размер шрифта

НАДЕЖНОСТЬ В ТЕХНИКЕ- ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ- ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ- ГОСТ 27-002-89 (утв- Постановлением Госстандарта СССР от... Актуально в 2018 году

К терминам "Назначенный срок службы", "Назначенный ресурс", "Назначенный срок хранения" (пп. 4.10; 4.9; 4.11)

Цель установления назначенного срока службы и назначенного ресурса - обеспечить принудительное заблаговременное прекращение применения объекта, по назначению, исходя из требований безопасности или технико-экономических соображений. Для объектов, подлежащих длительному хранению, может быть установлен назначенный срок хранения, по истечении которого дальнейшее хранение недопустимо, например, из требований безопасности.

При достижении объектом назначенного ресурса (назначенного срока службы, назначенного срока хранения), в зависимости от назначения объекта, особенности эксплуатации, технического состояния и других факторов объект может быть списан, направлен в средний или капитальный ремонт, передан для применения не по назначению, переконсервирован (при хранении) или может быть принято решение о продолжении эксплуатации.

Назначенный срок службы и назначенный ресурс являются технико-эксплуатационными характеристиками и не относятся к показателям надежности (показателям долговечности). Однако при установлении назначенного срока службы и назначенного ресурса принимают во внимание прогнозируемые (или достигнутые) значения показателей надежности. Если установлено требование безопасности, то назначенный срок службы (ресурс) должен соответствовать значениям вероятности безотказной работы по отношению к критическим отказам, близким к единице. Из соображений безопасности может быть также введен коэффициент запаса по времени.

Согласно ГОСТ 13377-75 ресурсом называют наработку объекта от начала или возобновления эксплуатации до наступления предельного состояния.

В зависимости от того, как выбирают начальный момент времени, в каких единицах измеряют продолжительность эксплуатации и что понимают под предельным состоянием — понятие ресурса получает различное истолкование.

В качестве меры продолжительности может быть выбран любой неубывающий параметр, характеризующий продолжительность эксплуатации объекта. Единицы для измерения ресурса выбирают применительно к каждой отрасли и к каждому классу машин, агрегатов и конструкций отдельно. С точки зрения общей методологии наилучшей и универсальной единицей остается единица времени.

Во-первых, время эксплуатации технического объекта в общем случае включает не только время его полезного функционирования, но и перерывы, в течение которых суммарная наработка не возрастает, НО! в эти перерывы объект подвергается воздействию окружающей среды, нагрузкам и т.д. Процесс старения материалов вызывает уменьшение общего ресурса.

Во-вторых, назначенный ресурс тесно связан с назначенным сроком службы, определяемым как календарная продолжительность эксплуатации объекта до его списания и измеряемым в единицах календарного времени. Назначенный срок службы в значительной степени связан с темпами научно-технического прогресса в данной отрасли. Применение экономико-математических моделей для обоснования назначенного ресурса требует измерения ресурса не только в единицах наработки, но и в единицах календарного времени.

В-третьих, в задачах прогнозирования остаточного ресурса функционирование объекта на отрезке прогнозирования представляет собой случайный процесс аргументом которого является время.

Исчисление ресурса в единицах времени позволяет поставить задачи прогнозирования в наиболее общей форме. Здесь возможно применение единиц времени как непрерывных независимых переменных, так и дискретных, например, число циклов.

Начальный момент времени при исчислении ресурса и срока службы на стадии проектирования и на стадии эксплуатации определяется по-разному.

На стадии проектирования за начальный момент времени обычно принимают момент ввода объекта в эксплуатацию или, точнее, начало его полезного функционирования.

Для объектов находящихся в эксплуатации, в качестве начального можно выбрать момент последней инспекции или профилактического мероприятия, либо момент возобновления эксплуатации после капитального ремонта. Это может быть также произвольный момент, в который поставлен вопрос о его дальнейшей эксплуатации.

Понятие предельного состояния, соответствующего исчерпанию ресурса, также допускает различное толкование. В одних случаях причиной прекращения эксплуатации служит моральный износ, в других – чрезмерное снижение эффективности, которое делает дальнейшую эксплуатацию экономически нецелесообразной, в-третьих — снижение показателей безопасности ниже предельно допустимого уровня.
Не всегда удается установить точные признаки и значения параметров, при которых состояние объекта следует квалифицировать как предельное. Применительно к котельному оборудованию основанием для его списания служит резкое увеличение интенсивности отказов, продолжительности простоев и расходов на ремонт, что делает дальнейшую эксплуатацию оборудования экономически нецелесообразной.

Выбор назначенного ресурса и назначенного (планового) срока службы – технико-экономическая задача, решаемая на этапе разработки проектного задания. При этом учитывается современное техническое состояние и темпы научно-технического прогресса в данной отрасли, принятые в данное время нормативные значения коэффициентов эффективности капитальных вложений и др.

На стадии проектирования назначенные ресурс и срок службы являются заданными величинами. Задача конструктора и разработчиков подобрать материалы, конструктивные формы, размеры и технологические процессы так, чтобы обеспечить плановые значения показателей для проектируемого объекта. На стадии проектирования, когда объект еще не создан, его расчет, в том числе оценку ресурса, производят на основании нормативных документов, которые в свою очередь основаны (явно или неявно) на статистических данных о материалах, воздействиях и условиях эксплуатации аналогичных объектов. Таким образом, прогнозирование ресурса на стадии проектирования должно быть основано на вероятностных моделях.

Применительно к эксплуатируемым объектам понятие ресурса также можно толковать по-разному. Основным понятием здесь является индивидуальный остаточный ресурс – продолжительность эксплуатации от данного момента времени до достижения предельного состояния. В условиях эксплуатации по техническому состоянию межремонтные периоды также назначаются индивидуально. Поэтому вводят понятие индивидуального ресурса до ближайшего среднего или капитального ремонта. Аналогично вводят индивидуальные сроки для других профилактических мероприятий.

В то же время индивидуальное прогнозирование требует дополнительных расходов на средства технической диагностики, на встроенные и внешние приборы, регистрирующие уровень нагрузок и состояние объекта, на создание микропроцессоров для первичной переработки информации, на разработку математических методов и программного обеспечения, позволяющих получать обоснованные выводы на основании собранной информации.

В настоящее время эта проблема является первоочередной для двух групп объектов.

К первой относятся самолеты гражданской авиации. Именно здесь впервые применены датчики для регистрации нагрузок, действующих на самолет в процессе эксплуатации, а также датчики ресурса, позволяющие судить о накопленных в конструкции повреждениях, а, следовательно, об остаточном ресурсе.

Вторую группу объектов, для которых проблема прогнозирования индивидуального остаточного ресурса стала актуальной, составляют крупные энергетические установки. Это тепловые, гидравлические и атомные электростанции, большие системы для передачи и распределения энергии и топлива. Будучи сложными и ответственными техническими объектами они содержат напряженные узлы и агрегаты, которые при аварии могут стать источником повышенной опасности для людей и окружающей среды.

Ряд тепловых электростанций, рассчитанных на срок службы 25-30 лет, к настоящему моменту выработали свой ресурс. Поскольку оборудование этих электростанций находится в удовлетворительном техническом состоянии, и они продолжают вносить существенный вклад в энергетику страны, возникает вопрос о возможности дальнейшей эксплуатации без перерывов на реконструкцию основных блоков и агрегатов. Для вынесения обоснованных решений необходимо иметь достаточную информацию о нагруженности основных и наиболее напряженных элементов в течение всего предыдущего периода эксплуатации, а также об эволюции технического состояния этих элементов.

При создании новых энергетических установок, среди которых особое значение имеют атомные электростанции, необходимо предусматривать их оснащение не только системами раннего предупреждения отказов, но и более основательными средствами для диагностики и идентификации состояния их основных компонентов, регистрации нагрузок, переработки информации и установления прогноза относительно изменения технического состояния.

Прогнозирование ресурса – составная часть теории надежности. Понятие надежности носит комплексный характер, в него входит ряд свойств объекта.

Учитывая особое место понятий «ресурс (срок службы)» в обеспечении и поддевании летной годности ВС дополнительно к стандартизованным их оп­ределениям необходимы следующие пояснения.

Для авиационной техники ГА в целях обеспечения безопасности, надежно­сти и эффективности эксплуатации могут задаваться:

■ ресурс (срок службы) до списания (технический);

■ назначенный ресурс (срок службы);

■ гарантийный ресурс (срок службы);

■ межремонтный (до 1-го ремонта) ресурс (срок службы),

Указанные виды ресурсов для различных изделий могут определяться и (или) устанавливаться в комплексе, раздельно или не устанавливаться совсем при эксплуатации по техническому состоянию.

Ресурс до списания задается для ВС в целом и основных комплектующих изделий исходя из требований экономичности при условии обеспечения безо­пасности эксплуатации. Ресурс до списания может отрабатываться поэтапно.

При поэтапной отработке ресурса до списания могут устанавливаться:

■ начальный назначенный ресурс;

■ назначенный ресурс.

Порядок обеспечения и отработки в эксплуатации ресурса до списания опре­деляется совместно разработчиком и заказчиком (эксплуатантом), отражается в технических условиях (ТУ) на ВС и комплектующие изделия и устанавливается договором на поставку ВС.

Гарантийный ресурс изделия определяет период действия гарантийных обя­зательств изготовителя (исполнителя работ) и должен обеспечивать соответст­вие качества поставляемой продукции (проводимых работ) установленным в договоре на поставку (выполнение работ) или эксплуатационной документации требованиям. В пределах гарантийного ресурса, как правило, должны устранять без дополнительной оплаты эксплуатантом отказы изделия или заменяться не­качественные изделия (повторно выполняться работы) при соблюдении экс­плуатантом (заказчиком) условий эксплуатации, хранения, транспортирования и установки изделия, определенных ТУ на ВС и КИ (договором на выполнение работ).

Гарантийные ресурсы (сроки службы), устанавливаемые изготовителями ВС и КИ, как правило, охватывают заданный период наработки (календарный срок) с начала эксплуатации ВС в целом и КИ.

Срок хранения изделия с момента изготовления до начала эксплуатации мо­жет входить в гарантийный срок службы, что должно быть отражено в эксплуа­тационной документации на изделие и ТУ на ВС.

Гарантийные ресурсы, устанавливаемые исполнителем восстановительных работ для ВС и основных изделий, охватывают заданный период эксплуатации ВС в целом и (или) комплектующих изделий после выполнения этих работ.

Межремонтный ресурс изделия определяется условиями обеспечения на­дежности и экономичности эксплуатации парка изделий данного типа и уста­навливает ограничение по применению этих изделий, независимо от их факти­ческого технического состояния.

Первый ремонт выполняется при наработке изделий с начала эксплуатации, равной ресурсу до первого ремонта, далее могут устанавливаться межремонтные ресурсы до отработки ресурса до списания.

Межремонтные (до 1-го ремонта) ресурсы могут устанавливаться для ВС в целом и отдельных изделий. Величина межремонтных ресурсов определяется разработчиками ВС и изделий из условий обеспечения ресурса до списания ВС или изделия или устанавливается эксплуатантом и исполнителем работ (ремон­та), исходя из технического состояния изделий, технологий и организации вы­полнения работ при условии обеспечения безопасности, экономичности и эф­фективности эксплуатации данного типа изделий и (или) ВС в целом.

Общие принципы формирования системы ресурсов авиационной техники понимаются следующим образом.

Ресурс до списания является технико-экономической характеристикой со­вершенства изделия авиационной техники и представляет ожидаемый предел экономически эффективного использования изделия по назначению в реальных условиях эксплуатации, который технически заложен в конструкцию при проек­тировании и может быть достигнут и даже превзойден в процессе эксплуатации после проведения комплекса работ по обеспечению безопасности и надежности эксплуатации, подтверждения соответствия установленным требованиям и оп­ределения условий обеспечения выполнения этих требований. Поэтому ресурс до списания задается, а условия его подтверждения (или не подтверждения) ре­гулируются экономическими и техническими взаимоотношениями разработчи­ка, изготовителя и эксплуатанта, устанавливаемыми на основе договорных от­ношений в соответствии с действующими законами и нормативными докумен­тами.

Обеспечение и подтверждение части заданного ресурса до списания реали­зуется, при необходимости, установлением назначенного (начального назначен­ного) ресурса изделиям авиационной техники, которое производится после вы­полнения комплекса ресурсных работ, обосновывающих безопасную и надеж­ную эксплуатацию изделий в установленных пределах наработки (срока служ­бы) с определением всех необходимых, с позиций безопасности и надежности, условий и ограничений на процессы летной и технической эксплуатации. Прак­тически может быть подтверждена как возможность эксплуатации изделия сверх первоначально заданного ресурса до списания, так и невозможность его дости­жения.

В перечень условий и ограничений, обеспечивающих возможность эксплуа­тации изделия в пределах назначенного ресурса, как правило, включаются кон­трольно-восстановительные работы (КВР) по контролю технического состояния, ремонту или замене элементов (деталей, узлов, блоков) изделия, которые долж­ны быть выполнены на различных этапах отработки назначенного ресурса. По общности технологических или организационных условий выполнения эти ра­боты группируются в комплексы, выполняемые через заданные интервалы нара­ботки ВС в целом, часто с использованием специального оснащения, оборудо­вания, документации и специалистов. При этом может быть организационно и экономически целесообразно выполнять КВР на специализированных предпри­ятиях, которые осуществляют их качественно, с оказанием дополнительных ус­луг (таких как восстановление внешнего вида, соответствия нормам техниче­ских параметров и др.), не связанных непосредственно с безопасностью экс­плуатации ВС в целом. В этом случае периодичность выполнения КВР может устанавливаться как межремонтный ресурс в целом для ВС, так и отдельным его изделиям, что закрепляет организационное оформление условий выполнения комплексов КВР на специализированном предприятии или в подразделении экс­плуатанта. Таким образом, межремонтный ресурс устанавливает не технические, а организационные формы выполнения условий отработки ресурса до списания (назначенного ресурса), связанные с восстановлением технического состояния изделия авиационной техники, и не является обязательным к назначению.

Ресурс до списания (назначенный) также может не устанавливаться для ВС в целом, а определяется экономической целесообразностью восстановления лет­ной годности ВС и условиями ее поддержания на рассматриваемом интервале (этапе) эксплуатации ВС.

Условия обеспечения летной годности ВС устанавливает изготовитель, раз­работчик и реализует эксплуатант, который определяет для себя экономическую целесообразность проведения работ по обеспечению летной годности ВС при отработке назначенного ресурса с целью продолжения дальнейшей эксплуата­ции ВС. При экономической нецелесообразности выполнения работ по поддер­жанию летной годности ВС (большой объем доработок и т. д.) эксплуатант мо­жет прекратить дальнейшую эксплуатацию экземпляра ВС, хотя технические качества ВС могут обеспечивать его дальнейшую эксплуатацию на уровне установленных требований, но с большими затратами средств, труда или вре­мени.

Изложенные выше термины, определения и пояснения к ним положены в ос­нову систем ТОиР ВС гражданской авиации России.

АННОТАЦИЯ. Рассматриваются понятия «назначенный ресурс» и «назначенный срок службы оборудования». Обсуждается взаимосвязь этих показателей с техническим состоянием оборудования.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: парковый ресурс, назначенный ресурс, назначенный срок службы, индивидуальный ресурс, техническое состояние, техническое диагностирование.

Ведение

Основную причину катастрофы на гидроагрегате № 2 Саяно-Шушенской ГЭС в августе 2009 г. многие связывают с высокой степенью износа оборудования. В качестве основного аргумента приводятся данные об исчерпании назначенного срока службы данного гидроагрегата в ноябре 2009 г. Другими словами, авария произошла за три месяца до достижения этого срока. Данное утверждение не выглядит бесспорным, ем более что временное рабочее колесо гидротурбины (её наиболее ответственный и повреждаемый узел) было заменено на штатное на ГА b 2 в ноябре 1986 г. Чтобы разобраться в этом тросе, необходимо ещё раз обратиться к терминам, относящимся к показателям надежности оборудования, и вспомнить историю назначения этих характеристик.

Что такое «назначенный ресурс» и «назначенный срок службы»

Согласно ГОСТ 27.002-89 под назначенным ресурсом понимается «суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния», а под понятием «назначенный срок службы» - «календарная продолжительность эксплуатации, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния».

Оба определения достаточно категоричны и не допускают их различного толкования, если бы не приведенное в том же стандарте примечание: «Примечание. По истечении назначенного ресурса (срока службы...) объект должен быть изъят из эксплуатации, и должно быть принято решение, предусмотренное соответствующей нормативно-технической документацией - направление в ремонт, списание, уничтожение, проверка и установление нового назначенного срока и т.д.».

Оказывается, жизнь оборудования не заканчивается с исчерпанием его назначенного ресурса (срока службы). Именно это и реализуется на практике и в нашей стране, и за рубежом. Российская экономика не готова сегодня выводить из эксплуатации энергетическое оборудование, отработавшее назначенный ресурс или срок службы.

Но это не означает, что на электростанциях страны должно эксплуатироваться оборудование, не удовлетворяющее требованиям безопасности и надежности. Продление ресурса (срока службы) оборудования, зданий и сооружений сверх назначенного должно обосновываться и должным образом оформляться.

Следует дать пояснения к определениям назначенного ресурса и назначенного срока службы.

Несмотря на схожесть определений этих терминов, они между собой в корне отличаются. Ресурс, как правило, назначается для элементов оборудования, работающего при температуре 450°С и выше, т.е. в условиях протекания в металле процессов ползучести и активных структурных превращений, приводящих к неминуемому достижению предельного состояния металла, потере оборудованием работоспособного состояния. Под назначенный ресурс конструктор оборудования подбирает типоразмер деталей, материал и условия их эксплуатации. Ресурс оборудования можно рассчитать и спрогнозировать.

Назначенный срок службы выбирается из экономических соображений и трактуется как срок накопления амортизационных начислений, достаточных для замены устаревшего оборудования на новое. Часто для оборудования с различным назначенным сроком службы используются одни и те же нормы расчета на прочность. Предполагается, что оборудование должно эксплуатироваться не менее назначенного срока службы. При исчерпании назначенного срока службы при удовлетворительном состоянии оборудования назначается новый срок, который обосновывается опытом эксплуатации и гарантированно не приведет к выходу из строя оборудования до очередной ревизии. Неверно требовать от организации, эксплуатирующей оборудование, и экспертных организаций, проводящих техническое диагностирование, рассчитывать и обосновывать остаточный ресурс низкотемпературных элементов энергоустановок, поскольку для этих деталей корректно рассчитать остаточный ресурс нельзя.

Назначение срока службы не исключает протекания низкотемпературных процессов износа, приводящих к более раннему выходу из строя оборудования, таких, как коррозия, эрозия и др. Если конструктивно не удается исключить риск раннего выхода из строя оборудования, ему присваивается статус быстроизнашиваемого. Для такого оборудования порядок контроля и замены специально описывается в нормативных документах.

Для оборудования тепловых электростанций отдельно назначается ресурс для высокотемпературных элементов и срок службы для остальных деталей. Так, в ГОСТ 27625-88 отмечается:

«2.1.4. Полный назначенный срок службы энергоблока и входящего в него основного оборудования выпуска до 1991 г. - не менее 30 лет, оборудования выпуска с 1991 г. - 40 лет, кроме быстроизнашиваемых элементов оборудования, перечень и сроки службы которых установлены в стандартах или технических условиях на конкретный вид оборудования.

2.1.5. Полный назначенный ресурс составных частей оборудования энергоблока, работающих при температуре 450°С и выше, - не менее 200000 ч, кроме быстроизнашиваемых элементов, перечень и сроки службы которых установлены в стандартах или технических условиях на конкретный вид оборудования.»

История появления терминов парковый ресурс и индивидуальный ресурс

Согласно под парковым ресурсом понимается: «наработка однотипных по конструкции, маркам стали и условиям эксплуатации элементов теплоэнергетического оборудования, в пределах которой обеспечивается их безаварийная работа при соблюдении требований действующей нормативной документации». Индивидуальный ресурс - это «назначенный ресурс конкретных узлов и элементов, установленный расчетно-опытным путем с учетом фактических размеров, состояния металла и условий эксплуатации».

При создании энергоблоков 150 - 300 МВт назначенный ресурс их высокотемпературных элементов составлял 100 тыс.ч. Наработка головных блоков приблизилась к этому ресурсу к концу 70-х годов прошлого века. При существовавшей в то время степени загрузки энергомашиностроительных предприятий реализовать программу повсеместной замены оборудования достигшего назначенного ресурса не представлялось возможным. Поэтому по инициативе, прежде всего, турбостроительных заводов, было высказано пожелание увеличить назначенный ресурс энергоблоков. Для решения данной проблемы по заданию трёх министерств (министерств энергетики, энергетического машиностроения и тяжелого машиностроения) были образованы несколько межведомственных комиссий, которые организовали проведение серии комплексных научно-исследовательских работ. В рамках этих работ анализировался опыт эксплуатации энергоблоков, исследовался длительно работавший металл ответственных элементов оборудования, разрабатывались методы и средства контроля металла и технического диагностирования. Силами специализированных бригад проводился выборочный контроль этих элементов на электростанциях. Итогом работы межведомственных комиссий стало решение об увеличении назначенного ресурса энергоблоков сначала до 170 тыс.ч, а затем и до 220 - 270 тыс.ч. Для того чтобы отличить новый назначенный ресурс от ресурса, назначенного при проектировании оборудования, его назвали парковый ресурс. Было принято волевое решение приравнивать ресурс энергоблока к ресурсу паровой турбины, а её ресурс, в свою очередь, к ресурсу высокотемпературных роторов. Считается, что замена этой наиболее ответственной и дорогостоящей детали турбины и блока делает нерентабельным и нецелесообразным продолжение срока эксплуатации остальных узлов и деталей блока. При этом другие высокотемпературные элементы котлов, турбин и паропроводов могут иметь свой парковый ресурс, не совпадающий с парковым ресурсом энергоблока. В случае более раннего исчерпания этими элементами своего ресурса должна производиться их замена, а эксплуатация блока будет продолжена.

Понятие парковый ресурс относится только к высокотемпературным элементам тепломеханического оборудования ТЭС.

Увеличить более чем в два раза назначенный ресурс энергоблоков позволили два фактора:

Существовавший ранее при проектировании подход к расчету на прочность был избыточно консервативен;

В 1971 г. из-за массовых повреждений труб поверхностей нагрева паровых котлов директивно была снижена температура острого пара и пара горячего промперегрева с 565 до 545°С. Для применяемого в теплоэнергетике класса сталей снижение температуры на 20° эквивалентно увеличению остаточного ресурса металла высокотемпературных элементов, ориентировочно, в четыре раза.

Позднее (в середине 80-х годов) аналогичная попытка увеличения назначенного ресурса была предпринята применительно к блокам 500 - 800 МВт. Но для этих энергоблоков по итогам всестороннего рассмотрения значение паркового ресурса было оставлено на уровне 100 тыс.ч., поскольку эти блоки уже изначально проектировались на ресурс 100 тыс. ч. при температуре эксплуатации 540°С, а нормы расчета на прочность к тому времени были актуализированы.

Справедливости ради следует отметить, что не для всех элементов оборудования энергоблоков парковый ресурс превысил значения первоначально назначенного ресурса 100 тыс.ч. Для некоторых типоразмеров паропроводов парковый ресурс гибов по результатам анализа составил 70-90 тыс.ч.

К 90-м годам наработка головных блоков приблизилась к значениям паркового ресурса, но актуальность продления срока их службы сохранилась. Второй этап кампании по продлению ресурса установленного оборудования был связан с ведением понятия индивидуального ресурса. Значения паркового ресурса устанавливаются, исходя из наиболее неблагоприятного сочетания показателей, характеризующих эксплуатацию оборудования и свойства металла ответственных элементов. При рассмотрении возможности продления ресурса конкретного оборудования, как правило, имеются дополнительные резервы, позволяющие назначить дополнительный ресурс эксплуатации без снижения показателей надежности. По опыту ВТИ прогнозируется, что индивидуальный ресурс ответственных элементов тепломеханического оборудования превысит парковый ресурс в среднем в полтора раза. Из-за фактора -неопределенности при назначении индивидуального ресурса оборудования не разрешается единовременно продлевать его ресурс (срок службы) более чем на 50 тыс.ч. или 8 лет. Поэтому за срок службы оборудования возможно несколько процедур продления ресурса (срока службы).

Применительно к современным условиям наиболее актуализированная процедура продления ресурса описана в стандарте организации СТО "7330282.27.100.001-2007 . Ответственность за организацию процедуры продления ресурса установленного энергетического оборудования возлагается на руководителя эксплуатирующей организации. К техническому диагностированию ответственных элементов оборудования должна привлекаться специализированная или квалифицированная экспертная организация. По результатам технического диагностирования с учетом оценки целесообразности дальнейшей эксплуатации решение о продлении индивидуального ресурса оборудования принимает владелец оборудования. Федеральный орган исполнительной власти, уполномоченный в области промышленной безопасности, утверждает заключение специализированной или экспертной организации, если объект относится к оборудованию, работающему под избыточным давлением, либо при температуре более 115°С.

В исключительных случаях, даже при приближении состояния металла к предельному, ресурс оборудования можно продлить, применяя соответствующие технологии ремонта или накладывая ограничения на режимы его эксплуатации. Среди ремонтных технологий наибольшее распространение получила восстановительная термическая обработка (ВТО) паропроводов. В ряде случаев после проведения ВТО удается назначить паропроводу повторно ресурс, равный по величине парковому.

Взаимосвязь технического состояния оборудования с его наработкой и сроком службы

Техническое состояние оборудования можно оценивать как по показателям надежности, так и по эффективности эксплуатации.

Бытует мнение, что физический ресурс оборудования, установленного на объектах электроэнергетики, исчерпан и, того и гляди, завтра начнутся массовые разрушения и отказы. На самом деле ресурс (срок службы) оборудования можно продлевать до бесконечности, но при условии, что оборудование своевременно и качественно проходит техническое диагностирование и его элементы, исчерпавшие физический (предельный) ресурс, своевременно ремонтируются или заменяются. Не сами технические устройства имеют предельный ресурс, а их высоконагруженные элементы и детали. К примеру, не паровой котел имеет предельный ресурс по показателям надежности, а его элементы, такие, как трубы поверхностей нагрева, коллекторы, барабан, перепускные трубы. Зачастую, за срок службы котла его часто повреждаемые элементы заменяются несколько раз.

Однако это не означает, что энергетическое оборудование целесообразно эксплуатировать сколь угодно долго. С наработкой оборудования неминуемо будут расти затраты на его ремонт и техническое обслуживание. В условиях сдерживания роста тарифов на электрическую и тепловую энергию, начиная с определенного момента, будет невыгодно эксплуатировать длительно работавшее оборудование. Это момент и следует отождествлять с физическим износом оборудования.

Как отмечалось выше, не только показатели надежности характеризуют техническое состояние оборудования. С наработкой оборудования неминуемо будут ухудшаться и его технические показатели, отражающие эффективность энергоустановки. При ремонте тепломеханического оборудования большой объем работ связан с восстановлением зазоров, сокращением присосов и т.п. Требование поддержания технических показателей на приемлемом уровне будет также приводить к росту ремонтных затрат по мере старения оборудования. Так как эффективность эксплуатации энергоустановок не относится к категории безопасности, решение о приемлемом уровне эффективности оборудования принимает его владелец самостоятельно без участия федеральных органов власти.

Оценка технического состояния по обоим показателям напрямую зависит от качества проведения технического диагностирования оборудования, а именно - от применяемых методов и средств диагностики, квалификации экспертов и понимания ими реальных процессов, приводящих к исчерпанию ресурса. Применительно к большинству элементов тепломеханического оборудования ТЭС накопленный за многие десятилетия опыт позволяет сформулировать необходимый и достаточный объем контроля металла и иных видов диагностики, исключающий массовый выход оборудования из строя. Для некоторых элементов оборудования протекающие в металле процессы пока не достаточно изучены. Например, с 2003 г. стали обнаруживаться массовые повреждения валов сборных роторов паровых турбин частей низкого и среднего давления. До окончательного изучения природы этих повреждений и решения данной проблемы, чтобы исключить разрушение роторов при эксплуатации, в действующих стандартах предусмотрен контроль валов всех типов роторов после наработке 100 тыс.ч, далее -каждые 50 тыс.ч со снятием насадных дисков.

В электроэнергетике наряду с описанным подходом, основанным на изучении физических процессов, протекающих при эксплуатации оборудования, все большее распространение получает формализованный подход, увязывающий напрямую техническое состояние оборудования с его наработкой. Примером такой методологии может служить нормативный документ ОАО РАО «ЕЭС России» , в основу которого положена широко применяемая в международной практике методология фирмы Deloitte&Touche.

Согласно этой методологии физический износ оборудования рассчитывается как отношение его фактического срока службы к назначенному. Анализ степени физического износа оборудования осуществляется по шкале приведенной в табл. 2. По данной методологии ЗАО «АйТи Энерджи Аналитика» провел оценку технического состояния оборудования гидроэлектростанций России . По его анализу больше половины установленных на ГЭС гидротурбин имеют физический износ, превышающий 95% (группа «3» по табл. 2). Иными словами, это оборудование может быть использовано только в качестве металлолома. В работоспособные группы (от «А» до «Д») попало всего лишь 23% проанализированного парка гидротурбин. При этом гидроагрегат № 2 Саяно-Шушенской ГЭС по данной оценке занимал далеко не самую худшую позицию.

Данный подход может, конечно, служить неким ориентиром для владельца о сроках подготовки к замене оборудования, но ни в коем случае не снимает с него ответственности за проведение диагностики оборудования и адекватное реагирование на её результаты.

Выводы

1. Не исчерпание срока службы оборудования определяет угрозу безопасности и надежности его эксплуатации, а отсутствие объективной информации о техническом состоянии оборудования.

2. Формализованный подход к оценке технического состояния оборудования, основанный на сопоставлении фактического и назначенного сроков службы, не может заменить необходимость проведения технического диагностирования конкретных объектов, а лишь дополняет его.

Основным источником всех наших проблем является человеческий фактор, определяющий уровень безопасности и надежности оборудования на всех этапах его жизненного цикла, включая формирование общей технической политики в отрасли.

Литература

1. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.

2. ГОСТ 27625-88. Блоки энергетические для тепловых электростанций. Требования к надежности, маневренности и экономичности.

3. РД 10-577-03. Типовая инструкция по контролю металла и продлению срока службы основных элементов котлов, турбин и трубопроводов тепловых электростанций. М., ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность», 2004.

4. СТО 17230282.27.100.005-2008. Основные элементы котлов, турбин и трубопроводов ТЭС. Контроль состояния металла. Нормы и требования. М., НП «ИНВЭЛ», 2009.

5. Тумановский А.Г., Резинских В.Ф. Стратегия продления ресурса и технического перевооружения тепловых электростанций. «Теплоэнергетика», №6,2001 г., с. 3-10.

6. СТО 17330282.27.100.001 - 2007. Тепловые электрические станции. Методики оценки состояния основного оборудования. М., НП «ИНВЭЛ», 2007.

7. Методология и руководство по проведению оценки бизнеса и/или активов ОАО РАО «ЕЭС России» и ОАО ДЗО РАО «ЕЭС России», Deloitte&Touche, 2003 г.

8. Рэнкинги физического износа оборудования ГЭС. ЗАО «АйТи Энерджи Аналитика». М., 2009,с. 49.

В теории надежности используются следующие временные понятия надежности , которые в свою очередь являются и ее показателями.

Наработка – продолжительность или объем работы системы.

Наработка до отказа – наработка системы от начала эксплуатации до возникновения первого отказа.

Наработка между отказами – наработка системы от окончания восстановления его работоспособного состояния после отказа до возникновения следующего отказа.

Время восстановления – продолжительность восстановления работоспособного состояния системы.

Ресурс – суммарная наработка системы от начала ее эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние.

Срок службы – календарная продолжительность эксплуатации от начала эксплуатации системы или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние.

Срок сохраняемости – календарная продолжительность хранения и (или) транспортирования объекта, в течение которой сохраняются в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять заданные функции.

По истечении срока сохраняемости объект должен соответствовать требованиям безотказности, долговечности и ремонтопригодности, установленным нормативно-технической документацией на объект

Остаточный ресурс – суммарная наработка системы от момента контроля его технического состояния до перехода в предельное состояние.

Аналогично вводятся понятия остаточной наработки до отказа, остаточного срока службы и остаточного срока хранения.

Назначенный ресурс – суммарная наработка, при достижении которой эксплуатация системы должна быть прекращена независимо от его технического состояния.

Назначенный срок службы – календарная продолжительность эксплуатации, при достижении которой эксплуатация объекта должна быть прекращена независимо от его технического состояния.

По истечении назначенного ресурса (срока службы, срока хранения) объект должен быть изъят из эксплуатации и должно быть принято решение, предусмотренное соответствующей нормативно-технической документацией - направление в ремонт, списание, уничтожение, проверка и установление нового назначенного срока и т. д.

Перечисленные понятия относятся к конкретно взятому индивидуальному объекту. Имеется важное различие между величинами, определяемыми этими понятиями, и большинством величин, характеризующих механические, физические и другие свойства индивидуального объекта. Например, геометрические размеры, масса, температура, скорость и пр. могут быть измерены непосредственно (в принципе, в любой момент времени существования объекта). Наработка индивидуального объекта до первого отказа, его наработка между отказами, ресурс и т.п. могут быть определены лишь после того, как наступил отказ или было достигнуто предельное состояние. Пока эти события не наступили, можно говорить лишь о прогнозировании этих величин с большей или меньшей достоверностью.

Ситуация осложнена из-за того, что наработка, ресурс, срок службы и срок сохраняемости зависят от большого числа факторов, часть которых не может быть проконтролирована, а остальные заданы с той или иной степенью неопределенности.

Цель установления назначенного срока службы и назначенного ресурса – обеспечить принудительное заблаговременное прекращение применения объекта по назначению, исходя из требований безопасности или технико-экономических соображений. Для объектов, подлежащих длительному хранению, может быть установлен назначенный срок хранения, по истечении которого дальнейшее хранение недопустимо, например, из требований безопасности.

При достижении объемом назначенного ресурса (назначенного срока службы, назначенного срока хранения), и зависимости от назначения объекта, особенности эксплуатации, технического состояния и других факторов объект может быть списан, направлен в средний или капитальный ремонт, передан для применения не по назначению, переконсервирован (при хранении) или может быть принято решение о продолжении эксплуатации.