Вторник, 24.04.2018, 17:19
Газовые и паровые турбины ТЭС, ТЭЦ, АЭС
Приветствую Вас Гость | RSS
Главная | Техническая книга online | Регистрация | Вход

Меню сайта

Cветодиодное освещение

Мини-чат



Наш опрос

Требуется на сайте чат?
Всего ответов: 348




Главная » 11.1 Анализ технического состояния оборудования энергоблоков АЭС
11.1 Анализ технического состояния оборудования энергоблоков АЭС
15:38
Ядерная энергетика становится одним из определяющих факторов в решении энергетических проблем Украины, вырабатывая свыше 50% электроэнергии. Однако на текущий момент основное тепломеханическое оборудование энергоблоков АЭС выработало ресурс до 60%, трубопроводная арматура (выемные части) на 90%, электротехническое оборудование средств контроля и управления на 60%,  и после 10 лет эксплуатации энергоблоков АЭС наметилась тенденция к снижению коэффициента использования установленной мощности (КИУМ):
- в плановых ремонтах потери составляют 95,6%.
- в неплановых остановах – 2,3%.
- остановы для проверки ОР СУЗ – 0,6%.
- перепростои в ремонте – 1,5%.
Анализ структуры потерь КИУМ показывает, что основная их доля обусловлена продолжительностью планового ремонта энергоблоков (наряду с диспетчерскими ограничениями, ограничениям надзорного органа и нарушениями в работе АЭС) и прямо связана с техническим состоянием оборудования энергоблока, его остаточным ресурсам. Особое внимание  обращается на наличие остаточного ресурса незаменяемых элементов, т.е.  таких замена которых невозможна или экономически нецелесообразна:
-    корпус реактора;
-    внутрикорпусные устройства;
-    оборудование бетонной шахты реактора, включая защитные баки с опрными конструкциями;
-    главный циркуляционный контур;
-    основные здания, сооружения и строительные конструкции;
-    хранилища РАО и ОЯТ.
Прочность – одно из главных качеств конструкции, обеспечивающей ее нормальное функционирование и безопасность    , путем сохранения целостности, устойчивости и формы. Обеспечение прочности оборудования и трубопроводов энергоблоков АЭС является одной из главных задач не только при проектировании, но и в процессе эксплуатации.
Для оценки частоты исходных событий и анализа путей развития проектных аварий необходимо выполнить вероятностные анализы разрушения оборудования и трубопроводов.
Системы (элементы), важные для безопасности, должны быть способны выполнять свои функции с учетом воздействия внешних факторов, т.е.  предписывается необходимость соответствующего закрепления оборудования и выполнение анализов прочности с учетом внешних факторов. Фактически предписывается иметь систему контроля остаточного ресурса или определять его расчетным путем до подачи заявки в надзорные органы на получение лицензии на продление установленного срока эксплуатации энергоблока АЭС.
Конструкции оборудования и трубопроводов должны обеспечить работоспособность, надежность и безопасность их эксплуатации в течение срока службы, указанного в технических условиях или паспортах на оборудование с приложением расчетов на прочность элементов, работающих  под давлением. Эти требования определяют прямую связь между нормативными документами и прочностью элементов, работоспособностью, надежностью и безопасностью.
Общий подход к процедуре продления срока службы оборудования и трубопроводов заключается в разработке технического решения с приложением расчетов на прочность, подтверждающий возможность продления срока службы и акты обследования технического состояния металла, которые выступают в качестве главного условия возможности продления срока службы.
В последние годы активно развиваются новые направления обоснования оборудования и трубопроводов, не нашедшие отражения в нормах, но занимающие важное место при оценке качества проекта с позиции безопасности и надежности. К таким направлениям относят:
-    вероятностные анализы разрушений оборудования и трубопроводов;
-    анализы возможных последствий различных аварий;
-    обоснование применимости концепции безопасности МАГАТЭ.
        Главным инструментом, обеспечивающим качество прочностного обоснования, являются программные средства. И в центре внимания на ближайшие годы должны находиться следующие вопросы:
-    верификация и лицензирование программных средств в надзорных органах;
-    разумная отраслевая унификация программных средств;
-    создание баз данных и баз знаний, аккумулирующих опыт и результаты обоснований  и позволяющих их оперативное использование;
-    развитие сервисных программных средств, позволяющих автоматизировать и представлять в удобном для использования виде, передачу результатов потребителям.
        Таким образом, роль обеспечения прочности в определении технического состояния и безопасности очень велика, требования к объему обоснования в составе проекта также велики и достаточно широко представлены в нормативных документах. Можно утверждать, что элементы реакторной установки и паротурбинной части, прочность которых на стадии проектирования обоснована, эксплуатация которых также отвечает  всем требованиям действующих нормативных документов, имеют перспективу на продление срока службы. В критериях и принципах обеспечения безопасности прямо указано, что необходимо: поддержание в исправном состоянии систем (элементов) важных для безопасности, путем своевременного определения дефектов, принятия профилактических мер, замены отработавшего ресурс оборудования и организации эффективно действующей системы документирования.
При системном подходе к решению этих задач процесс управления техническим состоянием в процессе эксплуатации включает [20]:
-    регулярный контроль состояния оборудования и систем АЭС;
-    плановое периодическое или неплановое (при ухудшении состояния) воздействие на оборудование и системы в целях устранения выявленных недопустимых изменений в их состоянии – восстановление их исправности и возобновление ресурса;
-    анализ и оценку эффективности (качества) управления состоянием оборудования и систем.
        В рамках работ по оценке технического состояния и остаточного ресурса оборудования предложена методология:
-    выполнение анализа конструкторской и эксплуатационной документации на оборудовании, уточнение режимов и условий эксплуатации;
-    анализ данных о повреждениях, дефектах и отказах оборудования (элементов), определяющих в основном техническое состояние;
-    уточнение механизмов старения (деградации) элементов оборудования на основе результатов контроля и применительно к металлу расчетов на прочность;
-    определение доминирующих механизмов старения (термическая малоцикловая усталость, локальная коррозия, коррозионное растрескивание под напряжением, эрозийно-коррозионный износ и др.);
-    установление определяющих параметров механического состояния (показатели механических свойств, размеры несплошностей в металле или поверхностных повреждений);
-    определение критериев оценки состояния элементов оборудования;
-    подготовка программ контроля технического состояния и выполнение по допущенным к применению методикам;
-    сравнение фактических значений определяющих параметров оборудования с нормативными  значениями.
При этом расчет на прочность проводят в следующих случаях:
-    утонение стенок оборудования или трубопроводов за счет общей или местной коррозии превысило прогнозируемые на стадии проектирования значения;
-    хотя бы одно из значений механических характеристик материалов вышло за пределы расчетных значений;
-    нагрузки на оборудование или трубопровод при нормальных условиях эксплуатации (НУЭ) и/или нарушения нормальных условий эксплуатации (ННУЭ) превысило более чем на 10% расчетные значения;
-    фактическое количество режимов НУЭ или ННУЭ или испытаний превысило проектные значения;
-    достигнуто допускаемое нормативное значение циклического повреждения металла в какой-либо зоне оборудования или трубопровода;
-    обнаружены повреждения, превышающие допускаемые размеры.
        Изложенный подход к оценке технического состояния оборудования достаточно трудоемкий и применяется, как правило, при комплексном обследовании оборудования энергоблока, но эта методология позволяет корректно оценить техническое состояние. Результаты оценки механического состояния по соответствующим рабочим программам позволят: подготовить материалы для проведения расчетов на прочность (статическую, циклическую устойчивость, сопротивление хрупкому разрушению), исследовать напряженно-деформированное состояние и определить характеристики материалов для получения дополнительной, а также отсутствующей технической документации  информации  необходимой для установления механизмов повреждений и/или расчетов остаточного ресурса, нормальных и местных напряжениях и деформациях с учетом фактических свойств  материалов.
При проведении расчетно-экспериментального подтверждения прочности элементы перечня делятся на группы:
-    элементы энергоблока, находящиеся под высокими эксплуатационными нагрузками, для которых установлены ограничения по циклам нагружения (СПП, подогреватели, главные паропроводы и т.п.);
-    элементы энергоблока находящиеся под воздействием “низких параметров” среды (как по давлению или температуре) или трубопроводы малых диаметров (трубопроводы при температуре среды до 100С, относительно не высокий типоразмер элементов);
-    элементы, для которых не требуется проведение прочностных расчетов для обоснования работоспособности, (оборудование систем вентиляции, элементы систем пожаротушения, баки запаса технической воды, а также емкости под гидростатическим давлением). Нагрузки на указанные элементы не могут привести к внезапному отказу системы. Кроме того, в большинстве случаев используется их дублирование в системах энергоблока.
Прочностные расчеты проводятся с учетом прогноза состояния металла (значений характеристик механических свойств, геометрических размеров) на конец предполагаемого срока эксплуатации энергоблока при принятой модели эксплуатации оборудования. Для части оборудования проводятся обоснования возможности эксплуатации за пределами 30 летнего срока службы путем поверочных расчетов при воздействии эксплуатационных нагрузок.
Структура общего объема работ по продолжению срока эксплуатации оборудования может быть представлена в двух составляющих: универсальной и специфической. Если универсальная составляющая заключается в развитии научно-технической, технологической и нормативно-технической базы обеспечивающей реализацию управления сроком службы оборудования, то специфическая составляющая заключается в реализации мероприятий на конкретном энергоблоке АЭС. Сложность специфической проблемы состоит в оценке остаточного ресурса оборудования энергоблока и связана с тем, что необходим прогноз предельного состояния оборудования на десятилетия вперед с учетом особых требований по безопасности с достаточным (но не излишним) консерватизмом и точностью.
    Основа универсальной составляющей предусматривает:
-    безусловное поддержание надежности элементов оборудования и обеспечение безопасной эксплуатации энергоблока;
-    сравнение затрат на снятие элементов оборудования с эксплуатации и их замену на новые с затратами на продление срока службы, включая затраты на проведение дополнительного контроля технического состояния элементов и анализа старения (деградации) под воздействием реальных повреждающих факторов;
-    учет наличия на энергоблоке как элементов оборудования со сроками службы, равными сроку эксплуатации энергоблока АЭС, так и элементов, срок службы которых предполагает их замену за время эксплуатации энергоблока;
-    максимальное использование существующей нормативно-методической базы, касающейся вопросов контроля, оценки, прогнозирования и управления ресурсными характеристиками элементов оборудования.
    Для значительной части систем и оборудования АЭС отсутствуют какие-либо существенные технические проблемы при продлении срока эксплуатации. Так для электротехнического оборудования, оборудования АСУТП, КИПиА, кабельной продукции отдельных видов тепломеханического оборудования восстановление ресурса (надежности эксплуатации) производится независимо от срока службы энергоблока в процессе эксплуатации путем профилактической работы, результатам планового технического обслуживания, ремонта, замены на аналогичные элементы с увеличенным назначенным сроком службы (15 лет и более) в соответствии с техническими условиями и документацией завода изготовителя. В этом случае требуется разработка и согласование рабочих программ, учет и контроль наработки, лицензирование (по необходимости).
Существенной проблемой является обеспечение надежности оборудования, имеющего большую номенклатуру и большее количество единиц элементов, например, арматура 15000 единиц на блок и некоторые элементы теплотехнического оборудования. Из общего количества зарегистрированных неплановых остановов энергоблоков АЭС, порядка 80% неплановых остановов напрямую или косвенно связаны с арматурой. Это оборудование дает 26,3% отказов, где абсолютными лидерами является запорная и регулирующая арматура. Самые распространенные дефекты: течи сальников и не закрытие (не открытие). Основные причины достаточно хорошо изучены и носят в основном ремонтный характер (40%), эксплуатационный (30%) и проектномонтажный (40%). По несовершенству конструкции и качеству поставки комплектующих приходится порядка 10%.
По теплотехническому оборудованию существует проблема дефектов подшипников качения, из них обкатывание наружного кольца – 51%, износ наружного кольца – 26%, раковины на наружном и внутреннем кольце – 23%, износ тел качения и сепаратора, дефект смазки по 10%, другие дефекты не превышают (5-6)%.
Предупреждение возможных серьезных повреждений и отказов оборудования систем, важных для безопасности, при работе блока на мощности дают системы оперативной диагностики, что позволяет объективно оценить техническое состояние оборудования, качество ремонта или модернизации.
Главной проблемой существующего положения с внедрением систем оперативной диагностики является то, что ни одна система до настоящего времени не введена в промышленную эксплуатацию и соответственно не включены в технические проекты,  и  как следствие этого:
-    не введены в действие разработанные методики и алгоритмы диагностирования;
-    не регламентированы действия персонала АЭС при регистрации диагностических событий;
-    системы оперативной диагностики “оторваны” от технологического  регламента.
Методы диагностирования должны определяться, исходя из поставленных задач определения технического состояния,  в рамках управления ресурсом оборудования  и должны включать:
-    диагностическую модель изделия;
-    алгоритм диагностирования и программное обеспечение;
-    правила измерения диагностических признаков;
-    правила определения структурных параметров;
-    правила анализа и обработки диагностических и структурных параметров (информации) и принятие решения.
Вопросы организации и внедрение систем оперативной диагностики основного оборудования энергоблока АЭС весьма актуальны в проблеме управления ресурсом и требуют немедленного решения в системе организации информационных потоков о техническом состоянии оборудования.
Для АЭС наиболее эффективный путь решения ресурсных задач состоит в следующем:
-    максимально обобщить накопленный опыт эксплуатации и опыт решения ресурсных задач, подходов, совершенствование имеющихся методов, технологий, технических средств и нормативных документов;
-    максимально использовать положительные достижения при конструировании оборудования, материаловедческих организаций, в том числе на заводах изготовителях;
-    рассматривать проблему ресурсоспособности основного оборудования как часть проблемы безопасности и поддержания надежности эксплуатации АЭС.
Категория: Кострыкин В.А., Шелепов И.Г. 2007 | Просмотров: 4493 | Добавил: turbin | Рейтинг: 0.0/0 |


Форма входа



Поиск



Реклама

Open

Статистика


Светодиодное освещение
Спутниковый Gps Трекер Спот
SPOT Satellite GPS Messenger


Онлайн всего: 2
Гостей: 2
Пользователей: 0


Copyright MyCorp © 2018