В брошюре рассматриваются вопросы, связанные с приложением теории надёжности к эксплуатации гидротурбинного оборудования. Приводятся примеры расчётов, иллюстрирующие, как пользоваться предлагаемыми характеристиками. Брошюра рассчитана на широкий круг инженеров, занимающихся эксплуатацией гидротурбинного оборудования.

Предисловие
Введение

Глава первая. Основные определения и понятия теории надёжности
Глава вторая. Основные сведения из теории вероятностей и математической статистики
Глава третья. Критерии и характеристики надёжности
Глава четвертая. Дополнительные характеристики эксплуатационной надёжности гидроагрегатов
Глава пятая. Основные технические показатели эксплуатации, необходимые для статистической обработки. Интенсивность отказов некоторых узлов гидротурбин
Глава шестая. Определение среднего времени между ремонтами по вибрационному состоянию агрегата и другим параметрам

Приложения
Литература

Предисловие

Настоящая работа освещает некоторые вопросы надёжности гидротурбин гидроэлектростанций.

В работе даны основные понятия и определения теории надёжности и теории вероятностей применительно к гидротурбинному оборудованию ГЭС.

Большинство показателей надежности иллюстрировано цифровыми значениями, полученными по некоторым эксплуатируемым агрегатам ГЭС. Кроме общих показателей надёжности, заимствованных из литературы по другим отраслям техники, предлагаются дополнительные коэффициенты, характеризующие различные аспекты эксплуатации гидротурбин.

Особенно важны характеристики, отображающие частоту изменения режима работы гидроагрегатов в условиях данной ГЭС (пуски, сбросы нагрузок, переводы в режим синхронного компенсатора и др.) за рассматриваемый отрезок времени, так как это влияет на надёжность эксплуатации гидроагрегата.

На основании обобщения опыта эксплуатации ряда ГЭС по некоторым узлам гидроагрегатов и вспомогательному оборудованию приведены значения интенсивности их отказов. Данный материал публикуется впервые, и он представляет интерес не только для эксплуатационного персонала ГЭС, но и для заводов, проектных организаций и научно-исследовательских институтов отрасли. Предлагается метод, позволяющий оценить ожидаемое среднее время между ремонтами по вибрационному состоянию агрегата.

Данная работа не претендует на полноту изложения вопроса. Однако автор надеется, что представленный материал будет интересен широкому кругу инженерно-технических работников, работающих в области создания и эксплуатации гидротурбин, позволит в какой-то мере восполнить пробел в литературе по гидротурбинам и будет способствовать повышению надёжности гидротурбинного оборудования гидроэлектрических станций.

Автор выражает признательность инженерам H.Т. Науменко и Л.Б. Кеммерих, которые помогли в сборе и частичной обработке статистического материала по эксплуатации. Автор благодарен профессору М.М. Орахелашвили, который своими критическими замечаниями помог существенно улучшить книгу.

Введение

Гидротурбиностроение в СССР — одна из ведущих отраслей промышленности. За последнее двадцатилетие в нашей стране созданы крупнейшие в мире и по мощности и по размерам гидротурбины. Аварийное отключение мощного агрегата от энергосистемы приносит значительные потери электроэнергии для потребителя и как следствие потери в выпуске промышленной продукции. Поэтому вопросы надежности гидроагрегатов в настоящее время стоят особенно остро.

Надежность оборудования закладывается при проектировании и изготовлении, но выявляется только в процессе эксплуатации. Обычно под надёжностью понимается способность изделия выполнять в определенных условиях эксплуатации все заданные функции, сохраняя рабочие параметры в пределах установленных допусков в течение определенного интервала времени.

Надёжность является показателем качества машины в широком смысле этого понятия. Надёжность определяется следующими факторами: качеством проектирования (конструирование и расчеты), изготовления, монтажа и эксплуатации (включая ремонт).

В процессе эксплуатации выявляются ошибки и просчёты, допущенные при конструировании машины. Выявляется также качество изготовления и монтажа. Поэтому на персонале ГЭС лежит большая ответственность, заключающаяся не только в правильной эксплуатации поставленного оборудования, но и в своевременном выявлении и устранении возможных заводских и монтажных дефектов.

При вводе оборудования в эксплуатацию необходимо количественно оценить надёжность поставленного оборудования, определить продолжительность работы оборудования до вывода в ремонт, продолжительность сохранения оптимальных параметров и др. Особо острой является проблема обеспечения надёжности после ремонтных работ, проводимых, как правило, в трудных условиях на месте.

Вопросами теории надёжности стали заниматься с I960 г. в радиотехнической промышленности. В настоящее время во всех отраслях промышленности вопросы надежности ставятся на научную основу.

Советские учёные внесли большой вклад в теорию надёжности. Среди этих работ труды академика А.И. Берга, чл. корр. АН СССР В.И. Сифорова, проф. В.В. Болотина, инж. А.М. Половко, И.М. Маликова и др.

В данной работе на основании опыта эксплуатации ряда гидроагрегатов ГЭС Советского Союза показан возможный подход к оценке эксплуатационной надёжности гидроагрегатов с точки зрения теории надёжности. Описываются распространенные неполадки, встречающиеся в практике работы ГЭС, которые снижают надежность выпускаемых гидротурбин, и делаются попытки количественной оценки надёжности гидротурбин.

Надо отметить, что не всегда экономически оправдано стремление проектировщиков к уменьшению заглубления рабочих колёс гидротурбин под уровень нижнего бьефа, стремление получить турбины повышенной быстроходности с форсированным расходом воды и пр. Некоторое удешевление строительства ГЭС и стоимости оборудования приводит к усиленному износу оборудования от действия кавитации и к большим эксплуатационным затратам, в конечном итоге часто превосходящим экономию, подсчитанную на стадии проектирования.

Достаточно отметить такие случаи, как, например:

• гидротурбины Каховской ГЭС с первых лет эксплуатации имели интенсивный кавитационный износ лопастей рабочих колёс. Потеря металла за каждый час работы с одной турбины составляла 50—60 г, имея тенденцию к дальнейшему увеличению после производимых ремонтов;
• интенсивный кавитационный износ пяти рабочих колёс турбин Братской ГЭС в первые годы эксплуатации потребовал для восстановления колес более 50 т электродной стали;
• ремонт кавитационных разрушений лопастей рабочих колёс турбин Волжской ГЭС имени В.И. Ленина требует содержания в штате ГЭС чрезмерно большого количества ремонтного персонала;
• по некоторым ГЭС межремонтный период составляет 1—2 года вместо обычного в 4—5 лет.

Продолжительный простой оборудования ГЭС в восстановительных ремонтах приводит к пережогу топлива на тепловых электростанциях, а иногда и к недоотпуску электроэнергии в системе.

Умение количественно оценивать техническое состояние машины позволит обойтись без её разборки и осмотра, а следовательно, и без остановки, а также без дорогостоящих испытаний отдельных узлов на разрушение и износ.

Предлагаемая работа не претендует на исчерпывающее изложение всех вопросов эксплуатационной надежности гидротурбин, а освещает только некоторые стороны этой важной проблемы. В ней используется часть материала, собранного и обработанного автором по эксплуатации оборудования некоторых действующих длительное время гидроэлектрических станций.

Дальнейшее накопление и статистическая обработка материалов эксплуатации позволят установить, какие критерии надёжности являются определяющими, и дать их нормативные значения, соответствующие требуемому высокому уровню эксплуатации оборудования ГЭС.