energsecurityНадежность и безопасность энергетикиSafety and Reliability of Power Industry1999-55552542-2057ООО «НПО Энергобезопасность»10.24223/1999-5555-2017-10-1-42-47energsecurity-177Research ArticleИССЛЕДОВАНИЯ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ, РАСЧЕТЫENGINEERING, RESEARCH AND CALCULATIONSМатематическая модель изменения выходных эксплуатационных характеристик паровых турбин ТЭСMathematical model of variation of output operational characteristics of steam turbines of thermal power plantsСултановМ. М.SultanovM. M.

пр-т Ленина, 69404110, г. Волжский Волгоградской области, Россия

69 Lenin St., Volzhsky, Volgograd region, 404110, Russia

sultanov_mm@mail.ruТрухановВ. М.TruhanovV. M.

пр-т Ленина, 69404110, г. Волжский Волгоградской области, Россия

69 Lenin St., Volzhsky, Volgograd region, 404110, Russia

Филиал ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ»РоссияVolzhsky Branch of the National Research University «Moscow Power Engineering Institute»Russian Federation2017080420171014247Copyright © Султанов М.М., Труханов В.М., 20172017Султанов М.М., Труханов В.М.Sultanov M.M., Truhanov V.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sigma08.ru/jour/article/view/177

Проведены исследования статистических сведений по отказам и дефектам, влияющим на работоспособность паровых турбин ТЭС. Представлена математическая модель изменения выходных характеристик турбины в зависимости от числа отказов в процессе эксплуатации. Математическая модель основана на методах математической статистики, теории вероятностей и методах матричного исчисления. Новизна модели заключается в возможности прогнозировать изменение параметров управления и выходной характеристики в явном виде. В качестве таковых характеристик могут быть приняты средняя нагрузка, выработка тепла и электроэнергии, наработка, количество времени, затраченное на неплановый ремонт, численность персонала, участвующего в ремонте, стоимость ремонта, доходы от реализации тепловой и электрической энергии, коэффициент готовности, вероятность безотказной работы и т. п. По статистическим данным, полученным в процессе эксплуатации паровых турбин, представлена качественная и количественная оценка показателей надежности. Предложены конкретные мероприятия по устранению причин отказов частей турбин и турбинного оборудования. Наибольшее число повреждений и отказов турбин приходится на обрывы рабочих лопаток по причине исчерпания ресурса и предельной усталости металла. На статистику отказов подшипников оказывают влияние как внутренние, так и внешние факторы технического и эксплуатационного характера. Повреждение подшипников и деталей роторов чаще всего приводит к неплановому останову и ремонту турбины. Наиболее часто встречаются отказы главного масляного насоса и маслопроводов. По статистическим данным можно разработать соответствующие мероприятия по улучшению выходных характеристик. Это так называемая пассивная модель управления выходной характеристики. С целью управления выходной характеристикой в явном виде предлагается вероятностная модель с учетом управляющих воздействий. Приведен конкретный пример изменения выходных характеристик турбин за многолетний период эксплуатации.

In this article we have studied the statistic materials for failures and malfunctions that aff ect the performance of heat power installations. This is a qualitative analysis and quantitative assessment of indicators of reliability of different turbine types. In the paper, there is presented a mathematical model of variation for output characteristics of a turbine depending on the number of failures observed in the course of operation. The mathematical model is based on methods of mathematical statistics, the probability theory and methods of matrix calculus. The novelty of this model lies in the fact that it allows predicting variation of control parameters and the output characteristic in an explicit form. The parameters that can be assumed as such characteristics are: average load, heat generation and electric power generation, running time, amount of time spent on emergency repair, number of staff participating in repair, cost of repair, income from sales of thermal and electric energy, availability quotient, probability of no-failure operation, etc. Based on the statistical data obtained at operation of steam turbines, quality and quantitative assessments of reliability indicators has been presented. Specific measures are suggested for elimination of causes of failures of components of turbines and turbine equipment. These are the failures of turbine blades caused by exhaustion of service life and extreme fatigue of metal that are accounted for the largest number of cases of damage and failure of turbines. Statistics of failures of bearings are affected by both internal and external factors of technical and operational nature. Damage of bearings and parts of rotors most often leads to unscheduled shutdown and repair of the turbine. The most common failures are those of the main oil pump and oil pipelines. According to statistical data, it is possible to develop appropriate measures for improvement of output characteristics. This is a so-called a model of management of output characteristic. For the purpose of management of the output characteristic, a probabilistic model taking into account the operating influences in an explicit form has been offered. A specific example of variation of turbines' output characteristics over a long-term period of operation has been given.

качествонадежностьпоказатели надежностиматематическая модельуправляющие воздействиятурбинывыходные характеристикипараметры управленияqualitysafetyreliabilitymathematical modelcontrol actionsturbinesoutput characteristicscontrol parameters.ReferencesПоложение ОАО «Россети» о единой технической политике в электросетевом комплексе. – Москва, 2013.Regulations of «Rusnets» on single technical policy in an electronetwork complex. – Moscow, 2013.Султанов М. М., Анохина Е. П. Анализ энергетической эффективности современных генерирующих систем / М. М. Султанов Е. П. Анохина // Двадцать первая межвузовская научно-практическая конференция молодых ученых и студентов. г. Волжский, 25 – 29 мая 2015 г. : Тезисы докладов. – Волжский : Филиал ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» в г. Волжском, 2015. – С. 6–8.Sultanov M. M., Anokhina E. P. The analysis of energy efficiency of the modern generating systems / M. M. Sultanov E. P. Anokhina // The Twenty first interuniversity scientific and practical conference of young scientists and students. Volzhsky, May, 25-th – 29, 2015: Theses of reports. – Volzhsky: MPEI Branch in Volzhsky, 2015. – P. 6–8.Султанов М. М. Оценка надежности, продление ресурса и оптимизация ремонта оборудования ТЭС и энергетических систем : Учебное пособие / М.М. Султанов. – Волжский филиал ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» в г. Волжском, 2016. – 100 с.Sultanov M. M. Assessment of reliability, prolongation of a resource and optimization of repair of the equipment of thermal power plant and power systems: Education guidance / M. M. Sultanov. – Volzhsky: MPEI Branch in Volzhsky, 2016. – 100 p.Родин В. Н. Ремонт паровых турбин: Учебное пособие / В. Н. Родин, А. Г. Шарапов, Б. Е. Мурманский, Ю. А. Сахнин, В. В. Лебедев, М. А. Кадников, Л. А. Жученко; под общей редакцией Ю. М. Бродова, В. Н. Родина. – Екатеринбург: УГТУ – УПИ, 2002. – 203 с.: ил.Rodin V. N. Repair of steam turbines: Education guidance / V. N. Rodin, A. G. Sharapov, B. E. Murmansky, Yu. A. Sakhnin, V. V. Lebedev, M. A. Kadnikov, L. A. Zhuchenko; under the general editorial office Yu. M. Brodov, V. N. Rodin. – Yekaterinburg: UGTU – UPI, 2002. – 203 pages: illustrationsТруханов В. М. Надежность в технике / В. М. Труханов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : ООО Издательский дом «Спектр», 2017. – 656 с.Trukhanov V. M. Reliability in the equipment / V. M. Trukhanov. – 2nd prod., overworked and additional – M.: LLC Spectrum Publishing house, 2017. – 656 pages.Гартунг Ю. А. Исследование развития динамических систем, обусловленного некоторыми дифференциальными программами / Ю.А. Гартунг. – М.: Наука, 1984. – 59 с.Gartung Yu. A. Research of the dynamic systems' development caused by some differential programs / Yu. A. Hartung. – M.: Science, 1984. – 59 p.Труханов В. М. Математическая модель изменения уровня надежности изделий с учетом управляющих воздействий, выраженных в виде вероятностей / В. М. Труханов // Проблемы машиностроения и надежности машин. – 2014. – №2. – C. 44–47.Trukhanov V. M. Mathematical model of change of level of reliability of products taking into account the corrective actions expressed as probabilities / V. M. Trukhanov // Problems of mechanical engineering and reliability of machines. – 2014. – №2. – P. 44–47.Труханов В. М. Математические модели роста уровня надежности технической системы с учетом управляющих воздействий, выраженных в виде вероятностей и наложенных ограничений / В. М. Труханов // Проблемы машиностроения и надежности машин. – 2016. – №4. – C. 39–43.Trukhanov V. M. Mathematical models of growth of level of reliability of technical system taking into account the corrective actions expressed as probabilities and the imposed restrictions / V. M. Trukhanov // Problems of mechanical engineering and reliability of machines. – 2016. – №4. – P. 39–43.Вентцель Е. С. Теория вероятностей / Е. С. Вентцель. – М. : Высшая школа, 2001. – 575 с.Venttsel E. S. Probability theory / E. S. Venttsel. – M.: The Higher school, 2001. – 575 p.Гантмахер Ф. Р. Теория матриц / Ф. Р. Гантмахер. – М. : ФИЗМАТЛИТ, 2004. – 560 с.Gantmakher F. R. Theory of matrixes / F. R. Gantmakher. – M.: FIZMATLIT, 2004. – 560 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.