Введение к работе
Актуальность темы. Согласно утвержденной 21 июля 1998г. российским правительством «Программе развития атомной энергетики РФ на 1998-2005 годы и на период до 2010 года» на первом месте среди основных мероприятий стоит продление срока эксплуатации действующих атомных станций (АС). Это обусловлено прежде всего экономической необходимостью, особенно в нынешней ситуации. Проведенный анализ состояния основного оборудования энергоблоков (ЭБ) показал принципиальную возможность продления назначенных сроков службы (НСС) по крайней мере на 5-Ю лет за счет проведения соответствующего комплекса работ для каждого ЭБ. Затраты на эти работы во много раз меньше доходов от дополнительно вырабатываемой электроэнергии, и тем более меньше затрат на сооружение новых АЭС. Вопрос об эксплуатации за пределами установленных сроков службы напрямую связан с повышением надежности и безопасности АЭС. Обеспечение безопасной эксплуатации действующих ЭБ - центральная задача, ведь ввода в эксплуатацию реакторов нового типа с повышенной безопасностью можно ожидать только через 1Q-15 лет.
В настоящее время в России сложился следующий подход к эксплуатации оборудования АС: эксплуатация до наступления предельного состояния в условиях и режимах применения, установленных в проектной и эксплуатационной документации. Решение вопроса о возможности его дальнейшего использования за пределами НСС не обеспечено необходимым объемом научно-исследовательских работ (НИР), прсектно-конструкторскими разработками и нормативно-технической документацией (НТД). Анализ перечня оборудования АС, подлежащего замене, модернизации и продлению срока службы, показывает, что процедура принятия решений по вопросам, напрямую связанным с безопасностью АС, часто выполняется без грамотного учета накопленных данных эксплуатации, использования адекватных математических моделей и методов.
Таким образом, возникает необходимость строгого обоснования продления НСС оборудования ядерных энергетических установок (ЯЭУ) на основе реальных данных эксплуатации с учетом поддержания ЭБ на заданном уровне безопасности. Система накопления и дальнейшего использования статистических данных эксплуатации наряду с планированием планово-профилактических работ (ППР) и снабжением запасными частями, инструментом и принадлежностями (ЗИП) является основой для повышения безопасности и управления ресурсом АС.
Целью работы является разработка единой автоматизированной системы контроля работоспособности оборудования (АСКРО) АС и ее реализация для исследования надежности тепломеханического' оборудования (ТМО) действующих ЯЭУ.
Основу проведенных исследований составляют методы теории построения автоматизированных систем, теории надежности, оценки остаточного ресурса (ОР) оборудования АС, математической статистики, теории случайных процессов, численного анализа и теории обработки экспериментальных данных.
Научная новизна работы состоит в следующем:
показана возможность автоматизации процесса управления сроком службы объектов ЯЭУ на этапе эксплуатации;
разработан оригинальный метод построения регрессионных зависимостей применительно к износу оборудования ЯЭУ на основе трехмерных адаптивных оценок (АО);
предложена модифицированная физико-статистическая модель (ФСМ) с использованием теории диффузионных процессов для случая, когда между несущей способностью (НС) и действующими нагрузками существует корреляционная зависимость;
создан метод прогнозирования ресурса оборудования АС, отличающийся тем, что он учитывает не только проектные параметры и факторы нагружения, но и характеристики НС, контролируемые во время эксплуатации исследуемого объекта;
^>езультаты теоретических исследований и моделирования на ЭВМ доведены до изобретения. Практическая значимость работы заключается в том, что
для конкретных типов оборудования Смоленской АЭС построен и внедрен компьютерный журнал (КЖ) «Регистр», в основе которого использованы современные алгоритмы накопления, передачи и обработки информации о работоспособности систем ЯЭУ;
создан банк данных (БнД) по результатам ультразвуковой тол-щинометрии (УЗТ) компонентов конденсатно-питательного и парового трактов АЭС с реактором РБМК-1000;
разработаны и внедрены графоаналитические методы расчета долговечности систем с постепенными отказами, позволяющие оперативно проводить анализ технического состояния объектов;
на основе выработанных инженерных методик написан программный комплекс «Ресурс», применяемый для расчета надежности различных систем ЯЭУ;
вычислены значення ОР трубопроводов большого диаметра (ТБД) ЭБ №1 и №2 Смоленской АЭС, даны рекомендации по частоте проведения инспекционных проверок и продлению НСС изученных компонентов.
Основные положения, выдвигаемые автором на зашиту:
принципы создания АСКРО АС на основе КЖ;
запатентованный метод прогнозирования OP ТМО ЯЭУ;
разработанные модели и методы оценки показателей деградации, безотказности и долговечности конструкций и систем, характеризующихся постепенными отказами;
методика исследования надежности ТБД трактов ЭБ с РБМК-1000 по данным многолетней эксплуатации и полученные результаты расчетов.
Личный вклад автора в работу. Автор непосредственно участвовал в качестве исполнителя на всех этапах проведенных исследований, включая постановку задачи, анализ литературы по проблеме,
патентный поиск, планирование исследований, сбор исходных данных, разработку моделей и методов, написание программного обеспечения, обобщение и интерпретацию результатов.
Апробация работы. По результатам работы получен патент на изобретение [5], основные материалы исследований опубликованы в статьях [1-4, 6-7) и отчетах о НИР [8-111, докладывались на научных семинарах профессорско-преподавательского состава института атомной энергетики в 1994-1997 гг., на 4-ом Международном симпозиуме «Проблемы материаловедения при производстве и эксплуатации оборудования АЭС» (Санкт-Петербург, 1996), на научно-технической конференции «Социально-экономические проблемы управления производством, создание прогрессивных технологий, конструкций и систем в условиях рынка» (Калуга, 1996), на 1-ом и 2-ом Международных симпозиумах «Ядерная энергетика в третьем тысячелетии» (Обнинск, 1996, 1998), на научно-технической конференции «Диагностика, информатика, метрология, экология, безопасность» (Санкт-Петербург, 1997), на научно-техническом семинаре «Автоматизация системы контроля работоспособности оборудования» (Сургут, 1998).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений. Общий объем работы 150 страниц, в том числе основного текста 116 страниц, 25 рисунков, 10 таблиц, 6 приложений и список использованной литературы из 100 наименований.