Отказы и повреждения оборудования на ТЭС

Содержание:

Введение. 4

Крупные аварии в электроэнергетике. 6

Отказы и  повреждения оборудования ТЭС. 9

Отказы в  работе турбины. 14

Отказы вспомогательного оборудования и систем регулирования. 17

Список используемой литературы: 18

 

Введение.

Вопросы надежности работы теплоэнергетического оборудования тепловых электростанций стали особенно актуальны  в настоящее время, после осуществления  реформирования электроэнергетики , выхода генерирующих компаний на оптовый рынок электроэнергии и мощности. Анализ и управление надежностью таких энергетических объектов стало одним из наиболее важных при проектировании и эксплуатации.

Тепловые электрические станции являются основой современной электроэнергетики. Здесь производится более 70%  электроэнергии. Они имеют специфические особенности, в значительной степени, отличающие их от предприятий других отраслей промышленности. Эти особенности формируют специфику условий и режимов работы оборудования. Наиболее существенная из особенностей заключается в том, что в любой произвольно взятый момент времени объем вырабатываемой энергии точно равен объему спроса на нее. Нельзя иметь запас продукции на складе – мгновенный отпуск электроэнергии строго соответствует спросу. Отсюда вытекают следствия:

• если невозможно иметь резерв по продукции , необходимо иметь резерв по установленной мощности машин, ее вырабатывающих;
• если по каким-либо причинам снижается выработка, то одновременно должно быть снижено потребление ;
• если по каким – либо причинам снижается потребление, то одновременно должна быть снижена выработка

 

Другая особенность электроэнергетического производства заключается в неравномерности  производительности на суточном, недельном, месячном и годовом интервалах времени.

Изменение мощности и производительности во времени носит периодический  характер, связанный со сменой и  длительностью дня и ночи. Он подчиняется  регламенту жизни больших групп  людей и имеет значительный суточный размах. Некоторое воздействие на условиях формирования графика оказывают  тарифные регулирования, переходы на «зимнее» время и другие меры.

Изменение потребления электроэнергии в течение недели в большей  степени связано с режимом  работы и отдыха городского населения.

Изменение величины потребляемой мощности в течение месяца отражает цикл изменения производительности труда.

Годовая нагрузка показывает регулярное и значительное снижение нагрузки летом. Это позволяет спланировать ремонтную кампанию оборудования без  опасения недоотпуска энергии.

Работа любого электроэнергетического объекта осуществляется в рамках строгих норм, правил, регламентов. Они формируют целый ряд условий  и требований. Наиболее общими среди  них являются:

• надежность
• безопасность
• качество
• экономичность
• экологичность

 

Крупные аварии в электроэнергетике.

Проблема надежности всегда занимает центральное место в  функционировании и планировании развития энергетических систем и электростанций. Это определяется высокой зависимостью нормальной жизнедеятельности значительного  количества людей и других потребителей от надежности энергосбережения. Зависимость  становится настолько сильной, что  нарушение энергосбережения привод к огромному материальному ущербу, в ряде случаев имеющему масштабы национального бедствия. Этому свидетельствуют  многочисленные аварии время от времени  происходящие в ряде городов.

Так, Нью-йоркская авария в  ноябре 1965 года, в США привела  к тому, что на территории с населением около 30 млн. человек более чем  на 10 часов практически была приостановлена жизнедеятельность. Ущерб от аварии по осторожным подсчетам превысил 100 млн. долларов. После нее было еще  несколько более мелких на северо-востоке  США, а 13 июня 1977 года в Нью-Йорке  произошла авария с более тяжелыми последствиями. В течение 25 часов  была парализована жизнь крупнейшего  города мира. Ущерб от последствий  этой аварии составил 1млрд. долларов.

Укрупнение элементов  электроэнергетической системы, увеличение единичных мощностей оборудования, повышение коэффициента использования  может вызвать ощутимые последствия  при аварии каждого элемента. Образование  крупных энергообъединений с одной стороны приводит к большим возможностям взаимопомощи в авариях, но с другой стороны приводит к относительному возрастанию доли системных аварий, при которых влечет за собой цепочное, каскадное развитие аварии, охватывающей все энергообъединение или значительную его часть. Существенно возрастают трудности управления большими системами, а свойство управляемости становится одой из важных характеристик надежности.

Катастрофические аварии происходят время от времени в самых разных странах, где энергетика имеет самые разные формы собственности и разные формы управления. Крупные энергосистемы с разной структурой мощностей подвержены возникновению катастроф также как и небольшие.

Во Франции системная  авария в 1987 году охватила почти всю  территорию страны. Вследствие лавины напряжения были отключены значительные мощности потребителей, часть электростанций потеряла собственные нужды. Были отключены  десятки линий электропередачи  высокого напряжения.

14 августа 2003 года в  США произошла очередная авария. Было отключено 62 тыс. МВт нагрузки, 50 млн. жителей в США и   Канаде остались без света.  Отключение электроэнергии произошло  в 8 штатах и 2 канадских провинциях. На 9 атомных электростанциях автоматически отключились 22 атомных реактора, закрыты 10 аэропортов, отменено или задержано 700 авиарейсов, 350 тыс. человек долгое время находились под землей в нью-йоркском метро.

23 сентября 2003 года вся  Италия, за исключением Сардинии, почти на сутки осталась без  электричества. Это произошло  при каскадном отключении линиий электропередач, нарушением устойчивости переменной работы электростанций, возникновения неустойчивых колебаний, обусловленных самовозбуждением некоторых генераторов.

В июле 2004 года на западном побережье  США произошла тяжелейшая «калифорнийская  авария», охватившая полную территорию. Большое количество людей остались без света, без холодильников и кондиционеров. Эта авария произошла из-за нехватки резервных мощностей в период летнего подъема нагрузки за счет массового увеличения потребления электроэнергии кондиционерами воздуха в период предельно высоких летних температур.

25 мая 2005 года в Москве  произошла авария, при которой  было отключено 2500 МВт мощностей  Московской энергосистемы (26% от  потребления), 900 МВт в Тульской  энергосистеме (87% от потребления)  и 100 МВт в Калужской энергосистеме  (22% от электропотребления). Во время  аварии 20 тыс. человек были заблокированы  в московском метро и 1500 человек  в лифтах. Без энергоснабжения  на срок от нескольких часов  до нескольких суток остались  около 4 млн. человек, многиие предприятия и социально значимые объекты. В период аварии были задействованы все резервные генерирующие мощности региона. Имела место перегрузка и многочисленные отключения ЛЭП 110-220 кВ. Подстанция «Чагино» полностью отключена из-за повреждения оборудования. Отключение подстанции «Чагино» привело к разрыву московского кольца 500 кВ. В Московской энергосистеме полностью потеряна генерация ТЭЦ-8, ТЭЦ-9, ТЭЦ-11, ТЭЦ-17, ТЭЦ-20, ТЭЦ-22, ТЭЦ-26, ГРЭС-4, ГЭС-1. В Тульской энергосистеме – Аликсинская и Ефремовская ТЭЦ, Новомосковская и Щекинская ГРЭС. Разумеется, далеко не каждый отказ того или иного элемента в энергетической системе развивается в крупную системную аварию. Более того, в большинстве случаев невозможно заранее предопределить однозначные последствия любого незначительного отказа. Но в перечисленных выше авариях есть некоторые общие черты:

• авария начинается с отказа вспомогательного, малозначительного элемента и каскадно развивается в национальную катастрофу;
• авария возникает при внешних условиях, нагрузках и режимах, часто длеких от предельных;
• развитию аварии способствует неквалифицированное, некомпетентное и самоуверенное поведение персонала;
• авария наиболее интенсивно развивается в электроэнергетической части энергосистемы и за счет отключения линий электропередачи охватывает значительные территории;
• значительная инерционность, какой обладают переходные процессы, протекающие в теплоэнергетической части энергосистемы, позволяют ограничить объем развития аварии пределами блока, станции.

К аварии и отказам оборудования приводят следующие причины:

• износ оборудования, старение изоляции
• ошибки проектирования
• недостатки конструкции оборудования
• недостатки узлов и деталей, агрегатов, заводские дефекты
• дефекты строительства, монтажа и наладки
• дефекты при проведение ремонтных работ
• несоответствие условий работы оборудования проектным режимам
• ошибки дежурного, ремонтного, руководящего персонала и нарушения производственных инструкций, дефекты инструкций и регламентов.

 

Отказы и повреждения оборудования ТЭС.

Отказы  в работе котлов

Безотказность, и долговечность, готовность и другие показатели надежности зависят от характера и интенсивности  процессов горения, теплообмена, коррозии, отложений, изменений свойств металлов. Наиболее часто неполадки происходят на водных экономайзерах, топочных экранах, пароперегревателях.

Повреждение котельного оборудования блоков 300 МВт можно разделить  следующим образом:

Табл.1

Оборудование	Доля отказов %
Поверхности нагрева	79,2
Вспомогательное оборудование	3,5
Топливоподача, газопроводы	2,0
Регенеративные воздухоподогреватели	0,1
Обмуровка	0,3
Арматура	4,9
Автоматика	7,4
Прочие	2,6

 

При работе котлов на твердом  топливе с целью уменьшения золового износа скорость дымовых гаов в дымоходах ограничивают до 7-10 м/с. Износ газоходов летучей золой происходит вследствие ударов е частиц о поверхность. В результате оксидная пленка разрушается и развивается эрозия. Износ не равномерен. Его наибольшая интенсивность имеет место в зонах повышенных скоростей (10 м/с) и потоков с большей концентрацией. При скоростях ниже 3 м/с возникают золовые заносы, вызывающие рост сопротивления и ухудшения теплообмена.

На прочность сварных  швов влияют изменение температуры  и коррозийные процессы. Наиболее интенсивно коррозия протекает при  сжигании высокосернистых мазутов. Свищи возникают в контактных сварных стыках и-за несоосности труб, пережима внутреннего сечения, непровара, трещин.

 

Рис. 1 поперечный разрез трубы  с дефектным швом. 

Продолжительность наработки  от начала эксплуатации или кап ремонта до образования свища зависит от характера и величины дефекта и условий эксплуатации, качества воды, цикличности и амплитуды колебаний нагрузки агрегата, качества монтажа водяного экономайзера. Распределение отказов элементов котла показано в табл. 2.

Табл. 2 распределение отказов  на котлах

	Доля отказов, %
Экономайзер	30-35
Испарительные экраны	14-30
Пароперегреватель	20-40
Необогреваемые трубы	3-8
Прочие элементы	5-6

 

В большинстве случаев  при возникновении повреждения в одной трубе, гибе или сварном шве, истекающая струя воды разрушает и соседние трубы. К моменту отключения котла и расхолаживания поврежденными оказываются несколько соседних труб. Характерными для топок являются повреждения экранов, защищающие стены топочных камер, радиационный пароперегреватель и радиационный водяной экономайзер.

Рис. 2 Общий вид продольного  разрыва поврежденной трубы

Трубы экранов подвергаются действию лучистой энергии, коррозийному воздействию продуктов сгорания, компенсационных и весовых механических нагрузок. При малой циркуляции и  нарушении водяного режима это приводит к повреждениям и отказам. Поэтому  качество воды и пара оказывает решающие влияние на возникновение повреждений.