Správa zdrojů zařízení elektrárny jako nástroj pro předpovídání vývoje odvětví elektrické energie. Správa zdrojů zařízení prostřednictvím implementace „Programu obnovy TPP“ Správa zdrojů zařízení

17. listopadu

Rostekhnadzor objednávka ze dne 15.10.2015 N 410

„O schválení federálních norem a pravidel v oblasti využívání atomové energie“ Požadavky na řízení zdrojů zařízení a potrubí jaderných elektráren. Základní ustanovení “

Registrováno na Ministerstvu spravedlnosti Ruska 11.11.2015 N 39666.

Byly schváleny požadavky na řízení zdrojů zařízení a potrubí jaderných elektráren.

Přijatá pravidla platí pro všechny bloky zařízení a potrubí klasifikované v konstrukci bloku jaderné elektrárny jako prvky třídy nebezpečnosti 1; všechny jednotky zařízení jednoduché a malé výroby a referenční jednotky potrubí a zařízení JE klasifikované v provedení bloku JE jako prvky bezpečnostní třídy 2; samostatné bloky potrubí a zařízení uvedené v projektu bloku JE jako prvky 3. bezpečnostní třídy způsobem stanoveným provozní organizací elektrárny po dohodě s zpracovatelem reaktorové elektrárny a projektem JE.

Objednávka stanoví:

přípravná opatření pro řízení zdrojů zařízení a potrubí jaderných elektráren v průběhu projektování a výstavby;
řízení zdrojů při výrobě zařízení a potrubí jaderných elektráren a výstavba jaderných elektráren;
řízení zdrojů zařízení a potrubí jaderných elektráren ve fázi provozu jaderné elektrárny;
řízení zdrojů ve fázi prodloužené životnosti zařízení a potrubí jaderných elektráren;
řízení zdrojů zařízení a potrubí jaderných elektráren během vyřazování bloku jaderné elektrárny z provozu.

Přílohy k objednávce obsahují hlavní pojmy a definice používané v pravidlech a také schéma pro správu zdrojů zařízení a potrubí jaderných elektráren ve fázi provozu.

Recenze byla připravena specialisty společnosti Consultant Plus a poskytnuta regionem ConsultantPlus Sverdlovsk - informačním centrem sítě ConsultantPlus v Jekatěrinburgu a Sverdlovské oblasti

Správa zdrojů zařízení elektrárny jako nástroj pro předpovídání vývoje odvětví elektrické energie

A.P. Livinsky

Elektrotechnický průmysl, který je základním odvětvím ruské ekonomiky, zajišťuje domácí potřeby národního hospodářství a obyvatelstva pro elektřinu, jakož i vývoz elektřiny do zemí SNS a daleko do zahraničí.

Vláda Ruské federace schválila Energetickou strategii Ruska na období do roku 2020, aby maximalizovala efektivní využívání přírodních paliv a energetických zdrojů a potenciál energetického sektoru pro dlouhodobé a stabilní zásobování ekonomiky a obyvatelstva země všemi druhy energie.

- spolehlivé napájení elektřiny pro ekonomiku a obyvatelstvo země;
- zachování integrity a rozvoje Jednotného energetického systému země, její integrace s dalšími energetickými sdruženími na euroasijském kontinentu;
- zlepšení efektivity fungování a zajištění udržitelného rozvoje odvětví elektroenergetiky na základě nových moderních technologií;
- snížení škodlivých účinků na životní prostředí.

V aktuální verzi Energetické strategie byly přijaty mírnější úrovně spotřeby energie, zvýšilo se tempo rozvoje netradičních a obnovitelných zdrojů energie, zejména vodní energie, bylo přijato realističtější uvádění výrobních kapacit do provozu a odpovídající investice.

V příznivém scénáři je vývoj ruského odvětví elektrické energie zaměřen na scénář, který předpokládá zrychlené provádění sociálně-ekonomických reforem s tempem růstu hrubého domácího produktu až na 5-6% ročně a odpovídajícím stabilním růstem spotřeby elektřiny o 2,0-2,5% ročně (obr. ). Výsledkem je, že spotřeba elektřiny dosáhne do roku 2020 v optimistickém scénáři 1290 a v mírném 1145 miliard kWh.

Při zohlednění předpokládaných objemů poptávky po elektřině v optimistickém scénáři vzroste celková výroba (obr. 2) ve srovnání s vykazovaným rokem 2002 do roku 2010 1,2krát (až 1070 miliard kWh) a více než 1,5krát o 2020 (až 1365 miliard kWh); s umírněnou verzí ekonomického rozvoje o 1,14 (až 1015 miliard kWh) a 1,36krát (až 1215 miliard kWh).

Postava: 1.

Postava: 2. Výroba elektřiny v ruských elektrárnách (za mírných a optimistických možností)

Postava: 3.

Výrobní potenciál ruského elektroenergetického průmyslu (obr. 3) v současné době sestává z elektráren s celkovým instalovaným výkonem kolem 215 milionů kW, včetně jaderných elektráren - 22 a vodních elektráren - 44 milionů kW, zbytek tvoří vedení tepelné energie a přenosu energie všech napěťových tříd o celkové délce 2 , 5 milionů km. Více než 90% tohoto potenciálu je sjednoceno v ruském Unified Energy System (UES), který pokrývá celé obydlené území země od západních hranic po Dálný východ.

Podle přijaté energetické strategie nedojde k významným změnám ve struktuře výrobních kapacit: tepelné elektrárny zůstanou základem energetického průmyslu; jejich podíl zůstane na úrovni 66–67%, jaderné elektrárny - 14%, podíl vodních elektráren se prakticky nezmění (20%).

V současnosti hlavní podíl (asi 70%) na struktuře výrobních kapacit připadá na tepelné elektrárny na fosilní paliva (obr. 4). Kapacita TPP byla k 1. lednu 2003 asi 147 milionů kW. Téměř 80% výrobních kapacit tepelných elektráren v evropské části Ruska (včetně Uralu) běží na plyn a topný olej. Ve východní části Ruska přes 80% spaluje uhlí. V Rusku existuje 36 tepelných elektráren s výkonem 1 000 MW a více, z toho 13 s výkonem 2 000 MW a více. Kapacita největší tepelné elektrárny v Rusku - Surgutskaya GRES-2 - je 4800 MW.

V tepelných elektrárnách jsou široce používány velké energetické jednotky o výkonu 150–1200 MW. Celkový počet těchto energetických jednotek je 233 s celkovou kapacitou přibližně 65 000 MW.

Postava: 4.

Významný podíl tepelných elektráren (asi 50% kapacity) tvoří kogenerační jednotky, které jsou distribuovány po celé zemi.

Hlavní část (více než 80%) zařízení TPP (kotle, turbíny, generátory) byla uvedena do provozu v letech 1960 až 1985 a nyní funguje 20 až 45 let (obr. 5). Stárnutí energetických zařízení se proto stává klíčovým problémem v moderním odvětví elektrické energie, který se v budoucnu bude jen zhoršovat.

Počínaje rokem 2005 dojde ke zvýšení objemu turbínového zařízení, které vyčerpalo svůj parkový zdroj (obr. 6). Do roku 2010 tedy 102 milionů kW (43%) aktuálně provozovaného vybavení TPP a HPP vyvine svůj parkový zdroj a do roku 2020 - 144 milionů kW, což bude více než 50% instalovaného výkonu.

Vyřazení z provozu turbínového zařízení, které generuje parkový zdroj v kontextu předpokládané poptávky po elektřině a kapacitě, povede k deficitu kapacity 70 GW na úrovni roku 2005 (30% poptávky), což do roku 2010 bude již 124 GW (50% poptávky) a do roku 2020 - 211 GW (75% poptávky po kapacitě) (obr.7).

Postava: Pět.

Postava: 6. Předpověď objemu turbínového zařízení zpracovávajícího zdroj parku

Postava: 7. Dynamika energetické rovnováhy v Rusku

Postava: osm.

energetická turbínová zařízení

Zajištění zvýšení poptávky po výrobní kapacitě je možné pomocí následujících hlavních opatření:

prodloužení životnosti stávajících vodních elektráren, jaderných elektráren a významného počtu tepelných elektráren výměnou pouze hlavních bloků a dílů;

dokončení zařízení, která jsou ve vysoké míře připravenosti;

výstavba nových zařízení v omezených regionech;

modernizace a technické vybavení TPP pomocí nových, slibných technických řešení.

Aby byla zajištěna předpovídaná úroveň spotřeby elektřiny a tepla v optimistických a příznivých variantách, je nutné uvést do provozu výrobní kapacity v ruských elektrárnách (s přihlédnutím k potřebě vyměnit a modernizovat zařízení, které vyčerpalo svou životnost) na období 2003–2020. odhaduje se přibližně 177 milionů kW (obr. 9), včetně HPP a PSP - 11,2, jaderných elektráren - 23, TPP - 143 (z toho CCGT a GTU - 37 milionů kW), z toho nové uvedení do provozu výrobní kapacity - asi 131,6 GW, objem výměny opotřebovaného zařízení v důsledku jeho technického opětovného vybavení - 45,4 GW.

Postava: devět.

Postava: deset.

V mírné verzi se uvedení do provozu odhaduje na přibližně 121 milionů kW, včetně HPP a PSP - 7, na JE - 17, na TPP - 97 (z toho CCGT a GTU - 31,5 milionu kW).

Celková průměrná hodnota uvádění do provozu v Rusku jako celku za pětileté období od roku 1991 do roku 2002 přitom činila pouze 7 GW.

Důležitým faktorem v rozvoji elektroenergetiky je možnost investic do nové energetické výstavby a technického přepracování stávajících elektráren a elektrických sítí, včetně kompletní výměny zařízení, které vyčerpalo zdroje parku. Potřeba odvětví elektroenergetiky pro investice do období do roku 2020, s přihlédnutím k jaderným elektrárnám, se v závislosti na možnosti vývoje odhaduje na 140–205 miliard USD, z toho 100–160 miliard USD na výrobu (obr. 10). Zajištění růstu kapitálových investic v elektroenergetice, které se do roku 2005 zvýší na 4,0 miliardy USD ročně a do roku 2010 na 6,0 miliard USD ročně (bez jaderných elektráren), je možné zavedením investiční složky v tarifu pro elektrická a tepelná energie, vytváření příznivých podmínek pro přilákání zahraničních a domácích soukromých investic prostřednictvím vládních záruk, daňových pobídek, přidělování přímých vládních investic atd.

Zároveň v roce 2002 činil objem investic v elektroenergetice včetně jaderných elektráren 2,6 miliardy dolarů, v roce 2003 bude očekávaný objem investic 3,6 miliardy dolarů.

Obecně celková investice do holdingu za pětileté období od roku 1999 do roku 2003 činila 9 miliard USD, což je něco přes 4% investičního požadavku pro období do roku 2020.

Aby byla zajištěna spolehlivost dodávek elektřiny spotřebitelům ve výkonových a elektrických bilancích pro období do roku 2020, měla by být zachována významná část zařízení, které vyčerpalo svůj parkový zdroj (obr. 11): v období do roku 2010 se objem tohoto zařízení zvýší na 93 GW s následným snížením do roku 2020 až 40 GW.

Postava: jedenáct.

Zajištění předpokládané poptávky po elektřině a kapacitě vyžaduje, aby zařízení zůstalo v provozu i poté, co dosáhne svého parkovacího zdroje.

Tím se úkol správy zdrojů zařízení elektrárny dostává na kvalitativně novou úroveň. Řešení tohoto problému vyžaduje vytvoření databanky, která umožní předvídat stav zařízení, vyvinout systém opatření k zachování provozuschopnosti zařízení a sledovat jejich implementaci, propojit návrhy na prodloužení životnosti zařízení se slibnými bilancemi energie a elektřiny.

Na obr. 12 ukazuje současné uspořádání pro prodloužení životnosti zařízení.

Postava: 12.

Zdrojem parku se rozumí provozní doba prvků tepelného a energetického zařízení stejného typu v konstrukci, materiálech a provozních podmínkách, při kterých je zajištěn jejich bezproblémový provoz při dodržení standardních požadavků na řízení kovů, provoz a opravy elektráren.

K dnešnímu dni došlo k lavinovému nárůstu kapacit, který vyčerpal jejich parkové zdroje. Na požadované objemy výměny zařízení a jejich jednotek nebylo poskytnuto odpovídající financování. Bylo potřeba objasnit hodnoty zdroje parku ve vztahu ke konkrétnímu zařízení prostřednictvím řady studií a aktivit.

V tomto ohledu bylo navrženo přejít na individuální zdroj, tj. přiřazený zdroj konkrétního objektu, určený s přihlédnutím ke skutečným vlastnostem kovu, geometrickým rozměrům a podmínkám jeho provozu.

Po uplynutí projektové životnosti zařízení, s přihlédnutím k omezením stanoveným regulačními dokumenty, se provede analýza jeho stavu, na základě výsledků které bude rozhodnuto o nahrazení nebo prodloužení životnosti zařízení, dokud nebude vyvinut určený jednotlivý zdroj, což je určeno souborem opatření v rámci systému rozšíření zdrojů.

Současný systém pro prodloužení životnosti zařízení v energetickém průmyslu je založen na:

1. O federálních zákonech:

„O průmyslové bezpečnosti nebezpečných výrobních zařízení“;

„O technickém předpisu“;

„O licencování určitých typů činností.“

2. O nařízeních vlády Ruské federace:

„O postupu a podmínkách používání technických zařízení v nebezpečném výrobním zařízení“;

„O postupu pro organizaci a provádění kontroly výroby nad dodržováním požadavků průmyslové bezpečnosti v nebezpečném výrobním zařízení“;

„O opatřeních k zajištění průmyslové bezpečnosti nebezpečných výrobních zařízení na území Ruské federace“;

3. K regulačním dokumentům Gosgortechnadzor Ruska:

„Obecná pravidla průmyslové bezpečnosti pro organizace působící v oblasti průmyslové bezpečnosti nebezpečných výrobních zařízení“;

„Pravidla pro provádění odborných znalostí v oblasti průmyslové bezpečnosti“;

"Ustanovení o postupu pro prodloužení bezpečné provozní životnosti technických."

jejich zařízení, vybavení a konstrukce v nebezpečných výrobních zařízeních “;

„Typické pokyny pro řízení kovů a prodloužení životnosti kritických prvků kotlů, turbín a potrubí tepelných elektráren“.

Příprava rozhodnutí o prodloužení životnosti s přihlédnutím ke všem možnostem vyžaduje důkladnou technicko-ekonomickou analýzu založenou na technickém stavu elektrárny a vyhlídkách na její rozvoj (nové technické vybavení).

V souladu s požadavky standardních pokynů ... a předpisů ... sledují AO-energo a AO-elektrárny samostatně nebo se zapojením organizací technický stav zařízení a provádějí výzkum pevnostních charakteristik kovu.

Takové studie obvykle provádějí odborné organizace (obr. 13). Jejich závěry spolu s rozhodnutím AO-energo a AO-elektrárny

pro prodloužení životnosti zařízení jsou odesílány v souladu

se standardními pokyny ..., v RAO UES v Rusku. Oddělení vědecké a technické politiky a rozvoje RAO UES Ruska se zapojením průmyslových výzkumných organizací analyzuje předložené materiály, vydává stanovisko k možnosti a podmínkám dalšího provozu zařízení. Na základě rozhodnutí AO-energo a AO-elektrárny, schválení specializované organizace, odboru vědecké a technické politiky a rozvoje RAO UES Ruska „schvaluje (nebo neschvaluje, nebo schvaluje s omezeními) rozhodnutí AO-energo a AO-elektrárny o možnosti a podmínky dalšího provozu zařízení.

Postava: 13.

Souhlas ruské RAO UES s rozhodnutím AO-energos a AO-elektráren je základem pro ruský Gosgortekhnadzor k registraci zprávy o zkoušce průmyslové bezpečnosti a udělení elektrárně právo na další provoz zařízení.

Hlavní směry zlepšení organizace práce pro prodloužení životnosti zařízení (obr. 14) budou souviset s:

- se zlepšením směrnice (stanoveno v dokumentech ruského Gosgortekhnadzora) část těchto prací;
- s předáním ekonomického zájmu o výsledky těchto prací, včetně prací ke stanovení komerčních zdrojů a spolehlivosti elektrárny pro různé organizace (SO-CDU, automatická telefonní ústředna, výrobci zařízení atd.).

Za tímto účelem se v příštím roce plánuje zlepšit organizaci obnovy.

1. Kontrolou stavu kovu a zařízení TPP jsou pověřeny zkušební laboratoře a nedestruktivní zkušební laboratoře akreditované ruským Gosgortekhnadzor. Akreditace by měla být prováděna s přihlédnutím k doporučením odboru vědecké a technické politiky a rozvoje RAO UES Ruska a později prostřednictvím NP INVEL (neziskové partnerství v oblasti elektroenergetiky).

Postava: čtrnáct.

2. Odborná organizace, která posuzuje materiály pro prodloužení životnosti zařízení a vydává stanovisko k podmínkám provozu, musí být nezávislá a jmenovaná odborem vědecké a technické politiky a rozvoje RAO UES Ruska a dále NP INVEL
3. Oddělení vědecké a technické politiky a rozvoje RAO UES Ruska (dále NP INVEL) by mělo organizovat práci na zhodnocení komerčního období a spolehlivosti elektráren a identifikovat stálé organizace se zájmem o tyto informace.

Z předložených materiálů je zřejmé, že v dohledné budoucnosti bude vzhledem k nedostatku investic do nové výstavby narůstat deficit výrobních kapacit. Jeho hlavním zdrojem pokrytí bude prodloužení životnosti stávajícího zařízení. K tomu je nutné vyvinout organizační mechanismus pro správu zdrojů, který musí odpovídat novým realitám, které se v souvislosti s jeho reformou v odvětví elektrické energie vyskytují. Důležité organizační aspekty jsou následující:

zdokonalení normativní a technické dokumentace, zajištění spolehlivého a bezpečného provozu zařízení;

sledování poškození zařízení, příprava standardních technických a organizačních řešení pro prodloužení životnosti zařízení (oběžníky, informační dopisy);

vytvoření databáze pro její provoz;

snížení nákladů na kontrolu a opravy zařízení.

Všechna tato opatření zlepší mechanismus řízení zdrojů a učiní z něj důležitý nástroj pro předpovídání dalšího rozvoje odvětví elektrické energie.

První kroky v tomto směru již byly učiněny. Institut Teploelektroproekt tedy na základě pokynů DNTPiR ruské RAO UES připravuje Návrhy na prodloužení životnosti zařízení tepelných elektráren nad rámec vybavení parku, které zahrnují:

- prognóza technického stavu tepelných elektráren zpracovávajících zdroj parku v období do roku 2008;
- vypracování stacionárních návrhů technických opatření k prodloužení životnosti zařízení mimo park;
- posouzení finančních nákladů na provedení opatření k prodloužení životnosti zařízení;
- organizace řízení zdrojů zařízení elektrárny v kontextu reformy energetického průmyslu.

V rámci této práce byla provedena studie stavu zařízení ve všech sedmi regionech Ruska s instalovaným výkonem 131,422 milionů kW. Jeho výsledky jsou použity při vývoji pětileté bilance podnikové síly za období 2004–2008.

Jak ukázala analýza, do roku 2008 bude individuální zdroj vyčerpán na zařízeních s instalovaným výkonem 10,929 milionů kW, což je 9,1% instalovaného výkonu TPP společnosti RAO UES ruského holdingu. To bude vyžadovat značné investice do prodloužení životnosti zařízení.

Obzvláště velké množství práce na prodloužení životnosti zařízení a nákladů připadá na UES na Uralu, jedné z energeticky nejnáročnějších oblastí Ruska. Pro období 2004-2008 náklady na opatření k rozšíření zdroje v tomto regionu dosáhnou 6567,7 milionů rublů, objem obnovené kapacity je 5034 MW a vrchol požadovaných investic bude v letech 2007-2008.

Obecně platí, že na TPP v Rusku na období 2004-2008. bude nutné provést soubor opatření k zajištění prodloužení životnosti zařízení v celkové výši, včetně DPH, 19,58 miliardy rublů. (v běžných cenách). V takovém případě budou jednotkové náklady na obnovenou kapacitu 1792,1 rublů / kW (58,8 USD / kW).

Při prognózování energetických bilancí na delší období (10–15–20 let) je třeba provést další studie, které by určily povahu změny nákladů na prodloužení životnosti zařízení tepelných elektráren.

A.P. Livinsky
(JSC "RAO" UES Ruska ", Rusko)

Spolehlivé napájení elektřiny pro ekonomiku a obyvatelstvo země;

Zachování integrity a rozvoje Jednotného energetického systému země, jeho integrace s dalšími energetickými sdruženími na euroasijském kontinentu;

Zlepšení efektivity fungování a zajištění udržitelného rozvoje elektroenergetiky na základě nových moderních technologií;

Snižování škodlivých účinků na životní prostředí.

V aktuální verzi energetické strategie byly přijaty mírnější úrovně spotřeby elektřiny, tempo rozvoje netradičních a obnovitelných zdrojů energie, zejména vodní energie, bylo zvýšeno,
realističtější uvedení výrobních kapacit do provozu a odpovídající investice.

V příznivém scénáři je vývoj odvětví elektrické energie v Rusku zaměřen na scénář, který předpokládá zrychlené provádění sociálně-ekonomických reforem s tempem růstu produkce hrubého domácího produktu až 5-6% ročně a odpovídajícím stabilním růstem spotřeby elektřiny 2,0-2,5% ročně (obr. 1). Výsledkem je, že spotřeba elektřiny dosáhne do roku 2020 v optimistickém scénáři 1290 a v mírném 1145 miliard kWh.

Při zohlednění předpokládaných objemů poptávky po elektřině v optimistickém scénáři vzroste celková výroba (obr. 2) ve srovnání s vykazovaným rokem 2002 do roku 2010 1,2krát (až 1 070 miliard kWh) a více než 1,5 krát
do roku 2020 (až 1365 miliard kWh); s umírněnou verzí ekonomického rozvoje o 1,14 (až 1015 miliard kWh) a 1,36krát (až 1215 miliard kWh).

Postava: 1. Předpověď úrovní spotřeby elektřiny v souladu s energetickou strategií
Rusko na období do roku 2020

Postava: 2. Výroba elektřiny v ruských elektrárnách (s umírněnými a optimistickými možnostmi)

Postava: 3. Instalovaná kapacita elektráren v Rusku (za mírných a optimistických možností)

Výrobní potenciál elektrárenský průmysl v Rusku (obr. 3) v současné době sestává z elektráren s celkovým instalovaným výkonem asi
215 milionů kW, včetně jaderných elektráren - 22 a vodních elektráren - 44 milionů kW, zbytek tvoří tepelná energetika a přenosová vedení všech napěťových tříd o celkové délce 2,5 milionu km. Více než 90% tohoto potenciálu je sjednoceno v ruském Unified Energy System (UES), který pokrývá celé obydlené území země od západních hranic po Dálný východ.

Velké energetické jednotky jsou široce používány v tepelných elektrárnách
150-1200 MW. Celkový počet těchto energetických jednotek je 233 s celkovou kapacitou přibližně 65 000 MW.

Významný podíl tepelných elektráren (asi 50% kapacity) tvoří kogenerační jednotky, které jsou distribuovány po celé zemi.

Postava: 5. Věková struktura instalovaného turbínového zařízení na TPP v Rusku

Postava: 6. Předpověď objemu turbínového zařízení zpracovávajícího zdroj parku

Postava: 7. Dynamika energetické rovnováhy v Rusku

Postava: 8. Hlavní směry pokrytí předpokládaného energetického deficitu

Zajištění zvýšení poptávky po výrobní kapacitě je možné pomocí následujících hlavních opatření:

² prodloužení životnosti stávajících vodních elektráren, jaderných elektráren a značného počtu tepelných elektráren s výměnou pouze hlavních bloků a dílů;

² dokončení zařízení, která jsou ve vysoké míře připravenosti;

- výstavba nových zařízení v omezených regionech;

² modernizace a technické opětovné vybavení TPP pomocí nových slibných technických řešení.

Aby byla zajištěna předpovídaná úroveň spotřeby elektřiny a tepla v optimistickém a příznivém scénáři, je nutné uvést do provozu výrobní kapacity v ruských elektrárnách (s přihlédnutím k potřebě vyměnit a modernizovat zařízení, které vyčerpalo svůj zdroj) na období 2003–2020. odhaduje se přibližně 177 milionů kW (obr. 9), včetně HPP a PSP - 11,2, jaderných elektráren - 23, TPP - 143 (z toho CCGT a GTU - 37 milionů kW), z toho nové uvedení do provozu výrobní kapacity - asi 131,6 GW, objem výměny opotřebovaného zařízení v důsledku jeho technického opětovného vybavení - 45,4 GW.

Jako rukopis

UDC 621.039.586

GULINA OLGA MIKHAILOVNA

FYZIKÁLNĚ-STATISTICKÉ MODELY KONTROLY ZDROJŮ DRUHÉHO OKRUHU JADERNÝCH ELEKTRÁREN

Specialita 05.14.03 - jaderné elektrárny, včetně projektování, provozu a vyřazování z provozu

A B T O R E F E R A T

disertační práce pro vědecký titul

doktor technických věd

Obninsk - 2009

Práce byla provedena ve Státním vzdělávacím ústavu vyššího odborného vzdělávání „Obninsk State Technical University of Nuclear Energy“

Oficiální oponenti Doktor technických věd Davidenko

Nikolay Nikiforovich

doktor technických věd Gorbatykh

Valery Pavlovič

doktor technických věd Gashenko

Vladimír Alexandrovič

Přední organizace

Obrana proběhne “ 23 » _ 09_ 2009 v _ 14 _hodina_ 00 __min. na zasedání disertační rady D 212.176.01 na Obninské státní technické univerzitě pro jadernou energetiku v Kalugské oblasti, Obninsk, Studgorodok, 1, IATE, zasedací místnost akademické rady.

Disertační práci lze najít v knihovně Státní technické univerzity v Obninsku pro jadernou energii.

Vědecký tajemník

disertační rada D 212.176.01

ph.D. Sci., Profesor

obecný popis práce

Disertační práce je zaměřena na řešení problému efektivního řízení životnosti zařízení v sekundárním okruhu jaderných elektráren.

Relevance práce. Bezpečnost JE je do značné míry dána spolehlivým provozem systému výroby páry a systému vnějšího chlazení, který se skládá z kondenzátorů parní turbíny a regeneračního systému.

Bezpečné fungování energetických bloků JE a opatření k prodloužení životnosti jsou nemožné bez pečlivého dodržování pravidel a předpisů pro provoz a údržbu, analýzy účinnosti určitých kontrolních akcí, vývoje metod pravděpodobnostního předpovídání charakteristik zdrojů zařízení a zavedení moderních postupů pro zpracování řídicích dat. Těmto otázkám jsou věnovány recenze, práce atd.

Provoz energetické jednotky je však kromě bezpečnostních podmínek kladen také na podmínku ekonomické efektivity provozu. Tyto problémy jsou zvažovány a rozvíjeny v závodech atd. Účinnost výroby elektřiny do značné míry závisí na odstávkách bloku souvisejících s preventivní údržbou nebo odstraněním příčin poruch zařízení JE. Klasifikace zařízení důležitých z hlediska dopadu na bezpečnost, prováděná v různých zemích vyvíjejících jadernou energii, nastínila hlavní typy zařízení, která by měla být zohledněna při rozhodování o prodloužení životnosti. Tyto problémy jsou podstatně zohledněny v dokumentech IAEA, ve stavbách atd. Vliv vybraného zařízení na faktor využití instalovaného výkonu (ICUF) energetické jednotky (EB) je způsoben prostoji kvůli nespolehlivosti tohoto zařízení. Jedním z hlavních úkolů v tomto ohledu je předpovědět charakteristiky spolehlivosti zařízení a posoudit účinnost kontrolních opatření na základě modelů procesů stárnutí, které omezují jeho zdroje. U velkého počtu prací věnovaných vývoji teoretických modelů těchto procesů jsou prezentované modely poměrně složité a obsahují velké množství konkrétních dat, což ztěžuje použití těchto modelů při prognózování zdrojů. Pro prognózy se zpravidla používají statistické informace o poruchách a době provozu.

V současné době je relevantní problém optimalizace životnosti energetické jednotky s přihlédnutím k dopadům stárnutí kovového zařízení a nákladům na modernizační opatření. Charakteristickým rysem problému optimalizace životnosti elektronické jednotky je, že je úkolem individuálního předpovídání, proto je nutné organizovat sběr a zpracování počátečních informací, zdůvodnit volbu ekonomického kritéria a formulovat princip optimalizace s přihlédnutím k ekonomické situaci během provozu konkrétní elektronické jednotky.

Zařízení druhého okruhu hraje v tomto ohledu zvláštní roli, protože podléhá různým procesům stárnutí, pracuje za různých podmínek, přiřazený zdroj je obvykle přiměřený jednotkovému zdroji, výměna má poměrně vysoké náklady.

Procesy stárnutí materiálů zařízení sekundárního okruhu, jakož i zařízení JE obecně, jsou objektivní a včasné efektivní řízení zdrojů vyžaduje pozorování a analýzu technického stavu zařízení během provozu a rozsáhlé používání diagnostických a nedestruktivních testovacích programů. Data pozorování musí být zpracována včas a vysoce kvalitně a použita k předpovědi charakteristik zdrojů zařízení.

Relevantnost disertační práce proto určuje potřeba vyvinout přístupy, metody a algoritmy pro formulování a řešení problému optimalizace života EB, vývoj metod pro predikci zdrojů s přihlédnutím k různým faktorům, povaze procesu stárnutí a jeho pravděpodobnostní povaze, jakož i použití výpočetních postupů, které umožňují získat efektivní odhady.

Předmět studia -zařízení sekundárního okruhu JE.

Předmět výzkum je posouzení zdrojových charakteristik zařízení sekundárního okruhu JE.

Účel a cíle studie -vývoj teoretických základů a aplikovaných modelů pro hodnocení, předpovídání a řízení životnosti zařízení v sekundárním okruhu jaderných elektráren na základě statistického zpracování provozních údajů a zohlednění mechanismů procesů stárnutí.

K dosažení tohoto cíle se řeší následující úkoly.

1. Analýza a systematizace provozních údajů z hlediska dopadu fyzikálních procesů na procesy stárnutí materiálů zařízení sekundárního okruhu a zdůvodnění použití fyzikálních a statistických modelů pro individuální hodnocení, předpovídání a řízení životnosti zařízení sekundárního okruhu jaderných elektráren.

2. Vývoj metod pro predikci zdrojových charakteristik zařízení sekundárního okruhu za podmínek akumulace poškození působením různých procesů stárnutí materiálu s přihlédnutím k jejich pravděpodobnostní povaze.

3. Vývoj metod a algoritmů pro optimalizaci životnosti energetické jednotky na základě ekonomického kritéria, které zohledňuje časový rozdíl mezi náklady a přínosy, charakteristiky spolehlivosti zařízení jednotky a náklady na opravy a výměny zařízení během provozu.

4. Vývoj metod řešení problému dosažení mezního stavu prvky zařízení JE.

5. Optimalizace rozsahu a četnosti sledování technického stavu zařízení v sekundárním okruhu JE, podléhajícího erozně-koroznímu opotřebení.

6. Vývoj metody predikce intenzity procesu FAC pro prvky zařízení JE z perlitických ocelí, založený na teorii neuronových sítí.

Metody výzkumu.Práce je založena na využití a vývoji metod pro bezpečný provoz jaderných elektráren, teorii spolehlivosti, teorii pravděpodobnosti a matematické statistice, s využitím kterých:

· Analýza provozních faktorů omezujících životnost zařízení JE;

· Analýza statistických údajů o provozuschopnosti zařízení JE;

Vědecká novinkapráce spočívá ve skutečnosti, že na rozdíl od stávajících přístupů k určování životnosti energetické jednotky využívá navrhovaná koncepce formulaci problému s přihlédnutím k dopadům stárnutí zařízení JE, jakož i skutečnost, že byly vyvinuty metody pro predikci charakteristik zdrojů zařízení pomocí modelů procesů fyzického stárnutí. množství informací o provozních parametrech a opatřeních přijatých ke zvládnutí životnosti zařízení sekundárního okruhu jaderných elektráren. Při vývoji metod pro hodnocení a předpovídání charakteristik zdrojů byla získána řada nových teoretických výsledků:

Význam faktorů, které určují intenzitu procesů stárnutí v materiálu, které jsou nezbytné ke správě zdrojů konkrétního zařízení JE;

- pravděpodobnostní model pro predikci zdroje teplosměnných trubek parního generátoru na základě metod lineárního a nelineárního sčítání poškození, s přihlédnutím k provozním parametrům a typu hlavního procesu stárnutí;

Asymptotické metody řešení problému dosažení mezního stavu prvky zařízení: v modelu eroze nárazu kapiček za podmínek dvoufázových toků chladicí kapaliny, v metodách sčítání škod v problému odhadu životnosti TOT SG;

Metoda pro predikci zdroje trubicového parního generátoru na základě Kalmanovy lineární stochastické filtrace, která umožňuje zohlednit velké množství provozních údajů, řídicích údajů a výsledků výzkumu založených na matematických modelech procesů poškození a preventivních opatřeních, což na rozdíl od známých metod zvyšuje spolehlivost prognózy a možnosti kvalitativně spravovat tubulární zdroj na základě formulovaného principu optimální kontroly;

Metoda optimalizace objemů a frekvence monitorování tloušťky prvků zařízení JE vystavených eroznímu koroznímu opotřebení, založená na navrhované metodě zpracování řídicích dat a stanovení prvků náležejících do rizikové skupiny pro FAC, výpočtu přípustných tlouštěk stěn a hodnotících prvků podle stupně opotřebení a rychlosti FAC na základě první analýza velkého počtu měření na JE Kola, Kalinin, Balakovo, Novovoronež, Smolensk;

Model neuronové sítě pro hodnocení a předpovídání výkonnosti prvků zařízení podléhajících erozně-koroznímu opotřebení na základě pozorovaných parametrů, které určují intenzitu procesu FAC, a kontrolních údajů, které nám na rozdíl od stávajících statistických a empirických modelů umožňují posoudit vzájemný vliv všech faktorů, zdůraznit základní vlastnosti příchozích informací a v konečném důsledku zlepšit přesnost prognózy bez určení všech vztahů mezi mnoha faktory, které určují proces evropské občanské iniciativy;

Metoda optimalizace životnosti energetické jednotky založená na ekonomickém kritériu, které bere v úvahu rozdíl v načasování nákladů a přínosů, charakteristiky spolehlivosti zařízení jednotky a náklady na opravy a výměny zařízení během provozu.

Důvěryhodnost vědeckých prohlášení je potvrzeno důsledným zdůvodněním modelů popisujících procesy provozuschopnosti zařízení sekundárního okruhu správnou formulací definic mezních stavů zařízení, metodami a opatřeními, jakož i shodou řady výsledků s provozními údaji.

Rezervy, předložen k obraně

1. Význam faktorů ovlivňujících procesy stárnutí kovů a nezbytný pro individuální aplikaci fyzikálních a statistických modelů pro hodnocení a řízení životnosti zařízení sekundárního okruhu.

2. Fyzikálně-statistické modely pro posuzování, předpovídání a řízení životnosti zařízení v sekundárním okruhu jaderných elektráren, založené na metodě sčítání škod způsobených různými procesy stárnutí, pro provádění variačních výpočtů a doložení hodnot parametrů, které umožňují řízení životnosti zařízení.

3. Asymptotické metody řešení problémů hodnocení zdrojových charakteristik prvků zařízení JE na základě Central Limit Theorem (CLT) a jejich aplikace na poškození akumulovaná v materiálu zařízení za podmínek eroze trubkových ohybů nárazem s dvoufázovým chladivem a za podmínek korozního praskání trubek tepelného výměníku parogenerátoru ...

4. Metoda predikce zdroje trubkových trubek parogenerátorů jaderných elektráren založená na teorii stochastické filtrace.

5. Metoda optimalizace objemů a frekvence měření tloušťky prvků zařízení JE s přihlédnutím k jejich kategorizaci z hlediska rychlosti ECI.

6. Model neuronové sítě zobecněného účtování provozních faktorů pro predikci rychlosti FAC v prvcích zařízení pro jaderné elektrárny.

7. Metoda optimálního řízení životnosti energetické jednotky s přihlédnutím k rozdílu v načasování nákladů a přínosů.

Praktická hodnota výsledkůpráce spočívá ve skutečnosti, že na základě výše uvedených teoretických ustanovení a metod byly vyvinuty algoritmy a inženýrské techniky, které umožňují doložit hodnoty technologických parametrů pro správu zdroje zařízení. Výpočty prováděné podle vyvinutých metod umožnily odhadnout životnost zařízení sekundárního okruhu JE s reaktory VVER-1000, VVER-440 a RBMK-1000 v JE Kola, Smolensk, Kalinin, Balakovo a vypracovat doporučení pro jejich řízení.

Rozsah výsledků -správa zdrojů trubek SG, trubek kondenzátoru s výměnou tepla, potrubních prvků z perlitických ocelí.

Schvalování a provádění výsledků

Práce byly prováděny v rámci témat Energoatom Concern

Diagnostika, životnost zařízení, parní generátory, kvalita. Studie proveditelnosti výměny měděného zařízení CCT za hlavní jednotku VVER-1000 (energetická jednotka č. 3 BLKNPP),

Základní problémy vyřazování jaderných elektráren z provozu,

Dokončení „Norem pro přípustné tloušťky prvků potrubí z uhlíkové oceli AS„ RD EO “a„ Vypracování pokynu pro hodnocení technického stavu prvků zařízení a potrubí vystavených eroznímu koroznímu opotřebení “;

Komplexní program opatření k prevenci škod a zvýšení provozní eroze a korozní odolnosti potrubí JE. JE PRG-550 KO7 koncernu Energoatom na téma „Výpočet a experimentální zdůvodnění rozsahu a četnosti monitorování erozně-korozního opotřebení potrubí elektráren JE s VVER-1000 RP“,

Zpracování a analýza výsledků měření tloušťky potrubních prvků 1. - 3. bloku Smolenské elektrárny.

Materiály práce byly prezentovány a diskutovány na následujících mezinárodních a všeruských konferencích:

1. Systémové problémy spolehlivosti, matematické modelování a informační technologie, Moskva-Soči, 1997, 1998.

2. Bezpečnost a školení personálu JE, Obninsk, 1998, 1999, 2001, 2003, 2005, 2007

3.7. Mezinárodní konference o jaderném inženýrství. Tokio, Japonsko, 19. - 23. dubna 1999 ICONE-7.

4. Řízení a diagnostika potrubí, Moskva, 2001.

5. PSAM 7 ESREL 04 Mezinárodní konference o pravděpodobnostním posuzování a řízení bezpečnosti, Berlín, 2004.

6. Matematické myšlenky a jejich aplikace na moderní problémy přírodních věd, Obninsk, 2006.

7. Bezpečnost, účinnost a ekonomika jaderné energie, Moskva, 2004, 2006.

8. Mezinárodní konference MMR 2007 o matematických metodách ve spolehlivosti. Glasgow, Velká Británie, 2007.

9. Problémy vědy o materiálech při konstrukci, výrobě a provozu zařízení, Petrohrad, 2008.

Publikace.Na téma disertační práce bylo vydáno 57 vědeckých prací, z toho 20 článků ve vědeckých a technických časopisech, 15 článků ve sbornících, 22 - ve sbornících z konferencí.

Disertační práce klade metodologické problémy předpovídání životnosti zařízení sekundárního okruhu jaderných elektráren, vyvinula metody založené na fyzikálním a statistickém přístupu a navrhla účinné výpočetní postupy pro výpočet charakteristik zdroje.

Práce se skládá ze 6 částí, úvodu, závěru, bibliografie 169 titulů, pěti příloh - celkem 344 s.

V první kapitola zvažují se hlavní problémy spojené se nespolehlivostí zařízení sekundárního okruhu: hlavní mechanismy poškození, kritéria mezního stavu, ekonomické problémy spojené s výměnou zařízení. Je provedena analýza faktorů omezujících životnost zařízení (indikátory vodně-chemického režimu (VHR) a jejich dynamiky, závislost zdroje na provozních faktorech), je uveden individuální charakter stárnutí zařízení ve stejné jednotce a na různých JE, analogickým způsobem je hodnocen technický stav kondenzátoru BLKNPP. Životnost byla hodnocena podle kritéria přípustného tlumení 10% trubek kondenzátoru s „kovovým nedostatkem“ více než 70% (obr. 1). Souřadnice je procento odmítnutých trubek z celkového počtu v%, úsečka je čas SPR minus 1990. Chyba odhadů je zohledněna pomocí intervalu spolehlivosti, kde je interval spolehlivosti (CI), β je pravděpodobnost spolehlivosti (β \u003d 0,95 ), n - počet měření (velikost vzorku), - kvantil Studentovy distribuce, odchylka "varianta" href \u003d "/ text / kategorie / dispersiya /" rel \u003d "záložka"\u003e variance, . Když n\u003d 3 při kvantilu t3,0,95 se rovná 2,35 , a https://pandia.ru/text/78/197/images/image002_31.gif "width \u003d" 29 height \u003d 29 "height \u003d" 29 "\u003e \u003d 0,97.

https://pandia.ru/text/78/197/images/image010_22.gif "width \u003d" 431 "height \u003d" 269 src \u003d "\u003e

Průsečík horní hranice CI s přijatelnou úrovní (v tomto případě 10%) udává dolní hranici zdroje. V tomto případě se dolní limit zdrojů liší od průměru přibližně o šest měsíců.

Jsou zaznamenány zákonitosti a vlastnosti stárnutí teplosměnných trubek (TOT) SG na různých blocích a různých JE. Stárnutí materiálu pod vlivem škodlivých faktorů, které se projevuje růstem vad, zejména usazením korozních produktů, lze připsat pravidelnostem, které se během provozu objevují na HHT SG. Hlavními mechanismy poškození teplosměnných trubek parogenerátorů jsou vředy, důlková koroze a praskání korozí. Tyto degradační mechanismy tvoří 68-85% TOT poškození z celkové výše poškození. Zahájení a rozvoj poškození TOT je usnadněn přítomností usazenin korozních produktů na vnějším povrchu TOT. Znečištění povrchu také zhoršuje přenos tepla mezi primárním a sekundárním okruhem, což snižuje produkci páry. Byly odhaleny hlavní závislosti mezi počtem ucpaných HS a množstvím železa a mědi v sedimentech, průměrnou specifickou kontaminací povrchu a umístěním HS v sestavě. Jsou uvedeny odpovídající aproximace a odhady. Například závislost počtu zapojených TOT (TOT) na průměrné specifické kontaminaci je poměrně dobře popsána lineární funkcí (obr. 2).

Obrázek 2. Empirická závislost počtu ucpaných SFC na průměrné specifické kontaminaci pro 1PG-1 (a) a 1PG-3 (b) KlnNPP.

Individuální jsou následující: intenzita stárnutí, rozložení počtu zasunutých výměníků tepla na výšku trubkového plátu, preventivní opatření a jejich četnost, technický stav zařízení CCT a jejich materiálů, chemie vody, kritéria pro usmrcení atd. Gif "width \u003d" 129 height \u003d 38 " height \u003d "38"\u003e.

Známe-li přípustnou úroveň kontaminace TOT pro daný skleníkový efekt (kritérium mezního stavu), je možné odhadnout dobu, po kterou první proces růstu znečištění překročí povolenou mez. Prognóza založená na průměrném trendu však není konzervativním odhadem. Proto je nutné odhadnout chybu odhadů získaných vytvořením intervalu spolehlivosti.

https://pandia.ru/text/78/197/images/image019_16.gif "width \u003d" 337 "height \u003d" 232 src \u003d "\u003e

Obrázek 3. Aproximace kontaminace pro 1PG-3 KlnNPP

Výpočet s různými počátečními hodnotami zbytkové průměrné specifické kontaminace poskytuje následující hodnoty spodní hranice 95% CI pro dobu překročení přípustných mezí uvedených v tabulce. 1.

stůl 1

Hodnoty periody proplachování při různých hodnotách zbytkové kontaminace pro 1PG-3

Počáteční hodnota, g / m2	Přijatelná úroveň d, g / m2	Intervalové období, tisíc hodin

Je uvedena analýza statistických a fyzikálně-statistických přístupů k hodnocení zbytkového zdroje zařízení, je uveden přehled modelů pro výpočet charakteristik zdrojů prvků, je provedena analýza účinnosti různých opatření pro řízení zdrojů, která určuje význam provozních faktorů.

v druhá kapitola zvažují se hlavní problémy spojené s optimalizací životnosti elektronické jednotky JE: volba ekonomického kritéria, pořadí zařízení, vývoj modelu platebního toku atd .; předkládáno řešení problému detekce poruchy ve sledovaném náhodném procesu spojeném s nástupem stárnutí.

Kritéria pro rozhodnutí „prodloužení životnosti - vyřazení z provozu“ jsou určována ročními náklady na údržbu JE, modernizaci a výměnu zařízení a množství vyrobené elektřiny během tohoto období. Současně je zajištění řádných bezpečnostních podmínek absolutním požadavkem na provoz jakékoli jaderné elektrárny bez ohledu na její věk. Volba ukazatele NPV (čistá současná hodnota) jako kritéria optimalizace je logická a metodicky správná. Toto integrální kritérium porovnává ukazatele různých časů diskontováním
, bere v úvahu jak ekonomické, tak technické komponenty. Protože je integrální, tj. S přihlédnutím k celé historii provozu bloku, odráží NPV skutečný poměr mezi investicemi do výroby elektřiny (náklady) a náklady na vyrobenou elektřinu (výsledek).

Čistá současná hodnota je definována jako součet aktuálních účinků za celé období výpočtu snížený na počáteční krok. Matematická formulace problému stanovení životnosti podle zvoleného kritéria je následující:

https://pandia.ru/text/78/197/images/image021_16.gif "width \u003d" 169 "height \u003d" 51 "\u003e

Q(T)<QN,

kde k - doba v letech (může být méně než jedna), N - horizont výpočtu; CFk- účinek (tok plateb) dosažený dne k-tý krok; ik - faktor slevy v kroku k; Q(T) - úroveň bezpečnosti pohonné jednotky, vyjádřená počtem nehod za rok, a obecně závisí na čase; QN - standardní úroveň bezpečnosti.

Byly vyvinuty hlavní přístupy k vytvoření postupu pro posouzení životnosti elektronické jednotky - expresní metoda založená na zohlednění integrálních nákladů, která umožňuje získat odhad životnosti (SS) s přihlédnutím jak k ekonomické složce provozu, tak k technickému stavu elektronické jednotky - a metoda pro posouzení SS samostatné jednotky zařízení vyvinuté ve formě Markovova modelu, včetně nákladů na opravy, výměny zařízení, jeho spolehlivostních charakteristik, které se mění během provozu, a nákladů na prostoje spojené s údržbou tohoto zařízení. Rozhodnutí o odstavení jednotky je učiněno na základě analýzy informací o zařízení zahrnutém do skupiny kritických prvků, tj. Důležitých z hlediska bezpečnosti.

Vzorec pro výpočet nákladů na provozování energetické jednotky ( n typy zařízení) má formu

PW(t) Je pravděpodobnost, že je zařízení v provozuschopném stavu;

CWF- náklady na vyměněné zařízení nebo jeho část,

CFW - náklady na restaurátorské práce;

λ i(t) - míra selhání zařízení ;

μ i - intenzita zotavení po selhání.

CW =ZE× N× D tkde N- bloková síla, CE - roční tarif za elektřinu.

Výsledný vzorec pro odhad nákladů na provozování energetické jednotky vám umožní optimalizovat její životnost s přihlédnutím ke všem ostatním aspektům provozu.

Pro uplatnění tohoto přístupu je zásadní otázka výběru zařízení, jeho pořadí podle doby prostoje, nákladů a významu opatření ke správě zdrojů konkrétního zařízení.

Jedním z nejtypičtějších úkolů při diagnostice technického stavu různých zařízení JE je řešení problému včasného rozpoznání poruchy zařízení na základě analýzy změn kontrolovaného parametru. Účinnost řídicího systému do značné míry závisí na algoritmu pro zpracování informací o stavu řízeného zařízení. Pro získání nejspolehlivějšího rozhodnutí o přítomnosti poruchy procesu se navrhuje analyzovat nikoli počáteční náhodný nízkofrekvenční proces ξ ta funkce z ní:

Váhový faktor "href \u003d" / text / category / vesovoj_koyeffitcient / "rel \u003d" bookmark "\u003e váhový faktor. Poté lze vypočítat počet přechodů procesem η t konstantní úroveň S v klouzavém časovém intervalu. Úkolem je optimalizovat úroveň pro detekci poruchy; poprvé bylo získáno analytické řešení pro hustotu společného rozdělení obalu prvního druhu a jeho derivátu; poprvé byl analyticky získán výraz pro matematické očekávání počtu křižovatek N pro první derivaci měřeného náhodného procesu https://pandia.ru/text/78/197/images/image026_2.jpg "width \u003d" 408 "height \u003d" 224 "\u003e

Obrázek 4. Grafické zobrazení funkce objektivu

Třetí částje věnována problematice predikce životnosti zařízení sekundárního okruhu metodami sčítání škod Jsou brány v úvahu kritéria mezního stavu a modely akumulace poškození v materiálu zařízení traktu pro přívod kondenzátu.

Stárnutí materiálu jednoho nebo druhého zařízení JE je doprovázeno akumulací poškození materiálu zařízení, což vede ke snížení zbytkového zdroje. Model posouzení zbytkové životnosti byl vyvinut na základě metody sčítání škod navržené v pracích

Relativní stáří kovu (tj. Akumulované kvazi-statické poškození při dlouhodobém vystavení pomalu se měnícím napětím, teplotě a koroznímu prostředí) lze definovat jako součet poměrů dob provozu zařízení za známých podmínek tina vypočítanou maximální MTBF tohoto zařízení za podobných podmínek τ i:

kde každé jednotlivé poškození odpovídá provozu zařízení po určitou dobu ti se známými provozními parametry, na kterých závisí doba do selhání τ i, a ω ( t) je relativní věk kovu v důsledku provozu v několika režimech (kde n - počet režimů v dané době t)

Potom lze pravděpodobnost bezporuchového provozu (FBG) definovat jako pravděpodobnost ne-výstupu ω ( t) na úroveň d\u003d 1, tj. Ω (0) \u003d 0 a ω ( τ )=1.

Pro různé procesy stárnutí byla zavedena pravděpodobnostní míra poškození. Nelineární účinky akumulace poškození jsou charakteristické pro tenkostěnné zařízení, které zahrnuje také trubice pro přenos tepla SG. Na základě prací jsou postaveny modely nelineárních součtů poškození pro posouzení zbytkové životnosti.

Většina problémů s hodnocením charakteristik zdrojů souvisí s problémem přejezdu stochastickým procesem akumulace poškození. Navrhuje se asymptotický přístup k výpočtu pravděpodobnosti operace bez selhání na základě CLT. Metoda se aplikuje na akumulované poškození v ohybech parních potrubí s dvoufázovým chladivem v důsledku eroze nárazem kapiček a v trubkách pro výměnu tepla parního generátoru za podmínek praskání napěťovou korozí.

Model eroze nárazu kapiček je založen na fenomenologickém přístupu, kdy škodlivý účinek kapiček vlhkosti ve dvoufázovém toku vede k erozivnímu poškození povrchu ve velmi malém objemu. Intenzita tohoto procesu závisí na průtoku, tlaku, teplotě, vlhkosti páry, vlastnostech materiálu. Mikropoškození způsobené nárazem jedné kapky je obecně náhodné množství.

strana 1

strana 2

strana 3

s. 4

strana 6

strana 7

strana 8

strana 9

strana 10

strana 11

s. 12

s. 13

strana 14

s. 15

strana 16

s. 17

s. 18

strana 19

1 d až 1 "l. »Ъ ila e-i g s. proti

11 o ECOLOI A F.COMU.

TEHIULOGIIRIGSIM a ATOMOVÝ DOZOR (P (KTG.X1G ^ Shzr)

U.INI (^ | P<^0ДО11^И^П^ИПГЛ0Н ФГЛГР"ЦИИ

REGISTROVANÝ

"" gistrschi ^ "d *

^ l. / y 4 /;, f J? / / S,

LolerilynLx normy tttp

O\u003e | verge, gennn federálních norem a vštípil

v oblasti využívání atomové energie „Požadavky na řízení zdrojů zařízení a potrubí jaderných elektráren. Základní ustanovení “

V souladu s článkem 6 federálního zákona ze dne 21. listopadu 1995 -V 170-FZ „O využívání atomové energie“ (Souhrnná legislativa Ruské federace. 1995, X® 48, čl. 4552; 1997, č. 7, čl. 808; 2001 „X® 29.g. 2949; 2002. X® 1. článek 2; X® 13. článek 1180; 2003, X® 46, článek 4436; 2004, X? 35, článek 3607; 2006, X ® 52, Art. 5498; 2007, X® 7, C t. 834; No. 49. Art. 6079; 2008, X® 29, Art. 3418; X® 30. Art. 3616; 2009, No. 1, Art. 17; X® 52, článek 6450; 2011. č. 29 článek 4281; X30, článek 4590, článek 4596; X „45, článek 6333; X® 48, článek 6732; číslo 49, Čl. 7025; 2012, X * 26. čl. 3446; 2013, X® 27, čl. 3451), bod 5.2.2.1 odst. 5 nařízení o Federální službě pro environmentální, technologický a jaderný dozor, schválený vládou Ruské federace ze dne 30. Červenec 2004 X® 401 (Collected Legislation of the Russian Federation, 2004, No. 32 Art. 3348; 2006, No. 5 Art. 544; No. 23, Art. 2527; X® 52. Art. 5587; 2008, A® 22, článek 2581; č. 46. článek 5337; 2009. X® 6, článek 738; X "33, článek 4081; Č. 49, čl. 5976; 2010, X * 9. Art. 960; X® 26, čl. 3350; Č. 38, čl. 4835; 2011, č. 6, čl. 888; X? 14. Art. 1935; X? 41, čl. 5750; Č. 50, čl. 7385; 2012, .V® 29, čl. 4123; X "42, čl. 5726; 2013, X® 12, čl. 1343; X® 45, čl. 5822; 2014, X® 2. Art. 108; X® 35, čl. 4773; 2015, X® 2, čl. 491; X® 4, čl. 661), takto:

Schválit připojené federální normy a pravidla v oblasti využívání atomové energie „Požadavky na řízení zdrojů zařízení a potrubí jaderných elektráren. Základní ustanovení “(NP-096-15).

L.V. Alyoshin

Vůdce

SCHVÁLENO příkazem Federální služby pro environmentální, technologický a jaderný dozor z „#“ o2QSS, č. U / o

Federální normy a pravidla v oblasti využívání atomové energie „Požadavky na řízení zdrojů zařízení a potrubí jaderných elektráren. Základní ustanovení “

I. Účel a oblast působnosti

1. Tyto federální normy a pravidla v oblasti využívání atomové energie „Požadavky na řízení zdrojů zařízení a potrubí jaderných elektráren. Základní ustanovení “(NP-096-15) (dále jen„ základní ustanovení “) byla vyvinuta v souladu s článkem 6 federálního zákona ze dne 21. listopadu 1995 č. 170-FZ„ O využívání atomové energie “(Collected Legislation of the Russian Federation, 1995, č. 48 , Článek 4552; 1997, č. 7, článek 808; 2001, č. 29, článek 2949; 2002, č. 1, článek 2; č. 13, článek 1180; 2003, č. 46, článek 4436; 2004, Č. 35, článek 3607; 2006, č. 52, článek 5498; 2007, č. 7, článek 834; č. 49, článek 6079; 2008, č. 29, článek 3418; č. 30, článek 3616; 2009, Č. 1, článek 17; č. 52, článek 6450; 2011, č. 29, článek 4281; č. 30, článek 4590, článek 4596; č. 45, článek 6333; č. 48, článek 6732; č. 49 , Čl. 7025; 2012, č. 26, čl. 3446; 2013, č. 27, čl. 3451), nařízením vlády Ruské federace z 1. prosince 1997 č. 1511 „O schválení nařízení o vývoji a schvalování federálních norem a pravidel v této oblasti využití atomové energie “(Collected Legislation of the Russian Federation, 1997, No. 49, Art. 5600; 1999, No. 27, Art. 3380; 2000, No. 28, Art. 2981; 2002, No. 4, Art. 325; No. 44, Art. 4392; 200 3, č. 40, čl. 3899; 2005, č. 23, čl. 2278; 2006, č. 50, čl. 5346; 2007, č. I, čl. 1692; Č. 46, čl. 5583; 2008, č. 15, čl. 1549; 2012, č. 51, čl. 7203).

2. Tato základní ustanovení stanoví požadavky na řízení zdrojů zařízení a potrubí jaderných elektráren zařazených do návrhů jaderných elektráren (dále jen „JE“) v souladu s federálními normami a pravidly v oblasti využívání atomové energie k prvkům 1, 2 a 3 bezpečnostních tříd.

3. Tato základní ustanovení se uplatňují při projektování, výstavbě, výrobě, výstavbě (včetně instalace, seřizování, uvádění do provozu), provozu (i při prodloužení životnosti), rekonstrukci (modernizaci), opravách a vyřazování bloku JE z provozu.

4. Použité termíny a definice jsou uvedeny v příloze č. 1 těchto základních ustanovení.

II. Obecná ustanovení

5. Tato základní ustanovení se vztahují na správu zdrojů následujících zařízení a potrubí JE:

všechna zařízení a potrubí klasifikované v konstrukci bloku JE jako prvky bezpečnostní třídy 1;

všechny jednotky zařízení jednoduché a malé výroby a referenční jednotky potrubí a zařízení JE klasifikované v provedení bloku JE jako prvky bezpečnostní třídy 2;

samostatné bloky zařízení a potrubí, v návrhu bloku JE označované jako prvky bezpečnostní třídy 3, způsobem stanoveným provozní organizací po dohodě s developery reaktorového závodu (dále jen „RU“) a návrhy JE.

6. Při konstrukci bloku JE pro zařízení a potrubí by měla být zdůvodněna a přidělena jejich životnost.

7. Projektová (projektová) dokumentace zařízení a potrubí JE musí stanovit a zdůvodnit zdroj

charakteristiky a kritéria pro hodnocení zdroje. U zařízení a potrubí JE navržených před zavedením těchto základních ustanovení v platnost, jakož i v případě ukončení činnosti vývojáře zařízení nebo potrubí, musí ospravedlnění a stanovení životnosti zařízení a potrubí JE provést provozní organizace.

8. Řízení životnosti zařízení a potrubí JE by mělo být založeno na:

a) soulad s požadavky federálních norem a pravidel v oblasti využívání atomové energie, regulačních a řídících dokumentů, pokynů pro výrobu, instalaci, uvedení do provozu, provoz, údržbu a opravy, posouzení technického stavu a zbytkové životnosti zařízení a potrubí JE;

b) udržování zařízení a potrubí JE v dobrém (provozuschopném) stavu včasným zjištěním poškození, prováděním preventivních opatření (kontroly, opravy), výměnou opotřebovaných zařízení a potrubí JE;

c) vytvoření mechanismů pro vznik a vývoj poruch, které mohou vést ke zničení nebo poruše zařízení a potrubí jaderných elektráren;

d) identifikace dominantních (určujících) mechanismů stárnutí, degradace a poškození zařízení a potrubí JE;

e) neustálé zlepšování monitorování procesů stárnutí, degradace a poškození zařízení a potrubí JE;

f) výsledky monitorování technického stavu a posouzení vyčerpané a zbytkové životnosti zařízení a potrubí JE na základě výsledků monitorování;

g) zmírnění (oslabení) procesů stárnutí, degradace a poškození zařízení a potrubí prostřednictvím údržby, oprav, modernizace, používání šetřících režimů

provoz, výměna (když je zdroj vyčerpán a oprava je nemožná nebo nepřiměřená);

h) vývoj a aktualizace programu pro správu zařízení JE a potrubí.

9. Provozní organizace zajistí vývoj a dohodu s vývojovými pracovníky reaktorových zařízení a projektů JE v rámci programu pro řízení zdrojů zařízení a potrubí JE ve fázi jejich provozu a provede jej.

10. Program řízení zdrojů zařízení a potrubí založený na kritériích hodnocení zdrojů stanovených projekčními (projektovými) organizacemi by měl být zaměřen na prevenci poškození zařízení a potrubí JE v důsledku degradace a negativních účinků stárnutí konstrukčních materiálů a samotných konstrukcí během jejich provozu.

11. Program řízení zdrojů zařízení a potrubí musí obsahovat:

a) seznam zařízení a potrubí JE, jejichž zdroj podléhá kontrole, a charakteristiky zdrojů, které mají být monitorovány, s uvedením monitorovaných parametrů pro každý kus zařízení a potrubí;

b) metody monitorování procesů akumulace poškození materiálů a konstrukčních prvků zařízení a potrubí JE v důsledku stárnutí, koroze, únavy, záření, teploty, mechanických a jiných vlivů ovlivňujících mechanismy stárnutí, degradace a poruch zařízení a potrubí JE;

c) postup zohlednění technického stavu zařízení a potrubí JE, skutečných vlastností materiálů, parametrů zatížení a provozních podmínek a postup úpravy provozních podmínek

provozní kontrolní programy pro technický stav zařízení a potrubí JE;

d) postup přijímání a provádění opatření zaměřených na odstranění nebo zmírnění škodlivých faktorů;

e) postup pro účtování o vyčerpaném a hodnocení zbytkového zdroje zařízení a potrubí JE;

f) postup úpravy předpisů pro údržbu a opravy (dále jen „MRO“), aby se předešlo nevratným projevům mechanismů stárnutí a degradace zařízení a potrubí JE.

12. Pracovní programy pro provozní nedestruktivní testování stavu kovů zařízení a potrubí JE a předpisy pro údržbu a opravy zařízení a potrubí JE by měly zohledňovat ustanovení programu pro správu zdrojů zařízení a potrubí JE.

13. Provozující organizace musí zajistit sběr, zpracování, analýzu, systematizaci a ukládání informací po celou dobu životnosti zařízení a potrubí a udržovat databázi škod, jejich hromadění a vývoje, mechanismů stárnutí, poruch a poruch, jakož i provozních režimů , včetně přechodných jevů a mimořádných událostí, v souladu s programem pro řízení zdrojů a vybavení JE.

III. Přípravná opatření pro řízení zdrojů zařízení a potrubí jaderných elektráren během projektování

a design

14. Ve fázi projektování a výstavby zařízení a potrubí JE by měli vývojáři projektů JE a RP vypracovat metodiku pro řízení zdrojů zařízení a potrubí JE v podobě souboru organizačních a technických opatření založených na předpovědi mechanismů poškození konstrukčních materiálů

zařízení a potrubí JE, sledování charakteristik zdrojů a identifikace dominantních mechanismů stárnutí a degradace ve fázi provozu, periodické hodnocení skutečného stavu zařízení a potrubí JE a jejich zbytkové životnosti, nápravná opatření k eliminaci nebo oslabení mechanismů stárnutí a degradace, formulace požadavků na databáze, které poskytují Implementace programu řízení zařízení JE a potrubí.

15. Projekční (projektové) organizace by měly zajistit opatření a prostředky k udržení hodnot charakteristik zdrojů v mezích zajišťujících přidělenou životnost zařízení a potrubí JE.

16. Při výběru materiálů pro zařízení a potrubí JE je třeba vzít v úvahu mechanismy poškození a degradace materiálů (nízko a vysokocyklová únava, obecná a lokální koroze, mezikrystalové a transkrystalické praskání, křehnutí, tepelné stárnutí, deformace a radiační poškození, eroze, opotřebení, změna fyzikálních vlastností ), jejichž projev je možný během projektované životnosti zařízení a potrubí JE a u nevyměnitelných zařízení a potrubí JE - během životnosti JE.

17. V případech, kdy má během vyřazování JE fungovat nevyměnitelné zařízení a potrubí JE, je třeba dodatečně zohlednit mechanismy poškození během doby včetně vyřazování JE. Zbytková životnost takového zařízení a potrubí JE musí být dostatečná k zajištění vyřazení JE z provozu.

18. U nově navržených jaderných elektráren musí být v projektové (projektové) dokumentaci zařízení a potrubí JE definován seznam nevyměnitelných zařízení a potrubí JE, metody a

monitorovací nástroje pro parametry a procesy ovlivňující životnost zařízení a potrubí JE.

19. U zařízení JE a potrubí nově navržených bloků JE musí projektová (projektová) dokumentace pro zařízení JE a potrubí obsahovat:

a) seznam návrhových režimů, včetně běžných provozních režimů (náběh, stacionární režim, změna výkonu reaktoru, odstavení), režimů abnormalit v normálním provozu a projektových havárií;

b) odhadovaný počet opakování všech návrhových režimů pro stanovenou životnost zařízení a potrubí JE;

c) provozní podmínky a zatížení zařízení a

potrubí NPP;

d) seznam možných mechanismů poškození a degradace

materiály zařízení a potrubí JE, které mohou ovlivnit jejich výkon během provozu (nízko a vysokocyklová únava, obecná a lokální koroze, mezikrystalové a

transkrystalické praskání, křehnutí pod vlivem teploty, neutronového nebo ionizujícího záření, tepelné stárnutí, tečení, poškození deformací, eroze, opotřebení, tvorba a růst trhlin s přihlédnutím k vlivu prostředí a tečení, změna fyzikálních vlastností);

e) výsledky výpočtů pevnosti a životnosti zařízení a potrubí JE, zdůvodnění jejich životnosti. Zdrojem nevyměnitelného zařízení a potrubí JE musí být zajištěno po dobu životnosti bloku JE a po dobu vyřazování bloku JE z provozu.

20. Konstrukční (projektová) dokumentace zařízení a potrubí JE by měla zohledňovat kumulované zkušenosti s provozem bloků JE, jakož i zkušenosti s výrobou, instalací, uváděním do provozu.

provoz a vyřazování zařízení a potrubí z provozu JE a výsledky vědeckého výzkumu.

21. U nově navržených bloků JE by měla návrhová (konstrukční) dokumentace pro zařízení a potrubí JE poskytnout systémy a (nebo) metody monitorování nezbytných parametrů, které určují zdroje zařízení a potrubí JE po celou dobu jejich životnosti, z následujícího seznamu:

teplota:

rychlost zahřívání nebo ochlazování;

teplotní přechody podél tloušťky stěny;

tlak a rychlost zvyšování nebo uvolňování tlaku chladicí kapaliny nebo pracovního média;

vibrační charakteristiky;

teplota a vlhkost v místnosti, kde se nachází zařízení a (nebo) potrubí;

intenzita světla;

oxidační stav maziva;

průtok chladicí kapaliny nebo pracovního média;

počet nakládacích cyklů;

změny tloušťky stěny;

ozáření;

intenzita elektromagnetického pole v místech zařízení a (nebo) potrubí;

přemístění kontrolních bodů zařízení a potrubí JE při zahřívání nebo ochlazování, jakož i při vnějších a (nebo) vnitřních vlivech;

charakteristiky vnějších vlivů;

výstupní signály elektronických jednotek.

U jaderných elektráren ve výstavbě a v provozu musí být stanoven postup pro dovybavení zařízení a potrubí JE pomocí systémů a (nebo) metod pro monitorování požadovaných parametrů z výše uvedeného seznamu.

22. Tloušťky stěn zařízení a potrubí JE, které byly stanoveny během projektování, by měly zohledňovat procesy koroze, eroze, opotřebení, které se vyskytují během provozu, a také výsledky předpovídání změn mechanických charakteristik materiálů v důsledku stárnutí do konce životnosti zařízení a potrubí JE.

23. Konstrukční (projektová) dokumentace zařízení a potrubí JE by měla zajistit možnost jejich kontroly, údržby, oprav, pravidelného monitorování a výměny (s výjimkou nenahraditelných zařízení a potrubí JE) během provozu.

24. Návrh a uspořádání zařízení a potrubí JE by nemělo bránit provádění kontrol, inspekcí, zkoušek, odběru vzorků za účelem potvrzení předpokládaných hodnot a rychlostí změn charakteristik zdrojů souvisejících s mechanismy stárnutí a degradace konstrukčních materiálů během provozu zařízení a potrubí JE.

25. Projekční organizace by měly vyvinout metody pro posuzování a předpovídání zbytkové životnosti zařízení a potrubí JE. Návrhy RI a JE by měly poskytovat metody a technické prostředky pro provozní kontrolu a diagnostiku stavu zařízení a potrubí JE, údržbu a opravy, umožňující včasný provoz