Разработка методов обеспечения надежности работы оборудования гидроэлектростанции тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.02, кандидат технических наук Шерварли, Дмитрий Евгеньевич

• Шерварли, Дмитрий Евгеньевич
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шерварли, Дмитрий Евгеньевич

Введение.—

1. Анализ состояния оборудования ГЭС и методов обеспечения его надежности.

1.1. Анализ ситуации в энергетике.

1.2. Методы обеспечения надежности функционирующего оборудования

1.3. Методы планирования ремонтного обслуживания.

Вывод.

2. Методы оценки показателей надежностей оборудования ГЭС.

2.1. Показатели надежности стареющего оборудования.

2.2. Метод оценки технического ресурса.

2.3. Метод оценки безотказности оборудования.

Вывод.

3. Методы идентификации состояния оборудования и определения оптимальных ремонтных воздействий.

3.1. Критерий оптимальности.

3.2. Исследование реального состояния технического ресурса оборудования.

3.3. Определение оптимальных ремонтных воздействий."

Вывод.

4. Исследование состояния технического ресурса и оптимальных ремонтных воздействий на действующей ГЭС.

4.1. Характеристика гидроэлектростанции.

4.2. Идентификация состояния оборудования ГЭС.

4.3. Определение оптимальных ремонтных воздействий и состояния оборудования ГЭС.

Вывод.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов обеспечения надежности работы оборудования гидроэлектростанции»

Актуальность темы. Замедление в последние десятилетия научно-технического прогресса в области создания нового энергетического оборудования привело во всем мире к удлинению сроков морального старения работающего оборудования, к его старению.

В России на эту мировую тенденцию дополнительно наложились экономические проблемы инвестирования энергетики в связи с её реформированием.

В результате всего этого нормативные сроки эксплуатации энергетического оборудования повсеместно нарушаются, замедляются реновационные процессы, в итоге - неуклонное старение оборудования.

Эта негативная тенденция усиливается еще тем, что существовавшая ранее централизованная система планово-предупредительных ремонтов (111IP) распалась, а новая система еще не определилась и тем более - не создана. Интуитивно сдвиг в организации технического обслуживания энергооборудования осуществляется в сторону менее затратной системы, основанной на ремонтах по техническому состоянию.

Однако такая система требует развития и насыщения энергопредприятий средствами диагностирования оборудования, развития методов оценивания его состояния.

Имеющиеся сегодня в практике диагностические средства, во-первых, далеко не соответствуют по объему тем требованиям, которые предъявляет система ремонтов по состоянию, а во-вторых, они, как правило, не отвечают на вопрос о величине остаточного ресурса оборудования [1-9 и др.].

В связи с изложенным задачи оценки текущего состояния оборудования для планирования ремонтных воздействий, определения оптимального состояния, способов его обеспечения становятся одними из приоритетных в современной энергетике.

Цель выполнения работы. Исследование и разработка методов определения состояния и объемов ремонтных воздействий для обеспечения надежности стареющего оборудования гидроэлектростанций.

Для достижения этой цели ставятся следующие задачи:

• анализ состояния электроэнергетики и существующих методов обеспечения надежности оборудования энергопредприятий;

• разработка методов определения надёжностных параметров стареющего оборудования;

• разработка метода оценки состояния оборудования ГЭС;

• разработка оптимизационной модели для определения рационального состояния оборудования гидроэлектростанций и необходимых для этого ремонтных воздействий;

• апробация разработанных моделей и методов на реальной ГЭС.

Методы исследования. Выполненное исследование базируется на системном подходе к проблеме обеспечения надежности энергооборудования в процессе его эксплуатации. При этом использовались методы моделирования и системного анализа, теории надежности.

Научная новизна работы:

1. Предложены методы описания надежности стареющего оборудования, позволяющие установить соотношения между показателями безотказности и долговечности.

2. Разработан метод оценки остаточного технического ресурса оборудования ГЭС в зависимости от срока и режима его использования и осуществленных ремонтных воздействий.

3. Разработан метод определения оптимального технического ресурса оборудования ГЭС и необходимых ремонтных воздействий для его обеспечения.

Достоверность результатов обеспечивается применением в основе разработок широко апробированных мировым опытом теоретических положений в области надежности технических систем, строгостью используемых математических методов, а так же подтверждается согласованностью результатов теоретических расчетов показателей надежности конкретного оборудования ГЭС с реальными статистическими данными по его надежности.

Апробация работы: Основные теоретические положения, разработанные в диссертации, и результаты практического использования докладывались и обсуждались на трех Всероссийских семинарах по методическим вопросам надежности больших систем энергетики (с международным участием).

Публикации: Положения диссертации нашли отражение в 3 статьях, среди которых две в сборнике научных трудов (общим объемом 0,7 п.л.), одна в сборнике статей (0,3 пл.) и в одной монографии общим объемом 47 печатных листа (в том числе авторских - 0,6 печатных листа).

Использование результатов: Методы оценки технического состояния оборудования ГЭС используются в практике планирования ремонтного обслуживания в Российской гидрогенерирующей компании.

Заключение диссертации по теме «Электростанции и электроэнергетические системы», Шерварли, Дмитрий Евгеньевич

Вывод

1. На ГЭС ведется сбор информации, необходимой в значительной степени для решения задач оценки технического ресурса оборудования по предложенной методике. Однако она ведется не системно, часто по многим каналам и противоречиво. Потому широкое внедрение предложенной методики потребует систематизации информационной базы на ГЭС.

2. Расчетные исследования и сопоставление результатов расчетов с ремонтной статистикой на ГЭС показывают, что построенные модели адекватно отражают реальность.

3. Выполненные расчеты ресурса оборудования ГЭС показывают, что к т> ОСТ началу его реконструкции остаточный ресурс снизится до R92 -0.35. В результате реконструкции он повысился примерно на 0.2 и достиг величины R2000°CT;=0.53.

4. Оптимальная величина остаточного ресурса существенно зависит от стоимости аварийных ремонтов. Так изменение стоимости аварийного ремонта в среднем от 0.5 до 1.0 от стоимости капитального ремонта изменяет значение оптимального остаточного ресурса от RonT°CT = 0,35 до Rom°CT = 0,85.

5. Под держание ресурса на заданном уровне без его снижения по годам эксплуатации оборудования потребует увеличения интенсивности ремонтных воздействий до 3х раз.

Заключение

1. Перевод экономики страны на рыночные отношения, появление в электроэнергетике многих самостоятельных хозяйствующих субъектов, задержка с модернизацией, реконструкцией оборудования и развития в ней, и, как следствие, старение оборудования, обостряют и ставят по-новому задачу обеспечения надежности энергоснабжения наиболее эффективным способом.

2. Основным средством обеспечения надежности работающего оборудования является система технического обслуживания, включающая и ремонтное обслуживание, которое в новых условиях требует своего развития. Одним из перспективных направлений является переход от системы 111 IP к ремонту по состоянию оборудования.

3. Однако этот переход к новой системе требует соответствующей методологической и методической базы и, прежде всего, критериальной и всесторонней диагностической системы, которая сегодня в электроэнергетике либо практически отсутствуют, либо крайне слабо развита.

4. Разработанные в диссертации модели и методы позволяют на основе статистически фиксируемых в эксплуатации параметров оборудования ГЭС и интенсивности ремонтных воздействий оценивать остаточный ресурс оборудования в целом как на текущий момент, так и ожидаемый остаточный ресурс на предстоящий период в зависимости от намечаемых ремонтных воздействий.

5. Разработанные методы позволяют также связать ресурс, как показатель долговечности, с частотой отказов оборудования, как показателя безотказности. Регистрируемая при этом фактическая частота отказов оборудования в эксплуатации позволяет верифицировать используемые в моделях и методах показатели.

6. Полученные в работе зависимости частоты отказов оборудования от состояния его остаточного ресурса, а последнего - от размера ремонтных воздействий, позволили получить критерий оптимального остаточного ресурса оборудования ГЭС в целом и оптимальные ремонтные воздействия.

7. Разработанные модели и методы апробированы на показателях работы реальной гидроэлектростанции, показали хорошую адекватность относительно решаемой задачи, позволили оценить как реальный остаточный ресурс оборудования, так и оптимальное его значение, а также необходимы ремонтные воздействия для поддержания оптимального ресурса.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шерварли, Дмитрий Евгеньевич, 2006 год

1. ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1990. - 13 с.

2. Технические средства диагностирования: Справочник / Под общ. ред. В. В. Клюева. М.: Машиностроение, 1989. - 672 с.

3. Биргер И. А. Техническая диагностика. М.: Надежность и качество, Машиностроение, 1978. - 240 с.

4. Сви П. М., Смекалов В. В. Техническая диагностика оборудования высокого напряжения // Энергетик. -1992. № 5. - С. 10-11.

5. Цветков В. А. Диагностика состояния оборудования // Электрические станции. -1996. № ю. - С. 21-24.

6. Цветков В. А. Диагностика состояния энергетического оборудования. Методы и средства // Надежность электроэнергетических систем: Материалы I Рос.-Германского семинара, Россия, г. Плес, 6-11 сент. 1993. Аахен, Германия: Августинус, 1993. - С. 18-24.

7. Надежность систем энергетики и их оборудования: Справочник: В 4 т. / Под общ. ред. Ю. Н. Руденко. М.: Энергоатомиздат, 2000. - Т.2. Надежность электроэнергетических систем / Под ред. М. Н. Розанова. - 568 с.

8. Тестирование высоковольтных выключателей. Фирма ПЕРГАМ // Энергетик. -1999. № 5. - С. 29-30.

9. Ю.Проблемы технического перевооружения энергопредприятий РАО «ЕЭС России» и пути их решения // Электрические станции. 2000. - № 1. - С. 25-29.

10. Н.Антипов К. М. О новом электротехническом оборудовании для энергетики // Электричество. -1994. № 4. - С. 2-9.

11. Федотова Г.А., Труфанов В.В. Анализ современного состояния оборудования электростанций России: Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. Киев, 1995. - С. 6-13.

12. ГОСТ 18322-78 (СТ СЭВ 5151-85). Система технического обслуживания и ремонта техники. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1991.- 15 с.

13. Российская Архитектурно-строительная Энциклопедия Т.1. Стройиндуст-рия, строительные материалы, технология и организация производства работ. Строительные машины и оборудование. — М., 1995.

14. Новый политехнический словарь / Сост. А.Ю. Ишлинский и др. М.: БРЭ, 2000. - 671 с.

15. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. М., 2003.

16. Колпачков В.И., Ящура А.И. Производственная эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт энергетического оборудования: Справочник. — М.: ЗАО «Энергосервис», 1999. 238 с.

17. Штерн Е. П. Справочник по ремонту и эксплуатации гидротурбинного оборудования.-М.: Энергоатомиздат, 1985.

18. Джон Маркс. Действия зарубежных энергокомпаний // Мировая энергетика. -1997.-№4.-С. 25-28.

19. Перминов А. Ю. Разработка методов адаптивного планирования ремонтного обслуживания энергетического оборудования: Автореферат дис. канд. эконом. наук. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. - 21 с.

20. Maintenance Management of Power Plants // TASIS Project. 1998. - № EPUS 9508.

21. ГОСТ 27.002-83. Надежность в технике. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1983.

22. Надежность систем энергетики. Терминол. словарь. М.: Наука, 1980.1. Вып. 95.-43 с.

23. Методические указания по совершенствованию системы технического обслуживания и ремонта энергоблоков и энергоустановок ТЭС на основе ремонтного цикла с назначенным межремонтным ресурсом РД-34.20.601,1996.

24. Блюмберг В. А. Основные методические положения системы технического обслуживания и ремонта электрооборудования по техническому состоянию // Промышленная энергетика, 1979. — №10. С. 26-30

25. Назарычев А. Н. Методы и модели оптимизации ремонта электрооборудования объектов энергетики с учетом технического состояния. Иваново: Изд-во Иван. гос. энергет. ун-т, 2002. -157 с.

26. Белоусов В. С. и др. Оценка затрат на ремонты оборудования на предприятиях энергосистемы / В. С. Белоусов, Н. А. Кетова, Ю. Б. Клюев // Электрические станции, 1996. №4. - С. 2-7.

27. Фишов А. Г. Эксплуатация высоковольтных электрических сетей. Модели оценки состояния оборудования и оптимизации ремонтно-восстановительных процессов. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000, - 78 с.

28. Биллинтон Р. Алан Р. Оценка надежности электроэнергетических систем. -М.: Энергоатомиздат, 1988. 288 с.

29. ЗО.Эндрени Дж. Моделирование при расчетах надежности в электроэнергетических системах / Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 336 с.

30. Dipazo J.F., Merrill Н. М. Optimal generation maintenance scheduling using in-terger programming // IEEE.: Trans.Power Appar, 1975. №5. - P. 1537-1544.

31. Escudero L.F. Horton J. W., Scheiderich J. E. On maintenance scheduling for energy generators // IEEE: Power Ing.Soc.Text. N.Y., 1980. - P. 127-133.

32. Надежность технических систем: Справочник / Под ред. Ю. К. Беляева, И. А.Ушакова. М.: Радио и связь, 1985. - 608 с.

33. Надежность систем энергетики и их оборудования: Справочник: В 4 т. / Под общ. ред. Ю. Н. Руденко. М.: Энергоатомиздат, 2000. - Т.2. Надежность электроэнергетических систем / Под ред. М. Н. Розанова. - 568 с.

34. Руденко Ю. Н., Ушаков И. А. Надежность систем энергетики. 2-е изд., перераб. и доп. - Новосибирск: Наука, 1989. - 328 с.

35. Китушин В. Г. Надежность энергетических систем. Часть 1.Теоретические основы: Учебное пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. — 256с.

36. Гук Ю. Б. Теория надежности в электроэнергетике: Учеб. пособие для вузов. Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 208 с.

37. Фокин Ю. А. Надежность и эффективность сетей электрических систем. — М.: Высшая школа, 1989. -151 с.

38. Трубицын В. И. Надежность электростанций: Учеб. пособие. М.: Энергоатомиздат, 1997.-240 с.

39. Шалин А. И. Надежность релейной защиты энергосистем: Учеб. пособие. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001.-177 с.

40. Рябинин И. А. Основы теории и расчета надежности судовых электроэнергетических систем. 2-е изд. - Л.: Судостроение, 1971. - 456 с.

41. Арзамасцев Д. А., Казанцев В. Н.Надежность энергосистем: Учеб. пособие. Свердловск: Изд-во УПИ им. С.М.Кирова, 1982. - 76 с.

42. Розанов М. Н. Управление надежностью электроэнергетических систем. — Новосибирск: Наука, 1991. 208 с.

43. Гнеденко Д. А. И др. Математические методы в теории надежности / Д. А. Гнеденко, Ю. К. Беляев, А. Д. Соловьев. М.: Наука, 1965. - 496 с.

44. ГОСТ 27.503-81. Методы оценки показателей надежности. М.: Изд-во стандартов, 1981.

45. Дедков В. К., Северцев Н. А. Основные вопросы эксплуатации сложных систем. — М.: Высш. шк., 1976. 406 с.

46. Надежность систем энергетики и их оборудования: Справочник/ Под редакцией Ю.Н. Руденко. М.: Энергоатомиздат, 1992. Т. 1. Общие модели анализа и синтеза надежности систем энергетики. - 369 с.

47. Кучеров Ю. Н. и др. О ресурсе энергетических объектов / Ю.Н. Кучеров, В.А. Купченко, В.В. Демкин // Электрические станции, 2001. №11.- С.19-21.

48. Нечаев В. В. О ресурсе энергетических объектов / В. В. Нечаев // Электрические станции. 2002. -№ 6. - С. 10-16.

49. Волков Э. П. и др. Проблемы и перспективы развития электроэнергетики России / Э.П. Волков, В.А. Баринов, А.С. Маневич. — М.: Энергоатомиздат, 2001.- 158с.

50. Типовая инструкция по контролю и продлению срока службы металла основных элементов котлов, турбин и трубопроводов тепловых электростанций РД153—34.1-17, 1998.

51. Анализ причин технологических нарушений в работе электроустановок. Ежегодный выпуск. -М.: ОРГРЭС, 1992-1998.

52. Надежность систем энергетики и их оборудования: Справочник: В 4 т. / Под общ. ред. Ю. Н. Руденко. М.: Энергоатомиздат, 2000. - Т.2. Надежность электроэнергетических систем / Под ред. М. Н. Розанова. - 568 с.

53. Скляров В.Ф., Гуляев В.А. Диагностическое обеспечение энергетического производства. Киев: Техника, 1985.- 184 с.

54. Оценка остаточного ресурса гидротурбины 1 Нижегородской ГЭС : Отчет о НИР / АОО «Науч.-пр-ое об-ние по исслед. и проектированию энергет. оборудования им. И.И. Ползунова». СПб., 2001. — 89 с.

55. Малаханов В. В. Классификация состояний и критерий эксплуатационной надежности гидротехнических сооружений // Гидротехническое Строительство, 2001. -№ 9. С. 23-29.

56. Гроп Д. Методы идентификации систем. М.: Мир, 1979. - 304 с.

57. Надежность турбогенераторов современных и перспективных / Г. Г. Счастливый, А. И. Титко, Г. И. Федоренко, В. П. Коваленко. — Киев.: Наукова думка, 1978. 223 с.

58. Пархоменко А. В., Согомонян Е. С. Основы технической диагностики. М.: Энергия, 1981.-320 с.

59. Китушин В.Г., Шерварли Д.Е. Управленческие ресурсы для обеспечения надежности в условиях электроэнергетического рынка // Вестник Федеральной энергетической комиссии. 2002. - №1. - С. 27-31.

60. Китушин В.Г., Шерварли Д.Е. Модель мониторинга технического ресурса оборудования // Избранные труды НГТУ-2004 / Под ред. д.т.н. проф. А.И. Ша-лина. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. - С. 125-132.

61. Гладштейн В. И., Авруцкий Г. Д. Продление срока службы литых корпусных деталей турбин // Электрические станции. 1996. - № 1. - С. 7-15.

62. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов. М., 1999г.

63. Руденко Ю. Н., Чельцов М. Б. Надежность и резервирование в электроэнергетических системах. — Новосибирск, 1974. 328 с.

64. Руденко Ю. Н., Ушаков И. А. Надежность систем энергетики. М.: Наука, 1986.-348 с.

65. Волков Г. А. Оптимизация надежности электроэнергетических систем. -М.: Наука, 1986.-116 с.

66. Ковалев Г. Ф. и др. ПВК для планирования развития и исследования надежности ЭЭС / Г. Ф. Ковалев, В. В. Труфанов, Г. А. Федотова // Методы управления физико-техническими системами энергетики в новых условиях. Новосибирск.: Наука, 1995. - С. 298-302.

67. Чукреев Ю. Я. и др. Исследование надежности при управлении развитием многоузловых электроэнергетических систем / Ю. Я. Чукреев, Н. А. Манов, Ю. В. Слободян. Сыктывкар, 1987. - 27 с.

68. Волков Г. А. Оптимизация надежности электроэнергетических систем. -М.: Наука, 1986.-117 с.

69. Малкин П. А. Принципы размещения оперативного резерва в ЕЭС СССР и методы его расчетов // Принципы и методические основы проектирования ЕЭС СССР. М.: Энергоатомиздат, 1985. - С. 37-46.

70. Китушин В. Г. Надежность энергетических систем. М.: Высш. шк., 1984. -256 с.

71. Соколин В. JI. Российский статистический ежегодник. М., 2003.

72. Оценка остаточного ресурса гидротурбины Нижегородской ГЭС: отчет о НИР / исп.: И. П. Иванченко, JI. Л. Смелков. СПб., 2001. - 79 с.

73. Михайлов А.В. Опыт проведения реконструкции гидроагрегатов Новосибирской ГЭС // Гидротехническое строительство, 2000. №3. - С. 23-25.

74. Проблемы эксплуатации Красноярской ГЭС / Латышев В. И. и др. // Гидротехническое строительство, 2000. № 11. - С. 6-10.

75. Эксплуатация подпятников гидрогенераторов каскада Токтогульских ГЭС // Гидротехническое строительство, 2001. № 5. - С. 23-24.

76. Айткеев Б. Б. Опыт эксплуатации уплотнений валов гидроагрегатов Учкур-ганской ГЭС // Гидротехническое строительство, 2002. — № 8. С. 41-46.

77. Малаханов В. В. Классификация состояний и критерии эксплуатационной надежности гидротехнических сооружений // Гидротехническое строительство, 2001.-№9.-С. 14-19.

78. Таджибаев А. И. Оценка состояния энергетического оборудования // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. Актуальные проблемы надежности систем энергетики в новых условиях. Мурманск: Кольский НЦ РАН, 1996. - С. 138-142.