СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛЬНОГО РЕСУРСА ЭКСПЛУАТАЦИИ ПАРКА ЭНЕРГОУСТАНОВОК Советский патент 1995 года по МПК F01K13/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для определения остаточного ресурса энергоустановок.

Целью изобретения является повышение точности определения предельного ресурса при ограничении средства контроля для всего парка.

Способ осуществляют следующим образом. После исчерпания проектного ресурса энергоустановки (100 тыс.ч. для энергоустановок ТЭС Минэнерго) при выводе в капитальный ремонт осуществляют контроль дефектов неразрушающими методами в соответствии с действующими инструкциями. Выделяют элементы, исчерпание ресурса которых определяет предельный ресурс энергоустановок. Такими элементами являются роторы высокого и среднего давления, а также литые корпуса цилиндров трубки. Для этих элементов определяют исходные свойства и их изменение в процессе эксплуатации. Исходные свойства (предел текучести, пластичность, трещиностойкость) определяются по заводским данным (результаты испытаний образцов) или по результатам выборочных испытаний, используя образцы, вырезанные из низкотемпературных (до 200^оС) частей детали.

Зная исходные свойства и свойства на данный момент времени, определенные для наиболее напряженных зон (зоны конструкционных концентраторов) в области максимальных рабочих температур, находят их изменение.

Для каждого элемента (ротора, корпуса), отработавшего проектный срок, определяют расчетное исчерпание ресурса. Для этого пересчитывают историю нагружения с учетом всех режимов работы (пуски остановы из всех состояний, разгрузки нагружения, колебания и сбросы нагрузки, вибрационные и иные многоцикловые воздействия) в параметры простого симметричного цикла, эквивалентного по повреждению сложному эксплуатационному. Зная эти параметры (амплитуду цикла, число эквивалентных циклов в год), по усталостным кривым определяют ресурс элемента.

Формируют группу-лидер, включая в нее минимальное, статистически представительное количество (20-40) элементов, у которых худшие исходные свойства, максимальное уменьшение пластичности и трещиностойкости в процессе эксплуатации, наибольшая выработка (расчетная) ресурса и наибольшая фактическая дефектность (по результатам контроля). Число элементов в каждой последующей группе целесообразно увеличить в 2-3 раза. Если всего три группы, то в последней группе окажутся все оставшиеся наиболее молодые элементы парка, отработавшие ресурс не более проектного.

Распределение элементов по группам осуществляют так, чтобы в пределах группы пластичность, трещиностойкость, размеры наибольших трещиноподобных дефектов и скорость накопления повреждений отличались не более, чем на 20% а различие этих характеристик между группами в среднем было в два раза больше, чем в пределах группы.

Дополнительный эксплуатационный контроль устанавливают в максимальном объеме в группе-лидере, уменьшая его объем пропорционально номеру группы. В процессе дальнейшей реализации технологического цикла эксплуатация ремонт осуществляют контроль за исчерпанием ресурса элементов парка. Так эксплуатационный контроль за развитием трещин в роторах осуществляют при остановах энергоустановок без вскрытия цилиндров и на работающем агрегате путем возбуждения в роторе поперечных и продольных резонансных колебаний по собственным формам. Наличие трещины, ее положение по длине ротора и размеры определяются по уменьшению резонансных колебаний ротора по собственным формам и зависимости этого уменьшения от углового положения ротора. Дополнительно наличие трещины выявляют при этом по сигналу акустической эмиссии. Кроме того, для прогноза повреждения наиболее опасных зон устанавливают образцы-свидетели (в центральной полости ротора), выполненные из металла вышедшего из строя ротора, содержащие типичные трещиноподобные дефекты.

В литых корпусах турбин эксплуатационный контроль за развитием трещиноватых зон осуществляют методом электропотенциала с помощью приваренных и выведенных через изоляцию электродов. Периодически (не ранее, чем через 50000 ч) в капитальные ремонты осуществляют контроль в типовом объеме неразрушающими методами. Такая система эксплуатационного и обычного контроля обеспечивает безопасность длительной эксплуатации и систематическое уточнение фактического ресурса группы-лидера. При этом периодически (в капитальные ремонты) реализуют систему мер по восстановлению ресурса элементов. Основными из них, кроме типовых, связанных с удалением дефектов, являются профилактическое снятие тонкого поверхностного слоя в наиболее повреждаемых зонах (толщина слоя 0,4-0,5 мм), заполнение центральной полости ротора инертным газом, а также выполнение полостей-ловушек и усиливающих ребер, в области развития трещиноватых зон.

Выход из строя элементов группы-лидера определяют по совокупности характеристик: ухудшение свойств (пластичность, трещиностойкость, снижаются до предельно допустимых нижних границ); за межремонтный период в роторе развивается макротрещина глубиной 10-12 мм; изменение структуры металла в объеме, характеризующее третью стадию ползучести; развитие в литых корпусах за межремонтный период сквозных трещин.

При реализации предложенного способа из всех групп исключаются "статистические выбросы", вышедшие из строя аварийно, поврежденные в результате нарушений действующих нормативов.

Когда в группе-лидере выходит из строя установленный (50%) процент элементов, то этим достигается предельный фактический ресурс этой группы-лидера. Формируется указанным выше способом новая группа-лидер и в остальных группах производится соответствующее перераспределение элементов по группам. Остаточный ресурс групп парка уточняется по фактическому предельному ресурсу группы-лидера (первой). Практическая реализация описанных действий способа осуществляется с помощью банка данных по повреждению ответственных элементов энергоустановок.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для определения остаточного ресурса энергоустановок. Однотипные элементы, исчерпание ресурса которых определяет предельный ресурс энергоустановки парка, разбивают по меньшей мере на три группы с уменьшением количества элементов в группе по мере исчерпания ресурса до минимального для группы-лидера, устанавливают дополнительный эксплуатационный контроль с увеличением его объема обратно пропорционально номеру группы, начиная с группы-лидера, предельный ресурс группы-лидера определяют по выходу из строя установленного процента элементов этой группы, а предельный ресурс группы, следующей за группой-лидером, уточняют по фактическому предельному ресурсу группы-лидера. После выхода из строя установленного количества элементов группы-лидера производят перераспределение элементов парка по группам. Изобретение позволяет повысить точность установления предельного ресурса при ограничении количественного состава средств контроля для всего парка. 1 з.п.ф-лы.

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛЬНОГО РЕСУРСА ЭКСПЛУАТАЦИИ ПАРКА ЭНЕРГОУСТАНОВОК, неодновременно вводимых в эксплуатацию, путем периодического контроля дефектов на остановленном оборудовании неразрушающими методами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности установления предельного ресурса при ограничении количественного состава средств контроля для всего парка, однотипные элементы, исчерпание ресурса которых определяет предельный ресурс энергоустановок парка, разбивают по меньшей мере на три группы по сочетанию признаков, характеризующих различную степень исчерпания ресурса этих элементов в группе по мере исчерпания ресурса до минимального статистически представительного для группы-лидера, устанавливают дополнительный эксплуатационный контроль с увеличением его объема обратно пропорционально номеру группы, начиная с группы-лидера, предельный ресурс группы-лидера определяют по выходу из строя установленного процента элементов этой группы, а предельный ресурс группы, следующей за группой-лидером, уточняют по фактическому предельному ресурсу группы-лидера. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после выхода из строя установленного количества элементов группы-лидера производят перераспределение элементов парка по группам.