Введение к работе
Актуальность проблемы.
К основным проблемам энергетики, требующим своего неотложного решения, относится проблема использования оборудования, срок службы которого превышает расчетный. Уже сегодня для ряда энергосистем количество стареющего оборудования (СО) приближается к 50%. Острота проблемы обуславливается реальным соотношением (b) темпов нарастания объемов стареющего оборудования и возможностей реновации. Следствием роста b являются дополнительные потери.
К ним относятся:
рост вынужденных затрат на ремонтные работы. Снижение надежности СО, ведет к росту числа аварийных отключений, последствия которых существенно превышают затраты на плановые ремонтные работы;
ухудшение основных технико-экономических показателей работы (удельный расход топлива, потери в тепловых и электрических сетях, расход на собственные нужды и пр.).
В условиях, когда замена в широких масштабах СО практически невозможна, проблема использования этого оборудования сводится к проблеме повышения долговечности. Повышение долговечности есть, безусловно, повышение надежности, как одно из основных ее свойств. Однако пути решения этой проблемы существенно отличаются от известных методов повышения безотказности и ремонтопригодности.
Проблема повышения долговечности сводится к повышению остаточного срока службы (DТД). Трудность ее решения заключается и в том, что методы количественной оценки DТД для электроустановок разработаны недостаточно полно.
Решение проблемы повышения долговечности стареющего оборудования требует:
создание автоматизированной системы информационной и методической поддержки персонала, обеспечивающего долговечность работы оборудования;
разработку методов прогнозирования показателей долговечности электроустановок, отражающих специфику их работы и износа;
совершенствование методов оценки технического состояния оборудования;
Цель работы.
Основной целью проводимых исследований является разработка методов и алгоритмов, позволяющих дать объективную количественную оценку остаточного срока службы элементов электроустановок и, тем самым, обеспечить обоснованную периодичность и объем восстановления их износа.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:
-
Разработана автоматизированная информационная система количественной оценки ТС электроустановок электрических сетей (АСТСЭ).
-
Собран и систематизирован обширный материал опыта эксплуатации электроустановок, включающий паспортные и общетехнические данные, сведения об аварийных и плановых отключениях, ремонтных работах, профилактических испытаниях и осмотрах.
-
Обобщены существующие и разработаны новые методы количественной оценки показателей долговечности элементов электроустановок.
-
Получены уточненные значения показателей надежности электроустановок для практически значимого сочетания разновидностей признаков (время, тип исполнения, срок службы и др.).
Научная новизна.
Получили дальнейшее развитие методические вопросы обеспечения надежности электроэнергетических систем и, в частности, вопросы количественной оценки показателей долговечности электроустановок.
-
Разработана математическая модель оценки периодичности замены нулевых изоляторов ВЛ., характеризующая долговечность последовательной системы, из большого числа однотипных элементов, износ которых происходит дискретно. Периодичность замены определяется интенсивностью отказов изоляторов, числом гирлянд изоляторов, числом изоляторов в гирлянде и числом резервных изоляторов.
-
Разработан алгоритм расчета показателей долговечности элементов электроустановок по характеристике параметра потока превышения износа допустимой величины.
-
Показано, что повышение точности оценки параметров распределения экстремальных значений показателей износа элементов в фиксированный момент времени методом разделяющихся разбиений достигается переходом к средним статистическим оценкам реализаций параметров со скользящем шагом разбиения результатов измерения.
-
Разработан метод оценки показателей долговечности элементов электроустановок при непрерывном воздействии факторов, вызывающих возрастающую скорость износа, наблюдаемой при несоответствии условий работы расчетным условиям.
-
Разработана имитационная модель для анализа закономерности износа выключателей при неоднородных, неординарных и нестационарных воздействиях, отражающих различие величины токов к.з., влияние АПВ и РПВ, зависимости числа к.з. от времени года, типа к.з., влияние допустимого и остаточного ресурса.
-
Разработана математическая модель прогнозирования остаточного срока службы элементов электроустановок, подвергающихся дискретным воздействиям
Практическая ценность работы.
АСТСЭ позволяет обеспечить:
-
Информационную и методическую поддержку персонала при организации обслуживания электроустановок на основе их технического состояния. В режиме диалога по формализованному запросу предоставляются соответствующие данные: от общетехнических и паспортных, до рекомендаций по объему и периодичности ремонтов.
-
Установлено, что:
2.1. Остаточный срок службы однотипного электрооборудования, имеющих одну и ту же наработку, может существенно отличаться и во многом зависит от скорости износа (V(t)). V(t)=const свойственна элементам, нагрузка которых соответствует износу, dV(t)/dt>0 свойственна элементам, нагрузка которых превышает допустимое по износу значение, dV(t)/dt<0 свойственна элементам, обладающих свойством «приспосабливаться» к условиям работы.
2.2. Основными направлениями повышения долговечности электроустановок являются: обоснованное снижение производительности (нагрузки); переход от нагруженного резервирования к резервированию замещением; введение избыточности в «слабые» звенья; восстановление износа.
-
Разработанные методы и алгоритмы расчета показателей долговечности позволяют выявить «слабые звенья» электроустановки, произвести своевременное их восстановление, уменьшить аварийность и затраты на ремонтные работы, повысить долговечность
Обоснованность и достоверность полученных результатов.
Достоверность и обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций основывается на применении современных методов теоретического и экспериментального исследования поставленных задач. Сравнительная оценка моделей и методов расчета проводилась как методом статистического моделирования для одних и тех же случайных чисел (объективность расчетов контролировалась эталонными примерами), так данными опыта эксплуатации.
Реализация результатов работы.
Разработанная автоматизированная система количественной оценки ТС электроустановок была использована для электроустановок Азербайджанской энергосистемы. Некоторые характерные результаты приведены в 2-4 главах работы. Заинтересованность энергосистемы в результатах подтверждается соответствующими актами.
Апробация работы.
Основные положения и результаты диссертации докладывались на:
-
Республиканской научно-технической конференции, ноябрь 1997 г.
-
Республиканской научно-практической конференции "Рациональное использование энергетических ресурсов и надежность оборудования", июль 2000 г.
-
Международная конференция по техническим и физическим проблемам энергетики (ТРЕ). Баку, 23-25 апреля 2002 г.
-
Международный Бакинский конгресс «Энергетика. Экология. Экономика», 30 мая – 3 июня 2002 г.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, в том числе 4-х научных статей и 3-х тезисов докладов на конференции.
Структура и объем работы.
Диссертационная работа изложена на 170 страницах машинописного текста. Состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 93 наименований, приложения.
