Рисунок 3.6 – Блок-схема программы прогнозирования глушения и повреждения теплообменных трубок парогенераторов АЭС
- Год запуска ПГ < минимального значения в исходных данных. Проверка правильности ввода года запуска ПГ.
- Nсумм. Вводится суммарное значение ТОТ для ПГ. Для ВВЭР-1000- это 11000 штук, для ВВЭР-440- это 5500 штук.
- Нажатие кнопки «Рассчитать». Рассчитываются данные для построения графика функции распределения.
- График (Вид 1). Строится график функции распределения.
- График (Вид 2). Строится график функции распределения в двойных логарифмических координатах. Это необходимо для выбора линейного участка для аппроксимации.
- Начальная точка для аппроксимации. Вводится начальная точка линейного участка для аппроксимации.
- Начальная точка > Минимального значения в исходных данных. Выполняется проверка правильности выбора начальной точки для аппроксимации.
- Конечная точка для аппроксимации. Вводится конечная точка линейного участка для аппроксимации.
- Конечная точка > Максимального значения в исходных данных. Выполняется проверка правильности выбора конеченой точки для аппроксимации.
- Нажатие кнопки «Параметры Вейбулла». Запуск расчета параметров распределения Вейбулла.
- Расчет B, tг. Производится расчет параметров распределения Вейбулла и вывод их значений на экран.
- Год предсказания. Вводится год в формате «количество лет от запуска ПГ», для которого выполняется предсказание на основе распределения Вейбулла при рассчитанных значениях b и tг.
- Перевод года предсказания в формат ГГГГ. Переводится год предсказания в формат ГГГГ. (Например, примем год запуска ПГ 1980. Год предсказания 30 лет переводится в формат 2010 год.)
- Pдов. Вводится значение доверительной вероятности для дальнейшего построения доверительного интервала.
- Нажатие кнопки «Предсказать». Выводится значение количества заглушенных ТОТ на указанный год предсказания, при рассчитанных ранее значениях параметров b и tг.
- Нажатие кнопки «Дов. интвервал». Запуск построения доверительного интервала.
- Расчет математического ожидания, дисперсии, коэффициента Стьюдента, погрешности в трех последних точках, вывод графика. Рассчитываются параметры необходимые для построения доверительного интервала. Строится доверительный интервал на предсказанное значение.
- Конец. Выход их программы.
3.4.4 Обработка данных эксплуатационного контроля
В настоящее время существуют базы данных, содержащие информацию по парогенераторам на атомных станциях. В них собираются данные по глушениям, дефектам ТОТ, местам расположения дефектов. Внешний вид такой базы представлен на рисунке 3.6.
Рисунок 3.6 - Внешний вид базы данных по парогенераторам АЭС
Информация по глушениям предоставляется и в графическом виде. Картограмма для первой петли третьего блока Нововоронежской АЭС представлена на рисунке 3.7.
Рисунок 3.7 – Картограмма ПГ-3 для Нововоронежской АЭС
В дипломном проекте будут обрабатываться данные по дефектам ПГ на Нововоронежской, Калининской и Балаковской АЭС.
1. Парогенератор ПГ-1 третьего блока Нововоронежской АЭС
В таблице 3.4 представлены данные эксплуатационного контроля парогенератора ПГ-1 третьего блока Нововоронежской АЭС в виде суммарных значений заглушенных ТОТ ПГ, а также результаты обработки данных контроля. Рассчитаны оценки параметров Вейбулла, погрешность прогноза. Присутствие случайной погрешности при проведении эксплуатационного контроля по заглушенным и поврежденным ТОТ ПГ является неизбежным фактором любого эксперимента на работающем объекте. Ширина доверительного интервала ΔN (3.19) позволяет учесть случайную погрешность в результатах эксплуатационного контроля. Ширина ΔN зависит от следующих факторов: принятой доверительной вероятности (в расчетах 0,95); среднего квадратического отклонения; средневзвешенного значения суммарного количества заглушенных (поврежденных) ТОТ ПГ на интервале времени (t1, t2).
Таблица 3.4 - Статистические данные по отказам ТОТ ПГ-1 блока №3 с реактором ВВЭР Нововоронежской АЭС. Год запуска ПГ 1971
Время t, Год
|
Интервал времени, лет
|
Nзтот, шт
|
1976
|
5
|
2
|
1977
|
6
|
3
|
1978
|
7
|
5
|
1979
|
8
|
7
|
1982
|
11
|
12
|
1983
|
12
|
21
|
1985
|
14
|
23
|
1986
|
15
|
24
|
1987
|
16
|
41
|
1988
|
17
|
50
|
1989
|
18
|
60
|
1991
|
20
|
63
|
1992
|
21
|
79
|
1993
|
22
|
80
|
1995
|
24
|
314
|
1996
|
25
|
321
|
1997
|
26
|
330
|
1999
|
28
|
332
|
2001
|
30
|
349
|
2002
|
31
|
350
|
2003
|
32
|
492
|
2004
|
33
|
516
|
В программе прогнозирования строим график в двойных логарифмических координатах и выбираем интервал для дальнейшего расчета на интервале 31-33 (см. рисунок 3.8). Количество лет в выбранном интервале времени n=3. Параметры распределения b= 6,51, tг= 46,755 лет. Расчетное значение Nзтот с данными параметрами распределения Вейбулла и погрешность расчета приведены в таблице 3.6, построение доверительного интервала приведено (Pдов=0,95) на рисунке 3.9. Ширина доверительного интервала составляет 55 штук.
Рисунок 3.8 – График функции распределения для 3ПГ-1 Нововоронежской АЭС
Таблица 3.6 – Расчетное значение Nзтот и погрешность расчета для 3ПГ-1 Нововоронежской АЭС
Время t, Год
|
Nзтот, шт
|
Расчетное Nзтот, шт
|
Погрешность, %
|
1976
|
2
|
-
|
-
|
1977
|
3
|
-
|
-
|
1978
|
5
|
-
|
-
|
1979
|
7
|
-
|
-
|
1982
|
12
|
-
|
-
|
1983
|
21
|
-
|
-
|
1985
|
23
|
-
|
-
|
1986
|
24
|
-
|
-
|
1987
|
41
|
-
|
-
|
1988
|
50
|
-
|
-
|
1989
|
60
|
-
|
-
|
1991
|
63
|
-
|
-
|
1992
|
79
|
-
|
-
|
1993
|
80
|
-
|
-
|
1995
|
314
|
-
|
-
|
1996
|
321
|
-
|
-
|
1997
|
330
|
-
|
-
|
1999
|
332
|
-
|
-
|
2001
|
349
|
-
|
-
|
2002
|
350
|
366
|
4,57
|
2003
|
492
|
446
|
9,35
|
2004
|
516
|
540
|
4,65
|
2005
|
-
|
649
|
-
|
2006
|
-
|
774
|
-
|
2007
|
-
|
916
|
-
|
2008
|
-
|
1077
|
-
|
Рисунок 3.9 – Построение доверительного интервала на данные эксплуатационного контроля для 3ПГ-1 Нововоронежской АЭС
2. Парогенератор ПГ-3 первого блока Калининской АЭС
В таблице 3.7 представлены данные эксплуатационного контроля парогенератора ПГ-3 первого блока Калининской АЭС в виде суммарных значений заглушенных ТОТ ПГ, а также результаты обработки данных контроля. Рассчитаны оценки параметров Вейбулла, погрешность прогноза и ширина доверительного интервала.
Таблица 3.7 - Статистические данные по отказам ТОТ ПГ-3 блока №1 с реактором ВВЭР Калининской АЭС. Год запуска ПГ 1986
-
Время t, Год
|
Интервал времени, лет
|
Nзтот, шт
|
1987
|
1
|
10
|
1988
|
2
|
72
|
1989
|
3
|
95
|
1990
|
4
|
113
|
1991
|
5
|
121
|
1992
|
6
|
125
|
1993
|
7
|
129
|
1994
|
8
|
131
|
1995
|
9
|
132
|
1996
|
10
|
136
|
1997
|
11
|
160
|
1998
|
12
|
167
|
1999
|
13
|
175
|
2000
|
14
|
175
|
2001
|
15
|
175
|
В программе прогнозирования строим график в двойных логарифмических координатах и выбираем интервал для дальнейшего расчета на интервале 11-15 (см. рисунок 3.10). Количество лет в выбранном интервале времени n=5. Параметры распределения b=0,30, tг=13,5∙106 лет. Расчетное значение Nзтот с данными параметрами распределения Вейбулла и погрешность расчета приведены в таблице 3.8, построение доверительного интервала приведено (Pдов=0,95) на рисунке 3.11. Ширина доверительного интервала составляет 19 штук.
Рисунок 3.10– График функции распределения для 1ПГ-3 Калининской АЭС
Таблица 3.8 – Расчетное значение Nзтот и погрешность расчета для 1ПГ-3 Калининской АЭС
Время t, Год
|
Nзтот, шт
|
Расчетное Nзтот, шт
|
Погрешность, %
|
1987
|
10
|
-
|
-
|
1988
|
72
|
-
|
-
|
1989
|
95
|
-
|
-
|
1990
|
113
|
-
|
-
|
1991
|
121
|
-
|
-
|
1992
|
125
|
-
|
-
|
1993
|
129
|
-
|
-
|
1994
|
131
|
-
|
-
|
1995
|
132
|
-
|
-
|
1996
|
136
|
-
|
-
|
1997
|
160
|
162
|
1,25
|
1998
|
167
|
167
|
0,00
|
1999
|
175
|
170
|
2,86
|
2000
|
175
|
174
|
0,57
|
2001
|
175
|
178
|
1,71
|
2002
|
-
|
181
|
-
|
2003
|
-
|
185
|
-
|
2004
|
-
|
188
|
-
|
2005
|
-
|
191
|
-
|
Рисунок 3.11 – Построение доверительного интервала на данные эксплуатационного контроля для 1ПГ-3 Калининской АЭС
3. Парогенератор ПГ-4 Балаковской АЭС
В таблице 3.9 представлены данные эксплуатационного контроля парогенератора ПГ-4 третьего блока Балаковской АЭС в виде суммарных значений поврежденных на глубину ТОТ ПГ, а также результаты обработки данных контроля. Рассчитаны оценки параметров Вейбулла, погрешность прогноза и ширина доверительного интервала.
Таблица 3.9 - Статистические данные по отказам ТОТ ПГ-4 блока №3 с реактором ВВЭР Балаковской АЭС. Год запуска ПГ 1988
-
|
От 71 до 80
|
От 81 до 90
|
От 91 до 100
|
От 71 до 100
|
1997
|
61
|
33
|
42
|
136
|
1999
|
115
|
63
|
52
|
230
|
2000
|
166
|
89
|
60
|
315
|
2001
|
304
|
176
|
100
|
580
|
2002
|
492
|
261
|
136
|
889
|
2003
|
621
|
306
|
152
|
1079
|
2004
|
640
|
329
|
165
|
1134
|
2005
|
675
|
340
|
169
|
1184
|
В программе прогнозирования строим график в двойных логарифмических координатах и выбираем интервал для дальнейшего расчета (см. рисунок 3.12). Параметры распределения приведены в таблице 3.10. Расчетное значение Nзтот с данными параметрами распределения Вейбулла и погрешность расчета приведены в таблице 3.11, построение доверительного интервала (Pдов=0,95) приведено на рисунке 3.13.
Таблица 3.10 - Параметры распределения для 3ПГ-4 Балаковской АЭС
-
Параметр
|
Повреждения на глубину, %
|
От 71 до 80
|
От 81 до 90
|
От 91 до 100
|
От 71 до 100
|
b
|
0,6845
|
0,8576
|
1,1500
|
0,7840
|
tг
|
964,24
|
954,84
|
625,99
|
271,42
|
Ширина доверительного интервала
|
156
|
77
|
32
|
267
|
а)
б)
в)
г)
Повреждения на глубину в %: а) 70-80, б) 80-90, в) 90-100, г) 70-100
Рисунок 3.12 – График функции распределения для 3ПГ-4 Балаковской АЭС
Таблица 3.11 – Расчетное значение Nзтот и погрешность расчета для 3ПГ4 Балаковской АЭС
Годы
|
Повреждения на глубину, %
|
От 71 до 80
|
Погрешность, %
|
От 81 до 90
|
Погрешность, %
|
ЭК
|
РД
|
ЭК
|
РД
|
|
Парогенератор ПГ-4
|
1997
|
61
|
-
|
-
|
33
|
-
|
-
|
1999
|
115
|
-
|
-
|
63
|
-
|
-
|
2000
|
166
|
-
|
-
|
89
|
-
|
-
|
2001
|
304
|
-
|
-
|
176
|
-
|
-
|
2002
|
492
|
-
|
-
|
261
|
-
|
-
|
2003
|
621
|
618
|
0,48
|
306
|
307
|
0,33
|
2004
|
640
|
645
|
0,78
|
329
|
325
|
1,22
|
2005
|
675
|
672
|
0,44
|
340
|
342
|
0,59
|
2006
|
-
|
698
|
-
|
-
|
359
|
-
|
2007
|
-
|
723
|
-
|
-
|
376
|
-
|
2008
|
-
|
748
|
-
|
-
|
392
|
-
|
2009
|
-
|
773
|
-
|
-
|
409
|
-
|
1997
|
42
|
-
|
-
|
136
|
-
|
-
|
1999
|
52
|
-
|
-
|
230
|
-
|
-
|
2000
|
60
|
-
|
-
|
315
|
-
|
-
|
2001
|
100
|
-
|
-
|
580
|
-
|
-
|
2002
|
136
|
-
|
-
|
889
|
-
|
-
|
2003
|
152
|
149
|
1,97
|
1079
|
1079
|
0,00
|
2004
|
165
|
161
|
2,42
|
1134
|
1132
|
0,18
|
2005
|
169
|
172
|
1,78
|
1184
|
1184
|
0,00
|
2006
|
-
|
184
|
-
|
-
|
1236
|
-
|
2007
|
-
|
196
|
-
|
-
|
1286
|
-
|
2008
|
-
|
208
|
-
|
-
|
1335
|
-
|
2009
|
-
|
220
|
-
|
-
|
1384
|
-
|
а)
б)
в)
г)
Повреждения на глубину в %: а) 70-80, б) 80-90, в) 90-100, г) 70-100
Рисунок 3.13 – Построение доверительного интервала на данные эксплуатационного контроля для 3ПГ-4 Балаковской АЭС
3.5 Анализ расчетов для ТОТ ПГ ряда АЭС (Нововоронежской, Калининской , Балаковской)
Полученные данные расчетов для ТОТ ПГ сведем в таблицу 3.12.
Таблица 3.12 – Сводная таблица параметров распределения для ряда АЭС
Станция
|
Блок, парогенератор
|
Тип повреждений
|
Значения параметров распределения.
|
b
|
tг
|
НВАЭС*
|
3ПГ-1
|
Глушение
|
6,51
|
46,755
|
КалАЭС*
|
1ПГ-3
|
Глушение
|
0,3
|
13,5∙106
|
БалАЭС*
|
3ПГ-4
|
Повреждение на глубину 71-80%
|
0,6845
|
964,24
|
Повреждение на глубину 81-90%
|
0,8576
|
954,84
|
Повреждение на глубину 91-100%
|
1,1500
|
625,99
|
Повреждение на глубину 71-100%
|
0,7840
|
271,42
|
Примечание: НВАЭС – Нововоронежская АЭС, КалАЭС – Калининская АЭС, БалАЭС – Балаковская АЭС.
Построим гистограммы распределения значений b и г. (рис 3.14 и 3.15 соответственно)
1- НВАЭС; 2 – КалАЭС; 3 - БалАЭС. Повреждение на глубину 71-80%; 4 - БалАЭС. Повреждение на глубину 81-90%; 5 - БалАЭС. Повреждение на глубину 91-100%; 6 - БалАЭС. Повреждение на глубину 71-100%
Рисунок 3.14 - Гистограмма распределения значений b
1- НВАЭС; 2 – КалАЭС; 3 - БалАЭС. Повреждение на глубину 71-80%; 4 - БалАЭС. Повреждение на глубину 81-90%; 5 - БалАЭС. Повреждение на глубину 91-100%; 6 - БалАЭС. Повреждение на глубину 71-100%
Рисунок 3.15 – Гистограмма распределения значений г
Как следует из проведенных расчетов по прогнозированию количества поврежденных ТОТ ПГ, чем меньше значения параметра b и чем больше значения параметра г, тем работоспособнее теплообменные трубки. Таким образом, параметры Вейбулла b и г можно рассматривать как косвенные критерии состояния ТОТ ПГ. Ориентировочно для b< 1,5 и г> 200 можно ожидать удовлетворительные результаты по прогнозируемым значениям заглушённых ТОТ ПГ. Как видно из таблицы 3.12 для Нововоронежской АЭС параметры b и г являются не удовлетворительными. Режим работы является не оптимальным для парогенератора. При полученных параметрах распределения можно сделать расчет остаточного ресурса для парогенераторов (количество заглушенных трубок равняется количеству ТОТ, отведенных под технологическую защиту). Для старых блоков НВАЭС этот срок составляет 37 лет, то есть 2008 год.
3.6 Выводы по разделу
Принятый в настоящее время подход в оценке ресурсных характеристик оборудования состоит в прогнозировании на основе статистики о глушении ТОТ. Однако статистика о заглушенных трубках включает не только отказы по определенному механизму старения, но и отказы по другим причинам, связанным, например, с некачественным обслуживанием. Поэтому прогнозирование работоспособности отдельного ПГ – это всегда задача индивидуального прогнозирования. Использование только статистики о заглушках ТОТ не позволяет прогнозировать работу ПГ при измененных условиях эксплуатации, т.е. обоснованно управлять ресурсом, вследствие того, что не учитываются особенности материалов элементов оборудования, последствия отложений продуктов коррозии, а также влияние агрессивной среды на ресурс ТОТ ПГ. Поэтому необходимо учитывать все виды информации об объекте для повышения точности прогноза – и теоретическую информацию об определяющем процессе старения, и эксплуатационную о режимах и отказах.
Разработана программа, предназначенная для прогнозирования количества заглушенных ТОТ, и повреждений на глубину. Программа может быть рекомендована для внедрения на рабочие места операторов АЭС.
Как следует из проведенных расчетов по прогнозированию количества поврежденных (заглушённых) ТОТ ПГ чем меньше значения параметра b и чем больше значения параметра г, тем работоспособнее теплообменные трубки. Таким образом, параметры Вейбулла b и г можно рассматривать как косвенные критерии состояния ТОТ ПГ. Ориентировочно для b< 1,5 и г> 200 можно ожидать удовлетворительные результаты по прогнозируемым значениям заглушённых ТОТ ПГ. Как видно из таблицы 3.12 для Нововоронежской АЭС параметры b и г являются не удовлетворительными. Режим работы является не оптимальным для парогенератора. При полученных параметрах распределения можно сделать расчет остаточного ресурса для парогенераторов (количество заглушенных трубок равняется количеству ТОТ, отведенных под технологическую защиту). Для старых блоков НВАЭС этот срок составляет 37 лет, то есть 2008 год. Ширина доверительного коридора на предсказание варьируется от 19 до 55 штук для прогноза по глушению трубок, от 32 до 267 для прогноза на глубину дефектов. Погрешность расчета составляет от 0,00% до 9,35%.
Сопоставление прогнозируемого и реально заглушённого количества ТОТ ПГ позволяет сделать вывод об улучшении или ухудшении условий эксплуатации парогенераторов.
|
