Надежность энергетических систем

Размещено на http://allbest.ru

Размещено на http://allbest.ru

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Энергетика»

на тему «Надежность энергетических систем»



Содержание

Введение

1. Общие сведения о надежности энергосистем и оборудования

1.1 Роль надежности промышленного оборудования в современном производстве

1.2 Номенклатура и классификация показателей надежности

2. Связь надежности и эффективности производства

2.1 Надежность как комплексное свойство энергетических систем, повышающее эффективность производства

2.2 Условия высокой работоспособности объекта и ее связь с принципами надежной эксплуатации энергетических систем

3. Причины аварийности и чрезвычайных ситуаций в промышленности

3.1 Причины аварийности и чрезвычайных ситуаций в промышленности

Заключение

Список литературы

промышленное оборудование энергетический аварийность работоспособность



Введение

Надежность - это способность системы энергоснабжения выполнять заданные функции в необходимом объеме в границах определенных условий функционирования.

Во всех электроэнергетических системах необходимо иметь численные меры надежности. Под надежностью подразумевают вероятность того, что устройство или система будут в полном объеме выполнять свои функции в течение заданного промежутка времени или при заданных условиях работы. Надежность определяется через математическое понятие вероятности.

Электрическое оборудование на промышленных предприятиях в ходе работы оказывается под воздействием различных факторов, таких как: повышенная влажность, агрессивная среда, пыль, неблагоприятные атмосферные явления, а также механические и электрические нагрузки. Из-за этого изменяются многие свойства материалов электроустановок, что приводит к возникновению коротких замыканий, вызывающих отключение электроустановок или электрических сетей, т.е. к перерывам в подаче электрической энергии.

Перерывы электроснабжения приводят к простоям в производстве, уменьшению количества выпускаемой продукции, повышению затрат из-за порчи основного технологического оборудования и т. п. Необходимо учесть, что существуют технологические процессы, не допускающие никакого, даже кратковременного перерыва электроснабжения. [1]

К ним относятся некоторые производства нефтеперерабатывающей, химической и других отраслей промышленности, крупные вычислительные центры и т.д. Из-за этого возникает необходимость в определении способности систем электроснабжения обеспечить бесперебойную подачу энергии при определенных затратах на строительство и эксплуатацию (ремонт и обслуживание). Данные затраты могут быть сопоставлены с убытками, вызываемыми перерывами в подаче электроэнергии.

Кроме задачи анализа надежности действующего оборудования теория надежности решает задачи синтеза, иначе говоря, позволяет принимать обоснованные решения о выборе способов повышения надежности электроснабжения за счет резервирования различных элементов системы электроснабжения, усовершенствования организации технического обслуживания и других мероприятий.

Некоторые нормативные документы, определяющие основные термины для описания показателей надёжности в энергетике:

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

* ГОСТ 21.027-75. Системы энергетические. Термины и определения.

* ГОСТ 19.431-84. Энергетика и электрификация народного хозяйства. Основные понятия. Термины и определения.



1. Общие сведения о надежности энергосистем и оборудования

1.1. Роль надежности промышленного оборудования в современном производстве

Надежность оборудования - один из наиболее важных показателей эксплуатационного процесса.

Надежность - это совокупное свойство, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации, его составляют следующие свойства

· Безотказность;

· Долговечность;

· Ремонтопригодность;

· Сохраняемость.

От понятия «надежность» следует разделять с понятием «живучесть» - характеризующее способность не терять во времени значения всех требуемых параметров при наличии воздействий, которые не предусмотрены нормальными условиями эксплуатации (пожар, взрыв, и т.п.).

С понятием надежности неразрывно связано понятие технического состояния - состояние объекта, характеризующееся совокупностью подверженных изменению свойств объекта, определяемый в данный момент времени признаками, установленными в технической документации. Соответствие или несоответствие качества объекта установленным в документации требованиям характеризуется видом технического состояния. Любое техническое состояния можно отнести к одной из категорий, и переход из одного в другое может происходить только путем отказа или повреждения:

· Исправное и неисправное;

· Работоспособное и неработоспособное;

· Правильного и неправильного функционирования;

· Предельное состояние.

Отказ - нарушение работоспособного состояния. Имеется один или несколько дефектов;

Повреждение - нарушение исправного состояния при сохранении работоспособного состояния;

Дефект - какое-либо несоответствие установленным требованиям технического состояния;

Неисправность - пребывание объекта в состоянии неисправности.

Система управления надежностью оборудования осуществляет сбор информации о надежности, производит анализ показателей надежности, влияния видов и методов ТОиР на надежность, а также прогнозирование показателей надежности.

Система управления надежностью позволяет более точно выбирать виды ТОиР и их параметры благодаря мониторингу и прогнозированию данных о надежности основных фондов.

Анализ видов, последствий и критичности отказов (АВПКО), или FMECA (в англоязычной формулировке) - основной способ анализа безопасности и надежности имеющегося оборудования. С целью осуществления этого подхода во многих странах разработаны соответствующие национальные и фирменные стандарты, а также международный стандарт МЭК, в России для этго применяют государственный стандарт ГОСТ 27.301-95.

В процессе АВПКО решают следующие задачи:

1. выявляют возможные виды отказов составных частей и изделия в целом, изучают их причины, механизмы и условия возникновения и развития;

2. определяют возможные неблагоприятные последствия возникновения выявленных отказов, проводят качественный анализ тяжести последствий отказов и/или количественную оценку их критичности;

3. составляют и периодически корректируют перечни критичных элементов и технологических процессов;

4. оценивают достаточность предусмотренных средств и методов контроля работоспособности и диагностирования изделий для своевременного обнаружения и локализации его отказов, обосновывают необходимость введения дополнительных средств и методов сигнализации, контроля и диагностирования;

5. вырабатывают предложения и рекомендации по внесению изменений в конструкцию и/или технологию изготовления изделия и его составных частей, направленные на снижение вероятности и/или тяжести последствий отказов, оценивают эффективность ранее проведенных доработок;

6. оценивают достаточность предусмотренных в системе технологического обслуживания контрольно-диагностических и профилактических операций, направленных на предупреждение отказов изделий в эксплуатации, вырабатывают предложения по корректировке методов и периодичности технического обслуживания;

7. анализируют правила поведения персонала в аварийных ситуациях, обусловленных возможными отказами изделий, предусмотренные эксплуатационной документацией, вырабатывают предложения по их совершенствованию или внесению соответствующих изменений в эксплуатационную документацию при их отсутствии;

8. проводят анализ возможных (наблюдаемых) ошибок персонала при эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте изделий, оценивают их возможные последствия, вырабатывают предложения по совершенствованию человеко-машинных интерфейсов и введению дополнительных средств защиты изделий от ошибок персонала, по совершенствованию инструкций по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту изделий. [2]

АВПКО - это сочетание качественного анализа видов и последствий отказов объекта с количественными оценками критичности выявляемых при АВПО возможных или наблюдаемых при испытаниях и в эксплуатации отказов.

Основным вопросом организации управления надежностью является вопрос сбора данных об отказах оборудования. Часто сложно определить, случился ли отказ либо это повреждение, особенно для резервированного оборудования. Также причиной неверной статистики повреждений и отказов часто бывает нежелание эксплуатационщиков и ремонтников указывать в документах такие события, тем более если они устраняются в короткое время. Для обеспечения сбора достоверных данных необходимо изменить мотивацию сотрудников по учету отказов и повреждений.

1.2 Номенклатура и классификация показателей надежности

Показатель надежности- количественная характеристика одного или нескольких свойств, составляющих надёжность объекта.

Под номенклатурой показателей надежности понимают состав показателей, необходимый и достаточный для характеристики объекта или решения поставленной задачи. Полный состав номенклатуры показателей надежности, из которой выбирают показатели для конкретного объекта и решаемой задачи, установлен ГОСТ 27.002-89.

Показатели надежности принято классифицировать по следующим признакам:

1. по свойствам надежности различают:

· показатели безотказности;

· показатели долговечности;

· показатели ремонтопригодности;

· показатели сохраняемости;

2. по числу свойств надежности, характеризуемых показателем, различают:

· единичные показатели (характеризуют одно из свойств надежности);

· комплексные показатели (характеризуют одновременно несколько свойств надежности, например, безотказность и ремонтопригодность);

3. по числу характеризуемых объектов различают:

· групповые показатели;

· индивидуальные показатели;

· смешанные показатели.

Групповые показатели могут быть определены и установлены только для совокупности объектов; уровень надежности отдельного экземпляра объекта они не регламентируют.

Индивидуальные показатели устанавливают норму надежности для каждого экземпляра объекта из рассматриваемой совокупности (или единичного объекта).

Смешанные показатели могут выступать как групповые или индивидуальные;

4. по источнику информацию значении показателя различают:

· расчетные показатели;

· экспериментальные показатели;

· эксплуатационные показатели;

· экстраполированные показатели.

Экстраполированный показатель надёжности- показатель надежности, точечная или интервальная оценка которого определяется на основании результатов расчётов, испытаний и/или эксплуатационных данных путем экстраполирования на другую продолжительность эксплуатации и другие условия эксплуатации;

5. по размерности показателя различают показатели, выражаемые:

· наработкой;

· сроком службы;

· безразмерные (в том числе, вероятности событий).

Наработка - это количество времени или объем работы объекта - может измеряться в единицах времени или объема выполненной работы, ее размерность наработки может зависеть от вида объекта и особенностей его применения. Например, наработка двигателя измеряется в моточасах, автомобиля - в километрах пробега, станка-автомата - в количестве обработанных деталей, переключателя - в количестве циклов срабатывания и т. д. Наработка может определяться до отказа, между отказами, до наступления предельного состояния или до некоторого фиксированного момента времени.

Наработка объекта от начала эксплуатации или ее возобновления после ремонта до перехода в предельное состояние называется ресурсом (техническим ресурсом). Ресурс невосстанавливаемого объекта - его наработка до отказа. Ресурс объекта, подвергшегося восстановлению равен его наработке до ресурсного отказа (периоды функционирования чередуются с периодами восстановления работоспособности).

Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки.

Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Основное отличие понятий безотказности и долговечности состоит в том, что понятие «безотказность» предполагает работу объекта без какого-либо вмешательства извне для поддержания его работоспособности, «долговечность» предполагает рассмотрение работоспособности объекта за весь период его эксплуатации и учитывает, что длительная работа объекта (особенно сложного) невозможна без проведения мероприятий по поддержанию и восстановлению его работоспособности, утрачиваемой в процессе эксплуатации.

Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность объекта характеризуется оперативной продолжительностью (трудоемкостью) операций обнаружения отказа, поиска его причин и устранения причин и последствий отказа.

Сохраняемость - свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять требуемые функции в течение и после хранения и (или) транспортирования.

Это свойство особенно важно для объектов, предназначенных для сезонной эксплуатации (сельскохозяйственные, снегоуборочные машины) или применяемых по назначению в аварийных или особых условиях (противопожарная техника, средства аварийной сигнализации и т.п.). [3]



2. Связь надежности и эффективности производства

2.1 Надежность как комплексное свойство энергетических систем, повышающее эффективность производства

Надежность -- комплексное свойство, которое включает безотказность линии в работе, ее ремонтопригодность и долговечность. Безотказность автоматической линии и ее элементов -- это способность сохранять непрерывно работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. Чем реже отказы в работе линии и отдельных элементов, тем выше безотказность. Как показывают практика эксплуатации и специально проводимые исследования, безотказность в процессе эксплуатации в общем случае ухудшается, несмотря на наличие восстанавливающих ремонтов, межремонтного обслуживания и наладки, вследствие старения конструкционных материалов, износа, коррозии и т.д.

Паровые котлы, сосуды, работающие под давлением, и трубопроводы пара и горячей воды эксплуатируются в весьма сложных условиях, и их надежность является следствием трех основных факторов правильности выбора конструкции, качества материалов и изготовления и соблюдения технологических режимов эксплуатации. Нарушение хотя бы одного из этих факторов неизбежно ведет к снижению надежности и нарушению безопасности.

Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость в отдельности или определенное сочетание этих свойств как для объекта, так и для его частей.

Надежность -- комплексное свойство, которое в зависимости назначения объекта и условий его эксплуатации может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость в отдельности или сочетание этих свойств как объекта в целом, так и его частей. Для конкретных объектов и условий их эксплуатации эти свойства могут иметь различную относительную значимость.

Следует заметить, что некоторые технические характеристики могут быть не связаны между собой.

Свойство надежности изделия является комплексным свойством, включающим такие свойства изделия, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость (в разных сочетаниях).

Все вышеперечисленные показатели надежности являются единичными, т.е. характеризующими только одно какое-либо свойство надежности. Кроме них для оценки надежности используются и комплексные показатели, чаще всего оценивающие совместно свойства безотказности и (или) долговечности и ремонтопригодности. Например, коэффициент готовности -- вероятность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не производится. [4]

Работоспособность конструктивных элементов оборудования представляет собой очень широкое и комплексное понятие, охватывающее возможность выполнять свои рабочие функции без разрушений и аварий в течение длительного, но определенного и ограниченного времени. При этом должна быть обеспечена безопасность и надежность эксплуатации, соответствующая объектам такого ответственного назначения, как сосуды и аппараты, работающие под внутренним давлением. Необходимо иметь методы, позволяющие оценивать работоспособность по данным о дефектах, свойствах металла в процессе эксплуатации, параметрах нагруженности с учетом перепадов давления, состояния коррозионной защиты и др.

Необходимость обеспечения качества и надежности на всех стадиях производства и эксплуатации. Надежность -- это свойство изделия, которое связано с целым комплексом его других свойств геометрической точностью, прочностью, износостойкостью, коррозионной стойкостью и другими показателями сопротивляемости изделия различным воздействиям. Эти свойства, в свою очередь, зависят не только от конструкции, но и от качества сырья и комплектующих материалов, качества технологического процесса, условий и методов эксплуатации и ремонта машин. Поэтому формирование такого комплексного показателя качества как надежность является сложным многоэтапным процессом, ход которого зависит от многих технических и организационных факторов.

Таким образом, любой показатель, которым предполагается характеризовать надежность объекта энергетики, должен быть связан с одним или несколькими единичными свойствами надежности. В первом случае говорят о единичных показателях надежности, во втором - о комплексных. Система ПН в целом должна обеспечить возможность численной характеристики каждого из единичных свойств надежности. Поскольку надежность СЭ характеризуется несколькими единичными свойствами, часто численная оценка ее осуществляется комплексом ПН. Показатель надежности может как иметь размерность, так и быть величиной безразмерной, т.е. измеряться в относительных единицах (отн. ед.) и изменяться в пределах от 1 до О (единица соответствует абсолютной надежности, а нуль - абсолютной ненадежности).

Под показателями надежности в работе подразумеваются величины, которые характеризуют либо одно из свойств надежности, например только безотказность или только ремонтопригодность (единичные показатели), либо несколько свойств надежности в совокупности (комплексные показатели). Единичные показатели надежности делятся на показатели безотказности, восстанавливаемости и долговечности.

Комплексное влияние всех вышеуказанных факторов в разных сочетаниях и при разной интенсивности ещё более усложняет теоретический подход к определению показателей изделия. Испытания особо важны для обеспечения надежности изделий и проверки их соответствия намеченным требованиям. ГОСТ 16504--81 определяет испытания следующим образом: Испытания -- экспериментальное определение количественных и качественных характеристик свойств объекта испытаний как результата воздействия на него, при его функционировании, при моделировании объекта (или) воздействий. Каждое испытание только в каком-то приближении отражает реальные процессы. Это вызвано тем, что испытание зачастую проводится на каком-то одном изделии или партии изделий, на модели или макете и полученные результаты обобщаются.

Надежность является одной из составляющих качества изделия. Она характеризует свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в требуемых пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. Как комплексное свойство, надежность в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации может включать следующие составляющие безотказность, долговечность, сохраняемость и ремонтопригодность. [5]

В качестве нормируемых показателей надежности могут приниматься показатели безотказности, ремонтопригодности и другие, характеризующие единичные свойства надежности, а также комплексные показатели. Конкретный их выбор определяется содержанием решаемой с учетом надежности задачи управления. Нормативы могут устанавливаться как для системы в целом, так и для отдельных ее выходов, на которых осуществляется связь данной системы с другими энергонотребляющими системами.

Проблема обеспечения надежности технических систем должна решаться в рамках комплексной системы управления качеством, так как надежность является одним из основных свойств качества продукции. Именно поэтому целый ряд ранее созданных систем направлен на комплексное решение проблемы надежности. Об этом говорят, например, сами названия систем: КАНАРСПИ -- качество, надежность, ресурс с первых изделий.

Важнейшее значение имеет обеспечение комплексной стандартизации готовых изделий, а также сырья, материалов, комплектующих узлов и деталей, так как качество, надежность и долговечность машин и оборудования являются функцией качества каждого из составляющих его элементов. Только система взаимосвязанных показателей качества может служить надежной базой для длительного обеспечения стабильности свойств, отвечающих заданным требованиям. Классическим примером является разработка вопросов, связанных с повышением качества трансформаторов, в результате которой определилась необходимость создания 36 взаимосвязанных государственных стандартов на электротехническую тонколистовую сталь и методы ее испытаний электроизоляционный картон и методы определения его прочности и электроизоляционных свойств кабельную бумагу изоляционные материалы (текстолит, стеклотекстолит и др.) фарфоровые изоляторы герметические вводы обмоточные медные и алюминиевые проводы маслостойкую резину, кремнийор-40

Готовность объекта является комплексным показателем надежности, так как характеризует два свойства свойство безотказности и свойство ремонтопригодности. Оценка надежности объекта не будет полной без учета времени на восстановление работоспособности. Важным показателем надежности является коэффициент готовности объекта -- вероятность работоспособного состояния объекта в произвольный момент времени с учетом времени восстановления.

2.2 Условия высокой работоспособности объекта и ее связь с принципами надежной эксплуатации энергетических систем

К основным мероприятиям по повышения надежности СЭС относятся:

- повышение надежности отдельных элементов СЭС;

- уменьшение числа последовательно включенных элементов в СЭС (применение глубоких вводов высокого напряжения, применение уп-рощенных схем включения, уменьшение числа трансформаций и коммута-ций и т.п.);

- резервирование элементов СЭС (увеличение числа независимых ИП, в том числе применение агрегатов бесперебойного питания (АБП), числа ЛЭП, числа систем шин или секционирование одинарных систем шин РУ и др.), а так же элементов технологической системы;

- внедрение или усовершенствование релейной защиты, противоаварийной автоматики (АЧР, АВР, АПВ), современных систем управления, самозапуска ответственных механизмов и др.;

- изменение технологических процессов с целью снижения требо-ваний к надежности электроснабжения, включая внедрение технологиче-ских защит, блокировок и противоаварийной автоматики, а также соору-жение складов-накопителей промежуточной или готовой продукции;

- совершенствование системы технического обслуживания и ре-монта электроустановок, а также повышение культуры их эксплуатации;

- подготовка, переподготовка и противоаварийная тренировка об-служивающего персонала с целью повышения его квалификации и практических навыков при локализации или ликвидации аварийных ситуаций СЭС;

- увеличение стойкости элементов ЭУ к воздействию окружающей среды (применение электрооборудования и электрических ЛЭП с усиленной изоляцией, электрооборудования в специальном исполнении: с химостойкими элементами конструкции, пылезащищенном, влагозащищенном, взрывозащищенном и др.).

Как при проектировании СЭС, так и в процессе ее эксплуатации уровень надежности, способы повышения надежности выбираются на основании проведения технико-экономических расчетов. Таким образ, повышение надежности СЭС является комплексной задачей, которая может быть успешно решена на основе технического и экономического анализа ИП, СЭС, технологического производства и условий их функционирования.

Анализ ситуации в электроэнергетике нашей страны, характер и развитие рыночных отношений, опыт поддержания уровня надежности энергосистем в дореформенный период и обширный зарубежный опыт управления надежностью электроснабжения потребителей позволяют сформулировать некоторые предположения в отношении построения системы управления надежностью в электроэнергетике. Решая задачу построения системы управления надежностью электроснабжения потребителей, прежде всего полезно сформулировать базовые соображения, которые должны быть положены в ее основу:

1. При построении системы и создании ее блоков необходимо исходить из примата поддержания надежности и живучести единой энергосистемы по отношению к коммерческим интересам участников энергорынка.

2. Участники энергетического рынка - предприятия энергетики и потребители энергии - должны получать справедливое возмещение относительно затрат и потерь, которые имеют место для поддержания заданного уровня надежности или возникают при снижении его ниже нормативных или договорных значений.

3. Потребителям электрической энергии должна быть представлена свобода выбора желательного для них уровня надежности электроснабжения, обеспечиваемого их платежеспособным спросом.

4. Управление надежностью электроснабжения потребителей должно базироваться на соответствующей правовой основе - законодательных документах, стандартах, нормативах, регламентах оптового и розничного рынков и т. д.

5. Эффективное функционирование системы управления надежностью электроснабжения потребителей должно основываться на количественной оценке комплекса показателей и критериев надежности применительно к каждому из субъектов энергетического рынка.

Исходя из такого комплекса показателей следует выстраивать и систему ответственности за нарушения, являющиеся причиной и системных отказов и отказов в электроснабжении потребителей. [6]

Процесс изменения работоспособности технической системы может быть представлен следующим образом. В результате воздействия окружающей среды (атмосферных осадков, температуры, грунтовых условий и т.п.), режимов и характера нагружения, качества технического обслуживания, а также внутренних процессов (изнашивания, деформации, старения), происходит изменение физико-механических свойств материалов деталей.

Обеспечение работоспособности технических систем связано со всеми этапами их проектирования, изготовления и использования. Это проявляется, начиная с момента формирования и обоснования идеи создания новой технической системы и кончая принятием решения об ее списании.

При проектировании и расчете технической системы закладывается ее надежность. Рационализация компоновки и конструктивных решений технических систем позволяет свести к минимуму влияние производственных погрешностей и эксплуатационных факторов на их работоспособность и надежность.

Внезапные отказы технических систем, связанные с разрушением их элементов, возникают, как правило, в результате превышения предельно допустимых нагрузок.

Резервом повышения надежности и работоспособности является переход на изготовление технических систем по жестко регламентированной и контролируемой технологии. При этом значительно уменьшается рассеяние ресурса, так как надежность целого ряда элементов систем во многом зависит даже от колебаний размеров в пределах полей допусков. Следовательно, чем меньше допуски, тем меньше колеблются параметры систем, тем выше их надежность и работоспособность в эксплуатации.

Для жизненно важных технических систем характерным является использование резервирования. Резервирование агрегатов и узлов широко применяют в системах управления, регулирования и аварийных системах. При этом, как правило, применяют системы и агрегаты с нагруженным резервом. Ненагруженный резерв применяется, в основном, как аварийный.

При конструировании резервированных технических систем стремятся обеспечить выполнение ряда принципов, заключающихся в следующем. Источники питания дублирующих систем должны быть независимы от основной системы, а их коммуникации максимально удалены от основной.

Надежность технической системы реализуется при ее эксплуатации. Показатели безотказности и долговечности проявляются только в процессе использования технической системы по назначению. Они зависят от методов и условий эксплуатации техники, принятой системы ее ремонта, методов технического обслуживания, режимов работы и других эксплуатационных факторов. [7]

Причины появления неисправностей технических систем в эксплуатации можно объединить в 3 основные группы (см. схему на рис. 2.1).

Рис. 2.1. Виды и распределение причин неисправностей технических систем в эксплуатации

На схеме приведена количественная оценка (в %) появления причин неисправностей технических систем.

Группа неисправностей, являющихся следствием возникающих аварийных ситуаций, проявляется в эксплуатации при столкновениях, наездах, опрокидываниях и других случайных событиях, также вызываемых неблагоприятным стечением различных обстоятельств.

Названные две группы неисправностей приводят к потере работоспособности технических систем и устраняются при проведении текущего ремонта.

Наиболее разрушительное действие на элементы технических систем оказывает абразивное изнашивание. Абразивное изнашивание является одним из наиболее распространенных и разрушительных видов изнашивания. Более 60 % отказов строительных, дорожных и сельскохозяйственных машин вызываются абразивным износом. Этот вид изнашивания характерен для рабочих органов экскаваторов, бульдозеров, скреперов, автогрейдеров.

Износ элементов технических систем растет вместе с увеличением времени их работы. До известного предела нарастание износа не влечет за собой качественных изменений в работе систем и может считаться естественным (нормальным). За ним наступает аварийный износ элементов данной технической системы.

Процессы изнашивания многообразны, они достаточно хорошо изучены. Для анализа причин возникновения износа важны результаты процесса изнашивания. Информация о величине износа и динамике изнашивания по наработке представляет собой характеристику изнашивания.

Поскольку износ многих технических систем является основной причиной потери ими работоспособности, необходимо лимитировать показатели, определяющие интенсивность процесса изнашивания. Основным критерием для регламентации показателей износа являются требования надежности, предъявляемые к машине.

Указанные виды отказов могут с достаточной для практических целей точностью описываться теоретическими законами, которые позволяют не только выявлять основные характеристики, но и прогнозировать поведение технических систем в эксплуатации.



3. Причины аварийности и чрезвычайных ситуаций в промышленности

3.1 Причины аварийности и чрезвычайных ситуаций в промышленности

Наиболее повреждаемой частью СЭС можно считать линии электропередачи (ЛЭП) из-за того, что они имеют немалую длирну и весьма подвержены внешним воздействиям. В городских сетях около 85 % отключений составляют отключения на ЛЭП, а в селах - 90-95 %.

За отказ линии электропередачи принимают всякое вынужденное отключение при ее повреждениях.

Воздушные линии электропередачи

Выделяют устойчивые повреждения воздушных линий (опоры, провода, изоляторы) и неустойчивые (самовосстанавливающиеся.) Они ликвидируются путем успешного действия устройств автоматического повторного включения (АПВ) или ручного включения.

Среди главных причин неисправностей на воздушных линиях (ВЛ) выделяют:

* грозовые перекрытия изоляции;

* гололедно-изморозевые отложения;

* ветровые нагрузки;

* вибрация и пляска проводов;

* возгорание деревянных опор;

* ослабление прочности деталей опор;

* повреждение опор и проводов автотранспортом и др.

Влияние внешних факторов приводит к перекрытию изоляции, разрушению изоляторов, обрыву проводов, падению опор.

Повреждения ВЛ возможны и в нормальных условиях работы из-за:

* превышения фактических электрических нагрузок расчетных значений;

* дефектов, возникших при изготовлении опор, проводов, изоляторов;

* неправильного применения типов проводов, опор, изоляторов по природно-климатическим зонам;

* нарушения правил монтажа и сооружения ВЛ;

* недостатков эксплуатации (несоблюдения сроков и объемов проверок, текущих и капитальных ремонтов).

Кабельные линии электропередачи

Основной причиной повреждений кабельных линий (КЛ) является нарушение их механической прочности строительными машинами и механизмами при земляных работах. По этой причине в городских электросетях происходят 60-70 % всех повреждений КЛ. Другими причинами являются старение межфазной и поясной изоляции, электрическая и химическая коррозия покрытия, перегрузка кабеля, попадание влаги в кабель, нарушение изоляции грызунами.

Электрические пробои чаще происходят не на целом кабеле, а в местах установки соединительных муфт, на концевых воронках, вертикальных участках кабеля.

Силовые трансформаторы

Этот вид оборудования повреждается значительно реже, чем линии электропередачи, однако его отказ ведет к более тяжким последствиям, и восстановление работоспособности требует длительного времени.

Основные причины повреждения силовых трансформаторов:

* повреждение изоляции обмоток трансформатора из-за дефектов конструкции и изготовления, а также из-за воздействия внешних перенапряжений в сети и токов короткого замыкания;

* повреждение переключателей (в основном регулируемых под нагрузкой), обусловленное конструктивными и технологическими дефектами;

* повреждение вводов, в основном при воздействии внешних перенапряжений в сети (перекрытие внешней или внутренней изоляции, механические повреждения, некачественные контактные соединения).

Ремонт трансформаторов больших габаритов производится на месте. Он требует, как правило, выемки керна трансформатора, применения подъемных механизмов и может длиться несколько суток.

Электрические двигатели

Наибольшая часть отказов электродвигателей происходит из-за повреждений обмоток статора, что чаще всего связано с межвитковыми и межфазными короткими замыканиями, обрывом фазы и замыканиями на корпус.

Для ротора характерными отказами являются: выплавление алюминиевой обмотки; затир ротора и статора, происходящий из-за неточного совпадения осей ротора и статора, износа подшипников, одностороннего магнитного притяжения, недопустимого прогиба вала.

У подшипников имеют место усталостные повреждения из-за переменных циклических напряжений и бринелирование поверхностей качения в результате несоосности валов двигателя и редуктора, дисбаланса ротора, резких колебаний нагрузки двигателей, внешних ударных и вибрационных воздействий.

Состояние подшипников зависит от состояния их смазки, которая с течением времени теряет свои смазывающие свойства из-за постепенного возрастания вязкости.

Коммутационные электрические аппараты

Отказы коммутационных аппаратов (автоматических выключателей, разъединителей, короткозамыкателей, отделителей) происходят при отключении коротких замыканий, выполнении ими различных операций, а также в стационарном состоянии.

Основная причина повреждений коммутационных аппаратов - механические повреждения, связанные с несовершенством конструкции, нарушением технологии изготовления или правил эксплуатации. Среди них следует выделить дефекты контактных соединений, неполадки в электроприводе, повреждения из-за ошибочных действий персонала, а также отказы при выполнении операций включения из-за некачественной регулировки, настройки или вследствие обледенения.

Релейная защита и автоматика

Отказами устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) являются:

* отказы в срабатывании при наличии требования (команды) на срабатывание;

* ложные срабатывания при отсутствии требования (команды) на срабатывание;

* срабатывания при несоответствии командного импульса, т.е неселективные срабатывания.

Причиной этих отказов являются повреждения элементов (резисторов, диодов, транзисторов, тиристоров, конденсаторов, реле), из которых состоят схемы РЗА.

Для резисторов и полупроводниковых приборов характерен отказ типа "обрыв" (до 90 %), для конденсаторов - типа "короткое замыкание" (до 80 %).

Пайки, печатный монтаж из-за плохого их выполнения имеют до 95 % отказов типа "обрыв». [8]



Заключение

При эксплуатации электрических сетей необходимо иметь постоянный контроль изменений во времени показателей надёжности основного оборудования, электросетевых объектов и сети в целом. Для этих целей наиболее применимы статистические оценки надёжности по данным эксплуатации. Это потребует некоторых изменений в существующей практике расследования, учета и статистической отчетности о технологических нарушениях с тем, чтобы со временем сформировать и наращивать многолетнюю базу данных о технологических нарушениях в сети с возможностью выделения случаев отказа.

Учёту подлежат не только крупные аварии, которые по тяжести последствий относятся к катастрофам и чрезвычайным ситуациям, но и другие более мелкие технологические нарушения. Крупные аварии являются, как правило, результатом совпадения крайне маловероятных событий. Нет никакой гарантии тому, что, на первый взгляд, лёгкое по последствиям технологическое нарушение при других обстоятельствах и неблагоприятных условиях не перерастёт в тяжёлую аварию.

Централизованный анализ позволяет предотвратить многократные повторения одних и тех же по своему характеру технологических нарушений на разных предприятиях за счет ускоренного выявления причин возникновения нарушений и разработки соответствующих рекомендаций по их устранению.

Разработка обоснованных нормативов по показателям надёжности, промышленной безопасности и живучести, мер и мероприятий по предотвращению технологических нарушений и снижению тяжести их последствий возможна только на основе обобщения опыта эксплуатации максимально возможного числа энергообъектов.

Использование статистических оценок надёжности по данным эксплуатации не исключает совершенствование и применение в практике диагностических методов и экспертных оценок, особенно на нижнем иерархическом уровне рассмотрения - для оборудования, аппаратов, конструкций и т.д.

При наличии вычислительной системы получения оценок надёжности работы электрической сети, особенно оценок надёжности электроснабжения узлов нагрузок, будет возможным решение актуальных вопросов компенсации потребителями затрат сети на обеспечение повышенного уровня надёжности. Установленные в ПУЭ положения о категориях электроприёмников и обеспечении надёжности электроснабжения требуют пересмотра с учётом складывающихся реалий.

К первоочередным задачам следует также отнести принятие обоснованных расчетных нагрузок на воздушные линии электропередачи при проектировании новых и реконструкции действующих линий для обеспечения необходимого уровня надёжности. Принятое в 7-ой редакции ПУЭ дальнейшее увеличение расчетных нагрузок может привести к неоправданному удорожанию линий. С этим также связана задача выявления зон повышенной опасности для эксплуатации электросетевых объектов с целью принятия обоснованных мер по нейтрализации негативных внешних воздействий. [9]

Решение перечисленных задач будет способствовать выполнению требований по обеспечению надёжности энергосистем в условиях развивающихся конкурентных отношений в электроэнергетике.



Список литературы:

1. Надежность электрических станций, электроэнергетических систем и систем электроснабжения сборник учебно-методических материалов. Савина Н.В., 2017 Благовещенск: Амурский гос. ун-т, 2017.

2. Объекты энергетики [Электронный ресурс]//Энергетическое сообщество России: [сайт].[2016]. URL: http://www.ensor.ru/info/ objects/ (дата обращения: 11.03.2016).

3. Пожары и пожарная безопасность в 2014 году: Статистический сборник. Под общей редакцией А.В. Матюшина. - М.: ВНИИПО, 2015, - 124 с.: ил. 40.

4. Анищенко В.А. Надёжность систем электроснабжения. Минск: УП Технопринт, 2016.

5. Китушин, В. Г. Надежность энергетических систем [Текст] : учеб.пособие / В. Г. Китушин Ч. 1 : Теоретические основы. - Новосибирск : изд-во НГТУ, 2015. -255 с.

6. Савина, Наталья Викторовна. Надежность систем электроэнергетики [Электронный ресурс] : учеб. пособие / Н. В. Савина ; АмГУ, Эн.ф. - Благовещенск : Изд-во Амур. гос. ун-та, 2017. - 268 с. - Режим доступа: http://irbis.amursu.ru/DigitalLibrary/AmurSU_Edition/3060.pdf

7. Секретарев Ю.А. Надежность электроснабжения [Электронный ресурс] : учебное пособие / Ю.А. Секретарев. -- Электрон.текстовые данные. -- Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет, 2015. -- 105 c. -- 978-5-7782-1517-7. -- Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/45118.html

8. Савоськин Н.Е. Надежность электрических систем: Учебное пособие - Пенза, 2015 - 168 с.

9. Озорнин С.П. Основы работоспособности технических систем: Учеб. пособие. - Чита: ЧитГТУ, 2014. - 121 с.

Размещено на Allbest.ru

...