Разработка, создание и применение на АЭС системы прямого измерения расхода пара в паропроводах парогенераторов

Построение принципиальной схемы атомной энергетической установки как объекта управления. Проектирование системы автоматического регулирования ядерного реактора. Обоснование выбора метода измерения расхода пара в паропроводах парогенераторов ПГВ-1000.

Рубрика Физика и энергетика
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 06.12.2019
Размер файла 3,5 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Дополнительная погрешность корректора при изменении напряжения питания и температуры в заданном диапазоне не более 0,5 от основной погрешности.

Дискретность отсчета - устанавливается программно. Задаваться может любое число в пределах от 1 до 400.

Периодичность измерения - не более 0,02 с. Длительность измерения - 0,001 сек.

2.5.2 Разработка алгоритма вычисления расхода пара

Система прямого измерения расхода пара в паропроводе парогенератора ПГВ-1000 должна учитывать изменение давления пара, как в стационарных так, особенно в переходных режимах работы энергоблока. С этой целью, автором был предложен алгоритм вычисления расхода пара с учетом изменения давления пара в паропроводе [54]. В схеме измерения расхода пара для этой цели, как уже указывалось выше, был разработан блок вычисления КТ1, блок схема которого представлена на рис. 3.18.

Рис. 3.18 Блок-схема вычисления расхода пара.

Входными сигналами блока КТ1 является электрические сигналы от датчиков перепада давления на пневмометрической трубке и давления пара, выходным - сигнал по расходу пара.

Рассмотрим алгоритм вычисления расхода пара при использовании датчиков измерения перепада давления и давления с выходными токовыми сигналами в диапазоне 4 - 20 мА (см. рис. 3.18). Скорость и расход пара в трубопроводе, измеренный с помощью пневмометрической трубки осуществляется формулами (3.23, 3.24)

, м/c (3.23)

, кг/c (3.24)

где а* = 0,718 - коэффициент расхода пневмометрической трубки для натурного паропровода Ду 580; Gn - расход пара в паропроводе; Wcp - средняя скорость потока пара; АРШМ - измеренный перепад давления на трубке; F - площадь сечение паропровода Ду580; р" - плотность пара.

При номинальном давлении пара в паропроводах равным 6,27МПа

(64 кг/см ) и коэффициент расхода а*, расход пара на основании формул (3.23 и 3.24) будет равен , кг/с (3.25)

В канале измерения расхода могут, используются датчики избыточного давления и перепада давления типа «Сапфир-22», «Метран-22» с токовыми сигналами 0 - 5 мА или 4-20 мА. В качестве примера ниже приводится описание алгоритма корректировки для сигнала 4-20 мА.

Диапазон измерения датчика перепада давления (=0-100 кПа), величина тока (I=4-20 мА). Диапазон измерения датчика давления (Р = 0 - 10 МПа), величина тока (I=4 - 20 мА).

Измеренная величина перепада давления и давления с помощью соответствующих датчиков определяются следующими соотношениями:

, Па (3.26)

, Па (3.27)

где ,- максимальные пределы измерения датчиков перепада давления и давления;

- измеряемый токовый сигнал датчиков при определенных значениях расхода и давлении в паропроводе;

- минимальные и максимальные пределы измерения датчиков (пределы измерения 4 и 20 мА).

После подстановки (3.25) в (3.26) получаем общую формулу расхода пара через выходной ток преобразователя перепада давления,

а) для токовых сигналов 4-20 мА

, кг/с (3.28)

б) для токовых сигналов 0-5 мА

, кг/c (3.29)

Запишем линейную связь между выходным током блока КТ1 используя функцию блока извлечения корня (БИК) и расходом пара через входное значение тока от преобразователя перепада давления:

(3.30)

Где - выходной токовый сигнал от блока КТ1 (с функцией БИК), мА;

- нижний предел изменения выходного токового сигнал (с БИК), мА;

- диапазон изменения выходного сигнала (с БИК), мА;

- диапазон изменения входного сигнала, мА;

- текущее значение входного сигнала, мА;

- нижнее предельное значение входного сигнала, мА.

отсюда следует , далее приводим к виду.

(3.31)

Запишем общую формулу расхода пара через выходной токовый сигнал блока КТ1 и датчика перепада давления.

а) от преобразователя перепада давления - :

, кг/c (3.32)

б) от блока КТ1 - :

, кг/c (3.33)

далее прировняем левую и правую часть, тогда

приводим к виду (3.34)

Для определения отношения плотностей пара в паропроводе использовано то обстоятельство, что отношение плотностей параприведенное к номинальному давлению в ПГ (=64ата) практически пропорционально отношению давлений в диапазоне 50 + 80 aтa [28,29]. График зависимости относительной плотности насыщенного пара от изменения давления приведена на рис.3.19

Рис. 3.19 График зависимости изменения относительной плотности пара от давления пара в паропроводе

Преобразуем отношение через токовый сигнал преобразователя давления.

(3.35)

где 14,24 мА - токовый сигнал от датчика давления при Р = 64 aтa. Используем формулы (3.31, 3.32) для вывода окончательной формулы. Окончательная формула алгоритма, обеспечивающая линейную зависимость измеряемого расхода от выходного тока блока КТ1 с учетом изменения давления в ГПК примет вид:

(3.36)

Расход пара через выходной токовый сигнал блока КТ1 на основании формул (3.33,3.36) будет равен

,кг/с (3.37)

Расчетные зависимости расходов пара от входных токовых сигналов блока КТ1 и датчика перепада давления вычисленные по формулам (3.30, 3.32) представлены на рис. 3.20.

Рис. 3.20 Расчетная зависимость расхода пара для токового сигнала 4-20 мА.

1 - расхода пара рассчитан через входной ток по формуле (3.31);

2 - расход пара для выходного тока КТ1 рассчитан по формуле (3.32).

3.5.3 Калибровочные характеристики блока вычисления

Калибровочная характеристика блока КТ1 устанавливает связь между расходом пара и выходным током корректора. Определение калибровочных характеристик КТ1 осуществляется с помощью электрической схемы. На входные клеммы КТ1 «» и «» подаются рассчитанные токовые сигналы и сравниваются с выходным токовым сигналом «Выход».

Типовая калибровочная характеристика блока КТ1 в виде зависимости расхода пара от выходного тока корректора при давлениях 8,0; 6,4; 5,0 МПа применительно к условиям на натурном паропроводе ПГ при коэффициенте расхода а* и диаметре паропровода Ду580 мм для преобразователей токовых сигналов с диапазоном 4-20мА рассчитаны по формуле (3.34) представлена в табл. 2.2 и на рис. 3.21

Табл. 2.2

Калибровочная характеристика блока КТ1 (4 - 20 мА)

Калибровочные характеристики блока КТ1 были проверены при лабораторных испытаниях измерительной схемы (см. табл. 2.2). При этих испытаниях на вход корректора подавались соответствующие токи от источников тока. Результаты испытаний хорошо согласуются с расчетами по формулам (3.30, 3.31). Из графика (рис. 3.21) видно, что расход пара линейно зависит от выходного тока блока КТ1.

Вычислительные блоки КТ1 прошли приемо-сдаточные испытания согласно техническим условиям СДАИ.411531.043 ТУ [55].

По электромагнитной совместимости преобразователь полностью соответствует требованиям ТУ [55], согласно протоколу соответствия параметров ЭМС ГОСТ Р 50746-2000

Рис. 3.21 Калибровочная характеристика блока КТ1 для входного тока =4- 20 мА и давлений 5,0; 6,4; 8,0 МПа

Соответствие преобразователя требованиям по надежности подтверждено протоколом испытаний на безотказность и назначенный ресурс, проведенными по программе СДАИ.411531.043 ПМ1.

3.8 Описание схемы установки пневмометрических трубок и схемы измерений

Испытания системы прямого измерения расхода пара осуществлялось на всех 4-х парогенераторах ПГВ-1000 блока АЭС. Для этого были изготовлены 4 одинаковых комплекта пневмометрических трубок с микропроцессорными блоками вычисления и датчиками перепада давления. Трубки устанавливались на прямых горизонтальных участках паропроводов Ду 580 мм с учетом требований [60], исключающих влияние на измерение расхода местных возмущений потока. Схемы установки пневмометрических трубок на паропроводах и трассировки самих паропроводах показаны на рис. 3.22, 3.23, соответственно. В трубопроводах трубки устанавливались горизонтально, с расположением отверстий отборов давлений на расстоянии от стенки трубы равным 0,25 ее радиуса [60]. Такое расположение обеспечивало в соответствии с рекомендациями [59] измерение средней по сечению трубы скорости потока.

Рис. 3.22 Схема установки пневмометрических трубок на паропроводах энергоблока АЭС

Рис. 3.23 Схема трассировки паропроводов и расположение измерительных участков в помещениях 910/1 и 910/2 (отм. +33) [60]

Принципиальная схема измерения расхода пара (рис.3.24.) включает в себя:

-пневмометрическую трубку измерения перепада давления (2), установленную в паропроводе (1);

- импульсные линии (4) с запорными вентилями (3);

- датчики перепада давления (5) типа «Сапфир»-22ДЦ класса 0,25;

- отбор статического давления с датчиком давления (6) типа «Сапфир»- 22ДИ класса 0,25;

- блок обработки данных - корректор тока КТ1 (7);

- вторичную аппаратуру регистрации записи и обработки информации (АСУТ/УВС)

4. Техническое обслуживание и ремонт систем и элементов АСУ ТП

4.1 Виды ремонта систем и элементов АСУ ТП

Система технического обслуживания представляет собой комплекс организационно-технических мероприятий для поддержания работоспособности изделия при хранении и транспортировке, при подготовке к использованию, а также ремонт, поверку и профилактическое обслуживание.

Ремонтом называется комплекс работ для поддержания и восстановления работоспособности изделия. Необходимость ремонта приборов и систем контроля АЭС вызывается, главным образом, изменением их характеристик в процессе эксплуатации, приводящим к снижению точности, в результате чего погрешность приборов и систем контроля АЭС со временем выходит за допустимые пределы. Обусловлено это в первую очередь увеличением сил трения в подвижных элементах приборов и систем в результате износа и изменения формы трущихся поверхностей, разрушения смазки и постепенного загрязнения узлов кинематики в местах сочленения, изменения характеристик упругих элементов. На изменение характеристик сказывается также и процесс естественного старения, сопровождающийся изменением параметров полупроводниковых элементов, резисторов, а также увеличением переходных сопротивлений электрических контактов [61].

Процессы износа и старения во многих случаях зависят от условий и характера эксплуатации приборов и систем контроля. Наличие вибраций и ударов, повышенная влажность, высокая температура, радиоактивная и агрессивная среда, запыленность в местах установки приборов ускоряют указанные про цессы. В неизменных эксплуатационных условиях можно оценить влияние этих процессов на точность показаний приборов и установить межремонтные сроки, по истечении которых прибор должен быть подвергнут ремонту, прежде чем его погрешность выйдет за допустимые пределы.

Все работы по ремонту систем и элементов АСУ ТП проводятся во время планово-предупредительных ремонтов. Планово-предупредительный ремонт это система запланированных мероприятий по уходу, надзору и ремонту, направленных на предотвращение прогрессивного нарастания износа, на предупреждение аварий и поддержание оборудования в состоянии постоянной эксплуатационной готовности. Система ППР включает проводимые по графику текущие, средние и капитальные ремонты, а также и проверки оборудования.

Текущий ремонт, как правило, производится без снятия прибора с места установки сразу же после выявления неисправности. Этот ремонт не связан с разборкой прибора и заключается в замене отдельных деталей, т.е. замене полупроводниковых элементов, реле, пишущих перьев и т.д. Кроме того, может производиться чистка реохордов, восстановление оборванных проводников или нарушенных паек, чистка контактов, замена блоков, модулей.

Текущие ремонты не планируются, а производятся по мере необходимости.

Среднему ремонту подвергаются приборы и системы, имеющие износ деталей, загрязненность, нарушение характеристик механических и электрических элементов и как следствие перечисленного - повышенную погрешность. Средний ремонт заключается в полной чистке прибора с частичной его разборкой, смазке трущихся поверхностей, замене подшипников и мелких второстепенных деталей. Предусматривается регулировка кинематики, подстройка электрических элементов, чистка контактных поверхностей.

Капитальному ремонту подвергаются приборы и узлы, имеющие значительный износ деталей, а также приборы, вышедшие из строя вследствие серьезных повреждений из-за неправильной или небрежной эксплуатации. Ремонт изношенных приборов и узлов производится в плановом порядке по графикам, исходя из установленных для АЭС сроков капитальных ремонтов приборов и систем.

4.2 Определения надежности спроектированной системы и ее составляющих

Под надёжностью АСУ ТП ЭБ понимают комплекс показателей, среди которых важное место занимает вероятность выполнения функций контроля, управления и защиты за заданный промежуток времени. Выполнение этих функций зависит от вида получаемой информации и способов её обработки, надёжности используемых технических средств и человеческой надёжности операторов и ремонтного персонала.

Требования к повышению надёжности технических средств АСУ ТП:

1) улучшение качества изготовления и принципов построения элементов системы;

2) улучшение структуры и введение избыточности;

3) повышение надёжности в процессе эксплуатации.

Первые два способа повышения надёжности используются в процессе проектирования и изготовления, как элементов, так и системы в целом. В результате система достигает определенного уровня надёжности.

Третий способ заключается в основном в обеспечении уровня надёжности, достигнутого в результате разработки и изготовления технической системы.

Основа обеспечения надёжности любой сложной системы - использование надёжных элементов, из которых изготавливается система [61].

Назначение системы. Контроль расхода пара через паропроводы парогенераторов типа ПГВ-1000.

Условия работоспособности системы. Работоспособность - способность выполнять все заданные функции с сохранением параметров в требуемых пределах.

На рисунке 4.1 показана структурная схема СИРП.

Рисунок 4.1 Структурная схема СИРП

ИП - измерительный преобразователь типа Сапфир - 22ДД; РТ - шкаф распределительный токовый; ПАВС - панель приема аналоговых входных сигналов; МК - микроконтроллер; МР - субблок (Буферная схема);

ИА - исполнительный автомат; ИМ - исполнительный механизм ; РО - регулирующий орган СИРП

Определяемые показатели надёжности для решаемой задачи:

Вероятность безотказной работы Р(t)- это вероятность того что время от момента включения аппаратуры до её отказа будет больше или равно времени в течении которого определяется вероятность безотказной работы, то есть это вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ объекта не возникает.

, (4.1)

где л - интенсивность отказов.

Вероятность отказа - вероятность того, что при определенных условиях эксплуатации в заданном интервале времени возникнет хотя бы один отказ.

Q(t) = 1 - P(t) (4.2)

Частота отказов - отношение числа отказов изделий в единицу времени к первоначальному числу испытываемых изделий при условии, что вышедшие из строя изделия не восстанавливаются.

(4.3)

Интенсивность отказов - это отношение числа отказавших изделий в единицу времени к среднему числу изделий, исправно работающих в данный отрезок времени

(4.4)

Средняя наработка до первого отказа - математическое ожидание времени работы изделия до отказа.

(4.5)

В таблице 4.1 приведены интенсивности отказов блоков, входящих в канал, взятые из технического описания для каждого блока, кроме Сапфир 22 ДД. Но для него известны другие данные вероятность безотказной работы P(t)=0,97 за 2000 часов, поэтому интенсивность отказа можно рассчитать по формуле

(4.6)

(4.7)

Произведем расчет и внесем его в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

Значения интенсивности отказов элементов системы

Перечень

блоков в ФЛС

Название блока

Интенсивность отказов , 1/ч

1

Сапфир 22ДД

1,52310-5

2

РТ

210-5

3

ПАВС

7,710-8

4

МК

510-7

5

МР

410-7

6

ИА

110-5

7

ИМ

1,810-6

8

РК

110-6

Функционально-логическая схема регулятора. На основании структурной схемы регулятора (рисунок 4.1) составляем расчетно-логическую схему (рисунок 4.2).

Uвх Uвых

Рисунок 4.2 Функционально-логическая схема СИРП 1 - Сапфир 22ДД, 2 - шкаф распределитель токовых, 3 - панель приема аналоговых входных сигналов, 4 - микроконтроллер, 5 -МР(Буферная схема), 6 - исполнительный автомат, 7 - исполнительный механизм, 8 - регулирующий клапан

Выбор времени работы всех элементов. Так как время кампании энергоблока составляет 4 года, выберем общее время работы элементов системы, равное

Тобщ = 4·365·24 = 35040 час.

Разобьем это время на пять равных участков по 7008 часов. Дальнейшие расчеты будем производить, опираясь на эти значения времени.

Таким образом, время работы основных элементов канала составит:

t1 = 7008 часов (292 дня);

t2 = 14016 часов (584 дня);

t3 = 21024 часов (876 дней).

t4 = 28032 часов (1168 дней);

t5 = 35040 часов (1460 дней).

Расчет вероятностей безотказной роботы СИРП. Расчет вероятности безотказной работы канала системы без резервирования. Следует отметить, что появление случайных событий ? отказов, подчиняется экспоненциальному закону распределения. Все расчеты будут проводиться с помощью прикладной программы «Mathcad». Расчет вероятности безотказной работы будем рассчитывать по формуле (4.6)

где лi - вероятность отказа i-ого элемента;

t - время работы системы.

Произведем расчет вероятности безотказной работы элементов системы при :

Аналогично выполняются остальные расчеты в программе «Mathcad» для времени t2, t3, t4, t5. Сведем расчеты в таблицу 4.2.

Вероятность безотказной работы без учета резервирования рассчитывается по формуле:

(4.8)

Выполним расчет вероятности безотказной работы без учета резервирования для времени t1=7008 часов:

Аналогично выполним расчеты для времени t2, t3, t4, t5 в программе «Mathcad» и представим их в таблице 4.3.

Таблица 4.2

Вероятности безотказной работы элементов системы

ti,ч Рi(t)

7008

14016

21024

28032

35040

Р1

0,8987667

0,8077815

0,7260071

0,6525109

0,5864551

Р2

0,8692191

0,7555419

0,6567315

0,5708436

0,4961882

Р3

0,9994605

0,9989214

0,9983825

0,9978439

0,9973056

Р4

0,9965021

0,9930165

0,9895431

0,9860818

0,9826326

Р5

0,9972007

0,9944093

0,9916257

0,9888498

0,9860818

Р6

0,9323192

0,8692191

0,8103897

0,7555419

0,7044063

Р7

0,9874648

0,9750868

0,9628639

0,9507942

0,9388759

Р8

0,9930165

0,9860818

0,9791955

0,9723573

0,9655668

Таблица 4.3

Значения вероятностей безотказной работы без учета резервирования

t,ч

Р0i(t)

7008

14016

21024

28032

35040

Р0(t)

0,7093251

0,5031422

0,3568912

0,2531524

0,1795675

Интенсивность отказа. Произведем расчет значения интенсивности отказов.

, (4.9)

где лi - интенсивность отказа i-ого элемента.

Расчет вероятности безотказной работы системы с учетом различных способов резервирования.

Для резервирования системы применим раздельное резервирование с постоянно включенным резервом и целой кратностью.

Схема расчета надежности регулятора для раздельного резервирования с постоянно включенным резервом и целой кратностью представлено на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3 Схема расчета надежности регулятора для раздельного резервирования с постоянно включенным резервом и целой кратностью

Расчет вероятности безотказной работы системы. Вероятности безотказной работы системы при данном способе резервирования и ненагруженном состоянии резерва определяется

, (4.10)

где Pi(t) - вероятность безотказной работы i-го элемента,

mi - кратность резервирования i-го элемента,

N - число элементов основной системы.

Тогда для mi=0, N=8 и t=7008 часов получим

Аналогично производим остальные расчеты в программе «Mathcad». Результаты расчетов приведены в таблице 4.4.

Таблица 4.4

Вероятности безотказной работы системы при различных m

ti

Рс(t)

t1=7008 ч

t2=14016 ч

t3=21024 ч

t4=28032 ч

t5=35040 ч

Рспри m=0

0,7093253

0,5031424

0,3568916

0,2531522

0,1795673

Рспри m=1

0,9681482

0,8892161

0,7850381

0,6720845

0,5614579

Рспри m=2

0,9964167

0,9761862

0,9333499

0,8693026

0,7892888

Построим график зависимости Рc(t)=f(л0t) при раздельном резервировании с постоянно включенным резервом и целой кратностью при различных значениях кратности резервирования (m=0,1,2) и представим его на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4 График зависимости Pc(t) от при m=0,1,2 и раздельном резервировании с постоянно включенным резервом и целой кратностью

Расчёт среднего времени безотказной работы. Для данного способа резервирования и ненагруженном состоянии резерва среднее время безотказной работы определяется как:

, (4.11)

где , m - число резервных каналов.

Тогда при m=0, получим:

Аналогично производим остальные расчеты для m=1,2 в программе «Mathcad». Результаты расчетов приведены в таблице 4.5.

Таблица 4.5

Значения среднего времени безотказной работы резервированной системы при различных значениях m

m

Т

m=0

m=1

m=2

Тср

2550,6560287

62155,9398877

6211,8708125

4.2 Продление срока эксплуатации

Проблема продления срока эксплуатации. Одной из наиболее актуальных проблем, которые необходимо решать для информационно-управляющих систем (ИУС) АЭС, является определение возможности продления срока их эксплуатации.

Задача продления срока эксплуатации может рассматриваться для таких компонентов ИУС, как ТСА и ПТК. При этом программное обеспечение в задаче продления срока эксплуатации не затрагивается. Задача продления срока эксплуатации ИУС или ПТК может рассматриваться по отдельным ТС, входящим в их состав, замены которых независимы.

В технической документации разработчиков (изготовителей) ТС в качестве показателя долговечности, регламентирующего срок эксплуатации, устанавливается средний срок службы (иногда назначенный срок службы). Для большей части ТС АЭС Украины - составляет 8-15 лет, что значительно меньше, чем проектный срок службы АЭС (30 лет).

Отчасти проблема истечения регламентированного срока эксплуатации решается путем модернизации ИУС и замены существующих ТС, однако для большой части ТС на АЭС она остается актуальной.

Продление срока эксплуатации ТС является мерой, альтернативной замене, в том случае, если ТС могут выполнять свои функции с требуемыми характеристиками после истечения этого срока. При этом сохранение работоспособности и уровня надежности ТС в период, на который продлевается их срок эксплуатации, может обеспечиваться за счет реализации мероприятий, дополняющих установленный регламент эксплуатации ТС (увеличение частоты и объема ТО, замена элементов с недостаточной надежностью, пополнение ЗИП, улучшение условий эксплуатации и так далее).

Проблема продления срока эксплуатации находится в центре внимания Регулирующего органа Украины. Еще в 1994 году этот вопрос рассматривался на коллегии Госатомнадзора. Для исполнения этого решения разработан нормативный документ для ТС НД-306.711-96 «Надежность АЭС и оборудования. Продление ресурса средств контроля и управления, входящих в системы, важные для безопасности. Общие требования к порядку и содержанию работ».

Пути решения задачи продления срока эксплуатации. Для обоснования выбора метода оценки возможности продления срока эксплуатации ТС рассмотрим различные пути решения задачи, классифицируя их по выделенным ниже признакам:

а) Рассматриваемая совокупность ТС, для которой принимается решение о продлении срока эксплуатации.

Это может быть отдельное изделие, однотипные изделия одного энергоблока, одной или нескольких АЭС. ТС АЭС являются массовыми изделиями, а на одном ЭБ может быть значительное количество однотипных ТС.

б) Наличие и вид параметра, определяющего срок эксплуатации.

Общий подход при решении задач продления состоит в выделении некоторого определяющего параметра, изменение которого во времени определяет старение оборудования. При этом существуют следующие возможности:

- имеется физически измеряемый определяющий параметр;

- отсутствует физически измеряемый параметр, который может быть определяющим, но в качестве такового может быть принят некоторый параметр, вычисляемый по результатам измерения нескольких физически измеряемых параметров;

- в качестве определяющего параметра используется статическая характеристика надежности изделия, зависящая от времени.

В общем случае, когда определяющий параметр прямо измеряется или вычисляется по данным измерений, он рассматривается как некоторый случайный процесс Х(t), реализации которого содержат статистическую информацию для прогнозирования его поведения во времени. Использование этого случайного процесса для прогнозирования срока эксплуатации возможно при следующих условиях:

- случайный процесс Х(t) имеет выраженную монотонную составляющую и определен критический уровень Хk, пересечение которого процессом Х(t) соответствует предельному состоянию, а случайные моменты такого пересечения определяют случайную величину срока службы изделия.

Такой переход возможен, например, когда определяющий параметр характеризует износ изделия под действием нагрузки.

Трудность практической реализации такого подхода для ТС заключается в следующем:

- в выделении физического параметра, определяющего старение;

- в отсутствии достаточной информации для построения модели процесса Х(t), адекватной реальным изменениям определяющего параметра и позволяющей их прогнозировать на достаточно продолжительный интервал времени;

- в частом отсутствии в технической документации определения предельного состояния, переход в которое определяет срок службы.

Помимо трудностей практической реализации рассмотренный выше подход имеет также следующие недостатки:

1) снижение уровня надежности оборудования может приводить к снижению безопасности еще до достижения предельного состояния;

2) анализ функционирования только по одному определенному параметру может быть недостаточен, так как существенное значение могут иметь и иные параметры.

в) Характер испытаний для продления срока эксплуатации.

Задачей испытаний для оценки возможности продления срока эксплуатации оборудования является оценка характеристик долговечности, связанных с большим значением наработки.

В связи с этим можно выделить два вида испытаний:

1. Ускоренные испытания.

2. Наблюдения в процессе эксплуатации.

Ускоренные испытания долговечности могут проводиться на образцах изделий после выпуска либо снятия с эксплуатации на энергоблоке и уже имеющих определенную наработку.

Одним из видов таких испытаний являются испытания при повышенной температуре (^ Т 0С) с использованием закона Аррениуса. Ускорение может основываться и на других принципах. (АЭС «Безнау» Швейцария). Однако, несмотря на заманчивость идеи ускорения испытаний, весьма затруднен адекватный переход от результатов таких испытаний к прогнозу характеристик долговечности изделий в условиях реальных испытаний.

г) Оценка длительности продления эксплуатации.

В принятии решения о продлении срока эксплуатации можно выделить два пути:

- срок продления выбирается на основе переоценки показателя долговечности или оценки остаточного срока службы (ресурса);

- пошаговое продление на некоторый отрезок времени.

Оценка остаточного срока службы возможна при условии, что имеются данные для описания модели долговечности, достаточно адекватной реальному процессу старения, и эта модель имеет прогнозируемый характер.

В соответствии с четырьмя признаками (а - г) рассмотрим подход к продлению срока эксплуатации ТС, принятый на практике АЭС Украины.

1. Решение о продлении срока эксплуатации разрабатывается для однотипных ТС одного или нескольких ЭБ. При этом рассматриваемые периоды наработки ТС могут отличаться на разных ЭБ. При обобщении данных по надежности следует учитывать, что несмотря на однотипность ТС, их уровень надежности на разных АЭС может отличаться в силу следующих факторов:

- разного качества изготовления и отладки;

- различных условий ТО и ремонта;

- различия технических решений по доработке ТС, а также их эксплуатации (замена элементов и так далее).

2. В качестве определяющего параметра используется параметр потока отказов, в котором отражаются изменения ТС, связанные со старением. для такого выбора имеются следующие предпосылки:

- ТС относятся к восстанавливаемым изделиям;

- многие ТС являются массовыми электронными, либо электромеханическими изделиями. Число однотипных изделий на одном ЭБ достигает сотен, а иногда и тысяч единиц. Это позволяет изучить достаточно большой объем статических данных о надежности;

- однотипные ЭБ АЭС Украины оснащены, в основном, однотипными ТС.

3. Используются результаты наблюдений в процессе эксплуатации. При этом анализируется информация о работе ТС, фиксируемая в штатных документальных источниках АЭС (журналах дефектов, оперативных журналах и так далее).

4. Принимается пошаговое продление срока эксплуатации.

Пошаговое продление срока эксплуатации на некоторый период (шаг) принимается тогда, проведенное после достижения регламентированного срока эксплуатации обследование оборудования показало, что срок службы его не исчерпан, но в то же время нет достаточных данных для прогнозирования характеристик остаточного срока службы. Интервал составляет 2-4 года. Этот интервал может быть увеличен, если для анализа есть данные об отказах аналогичного оборудования с продленным сроком эксплуатации и с большим периодом наработки на другом («пилотном») энергоблоке.

Пошаговый путь применим также в тех случаях, когда продление срока эксплуатации возможно путем реализации компенсирующих мероприятий. При этом важно не столько определение остаточного срока службы, сколько анализ тенденции снижения надежности оборудования и выработка компенсирующих мероприятий.

Порядок проведения работ по продлению срока эксплуатации. Последовательность работ по продлению срока эксплуатации представленная на рисунке 4.5.

В программе определяются виды работ и методики их проведения. Объем работ, предусмотренных программой, должен позволять провести оценку возможности выполнения ТСА своих функций в полном объеме в соответствии с требованиями проекта, стандартов и технической документации (ТУ, ИЭ, паспортов и других) на эти средства. Разработчик программы и ответственный исполнитель - эксплуатирующая организация.

Программа и решение согласовывается с Регулирующим органом. При этом предусматривается проведение (при необходимости) экспертизы программ и решения с обосновывающим материалом.

Обследование технического состояния ТС

Комплексные исследования ТС - проверка выполнения основных функций, значений основных параметров, метрологических колебаний и так далее.

Анализ эксплуатационной надежности связан со спецификой ТС на АЭС, которая позволяет использовать статистические методы исследования потоков отказов. Наиболее значимыми направлениями такого анализа являются:

- анализ изменений надежности во времени (тренд параметра потока отказов с целью выявления наличия или отсутствия тенденции к снижению надежности);

- определение статистических оценок показателей надежности ТС, их компонентов и сопоставление их с показателями, регламентированными в технической документации на ТС.

Рисунок 4.5 Последовательность работ по продлению срока эксплуатации

В период продления проводится дополнительный ежегодный анализ надежности с учетом новых статистических данных. Предусмотрено использование компенсирующих мероприятий (замена компонентов сниженной надежности, улучшение входного контроля элементов замены, повышение качества технического обслуживания и ремонта и так далее).

5. Технико-экономическое обоснование проекта

5.1 Определение величины и структуры капитальных вложений

Расчет технико-экономических показателей работы. Объекта управления в стационарном режиме работы, определение эксплуатационных расходов.

Капитальные вложения - инвестиции, направленные на создание основных фондов АЭС ([62], стр. 23 - 56).

К = k. NУ

К= 3800. 950000 = 3610 (млн. грн.)

где k = 3800 грн/кВт - удельные капиталовложения;

NУ - установленная мощность ЭБ;

К - капвложения в проектируемый энергоблок.

По величине капитальных затрат на основе данных определяется примерная технологическая структура капвложений в проектируемый энергоблок в зависимости от его типа по которой можно судить о основе затрат по каждому направлению финансирования. Сводные данные по распределению капвложений по видам затрат - в таблице 5.1.

Таблица 5.1

Распределение капиталовложений по видам затрат

Основное содержание затрат

%

Млн. грн.

Подготовка территории

Объекты основного производственного назначения

Объекты подсобного назначения

Объекты вспомогательного энергохозяйства

Объекты транспорта и связи

Внешние сети

Благоустройство

Временные здания и сооружения

Прочие работы и затраты

Содержание дирекции строящейся электрической станции

Подготовка эксплуатационного персонала

Проектные и изыскательные работы

Непредвиденные работы

Всего

0,3

70

2,0

4,7

2,0

1,5

0,6

2,7

3,5

0,28

0,22

2,2

10

100%

10,83

2527

72,2

169,67

72,2

54,15

21,66

97,47

126,35

10,108

7,942

79,42

361

3610

5.2 Выработка и отпуск электроэнергии

Расчет выработки и отпуска электроэнергии определяется исходя из заданного в проекте режиме использования ЭБ в энергосистеме, который определяется числом часов использования установленной мощности:

WБРУТТО = NУ. h =950000. 7400 = 7,03. 109

где WБРУТТО - годовая энерговыработка;

h - число часов работы по установленной мощности в год.

Годовой отпуск электроэнергии в энергосистему определяется с учетом расхода электроэнергии на СН:

WНЕТТО = WБРУТТО(1 - КСН))

WHETTO= 7,03. 109. 0,940= 6,608. 109 (кВт.час)

WНЕТТО - количество отпущенной электроэнергии

5.3 Годовые эксплуатационные расходы

Определим годовые издержки на производство электроэнергии, так называемые годовые эксплуатационные затраты.

Uгод = Uт + Uа + Uрсм + Uзп +Uпр + Uвн

где Uт - затраты на топливо;

Uа - годовые амортизационные затраты;

Uзп -затраты на оплату труда промышленно-производственного персонала с отчислениями на социальное страхование, фонд занятости;

Uпр - прочие затраты;

Uрсм - затраты на все виды ремонта;

Uвн - внепроизводственные расходы.

затраты на топливо:

UТ =

где Gгод - годовой расход ЯТ;

Цт - цена за один килограмм ЯТ с учётом изготовления кассет и стоимости доставки;

Цхр - затраты на хранение и вывоз ОЯТ за пределы Украины.

GГОД =

амортизационные отчисления:

Uа = К. Hа. б = 3,61. 109. 0,07. 0,9 = 227,43

где Hа = 7% - средняя норма амортизации по основным фондам;

б = 0,9 - (не вся стоимость переводится в первоначальную стоимость основных фондов).

расходы на зарплату ППП с отчислением на соцстрахование, фонд занятости и пенсионный фонд:

Uзп = Rспис. ФЗП(1+К') = 1995. 16500(1+0,3811) = 45,46

где Rспис - среднесписочный состав ППП (промышленно производственного персонала);

ФЗП - годовой фонд зарплаты ППП, может определятся через среднюю зарплату ППП ФЗП = 16500 грн;

К ' - суммарный коэффициент отчислений соцстрахование. К' = 0,3811

затраты на текущий ремонт:

Uрем = КРЕМ. К. б = 0,05. 3,61. 109. 0,9 = 162,45

где КРЕМ = 0,05- коэффициент отчисления затрат на ремонт.

прочие расходы, включают в себя затраты на вспомогательные материалы, работы по повышению безопасности, охрану, автотранспорт и другие общестанционные расходы:

UПР = КПР(Uа+UЗП+Uрем) = 0,2(227,43 + 45,46 + 162,45)=87,068

где КПР = 0,2 - коэффициент отнесения затрат на прочие расходы.

внепроизводственные расходы, отчисления в централизованные и внебюджетные фонды, страховой фонд, охрану труда, финансовой поддержки и прочие:

UВН = WНЕТТО. ТЭ. 0,05 = 6608,2. 0,14. 0,05= 46,25

где ТЭ - средний тариф за 1кВт•час.

Uгод = Uт + Uа + Uрсм + Uзп +Uпр + Uвн= 167,1+ 227,43+45,46 + 162,45 + +87,068 + +46,25 = 735,758 (млн.грн.)

5.4 Составляющие себестоимости единицы электроэнергии

Так как средняя тепловая нагрузка за отопительный период для теплофикации не превосходит 70% от общей тепловой мощности ЭБ, то можно условно отнести годовые эксплуатационные расходы АЭС на производство электроэнергии.

Себестоимость отпущенного 1кВт.ч;

(коп.)

Топливная составляющая себестоимости:

(коп.)

Постоянная составляющая себестоимости:

(коп.)

5.5 Финансовые показатели проекта

Доход от проекта определяется суммой выручки от реализации электроэнергии по оптовой цене через национальный диспетчерский центр на энергорынке:

Балансовая прибыль:

Рентабельность производства:

где, ОФ - первичная стоимость основных фондов:

ОФ=К•б=3610•0,9=3249 (5.18)

Оборотные средства:

Налог на прибыль предприятия:

где ПБАЛ - налогооблагаемая прибыль;

а - ставка налога на прибыль (равна 15%).

Критический объем производства:

кВт·ч

5.6 Оценка экономической эффективности проекта

Оценку экономической эффективности можно произвести на основе дисконтированных денежных потоков за весь период жизненного цикла проекта. Определяются следующие показатели:

чистая приведенная прибыль:

где Dt - доход от реализации в год;

Ut - эксплуатационные расходы без учета амортизации;

kt - капитальные затраты в год;

Ht - налог на прибыль в году;

t - текущий год расчета;

Т - конечный год эксплуатации;

r - ставка дисконта, учетная ставка кредита.

индекс прибыльности:

Полученные данные внесем в таблицу 5.2.

Таблица 5.2

Расчет показателей экономической эффективности проекта

Поступления

Расходы

Результат

Го

ды

Доход

Капита- ловложе-ния

Эксплуат

расходы

Налоги

Чистая прибыль

Дисконт.

ставка

Чистая

Дисконт

прибыль

Дисконт.

ставка

Чистая

Дисконт

прибыль

млн.грн

млн.грн

млн.грн

млн.грн

млн.грн

r=6%

млн.грн

r=9%

млн.грн

1

0

144

0

0

-144

0,943396

- 135,849

0,917431

-132,110

2

0

505,4

0

0

-505,4

0,889996

- 449,625

0,841679

-425,216

3

0

797,2

0

0

-797,2

0,839619

- 669,344

0,772183

-615,584

4

0

866,4

0

0

-866,4

0,792094

- 686,270

0,708425

-613,779

5

0

866,4

0

0

-866,4

0,747258

- 647,424

0,649931

-563,100

6

0

433,2

0

0

-433,2

0,704961

- 305,389

0,596267

-258,302

7

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,665057

258,315

0,547034

212,474

8

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,627412

243,694

0,501866

194,930

9

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,591898

229,899

0,460427

178,835

10

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,558395

216,887

0,422410

164,068

11

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,526788

204,610

0,387532

150,521

12

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,496969

193,028

0,355534

138,093

13

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,468839

182,102

0,326178

126,691

14

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,442301

171,794

0,299246

116.230

15

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,417265

162,070

0,274538

106,633

16

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,393646

152,896

0,251869

97,828

17

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,371364

144,242

0,231073

89,751

18

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,350344

136,077

0,211993

82,340

19

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,330513

128,375

0,194489

75,541

20

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,311805

121,108

0,178430

69,304

21

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,294155

114,253

0,163698

63,582

22

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,277505

107,786

0,150181

58,332

23

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,261797

101,684

0,137781

53,332

24

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,246979

95,929

0,126404

49,096

25

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,232999

90,499

0,115967

45,029

26

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,21981

85,380

0,106392

41,323

27

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,207368

80,544

0,097607

37,911

28

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,19563

75,988

0,089548

34,781

29

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,184557

71,684

0,082154

31,909

30

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,17411

67,629

0,075371

29,274

31

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,164255

63,798

0,069147

26,857

32

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,154957

60,187

0,063438

24,640

33

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,146186

56,780

0,058200

22,605

34

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,137912

53,566

0,053394

20.738

35

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,130105

50,534

0,048986

19,026

36

925,148

0

508,328

28,4085

388.4115

0,1227

47,660

0,044941

17,455

?

27754,44

3610

15249.84

852,255

11652,34

1097,45

-228,779

Р1

1,37922

1,087

Внутренняя норма рентабельности определяется методом линейной интерполяции между двумя значениями ставки дисконта (r = 6%, r = 9%).

Технико-экономические показатели проекта внесем в таблицу 5.3.

Таблица 5.3

Технико-экономические показатели проекта

Наименование величины

Обозна-чение

Значение

Установленная электрическая мощность, МВт

Ру

950

Количество часов использования установленной мощности, ч

hу

7400

Коэффициент использования электроэнергии на собственные нужды,

0.06

КПД станции брутто

БРУТТО

0,306

Глубина выгорания топлива в сутки, МВтсут/т

В

40000

Штатный коэффициент, чел./МВт

n

2,1

Нормативный срок строительства, мес.

ТСТР

6

Капиталовложения к началу эксплуатации с учетом инфляции, гр.МВт

КНАЧ

3800

Стоимость 1кг ЯТ, грн.

Цт

5500

Стоимость вывоза 1кг ОЯТ, грн.

Цхр

1450

Оптовый тариф, коп.

Тэ

14

Годовые эксплуатационные расходы, млн. гр.

И

735,758

Себестоимость 1КВт часа электроэнергии, гр.

СОТП

0.1113

Топливная составляющая себестоимости электроэнергии, гр.

СТОП

0.0252

Проектная рентабельность производства,

R

4,73

Критический объем производства кВт/час

WКР

4953,46.106

Экономическая эффективность проекта при r = 6%

Внутренняя норма рентабельности

IRR

4%

Чистая дисконтированная прибыль при r = 6%

PI

1,37922

Срок окупаемости производственных средств, лет

Ток

23

Индекс прибыльности млн. грн.

875,097

В результате проведенного расчета экономических показателей были определены капитальные затраты на строительство, ежегодные расходы, связанные с производством электроэнергии, чистая приведённая прибыль, внутренняя норма прибыли, индекс доходности, срок окупаемости проекта, рентабельность и т.д.

По соответствующим показателям можно судить, что проект эк...


Подобные документы

  • Уравнения материальных и тепловых балансов для теплообменных аппаратов и точек смешения сред в рабочем контуре ядерной энергетической установки. Определение расхода пара на турбину, паропроизводительности парогенератора и мощности ядерного реактора.

    контрольная работа [177,6 K], добавлен 18.04.2015

  • Измерение расхода пара по методу переменного перепада давления. Расчет диафрагмы, температуры пара и элементов потенциометрической схемы. Оценка точности передачи сигнала измерительного компонента. Выбор воспринимающих элементов и вторичных приборов.

    курсовая работа [3,3 M], добавлен 04.12.2011

  • Процесс расширения пара в турбине в h,s-диаграмме. Баланс основных потоков пара и воды. Определение расхода пара на приводную турбину. Расчет сетевой подогревательной установки, деаэратора повышенного давления. Определение тепловой мощности энергоблоков.

    курсовая работа [146,5 K], добавлен 09.08.2012

  • Расчетная тепловая нагрузка на горячее водоснабжение. Определение расхода пара внешними потребителями. Определение мощности турбины, расхода пара на турбину, выбор типа и числа турбин. Расход пара на подогреватель высокого давления. Выбор паровых котлов.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 26.01.2016

  • Определение предварительного расхода пара на турбину. Расчет установки по подогреву сетевой воды. Построение процесса расширения пара. Расчёт сепараторов непрерывной продувки. Проверка баланса пара. Расчёт технико-экономические показателей работы станции.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 16.10.2013

  • Построение процесса расширения пара в турбине в H-S диаграмме. Определение параметров и расходов пара и воды на электростанции. Составление основных тепловых балансов для узлов и аппаратов тепловой схемы. Предварительная оценка расхода пара на турбину.

    курсовая работа [93,6 K], добавлен 05.12.2012

  • Тепловая схема энергоблока. Параметры пара в отборах турбины. Построение процесса в hs-диаграмме. Сводная таблица параметров пара и воды. Составление основных тепловых балансов для узлов и аппаратов тепловой схемы. Расчет дэаэратора и сетевой установки.

    курсовая работа [767,6 K], добавлен 17.09.2012

  • Принципиальная схема турбины К-150-130 для построения конденсационной электростанции. Расчёт параметров воды и пара в подогревателях, установки по подогреву воды, расхода пара на турбину. Расчёт регенеративной схемы и проектирование топливного хозяйства.

    курсовая работа [384,4 K], добавлен 31.01.2013

  • Конструктивное оформление парогенератора. Расчёт температуры ядерного горючего. Компоновка проточной части и расчет скоростей сред. Расчет ионообменного фильтра. Проверка теплотехнической надежности активной зоны. Монтаж реактора и парогенераторов.

    курсовая работа [2,1 M], добавлен 18.07.2014

  • Построение процесса расширения пара в h-s диаграмме. Расчет установки сетевых подогревателей. Процесс расширения пара в приводной турбине питательного насоса. Определение расходов пара на турбину. Расчет тепловой экономичности ТЭС и выбор трубопроводов.

    курсовая работа [362,8 K], добавлен 10.06.2010

  • Расчет процесса расширения и расхода пара на турбину энергоблока. Определение расхода питательной воды на котельный агрегат. Особенности расчета регенеративной схемы, технико-экономических показателей тепловой схемы. Определение расчетной нагрузки.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 26.12.2011

  • Расчет принципиальной тепловой схемы, построение процесса расширения пара в отсеках турбины. Расчет системы регенеративного подогрева питательной воды. Определение расхода конденсата, работы турбины и насосов. Суммарные потери на лопатку и внутренний КПД.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 19.03.2012

  • Чертеж сужающего устройства и схема соединительных линий при измерении расхода пара. Датчики разности давления и образцового сопротивления. Расчет статических номинальных метрологических характеристик измерительного канала. Выбор аналогового коммутатора.

    курсовая работа [438,0 K], добавлен 13.04.2012

  • Расчёт принципиальной тепловой схемы как важный этап проектирования паротурбинной установки. Расчеты для построения h,S–диаграммы процесса расширения пара. Определение абсолютных расходов пара и воды. Экономическая эффективность паротурбинной установки.

    курсовая работа [190,5 K], добавлен 18.04.2011

  • Изучение главного циркуляционного насоса реактора БН-800. Составление принципиальной тепловой схемы. Определение параметров пара и воды в элементах системы. Выбор и расчет трансформаторов. Нахождение параметров короткого замыкания на подстанции ОРУ-750.

    курсовая работа [2,8 M], добавлен 18.11.2021

  • Тепловая схема энергоблока. Построение процесса расширения пара, определение его расхода на турбину. Расчет сетевой подогревательной установки. Составление теплового баланса. Вычисление КПД турбоустановки и энергоблока. Выбор насосов и деаэраторов.

    курсовая работа [181,0 K], добавлен 11.03.2013

  • Разработка измерительного канала для контроля расхода воды через водогрейный котел: выбор диафрагмы, установка дифманометра, учет погрешностей измерения. Расчет схемы автоматического моста КСМ-4, работающего в паре с термометром сопротивления ТСМ (50).

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 07.03.2010

  • Способы и схемы автоматического регулирования тепловой нагрузки и давления пара в котле. Выбор вида сжигаемого топлива; определение режима работы котла. Разработка функциональной схемы подсоединения паропровода перегретого пара к потребителю (турбине).

    практическая работа [416,1 K], добавлен 07.02.2014

  • Цикл парогазовой установки с конденсационной паровой турбиной, разработка ее схемы и расчет элементов. Параметры оптимальных режимов ПГУ с впрыском пара по простейшей схеме. Определение параметров и построение в термодинамических диаграммах цикла.

    курсовая работа [980,7 K], добавлен 14.12.2013

  • Выбор и обоснование принципиальной тепловой схемы блока. Составление баланса основных потоков пара и воды. Основные характеристики турбины. Построение процесса расширения пара в турбине на hs- диаграмме. Расчет поверхностей нагрева котла-утилизатора.

    курсовая работа [192,9 K], добавлен 25.12.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.