowniczych na remonty i naprawy główne sieci ciepłowniczych i urządzeń źródeł ciepła prowadzą do znacznego wzrostu liczby uszkodzeń i wzrostu liczby awarii scentralizowanych systemów zaopatrzenia w ciepło. Tymczasem miejskie systemy zaopatrzenia w ciepło są systemami podtrzymywania życia, a ich awaria prowadzi do nieakceptowalnych dla człowieka zmian w mikroklimacie budynków. W takich warunkach projektanci i budowniczowie w wielu miastach odmawiają ogrzewania nowych obszarów mieszkalnych i przewidują budowę tam lokalnych źródeł ciepła: kotłowni dachowych, blokowych lub indywidualnych kotłów do ogrzewania mieszkań.

Jednocześnie ustawa federalna nr 190-FZ „O dostawach ciepła” przewiduje priorytetowe wykorzystanie ciepłownictwa, czyli skojarzonego wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej w celu organizacji zaopatrzenia w ciepło w miastach. Pomimo tego, że zdecentralizowane systemy zaopatrzenia w ciepło nie mają termodynamicznych zalet systemów ciepłowniczych, ich atrakcyjność ekonomiczna jest dziś wyższa niż scentralizowanych z elektrowni cieplnych.

Jednocześnie zapewnienie określonego poziomu niezawodności i efektywności energetycznej dostaw ciepła do odbiorców jest jednym z głównych wymagań stawianych przy wyborze i projektowaniu systemów grzewczych zgodnie z ustawą federalną nr 190-FZ „O dostawach ciepła” oraz SNiP 41-02-2003 „Sieci ciepłownicze”. Standardowy poziom niezawodności określają trzy kryteria: prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy, dostępność (jakość) dostaw ciepła i przeżywalność.

Niezawodność systemów zaopatrzenia w ciepło można zwiększyć albo poprzez poprawę jakości elementów, z których się składają, albo poprzez redundancję. Główną cechą wyróżniającą system nieredundantny jest to, że awaria któregokolwiek z jego elementów prowadzi do awarii całego systemu, natomiast w systemie redundantnym prawdopodobieństwo wystąpienia takiego zjawiska jest znacznie zmniejszone. W systemach zaopatrzenia w ciepło jedną z metod redundancji funkcjonalnej jest wspólna praca różnych źródeł ciepła.

W celu zwiększenia niezawodności i efektywności energetycznej systemów zaopatrzenia w ciepło Laboratorium Badawcze TESU UlSTU stworzyło technologie obsługi skojarzonych systemów ciepłowniczych ze scentralizowanymi głównymi i lokalnymi szczytowymi źródłami ciepła, które łączą elementy konstrukcyjne scentralizowanych i zdecentralizowanych systemów zaopatrzenia w ciepło.

Na ryc. Rysunek 1 pokazuje schemat blokowy połączonego systemu grzewczego z sekwencyjnym włączaniem scentralizowanych głównych i lokalnych szczytowych źródeł ciepła. W takim systemie zaopatrzenia w ciepło elektrociepłownia będzie działać z maksymalną wydajnością przy współczynniku ogrzewania 1,0, ponieważ całe obciążenie cieplne zapewnia odprowadzanie ciepła z turbin parowych do podgrzewaczy sieciowych. Jednakże system ten zapewnia jedynie redundancję źródła ciepła i poprawia jakość dostarczania ciepła poprzez lokalną regulację obciążenia cieplnego. Możliwości zwiększenia niezawodności i efektywności energetycznej systemu grzewczego w tym rozwiązaniu nie są w pełni wykorzystane.

Aby wyeliminować wady poprzedniego systemu i jeszcze bardziej ulepszyć technologie skojarzonego zaopatrzenia w ciepło, zaproponowano skojarzone systemy ciepłownicze z równoległym włączeniem scentralizowanych i lokalnych szczytowych źródeł ciepła, które w przypadku spadku ciśnienia lub temperatury poniżej zadanego poziomu umożliwiają do hydraulicznego oddzielenia lokalnych systemów zaopatrzenia w ciepło od centralnego. Zmiana szczytowego obciążenia cieplnego w takich systemach odbywa się poprzez lokalną regulację ilościową dla każdego abonenta ze względu na zmiany natężenia przepływu wody sieciowej krążącej przez autonomiczne szczytowe źródła ciepła i lokalne systemy abonentów. W sytuacji awaryjnej jako podstawowe źródło ciepła można wykorzystać lokalne szczytowe źródło ciepła, a obieg wody sieciowej przez nie i lokalną sieć ciepłowniczą odbywa się za pomocą pompy obiegowej. Niezawodność systemów zaopatrzenia w ciepło analizowana jest z punktu widzenia ich zdolności do pełnienia określonych funkcji. Zdolność systemu grzewczego do wykonywania określonych funkcji zależy od jego stanów z odpowiadającymi im poziomami mocy, produktywności itp. W związku z tym konieczne jest rozróżnienie pomiędzy stanem operacyjnym, częściową awarią i całkowitą awarią systemu jako całości.

Technologie działania połączonych systemów grzewczych ze scentralizowanymi głównymi i lokalnymi szczytowymi źródłami ciepła zostały stworzone w Laboratorium Badawczym Tesu Państwowego Uniwersytetu Technicznego w Uljanowsku.

Pojęcie awarii jest głównym pojęciem przy ocenie niezawodności systemu zaopatrzenia w ciepło. Biorąc pod uwagę fakt, że elektrownie i systemy cieplne są obiektami odzyskiwalnymi, awarie elementów, zespołów i systemów należy podzielić na awarie eksploatacyjne i awarie eksploatacyjne. Pierwsza kategoria awarii związana jest z przejściem elementu lub układu w chwili t ze stanu operacyjnego do stanu niesprawnego (lub stanu częściowo niesprawnego). Awarie eksploatacyjne związane są z tym, że system w danym momencie t nie zapewnia (lub częściowo nie zapewnia) poziomu dostaw ciepła określonego przez odbiorcę. Oczywiście awaria elementu lub systemu nie oznacza awarii w działaniu. I odwrotnie, awaria działania może wystąpić nawet w przypadku, gdy nie wystąpiła awaria wydajności. Mając to na uwadze, dokonuje się doboru wskaźników niezawodności systemu.

Jako pojedyncze wskaźniki niezawodności elementów lub systemów zaopatrzenia w ciepło można zastosować dobrze znane wskaźniki: λ(τ) - intensywność (parametr przepływu awarii) awarii; μ(τ) – intensywność odzysku; P(τ) to prawdopodobieństwo bezawaryjnej pracy w okresie czasu τ; F(τ) to prawdopodobieństwo poprawy w okresie τ.

Porównajmy niezawodność systemów ciepłowniczych tradycyjnych i skojarzonych przy tym samym obciążeniu cieplnym wynoszącym 418,7 MW, z czego obciążenie podstawowe 203,1 MW zapewnia elektrociepłownia z turbiną T-100-130 (zużycie wody sieciowej 1250 kg/s ), a szczytowe obciążenie źródłami ciepła o mocy szczytowej 215,6 MW. Elektrownię i odbiorcę łączy dwururowa sieć ciepłownicza o długości 10 km. W tradycyjnym systemie ciepłowniczym całe obciążenie cieplne zapewnia elektrociepłownia. W jednym systemie kombinowanym szczytowe źródło ciepła jest instalowane szeregowo ze scentralizowanym (ryc. 1), w drugim - równolegle (ryc. 2).

W kotłowni odbiorcy znajdują się trzy kotły ciepłej wody, z czego jeden jest rezerwowy.

Jak widać z rys. 1 i 2, każdy system grzewczy jest konstrukcją złożoną. Obliczanie wskaźników niezawodności takich wielofunkcyjnych systemów jest zadaniem dość pracochłonnym. Dlatego do obliczenia wskaźników niezawodności takich systemów stosuje się metodę dekompozycji, zgodnie z którą model matematyczny do obliczania wskaźników niezawodności systemu dzieli się na szereg podmodeli. Podział ten dokonywany jest według kryteriów technologicznych i funkcjonalnych. Zgodnie z tym system ciepłowniczy składa się z głównego źródła ciepła (CHP), systemu transportu ciepła z CHPP do odbiorców, zdecentralizowanego szczytowego źródła ciepła oraz systemu sieci dystrybucyjnej pokrywającej obciążenia grzewcze. Podejście to pozwala na samodzielne obliczenie wskaźników niezawodności dla poszczególnych podsystemów. Obliczanie wskaźników niezawodności całego systemu grzewczego odbywa się jak dla struktury szeregowej równoległej.

Z niezawodnościowego punktu widzenia zespół ciepłowniczy elektrowni cieplnej jest złożoną konstrukcją z połączonych szeregowo elementów: zespołu kotłowego, turbiny, zespołu ciepłowniczego. W przypadku takiego schematu konstrukcyjnego awaria jednego z zespołów prowadzi do awarii całej instalacji. Dlatego współczynnik dyspozycyjności urządzenia grzewczego zostanie określony według wzoru:

Gdzie k g CHP, k g k, k g t ja k g tu to współczynniki dyspozycyjności odpowiednio całej elektrociepłowni, bloku kotłowego, turbiny i ciepłowni.

Stacjonarne wartości współczynnika dostępności k r dla odpowiednich elementów obwodu określa się w zależności od intensywności uzupełnień }

Wiarygodność badań systemów elektroenergetycznych. Badania w dyscyplinie „zaopatrzenie w ciepło i ogrzewanie”

Najnowszy

Musisz to wiedzieć