АИУС

Алгоритм оперативной оценки обобщенного остаточного ресурса энергооборудования с учетом состояния металла

Одним из ключевых и наиболее важных показателей работоспособности, определяющих срок службы энергоагрегатов, работающих в условиях высоких температур и давлений, является состояние металла. Далее рассмотрим алгоритм оперативной оценки обобщенного остаточного ресурса энергетического оборудования с учетом состояния металла.

Одной из основных причин повреждения металла энергооборудования, эксплуатируемого при высокой температуре, является его ползучесть. Ползучесть – это пластическая деформация, которая увеличивается со временем под действием постоянного напряжения при постоянной высокой температуре^³⁴. Процессы ползучести металла наблюдаются также при относительно низких температурах и напряжениях, однако скорость ползучести в таких случаях может быть пренебрежимо малой. Графическая зависимость изменения деформации от времени, называемая кривой ползучести, приведена на рис. 9.2.

Рис. 9.2. Зависимость деформации от времени (кривая ползучести):

1 – неустановившаяся ползучесть;

2 – установившееся ползучесть;

3 – ускоренная ползучесть

Обычно кривая ползучести характеризуется тремя стадиями.

В стадии 1 – неустановившейся (первичной) ползучести – скорость деформации уменьшается с течением времени.

В стадии 2 – установившейся (вторичной) ползучести – скорость деформации остается практически постоянной.

В стадии 3 – ускоренной ползучести (стадии разрушения) – скорость деформации увеличивается с течением времени. Увеличение скорости ползучести на третьей стадии связано обычно с возрастанием нагрузки и физическими изменениями структуры металла. Третья стадия завершается лавинной ползучестью – разрушением.

Продолжительность каждой стадии зависит от свойств металла, температуры и напряжения. Иногда ползучесть может протекать в течение длительного времени и практически не достигать третьей стадии. Если напряжение и температура очень высоки, то вторая стадия процесса ползучести может отсутствовать (первая стадия непосредственно переходит в третью).

Для оценки времени до разрушения элементов паропроводов может быть использована обобщенная параметрическая зависимость Ларсона-Миллера, в которой, помимо напряжения, температуры и времени, учитываются действующие напряжения и механические свойства материалов паропроводов:

(9.16)

где LM* – коэффициент Ларсона-Миллера, Т – температура рабочей среды, ^оК, — действующее напряжение, МПа, – временное сопротивление разрыву при температуре 20 ^оС, МПа.

Как показали статистические данные, разрушение гибов из стали 12Х1МФ происходит преимущественно при коэффициенте Ларсона-Миллера LM* > 20.

Таким образом, алгоритм оперативного расчета обобщенного остаточного ресурса оборудования с учетом состояния металла может быть представлен в следующем виде:

Составление статистической базы данных используемых в энергетическом оборудовании гибов.
Определение экспертами диагностируемых гибов по следующим критериям:

– гибы, работающие в наиболее жестких условиях (высокие температура, давление);

– гибы, обладающие наибольшим временем наработки.

При проведении останова энергетического оборудования измерение действующего напряжения ( , МПа) и временного сопротивления разрыву при температуре 20 ^оС ( , МПа).
Измерение и накопление значений контролируемых показателей работоспособности и .
Расчет значения критического ресурса (9.2) оборудования.
Вычисление расчетного времени до разрушения каждого выбранного элемента энергетического оборудования по формуле (9.16)
Выбор минимального значения расчетного времени до разрушения среди выбранных элементов .
Вычисление доли исчерпания ресурса .
Расчет обобщенного остаточного ресурса энергооборудования по формулам (9.12)–(9.14) и корректировка работы энергетического оборудования с учетом расчетного времени .

Применение данного алгоритма позволит повысить точность и достоверность оценки остаточного ресурса агрегата за счет оперативного контроля состояния металла, режимов работы оборудования, а также статистических и фактических показателей его работоспособности.

Описанные выше методика и алгоритм оценки остаточного ресурса энергооборудования легли в основу разработанной программы для ЭВМ «Автоматизированная информационная система «Ресурс».

Содержание