Износ и восстановление оборудования

Машины подвергаются физическому и моральному износу, вследствие чего они перестают соответствовать предъявляемым к ним требованиям и выполнять заданные функции.

Физический износ оборудования происходит как при его работе (износ 1-го рода), так и во время простоя (2-го рода). Старение резины, изоляции, окисление может происходить при работе машины под воздействием ряда факторов и при хранении, например, на складе под воздействием изменения окружающей среды. Главной причиной, порождающей физический износ мно­гих машин, является механический износ их деталей. Причем в первый период износ происходит из-за ухудшения эксплуатаци­онных характеристик оборудования, а в дальнейшем он может привести к экономической нецелесообразности эксплуатации ма-

шины или ее аварийному состоянию (износ вкладышей, подшип­ников, лопаточного аппарата, изоляции и т.д.).

Моральный (экономический) износ характеризуется уменьшением потребительской стоимости действующего обору­дования под влиянием технического прогресса: появление новых более совершенных машин ведет к снижению стоимости ранее изготовленных.

Различают два вида морального износа:

1) утрату действующей техникой стоимости, по мере того как
воспроизводство машин такой же конструкции становится дешевле
(например, снижение металлоемкости);

2) снижение стоимости машин вследствие появления более
совершенных (например, новые машины с большим КПД).

Физический износ устраняют путем ремонта или замены дета­ли (узла), а моральный — с помощью реконструкции, модерни­зации и замены оборудования на более совершенное. Модерниза­ция позволяет увеличить сроки службы действующего оборудова­ния, при этом затраты на удаление морального износа несрав­ненно ниже, чем на его замену, нередко при достижении тех же результатов. Модернизации могут быть подвергнуты как отдель­ные устройства, так и агрегаты и станции в целом. Комплексная модернизация оборудования позволяет получить практически но­вую станцию при затратах в несколько раз меньших, чем это по­требовалось бы при полной замене оборудования, поскольку при модернизации большая часть узлов и деталей, как правило, более дорогих (базовых), остаются прежними.

В энергетике поддержание оборудования в работоспособном состоянии, восстановление его наиболее важных характеристик, улучшение эксплуатационных качеств и повышение экономиче­ской эффективности его использования достигается за счет при­менения системы планово-предупредительного ремонта (ППР). Такой ремонт оборудования электростанций, подстанций, элек­трических и тепловых сетей представляет собой комплекс работ, включающих в себя тщательный осмотр, проверки и испытания оборудования, ремонт и замену отдельных узлов и деталей, в результате которого значения технических и экономических по­казателей оборудования становятся близкими к проектным, что обеспечивает длительную надежную и экономичную работу обо­рудования. Основной принцип ППР — ремонт оборудования до начала его интенсивного износа и соответственно предупреждение аварий, а не ликвидация ее последствий (это не исключает необходимость в аварийном ремонте, если авария все же имела место).

Ремонт по системе ППР включает в себя текущий и капиталь­ный виды ремонта. Потребность в текущем ремонте выявляется при контрольно-осмотровых операциях и в процессе эксплуата-

ции машины. Его цель — обеспечить надежную работу оборудова­ния до очередного ремонта (текущего или капитального).

При текущем ремонте производят несложные ремонтные опе­рации с разборкой или без разборки узлов, различного рода регу­лировки, замену отдельных частей.

Расширенный текущий ремонт (средний ремонт) отличается от текущего большим объемом работ. При этом виде ремонта произ­водится:

ремонт и замена деталей и узлов, которые не смогут нормаль­но работать до очередного капитального ремонта;

проверка устройств и при необходимости наладка систем управления, регулирования и автоматики.

Капитальный ремонт проводится для восстановления первона­чальных качеств непригодной к дальнейшей эксплуатации с за­данными параметрами машины. Он должен гарантировать срок службы машины в течение установленного межремонтного периода при условии ее надлежащего технического обслуживания, прове­дения текущих видов ремонта и эксплуатации в соответствии с утвержденными инструкциями и эксплуатационными характери­стиками. Оборудование выводится в капитальный ремонт, если большая часть основных узлов нуждается в восстановлении, а тех­ническое состояние машины ухудшается из-за снижения надеж­ности большинства ее узлов.

Периодичность между двумя капитальными ремонтами агрега­та называют межремонтным периодом (МРП), а период между на­чалом одного капитального ремонта агрегата и началом следу­ющего за ним капитального ремонта — ремонтным циклом этого агрегата (рис. 14.1). Ремонтные циклы оборудования различных типов, как правило, нормируются. Нормативы оборудования элек­тростанций, применяемые в системе ППР, рассмотрим на при­мере котельной установки энергоблока мощностью 300 МВт. Эти нормативы регламентируют периодичность и продолжительность разного вида ремонта и технического обслуживания (структуру ремонтного цикла), численность ремонтного персонала, трудо­емкость и стоимость работ. Длительность ремонтного цикла в этом

примере составляет девять лет. Структура ремонтного цикла котла энергоблока мощностью 300 МВт приведена ниже:

В течение этого времени проводят:

капитальные виды ремонта трех категорий (К_ь К₂, К₃), отли­чающиеся по объему и сложности работ, связанных с заменой поверхностей нагрева (трубных элементов), соответственно до 70, от 77 до 150 и до 230 т труб, и продолжительности простоя 55, 60 и 70 календарных дней;

средние виды ремонта (С) — один раз в три года продолжитель­ностью 28 календарных дней;

текущие виды ремонта (Т) продолжительностью 20 календар­ных дней — в годы, когда не проводятся средние и капитальные виды ремонта.

Кроме того, нормативами предусмотрено техническое обслу­живание остановленной установки (ТОО) общей продолжитель­ностью 12 календарных дней в год за период планируемых крат­ковременных остановов (как правило, в выходные дни) для устранения отдельных неисправностей, а также техническое об­служивание на действующем оборудовании (ТОД) для поддержа­ния его работоспособности. Максимальная длительность МРП со­ответственно 4...5, 8...9, 3...4 года, при этом предполагается, что продолжительность текущего и капитального ремонта оста­ется прежней. Величина длительности МРП для энергосистемы очень важна. При ее увеличении и сохранении продолжительно­сти простоя в заданных пределах возрастает степень готовности агрегата к работе, уменьшается потребная численность персона­ла, необходимая для ремонта, повышается эксплуатационный резерв энергосистемы.

Степень готовности электростанции к работе характеризуется так называемым коэффициентом готовности агрегата

где Траб — полезное время работы, ч; Т_к — календарное время, ч (8760 ч в год); Трем — продолжительность ремонта, ч/год; Т_{рабгенр} — цкия работы в генераторном режиме; Т_{рабс к} — время работы в режиме синхронного компенсатора; t_кр — продолжительность ка-питального ремонта, ч; n_ртр — число расширенных текущих ви-ж* ремонта за время ремонтного цикла;t_ртр — продолжитель-

ность расширенного текущего ремонта, ч; n_тр — число текущих видов ремонта за время ремонтного цикла;t_тр — продолжитель­ность текущего ремонта; t_р.ц — продолжительность ремонтного цикла, лет.

Например, для гидроагрегата мощностью 200 МВт t_{р.ц 1} = 3 года; W = 4 года; t_K,_p = 40 дней; t_ртр = 0,4/_к._р; t_тр = 10 дней; n_р._т._р = 1; n_т._р = 2 в первом случае и 3 — во втором.

В первом случае продолжительности ремонта, дней:

При увеличении длительности межремонтного периода с трех до четырех лет коэффициент готовности возрастает приблизительно на 1,5%.

Коэффициенты готовности тепловых станций не превышают, как правило, 80%; коэффициент готовности ГЭС находится на уровне 92...96 %. Некоторые ГЭС работают с коэффициентом го­товности 97...99%, т.е. среднее время ремонта в году составляет для них 1...3 %.

Основные принципы организации планово-предупредительного ремонта

Основные принципы организации планово-предупредительного ремонта энергетического оборудования следующие.

1. Предварительная планово-организационная и материально-тех­ническая подготовка к ремонту. За два, три месяца до начала ре­монта разрабатывается проект организации ремонтных работ. Он включает в себя:

объем и сроки выполнения работ;

необходимые трудовые затраты;

состав ремонтных бригад и схемы расстановки персонала на рабочих местах;

мероприятия по механизации ремонтных работ;

указания о необходимом ремонтном оборудовании, запасных частях и ремонтных материалах;

инструкции по технологическим операциям в их последова­тельности;

пооперационные нормы времени и нормы расхода ремонтных материалов.

На основе проекта организации ремонтных работ разрабатыва­ются сетевые и линейные графики и технологические карты ре­монтных работ по объектам. Предварительно подготавливается ремонтная площадка, которая оснащается ремонтным оборудова­нием, приспособлениями и инструментом, на место работы дос­тавляются материалы и запасные части, проверяются подъемные механизмы и такелажные приспособления, организуются ремон­тные бригады и рабочие места, проводится предварительный ин­структаж ремонтного персонала.

2. Внедрение прогрессивной организации и технологии ремонтных
работ. Ремонт каждого агрегата на станции должен производиться
как единый технологический процесс с максимальной поточно­стью операций. В технологии ремонтных работ должны применяться
передовые методы: максимально механизироваться трудоемкие
ремонтные работы, подъем грузов к рабочим местам, горизон­тальный транспорт грузов; монтироваться кислородные, ацетиле­
новые и электросварочные посты у рабочих мест сварщиков и т.д.

3. Замена в процессе ремонта целых узлов оборудования заранее
собранными комплектами. Поузловой ремонт ускоряет процесс, так
как в этом случае нет необходимости разбирать узел и ремонти­ровать отдельные дефектные детали.

4. Раздельный ремонт основного и вспомогательного оборудования (при наличии резервных агрегатов собственных нужд). При раз­дельном ремонте основного и вспомогательного оборудования один из комплектов последнего ремонтируется до останова основного агрегата. Это позволяет значительно сократить простой основных агрегатов в ремонте и снизить потребность в ремонтномперсонале.

Прием основного оборудования из капитального ремонта элек­тростанций производится комиссией под руководством главного инженерастанции. После предварительного приема оборудования из ремонта оно проверяется в работе под нагрузкой в течение 24 ч. Приотсутствии дефектов в работе в течение этого срока дается Предварительная оценка качества ремонта и оборудование принимаетсяв эксплуатацию. Если при опробовании под нагрузкой обнаруживаются дефекты, то капитальный ремонт считается неоконченным до их устранения и вторичной проверки агрегатов нагрузкой в течение 24 ч. Окончательная оценка качества ремонта дается после месяца его работы под нагрузкой, в течение

которого производятся необходимые эксплуатационные испыта­ния и измерения.

К основным эксплуатационным показателям, характеризующим качество ремонта, относятся:

для котлов — паропроизводительность, давление и температу­ра перегретого пара, температура уходящих газов, потери тепла с уходящими газами, КПД агрегата брутто, расход электроэнергии на тягу и дутье и на помол топлива;

турбоагрегатов — расход свежего пара, давление и температура свежего пара, вакуум в конденсаторе, температура конденсата, температура питательной воды за подогревателями высокого дав­ления, измерение вибрации опорных узлов.

Если по истечении одного месяца работы агрегата после капи­тального ремонта предварительная оценка качества ремонта не изменится, она утверждается в качестве окончательной.

Разработка ремонтного плана

Ремонтный план энергопредприятия включает в себя следу­ющие мероприятия:

разработку календарного графика вывода оборудования в ре­монт;

определение планового объема работ по отдельным агрегатам, цехам и электростанциям в целом;

выявление потребности в запасных частях, материалах для ре­монта и их стоимости;

определение необходимого числа и состава рабочих по специ­альностям и квалификации, их распределение по ремонтным подразделениям и кооперация труда персонала различных ремонт­ных подразделений;

расчеты по определению сметной стоимости ремонта.

Разработка календарного графика вывода оборудования в ре­монт предполагает тщательный анализ балансов мощности в энер­гообъединении, выявление свободных ресурсов мощностей, ко­торые могут быть использованы для обеспечения необходимого уровня эксплуатационного резерва мощности и проведения всех видов ремонта оборудования. От этого графика зависит состав ра­ботающего оборудования в энергообъединении, его изменение во времени и, следовательно, расход топлива в энергообъединении на выполнение заданных режимов электрической и тепловой на­грузки. Продолжительность капитальных видов ремонта основно­го оборудования ТЭС значительна, их проводят, как правило, вес­ной и летом — в период сезонного спада электрической нагрузки потребителей. Кратковременные текущие виды ремонта оборудо­вания проводят в дни с пониженной нагрузкой (выходные, празд-

ничные). Однако по мере роста мощности электростанций и укрупнения единичной мощности агрегатов длительность простоя в текущем ремонте возрастает. Поэтому для обеспечения кругло­годового проведения текущего ремонта в энергообъединениях не­обходим определенный ремонтный резерв мощности.

Графически общую резервную мощность определяют как раз­ность ординат располагаемой мощности энергообъединения и го­дового графика месячных максимумов электрической нагрузки, которой располагает энергообъединение (рис. 14.2). Если из общей резервной мощности вычесть расчетную величину необходимого эксплуатационного резерва, то получится резерв мощности для проведения ремонта. Таким образом, может быть получен годовой график ремонтного резерва, при построении которого величина резерва для каждого месяца принимается постоянной, равной ее минимальному значению в данном месяце.

Суммируя по месяцам года произведения мощности ремонт­ного резерва N^рез_ремна длительность ее простоя в сутках t^рез_рем, мож­но подсчитать число мегаватт-суток, которые теоретически могут быть использованы для проведения ремонта, т.е. располагаемую ремонтную площадь:

Используя плановые нормы периодичности ремонта и длитель­ности их проведения по основному оборудованию, можно определить необходимое для ремонта число мегаватт-суток, т.е. по­требную ремонтную площадь

14.2. Схема баланса ремонтной площади при наличии сезонного спада в годовом графике нагрузки:

1 — головой график месячных максимумов; 2 — эксплуатационная резервная мощность; 3 — располагаемая мощность

Ремонт каждого агрегата представляется на графике в виде пря­моугольной площадки, основание которой равно плановой дли­тельности простоя в ремонте t^п_рем, а высота — номинальной мощ­ности агрегата N_H. Тогда для п агрегатов

Потребная ремонтная площадь зависит от структуры генериру­ющих мощностей энергообъединения: чем больше удельный вес тепловых электростанций и больше блочных электростанций, тем большая требуется ремонтная площадь. В случаях когда располага­емая ремонтная площадь больше потребной для проведения ре­монта оборудования, необходимость в специальном ремонтном резерве мощности в энергообъединении не возникает. Уменьше­ние потребной ремонтной площади может быть достигнуто за счет мероприятий по сокращению длительности простоя обору­дования в данном ремонте и удлинению межремонтных перио­дов. В отдельных случаях располагаемая ремонтная площадь в дан­ном году может быть увеличена на ∆Fрем за счет ускорения ввода мощности против сроков по условиям покрытия графика нагруз­ки (см. рис. 14.2).

При заданном (неизменном) годовом графике месячных мак­симумов электрической нагрузки энергообъединения и измене­нии длительности простоя агрегатов в ремонте меняется соотно­шение между располагаемой и потребной ремонтными площадя­ми и соответственно изменяется величина эксплуатационного резерва мощности в энергообъединении. При этом изменение ве­личины эксплуатационного резерва может иметь место как в те­чение всего года, так и только в отдельные внутригодовые перио­ды времени. Соответственно будут различными и экономические последствия изменения длительности простоя в ремонте. В первом случае заданный график электрической нагрузки энергообъеди­нения может быть покрыт меньшей установленной мощностью при одинаковой величине эксплуатационного резерва мощности в энергообъединении.

Составление оптимального годового ремонтного плана энер­гообъединения — сложная и трудоемкая задача, так как при раз­мещении во времени ремонта оборудования должны учитываться многочисленные и противоречивые требования, влияние графи­ка ремонта на годовой баланс рабочей силы ремонтных предпри­ятий, расход топлива и баланс мощности в энергообъединении. Эта задача может быть успешно решена на основе принятых в стране методических положений с учетом особенностей энерго­ремонтного производства и современных средств вычислительной техники. Под оптимальным следует понимать такой ремонтный план, который при принятой в энергообъединении организации

ремонтного обслуживания электростанций (заданном составе и размещении ремонтных подразделений, т. е. неизменных капиталовложениях в ремонтную базу) обеспечивает выполнение заданного графика нагрузки потребителей с надежностью не ниже нормативной и проведение планового объема ремонтных работ с ми­нимальными затратами в энергообъединении (включая топливный и мощностной эффекты).