Transcript Оценка предельного состояния оборудования ТЭС

(ОАО «ВТИ»)
ОАО «Всероссийский теплотехнический
научно-исследовательский институт»
ОЦЕНКА
ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ
ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Заместитель Генерального директора ОАО «ВТИ»
Резинских Владимир Федорович
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Согласно «Генеральной схеме размещения
объектов электроэнергетики
1
Click to add title России
in here до 2020 года
с учетом перспективы до 2030 года» по базовому
варианту принято к демонтажу до 2020 года
12,2 ГВт. До 2030 г. планируется вывести из
эксплуатации по этому варианту более 46 ГВт.
4
www.vti.ru
Click to add title in here
Демонтаж оборудования в варианте активного
обновления электроэнергетики, МВт
2010-2020
2021-2025
2026-2030
2010-2030 итого
Базовый вариант
Вывод из эксплуатации ТЭС-всего
12165
16260
17620
46045
Дополнительные объёмы демонтажа оборудования для варианта активного обновления электроэнергетики
1. Оборудование на газе старше 50 лет (введенное до .),
3360
3360
имеющее низкие параметры пара (9 МПа и ниже)
2. Оборудование на газе старше 50 лет (введенное до 1965
года) с параметрами пара 13 МПа и выше
4860
3. Все оборудование старше 50 лет (введенное до .), не
включая оборудование на газе, введенное до 1965 года
(учтено в пп.1.и.2.)
4860
23070
23070
4. Все оборудование старше 50 лет (введенное в период
1971-1975 гг.)
15800
15800
5. Все действующее в настоящее время конденсационное
оборудование на газе 13 МПа и ниже (не учтенное в пп.1-4.)
3750
3750
Итого к выводу из эксплуатации дополнительно к
базовому варианту
8220
23070
19550
50840
Вывод из эксплуатации ТЭС по варианту активного
обновления электроэнергетики - всего
20385
39330
37170
96885
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Существует мнение, что физический ресурс оборудования,
установленного на объектах электроэнергетики, исчерпан и
в ближайшей перспективе грозит опасность массовых
1
Click to add title in here
разрушений и отказов. Эта проблема действительно
существует, но она требует иного толкования. На самом деле
ресурс (срок службы) оборудования можно продлевать сколь
угодно долго, но при условии, что оборудование своевременно
и качественно проходит техническое диагностирование и его
элементы, 4
исчерпавшие
ресурс,
Click toфизический
add title in(предельный)
here
своевременно ремонтируются или заменяются.
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Однако это не означает, что энергетическое оборудование
целесообразно эксплуатировать сколь угодно долго.
С наработкой оборудования неминуемо будут расти затраты
1
Click to add title in here
на его ремонт и техническое обслуживание. В условиях
сдерживания роста тарифов на электрическую и тепловую
энергию, начиная с определенного момента, будет невыгодно
эксплуатировать длительно работавшее оборудование.
Этот момент и следует отождествлять с физическим
4
www.vti.ru
Click
to add
title in here
износом
оборудования.
Управление жизненным циклом
Цель #4 - избежание
неожиданностей (отсутствие
зап. частей при ремонте)
Кап. ремонт
Производительность
оборудования
Требуемая
производительность
Asset wears
over time
Начальная
Поломка
Продленная полезная жизнь
Полезная жизнь
Нижний предел,
определяемый
Пользователем
Средняя
стоимость по
времени
$$
Стоимомсть
обслуживания
Время
Цель #1 – увеличить
интервалы между кап.
ремонтами за счет
эффективной практики
ТОР
www.vti.ru
Цель #2 – увеличить
жизненный цикл
оборудования
Цель #3 – определить
момент
целесообразности
замены оборудования на
новое
6
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Показатели предельного состояния
1. Дальнейшая эксплуатация не допускается, если техническое
состояние оборудования, зданий и сооружений не удовлетворяет
нормам и требованиям технических регламентов или иных
1
Click to add title in here
нормативных правовых актов Российской Федерации и
нормативных документов федеральных органов
исполнительной власти в части, соответствующей целям [3]:
•защиты жизни и здоровья граждан, имущества физических или
юридических лиц, государственного и муниципального
имущества;
•охран окружающей среды, жизни и здоровья животных и
растений;
•предупреждения действий, вводящих в заблуждение
приобретателей.
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Показатели предельного состояния
2. Дальнейшая эксплуатация технического устройства,
1 назначенный
Click to addресурс
title in (срок
here службы),
отработавшего
будет нецелесообразной, если затраты на его ремонт
и восстановление технических показателей будет
составлять значительную часть от стоимости нового
оборудования.
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Показатели предельного состояния
3. Дальнейшая эксплуатация энергоустановки будет
нецелесообразной,
если
1
Click
to себестоимость
add title in hereпроизводства
электроэнергии и/или тепла будет превышать
установленные тарифы или по ее технологическим
показателям она оказывается неконкурентоспособной
по отношению к другим источникам электрической и
тепловой энергии.
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
В общем виде для эксплуатирующегося оборудования,
отработавшего назначенный ресурс (срок службы), в зависимости от его
технического состояния возможны следующие решения:
- немедленное прекращение эксплуатации оборудования (при
достижении предельного состояния);
- продление временной
эксплуатации
оборудования
1
Click
to add title
in here в щадящем режиме
(в том числе и на пониженных параметрах пара) с определением срока
вывода из эксплуатации;
- продление срока эксплуатации в штатном режиме (на номинальных
параметрах пара с реализацией типового ремонта и технического
обслуживания);
- продление срока эксплуатации после замены изношенных деталей
на аналогичные (сверхтиповой ремонт);
- продление срока эксплуатации после замены изношенных узлов
и деталей на модернизированные с целью улучшения технических
показателей (модернизация);
- техническое перевооружение с полной заменой изношенного
оборудования (техническое перевооружение).
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Выбор того или иного технического решения определяется рядом
факторов, таких как:
1
Click to add title in here
- техническое состояние оборудования,
- актуализированные требования законов, постановлений,
нормативных документов, стандартов (штрафные санкции,
требования Системного Оператора, экологические нормативы),
- востребованность продукции электростанции,
- изменение топливного баланса.
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Для энергоустановки в целом, эксплуатирующейся сверх
назначенного ресурса, выбор того или иного технического решения
определяется ее текущим состоянием и техническим состоянием
следующих ответственных
1
Click (ресурсоопределяющих)
to add title in here элементов
оборудования:
Паровых турбин – роторов и корпусных деталей ВД, СД, НД;
Паровых барабанных котлов – барабанов;
Турбогенераторов – роторов, статоров.
Необходимость замены одного из этих элементов, как правило,
из-за высоких затрат и длительного срока изготовления
замещающих их элементов является основанием для рассмотрения
вопроса о выводе из эксплуатации (замене) всей энергоустановки,
отработавшей назначенный ресурс (срок службы).
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Для энергоблоков с прямоточными котлами предельный
ресурс котлов, а для всех энергоблоков также и
1
Click to add title in here
трубопроводов, трансформаторов, вспомогательного
оборудования рекомендуется приравнивать к ресурсу
турбины или генератора. До наступления предельного срока
службы турбины срок службы перечисленных технических
устройств целесообразно продлевать, осуществляя
необходимый ремонт и техническое обслуживание.
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Для станций с поперечными связями предельный срок
службы котлов и турбин можно рассматривать независимо
друг от друга.
котлов
и паропроводов
1 Продление
Click toресурса
add title
in here
считается нецелесообразным, если требуется
единовременная замена отдельных элементов котлов и
паропроводов или проведение дорогостоящего ремонта,
например, на сумму, превышающую 30% от стоимости
нового котла или паропровода (собственник оборудования
может по своему усмотрению назначить другую сумму
предельных затрат на сверхтиповой ремонт).
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Значения паркового ресурса паровых турбин
Заводизготовитель
Давление свежего
пара, МПа
Мощность,
МВт
9 и менее
50 и менее
наработка,
тыс.ч
270
13-24
50-250
270
600
9 и менее
100 и менее
270
900
13-24
24
50-300
220
600
500-1200
100
300
1
АО ТМЗ
АО ЛМЗ
Парковый ресурс
количество
пусков
900
ОАО
9 и менее
50 и менее
270
900
«Турбоатом»
13
160
200
600
24
300
170
450
24
500
100
300
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Согласно экспертным оценкам для энергоблоков мощностью
160–3 30 МВт, работающих на параметрах пара 13-24 МПа,
545 оС, а также
1 для паровых турбин, работающих на ТЭС
Click to add title in here
с поперечными связями на параметрах пара 9–13 МПа,
500–555оС, индивидуальный ресурс ответственных элементов
турбин будет превышать парковый (220–270 тыс.ч) в среднем
ориентировочно в 1,5 раза и составит 330–400 тыс.ч.
Приведенные значения индивидуального ресурса следует
принимать как ориентировочные, требующие уточнения
для конкретных технических устройств.
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Если оборудование мало востребуется (низкий КИУМ),
целесообразно выводить его из эксплуатации не по
наработке, а1по истечении
срока службы.
Click toпредельного
add title in here
За предельный срок эксплуатации рекомендуется
принимать 50 лет. Из двух показателей: предельный ресурс
и предельный срок службы, рекомендуется выбирать тот,
который достигается раньше.
К этому сроку необходимо готовиться к техническому
перевооружению этих энергоблоков и этих турбин.
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Для энергоблоков 500 и 800 МВт (в отличие от других
энергоблоков) необходимость замены одного из ответственных
элементов паровой турбины после выработки паркового ресурса
1
Click to add title in here
(100 тыс.ч) не является основанием для вывода из эксплуатации
(замены) турбины и энергоблока. Срок технического
перевооружения этих блоков при экономической
целесообразности рекомендуется также приурочивать к 50 годам
эксплуатации. За этот срок, скорее всего, потребуется замена
роторов высокого и среднего давления, стопорных клапанов,
элементов парораспределения, а также некоторых
высокотемпературных элементов котлов и паропроводов.
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Советы по выбору стратегии по модернизации и техническому
перевооружению длительно работавшего оборудования
Если по прогнозным оценкам остаточный срок службы до
1
Click to add title in here
списания оборудования (достижения предельного состояния)
не превышает 5 лет, наиболее предпочтительным будет
обеспечение надежной эксплуатации этого оборудования
в щадящем режиме и подготовка к грядущей его замене.
Внедрение на этих энергоустановках каких-либо затратных
технических решений для повышения надежности и
эффективности их эксплуатации нецелесообразно.
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Советы по выбору стратегии по модернизации и техническому
перевооружению длительно работавшего оборудования
1
Click
to addостаточный
title in here
Если по прогнозным
оценкам
срок службы
до списания оборудования составляет от 5 до 10 лет, следует
выбирать техническое решение, способствующее
повышению показателей надежности и эффективности его
эксплуатации. При этом при модернизации следует
применять малозатратные технические решения со сроком
окупаемости не более 5 лет.
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Советы по выбору стратегии по модернизации и техническому
перевооружению длительно работавшего оборудования
1
Click
to addостаточный
title in here
Если по прогнозным
оценкам
срок службы
до списания оборудования превышает 10 лет, но при этом
рассматриваемое оборудование морально устарело,
не исключено, что наиболее приемлемым решением будет
досрочный вывод его из эксплуатации.
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Советы по выбору стратегии по модернизации и техническому
перевооружению длительно работавшего оборудования
Для ТЭС, расположенных в энергоизбыточных регионах (например,
1 энергоблоки,
конденсационные
в Европейской части
Click to расположенные
add title in here
России) или работающих на относительно дешевом топливе (на
попутном газе) после достижения предельного состояния их
ответственных элементов целесообразно рассмотреть вопрос об их
модернизации, а не радикальной замене (например, замена проточных
частей паровых турбин, ГТУ-надстройка и т.п.). При принятии решения
следует ставить задачу не только поддержания работоспособного
состояния установленного или вновь вводимого оборудования, но и
повышения спроса на вырабатываемую электрическую и тепловую
энергию за счет снижения себестоимости ее производства.
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Советы по выбору стратегии по модернизации и техническому
перевооружению длительно работавшего оборудования
Для газомазутных и угольных ТЭС в энергодефицитных
1
Click to add title in here
регионах (за исключением мегаполисов) после достижения
предельного состояния оборудования предпочтительным
вариантом является их полное техническое перевооружение.
Для этих ТЭС должна быть реализована следующая
последовательность действий при техническом перевооружении:
строительство новых мощностей (желательно в новом здании
или на новой площадке), демонтаж устаревшего оборудования,
замещение выбывших мощностей на наиболее современное
и перспективное оборудование.
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Советы по выбору стратегии по модернизации и техническому
перевооружению длительно работавшего оборудования
Для энергокомпаний, обслуживающих мегаполисы,
1
Click to add title in here
определяющим при выборе технического решения являются:
надежность тепло- и электроснабжения, экологические
показатели. На электростанциях мегаполисов необходимо
предусмотреть дополнительное резервирование технических
устройств и увеличенный фонд запасных частей. Для Москвы,
кроме того, актуальным является строительство сетей,
обеспечивающих переброс электроэнергии из
энергоизбыточных регионов Европейской части России.
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Советы по выбору стратегии по модернизации и техническому
перевооружению длительно работавшего оборудования
Для угольных ТЭС наиболее предпочтительным при техническом
1
Click
to add titleпаросиловых
in here
перевооружении является
строительство
энергоблоков на суперсверхкритические параметры пара или
энергоблоков с котлами ЦКС, или ПГУ с газификацией угля.
Все они должны обеспечивать перспективные требования по
снижению выбросов в окружающую среду. Сегодня внедрение этих
прогрессивных технологий тормозит отсутствие пилотных
демонстрационных проектов. Для этих ТЭС до освоения новых
технологий уместно рассматривать сценарий продления срока
эксплуатации установленного оборудования.
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Советы по выбору стратегии по модернизации и техническому
перевооружению длительно работавшего оборудования
На техническую политику генерирующих компаний могут
1
Click to add title in here
повлиять изменения в энергопотреблении, топливном балансе и др.
Например, ввод в регионе новых блоков на АЭС создадут
значительные проблемы для рентабельного функционирования ТЭС.
Конкурентные преимущества электроэнергетики, работающей на
органическом топливе, перед атомной, заключаются, в частности,
в способности предоставлять системные услуги в части
регулирования частоты и мощности. С учетом этого модернизация
и техническое перевооружение оборудования ТЭС должно быть
ориентировано на повышение его маневренных характеристик.
www.vti.ru
ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС
Советы по выбору стратегии по модернизации и техническому
перевооружению длительно работавшего оборудования
Из всех возможных
вариантов
и модернизации
1
Click
to add развития
title in here
генерирующих мощностей самым нежелательным является
установка вместо выбывающего оборудования такое же,
спроектированного по старым чертежам с теми же
показателями что и более полувека тому назад.
www.vti.ru
Спасибо
за внимание!
www.vti.ru