Автоматизация процесса идентификации состояния теплоэнергетического оборудования : На основе оценки степени повреждения металла

• Автор: Степанов, Евгений Петрович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Оренбург
• Количество страниц: 202 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1 ПРОБЛЕМА ИДЕНТИФИКАЦИИ СТЕПЕНИ ПОВРЕЖДЕНИЯ МЕТАЛЛА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ.

1.1 Основные элементы ТЭС и условия их эксплуатации.

1.2 Анализ методов оценки технического состояния оборудования ТЭС.

Программный комплекс РАМПА

1.3 Выбор ТЭО для проведения идентификации

1.4 База данных технического состояния котла

ГЛАВА 2 АГРЕГИРОВАННАЯ МОДЕЛЬ СТЕПЕНИ ПОВРЕЖДЕНИЯ МЕТАЛЛА ТЭО.

2.1 Анализ повреждаемости ТЭО.

2.1.1 Анализ отказов

2.2 Определение эквивалентной температуры эксплуатации по времени до разрушения металла труб.
2.3 Теоретические аспекты решения задачи
идентификации СПМ 0.
2.4 Модели СПМ теплоэнер1етического оборудования.
2.4.1 Классификация моделей.
2.4.2 Агрегированные компоненты.
ГЛАВА 3 ИДЕНТИФИКАЦИЯ СТЕПЕНИ ПОВРЕЖДЕНИЯ МЕТАЛЛА ТЭО.
3.1 Определение механических свойств сталей при повышенных температурах
3.1.1 Стенд для высокотемпературных испытаний.
3.1.2 Математическая модель нагревательной камеры.
3.1.3 Проведение испытаний материалов.
3.2 Аппроксимирующие зависимости свойств металла ТЭО
3.2.1 Надежностная компонента.
3.2.2 Температурная компонента
3.2.3 Механическая компонента.
3.3. Проведение идентификации СПМ ТЭО.
3.3.1 Методика решения задачи идентификации
3.3.2 Разработка идентификационных моделей изменения степени повреждения металла ТЭО
3.3.3 Нахождение агрегированных моделей и организация входа и выхода, выбор моделей агрегирования
3.3.4 Оптимальная агрегированная модель для входа
3.3.5 Оптимальная агрегированная модель для выхода.
Нахождение критериальных и агрегированной скоростей изменения степени повреждения металла
3.3.7 Опорные точки для нахождение оптимальных
аппроксимирующих зависимостей корреляционных функций
3.3.8 Оптимальные аппроксимирующие зависимости для корреляционных функций.
3.3.9 Нахождение идентификационных моделей степени
повреждения металла котла
ГЛАВА 4 ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ИДЕНТИФИКАЦИЯ СТЕПЕНИ ПОВРЕЖДЕНИЯ МЕТАЛЛА ТЭО
4.1 Назначение программного комплекса.
4.2 Основные этапы работы ПК
4.3 Структура программного комплекса
4.4 Создание файла базы данных
4.5 Покомпонентный расчет.
4.6 Покомпонентная модель.
4.7 Агрегированная модель.
4.8 Выбор оптимальной модели
4.9 Сохранение результатов работы.
4. Пример работы
ГЛАВА 5 ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИДЕНТИФИКАЦИИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОТОЯНИЯ МЕТАЛЛА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
5.1 Структурная модель надежности типового котла
5.2 Надежность функционирования.
5.3 Стоимость эксплуатации котла
5.4 Выработка пара
5.5 Оценка эффективности автоматизированной идентификации
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


До эксплуатации структура низколегированных перлитных сталей Х1МФ и Х1М1Ф состоит из феррита и перлита или феррита, перлита и промежуточной составляющей бейнитного типа //. При отпуске нормализованных или закаленных труб из сталей Х1МФ и Х1М1Ф остаточный аустенит распадается и наблюдается выпадение карбидов из пересыщенного твердого раствора в феррите. Во всех перлитных сталях при эксплуатации происходят превращения в карбидной фазе, затрагивающие как количество и размер карбидных частиц, так и их состав. Одновременно легирующие элементы перераспределяются между ферритом и карбидами; протекают рекристаллизационные процессы в феррите. Феррит упрочнен из-за растворения в нем углерода, молибдена, хрома и ванадия. В теле ферритных зерен имеются мелкодисперсные карбиды. Их роль особенно велика в упрочнении феррита хромомолибденованадиевых сталей. При длительной выдержке и повышенной температуре происходит коагуляция карбидов, их количество уменьшается, а размеры увеличиваются. Препятствий для движения дислокаций становится меньше. Это явление в значительной степени объясняет изменение механических свойств перлитных сталей. В процессе эксплуатации ферритная матрица обедняется легирующими элементами из-за ухода их в карбидную фазу. Изменяется фазовый состав карбидов /5,2,/. Перлит и бейнит также претерпевают изменения при эксплуатации стали в области высоких температур, при 0-0°С пластинки цементита в зернах перлита жаропрочных сталей постепенно приобретают сферическую форму или приближаются к ней. Этот процесс называется сфероидизацией. Процесс начинается с деления пластинок цементита или сложных карбидов, входящих в состав перлита, на отдельные частицы, которые в дальнейшем принимают сферическую форму. Одновременно происходит объединение мелких карбидов в более крупные. По границам зерен появляется большое количество глобулярных карбидов. Границы утолщаются /,/. Наибольшее влияние на скорость сфероидизации оказывает температура. Сфероидизация значительно увеличивает скорость ползучести стали, на временном сопротивлении сказывается меньше, снижая его на -%. Относительное сужение и относительное удлинение повышаются. На ударной вязкости сфероидизация отражается обычно слабо, однако в тех случаях, когда сфероиды образуются преимущественно по границам зерен, ударная вязкость снижается. Сфероидизация углеродистой и молибденовой стали может сопровождаться графитизацией — распадом цементита с образованием включений графита. Частицы графита ослабляют металлическую матрицу, приводят к концентрации напряжений и облегчают хрупкое разрушение. Особенно опасны образования графита в виде цепочек /5,, /. Металл не обогреваемых деталей котлов и трубопроводов, работающих при температурах выше 0°С, подвержен ползучести. В результате развития ползучести увеличивается диаметр и уменьшается толщина стенок труб. Деталь, проработавшая определенное время в условиях ползучести, разрушается при пластической деформации, во много раз меньшей, чем при кратковременной перегрузке при той же температуре. Повышение рабочих температур на тепловых электростанциях привело к тому, что многие детали работают в условиях, при которых появляется ползучесть //. Для стали Х1МФ усредненный диапазон внутренних напряжений от внутреннего давления без учета добавочных напряжений от собственного веса и веса среды находится в пределах от до МПа (рисунок 1. Рисунок 1. Результаты испытаний на ползучесть: обработка результатов испытаний стати Х1МФ в логарифмических координатах о - v при температурах 0, 0, 0 и 0° С. Штриховкой обозначена область эксплуатации стали Х1МФ ТЭС Оренбургской области. Большую опасность, чем прямые участки, во время эксплуатации представляют собой гибы, работающие в условиях ползучести. Напряжения в материале гибов и отводов распределены неравномерно. В общем случае это сложнонапряженное состояние. Свой вклад в неравномерность поля напряжений вносит разная толщина стенки на нейтральной, внутренней и наружной поверхности, связанная с технологией изготовления гибов. Скорость ползучести .