Введение к работе
1.1 Актуальность. Обеспечение теплом и освещение крупнь родов наиболее эффективным образом производится за счет : боткп тепловой и электрической энергии на теплоэлектроцент] (ТЭЦ). Для этой цели они оснащаются турбогенераторами, в с которых входят турбина с теплофикационным отбором пара, трнческнн генератор н электромашинный или электростатнч< возбудитель. При отказе любого из названных элементов турбс раторов система теплоэлектроснабжения потребителей ТЭЦ т один из источников тепловоіі и электрической энергии частнчт полностью. Поэтому надежность электрических элементов турбс раторов ТЭЦ является важной компонентой надежности всей сие теплоэлектроснабжения крупных городов.
В настоящее время эксплуатационная надежность оборудої ТЭЦ обеспечивается системой технического обслуживания и pi тов (СТОИР) п стратегиями проведения планопо-предупредител ремонтов (ППР). Однако стратегии ППР не являются ресурсос гающнмн и не гарантируют безаварийной работы оборудов Вместе с тем, внедрение ресурсосберегающих технологии, особеї условиях рыночной экономики, является обязательным условнее табельной работы ТЭЦ. В этой связи возникает необходимость хода от стратегии ППР к ресурсосберегающим стратегиям обес пня эксплуатационной надежности наблюдаемых объектов по их тическому техническому состоянию. Такие стратегии позволяю щественно повысить эксплуатационную надежность оборудої ТЭЦ, сократить объем ремонтных работ н более полно использ< ресурс установленного оборудования.
Переход к новым стратегиям возможен при условии создаї составе СТОИР подсистемы контроля технического состс (ПКТС) контролируемого оборудования. Для этой цели в со ПКТС необходимо создать системы технической диагностики (С1 системы технического мониторинга (СТМ) состояния наблюдае объекта. Такие системы в общем случае создаются как сложные пьютерные системы с использованием информационных технол диагностики и мониторинга состояния наблюдаемых объектов.
Информационные технологии диагностики и мониторинга нического состояния контролируемых объектов всегда базируют! каких-либо методах диагностики, определения неисправностей і ниторинга технического состояния, основанных на тех или нны: тодах неразрушающего контроля. Наиболее широко используем
дама неразрушающего контроля в настоящее время является роль внбросостояния энергетических объектов. Впбродиагностика и вибромошіторииг. включают в себя не толь-ростое определение общего уровня механических колебании, но и из спектров вибрации, формы волны колебаний, фазовых углов баннії, спектров огибающей высокочастотной вибрации п т.д. мененне современных методов внбродиагноеппш и вибромоии-інга позволяет получить предупреждение о неисправности или >мке на ранней стадии развития дефекта. Анализ развития во вре-I частотных составляющих спектра вибрации позволяет опреде-момент, когда неисправность достигнет критического уровня, и іять меры для предотвращения простоя или аварии. Изменение ктерного (базового) спектра вибрации используется для опреде-я имеющейся неисправности. Определение типа неисправности дефектной части оборудования до того как оно будет выведено из >гы, дает важнейшую информацию для правильной подготовки и іедення ремонта. Используя современное вибродпагностическое іудованпе, можно выявить зарождающиеся неисправности боль-гтва агрегатов, таких как: газовые и паровые турбины, центро-іьіе и винтовые компрессоры и нагнетатели, насосы и вентнлято-электродвнгателп н генераторы, редукторы, коробки передач и Оборудование и методики проведения обследования позволяют шгь неисправности подшипников скольжения н качения, дефекты зацепления и ременных передач, дефекты электродвигателей, нз-вала, ослабление механических связен, дефекты различных эле-ов оборудования (лопаток, крыльчаток, ножен) и т.п. В конечном ;, информационные технологии внброднагностнки и внбромони-;нга реализуются в виде комплексов прикладных программ, кото-включают в свой состав расчетные, графические и сервисные промине модули. Кроме того, в состав таких пакетов могут быть іченьї экспертные системы определения скрытых дефектов. С учетом сказанного, становится ясно, что задача поиска новых дов неразрушающего контроля технического состояния объек-для научного обоснования которых требуется создание их кон-уальных и математических моделей, является важной, своевре-(ой и актуальной прикладной задачей повышения эксплуатаци->й надежности энергетического оборудования.
.2 Цель работы заключается в разработке концептуальных и ма-тнческнх моделей, а также методов использования внброволно-методов неразрушающего контроля технического состояния гетического оборудования теплоэлектроцентралей.
-
Методы исследования базируются на использовании теории надежности больших энергетических систем, теории волновых процессов, а также научных достижений в области информатики, кибернетики и математического моделирования.
-
1 layman попита, В диссертации разработаны внброволновые методы контроля технического состояния оборудования теплоэлектроцентралей на базе использования виброполновых процессов, возникающих в элементах функционирующих турбогенераторов и электроагрегатов. При этом:
-
Предложены концептуальные модели оценки технического состояния на основе точечного, линейного и плоскостного спектрального впброзондпрованпя элементов контролируемых объектов во время их функционирования;
-
Построены математические модели диагностики, определения неисправностей и прогнозирования технического состояния контролируемого оборудования в виде алгоритмов, цифровых, спектральных и гармонических амплитудно-частотных характеристик и трендов контролируемых параметров;
-
Созданы методики контроля технического состояния точечного, контурного її поверхностного внброзонднрования наблюдаемых объектов, реализованные в виде пакетов прикладных программ.
1.5 Практическая ценность. Разработанные методы формализации
волновых процессов на элементах функционирующих турбогенерато
ров и электроагрегатов, математические модели деградации техниче
ского состояния ц методы диагностирования и распознавания накоп
ленных в них повреждений и неисправностей, положены в основу раз
работки пакетов прикладных программ "SVM-RM" и "ZOND-TG".
Пакеты предназначены для диагностики, сертификации и мониторин
га технического состояния контролируемых электроагрегатов и тур
богенераторов. Пакеты могут использоваться в составе аппаратно-
программных средств автономных диагностических постов и регио
нальных диагностических центров больших парков однотипных объ
ектов систем тегагоэлектроснабжения. Они устанавливаются на пер
сональные компьютеры и совместно с микропроцессорной измери
тельной аппаратурой образуют автоматизированное рабочее место
инженера-диагностика.
Разработанные пакеты просты в эксплуатации. Для их реализации использованы массовые алгоритмические языки программирования, которые не содержат в своем составе сложного программного обеспечения нелинейного, выпуклого, динамического п т.п. математического программирования. Пакеты обладают высокой чувствительностью к изменению диагностических параметров, хорошей сходимостью теоретических и практических результатов.
1.6 Внедрение результатов. В результате выполнения диссертаци
онной работы в рамках программы постепенного перехода к страте
гии технического обслуживания и ремонта контролируемых объектов
по техническому состоянию в 1998 году создан диагностический пост
по контролю технического состояния турбогенераторов и электроаг
регатов системы теплоснабжения потребителей Тюменской ТЭЦ-2.
Созданный пост позволяет научно обоснованно определять текущее техническое состояние контролируемых объектов, рационально планировать, подготавливать и проводить различные виды ремонтов и на этой основе сокращать объем и стоимость ремонті ю-профнлактических работ.
-
Апробации работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Всероссийском научном семинаре с международным участием "Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики" (г. Иркутск, 1998г., г.Сыктывкар, 1999г.), Международной научно-практической конференции "Проблемы экологии н энергосбережения в условиях Запад-нон Сибири" (г.Тюмень, 1998г.), Всероссийском совещании "Проблемы вибрации и внброднагностикн энергетического оборудования" (г.Москва, 1999г.), а также на научных семинарах кафедры "Теплога-зоснабжение и вентиляция" Тюменской государственной архитектурно-строительной академии.
-
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 10 научных трудах, два нз которых автором написаны самостоятельно.
-
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Основной текст диссертации, в котором содержится 51 рисунок, изложен на 141 странице, включая список литературы нз 66 наименований на 6 страницах. Имеются 3 приложения на 7 страницах.