2. Распределение отказов котлоагрегатов

Распределение отказов котлоагрегатов энергоблоков 150 – 800 Мвт Таблица 2

Доля отказов, %
Экономайзера		Экранных труб и НРЧ	Переходной зоны	Первичного пароперегревателя				Вторичного пароперегревателя	Необогреваемых труб	Прочих элементов
				СРЧ	ВРЧ и потолочных труб	Ширм	Конвективной ступени
Котлоагрегаты энергоблоков 150 165 МВт
31,4		22,8	0,8	2,7	12,8	7,9	11,4	2,7	0,3	7,2
Котлоагрегаты энергоблоков 180 210 МВт
24,9		14,7	1,8	2,9	3,0	18,6	18,6	12,7	2,7	0,1
Котлоагрегаты энергоблоков 250 300 МВт
11,5		18,9	3,3	4,7	5,2	21,3	17,6	12,3	1,8	3,4
Котлоагрегаты энергоблоков 400 500 МВт
4,1	8,6		0,8	2,3	10,1	18,0	7,0	48,4	0,6	0,1
Котлоагрегаты энергоблоков 800 МВт
43,9	19,5		-	7,3	9,7	4,9	4,9	7,4	2,4	-

Неконтролируемый нагрев металла может возникнуть также на верхних участках труб пароперегревателя, которые перед пуском не заполнены водой. Таким образом, надводное пространство труб при пуске начинает перегреваться, в то время как объём, занятый водой, будет иметь температуру насыщения (здесь будет происходить процесс парообразования).

Неравномерный нагрев металла может наблюдаться и при стационарной работе котлоагрегата из-за неодинакового теплового потока газов по площади и по глубине пароперегревателя. Это вызвано неравномерным расходом газов, как по высоте, так и по ширине, а также условиями течения теплоносителей внутри и снаружи труб и состоянием теплоносителя внутри труб.

Оценка надёжности котлоагрегатов высокого и сверхвысокого давления производительностью 270 950 т/ч, полученная по статистическим данным, свидетельствует, что их повреждаемость зависит в основном от длительности эксплуатации и степени освоенности в эксплуатации. Среднее время восстановления котлоагрегатов мало изменяется в течение всего срока эксплуатации, но существенно зависит от конструктивного исполнения агрегата. Установлено, что барабанные котлы высокого и сверхвысокого давления ремонтируются в среднем в 1,5 раза дольше прямоточных котлов близкой производительности и аналогичного давления².

Исследование влияния вида топлива на повреждаемость и среднее время восстановления котлоагрегатов не выявило каких-либо общих статистических закономерностей.

Анализ повреждаемости котлов производительностью 75 230 т/ч с давлением пара 410 МПа показал, что параметр потока отказов для котлов среднего давления составляет 0,360,49 откл./год. При этом для котлов с производительностью 160230 т/ч и давлением пара 10 МПа этот показатель значительно больше и достигает 0,61,2 откл./год⁶. Основные показатели надёжности котлоагрегатов, полученные по статистическим данным за первые девять лет их эксплуатации, представлены на рис.7.6. Как следует из приведённого графика параметр потока отказов котлоагрегатов, рассматриваемых как восстанавливаемые объекты, с увеличением наработки снижается и приближается к некоторому стационарному значению при t = 9 лет. Если обозначить стационарный уровень₀ , то общий закон изменения параметра потока отказов может быть аппроксимирован следующим уравнением, гдеТ_ос – период освоения котлоагрегата в производстве; t – длительность периода эксплуатации (в годах);m(T_oc) = rT_oc + s; r,s- параметры, определяемые по статистическим данным.

Как показано на графике с увеличением освоенности котлоагрегата в производстве (Т_ос= 3) резко снижается параметр потока отказов, главным образом, за счёт уменьшения конструктивных и производственных отказов.

Анализ статистических данных показывает, что надёжность работы котлоагрегатов с давлением пара 4,0 10,0 МПа и производительностью 50230 т/ч незначительно зависит от конструктивного исполнения агрегата (барабанный, прямоточный), а определяется в основном его производительностью; показатели надёжности котлоагрегатов с давлением пара 14,025,5 МПа и производительностью 270950 т/ч зависят от трёх основных факторов: конструктивного исполнения агрегата, его производительности и параметров пара.

Наиболее надёжными из этих агрегатов являются барабанные котлы производительностью 500 600 т/ч с давлением пара 14,0 МПа. К их уровню надёжности приближаются прямоточные котлы 479950 т/ч со сверхкритическими параметрами пара.

Рис. 1. Зависимость параметра потока котлоагрегата от длительности его эксплуатации и освоенности в производстве (Т_ос)

По мере освоения котлоагрегатов наблюдается некоторое снижение частоты проведения плановых ремонтов (в среднем на 20%) и существенное сокращение среднегодовой длительности плановых простоев, достигающих 45 55 %; при этом частота проведения капитальных ремонтов сокращается в 22,3 раза. Стабилизация числа плановых отключений котлоагрегатов наступает через 57 лет после ввода в эксплуатацию головного образца.

Среднее число плановых отключений всех видов (капитальные и текущие ремонты, экспериментальные, наладочные и реконструктивные работы и прочие) у освоенных в производстве агрегатов достигает 2,6 2,7 откл./год, что соответствует периодичностям: капитальных ремонтов – 1 раз в три года, текущих ремонтов, включая расширенные, - 4 раза в 3 года, прочих видов плановых отключений - 1 раз в год.

Среднегодовая длительность плановых простоев к моменту стабилизации достигает уровня плановых простоев зарубежных блочных энергоустановок и составляет⁷для котлоагрегатов с давлением пара 14,0 МПа - 0,090,1 , а для агрегатов с давлением пара 25,5 МПа - 0,110,12. При этом средняя длительность одного капитального ремонта снижается на 20%, а текущего ремонта возрастает в 34 раза.

Надёжность котлоагрегатов сверхвысокого давления производительностью более 950 т/ч характеризуется линейной зависимостью от их производительности. Чем больше производительность агрегата, тем выше параметр потока отказов и тем больше длительность аварийных простоев. Такие выводы сделаны на основе прогноза, полученного на основе статистического анализа данных о работе первых агрегатов сверхвысокого давления. При этом предполагалось, что в конструкции агрегатов не произойдут принципиальные изменения, металл поверхностей нагрева останется тем же, технология изготовления существенно не изменится, а увеличение производительности пропорционально площади поверхности нагрева.

Для повышения надёжности котлоагрегатов большой производительности рекомендуется уменьшать количество сварных соединений, повысить качество труб, а также обеспечить высокую технологическую культуру при монтаже. Исследования показали, только эти мероприятия позволят значительно повысить уровень надёжности котлоагрегатов производительностью более 950 т/ч.