51137

Оценка эффективности системы эксплуатации турбинных установок

Лабораторная работа

Производство и промышленные технологии

Расчет эффективности системы эксплуатации ГТУ. Исследования влияния параметров на эффективность системы ТО. Рассчитать эффективность системы ТО.

Русский

2014-02-06

14.07 MB

1 чел.

Санкт-Петербургский государственный морской технический университет

Кафедра турбин и турбинных установок

Отчет по лабораторной работе №1:

Оценка  эффективности системы эксплуатации турбинных установок (Вариант №1)

Выполнил: ст. 5-го курса, гр. 2510 Дорофеев В.В.

Проверил: проф. Рыбалко В.В.

Санкт-Петербург

2012


Оглавление

1. Задание и исходные данные. 3

1.1. Задание. 3

1.2. Исходные данные 3

2. Расчет оптимальных интервалов между плановыми  ТО в соответствии с заданной в исходных данных стратегией ТО. 4

3. Расчет эффективности системы эксплуатации ГТУ. 5

4. Исследования влияния параметров на эффективность системы ТО. 11

4.1. Исследование влияния времени восстановления ГТЭУ. 11

4.2. Исследование влияния средней наработки до отказа. 12



1. Задание и исходные данные.

1.1. Задание.

1. Рассчитать эффективность системы ТО.

2. Рассчитать оптимальные интервалы между плановыми ТО в соответствии с заданной стратегией ТО (разработка рекомендаций по применению разработанной системы ТО в практике эксплуатации судовых ГТУ).

3. Провести исследование влияния различных параметров на эффективность системы ТО.

1.2. Исходные данные

№ вар.

Стратегия ТО и восстановления работоспособности

Оптимальные интервалы между плановыми ТО, ч

Закон надёжности  ГТУ

Средняя наработка на отказ tcp, ч

Среднее
время

обнаружения (индикации) отказа, ч

Средняя
продолжительность планового ТО, ч

Средняя

продолжительность планового аварийно-восстановительного ремонта, ч

Средняя продолжительность внепланового аварийно-восстановительного ремонта, ч

1

1

Вычислить в соответствии с заданной стратегией ТО при назначенном ресурсе ГТУ 20 000 ч.

Нормальный  с параметрами

= tcp,

= 0,3

2000

2

10

18

30

Стратегии ТО: 1. Строго периодическое восстановление при известном математическом ожидании и дисперсии наработки до отказа.


2. Расчет оптимальных интервалов между плановыми  ТО в соответствии с заданной в исходных данных стратегией ТО.                       

Стратегия 1 (строго периодическое восстановление)

    В случае отказа выполняется аварийное восстановление элемента. Если объект проработал без отказа  определённое заранее время , то проводится  профилактическая замена элемента.  Как профилактическое, так и аварийное восстановления являются полным, т.е. регенерируют объект.

 Mp() - математическое ожидание времени между двумя профилактиками;

Mh() -  математическое ожидание времени между двумя аварийными

              восстановлениями;

Ip() = 1/Mp()  - среднее число профилактик;

Ih()= 1/Mh()  - среднее число аварийных восстановлений;

Если  известны средние затраты на профилактику и на аварийные замены, то при увеличении наработки объекта затраты на аварийное восстановление растут, а на плановую профилактику снижаются. Задача состоит в том, чтобы выбором надлежащего интервала восстановления оптимально учитывать эти две противоположные в отношении затрат тенденции.

Эксплуатация элемента (или всего объекта) ведётся в течение назначенного времени (ресурса).

Известны затраты времени на основные операции контроля и восстановления.

После обнаружения отказа элемента ведётся его восстановление, длительность которого

 заранее известна и задана в исходной информации;

 Постановка задачи:

Определить моменты выполнения проверок (ТО), при проведении которых коэффициент готовности элемента (в общем случае объекта) будет максимальным, а суммарные затраты на контроль и восстановление минимальны.

Задание исходной информации:

Средние затраты на аварийное и профилактическое восстановление, ч:

"Cтоимость"  восстановления после отказа, ч:

Математическое ожидание наработки на отказ, ч:

Алгоритм расчёта

Верхняя  оценка оптимального интервала между профилактическими заменами, ч:

Нижняя  оценка оптимального интервала между профилактическими заменами, ч:

Удовлетворительная оценка оптимального интервала между профилактическими заменами, которая верна при условии, что   (1 - 2s)/(tcp-с)  есть малая величина , ч:

Вывод. Для обеспечения  минимальной стоимости эксплуатационных затрат следует  ТО проводить через рассчитанный интервал времени: 1020 часов.

3. Расчет эффективности системы эксплуатации ГТУ.

Расчёт эффективности  системы технического обслуживания (ТО)

газотурбинных энергетических  установок (ГТЭУ)

Эффективность системы ТО оценивается по  величине функционала, характеризующего  время пребывания ГТЭУ  в состояниях  технического обслуживания и восстановления по отношению к времени нахождения в работоспособном состоянии при определённом уровне технической готовности. Интервалы времени  нахождения ГТЭУ  в различных состояниях вычисляются путём решения системы уравнений Колмогорова, составленных  для шести основных состояний  установки.

При решении задачи  соблюдаются все допущения  теории марковских случайных процессов.

Рассматриваемые состояния ГТЭУ представлены в виде графа

Состояния ГТЭУ:

S1 - работоспособное состояние ГТЭУ;

S2 - состояние скрытого отказа;

S3-  состояние восстановления после  отказа;

S4 - состояние планового ТО;

S5 - состояние планового аварийно- восстановительного  ремонта;

S6 - состояние внепланового аварийно-восстановительного ремонта.

Интенсивности переходов:- интенсивность отказов может быть подсчитана  по известной

                                                    функции надёжности ГТЭУ;

                                                  - интенсивность восстановлений определяется путём обработки

                                                     статистических данных из эксплуатационной документации.

                                                    ___________________________________________________

Приняты следующие показатели надёжности установки:

Среднее время наработки на отказ устранимый в эксплуатации, ч(задано в исх.данных):  

Продолжительность  инкубационного периода, ч (задано в исх.данных):  

Продолжительность  восстановления после отказа, ч (принято):  

Продолжительность  планового  аварийно-восстановительного ремонта, ч (задано в исх.данных):

Продолжительность  непланового аварийно-восстановительного ремонта, ч(задано в исх.данных):  

Продолжительность планового ТО, ч. (задано в исх. данных) :   

Соответствующие интенсивности переходов:

  ;

;

;

;

;

;

 ;  

;

 ;  

;

;

Вектор р содержит начальные значения  вероятностей нахождения  объекта в каждом их состояний.

(Сумма всех начальных значений должна быть равна единице.)

 

Контроль суммы вероятностей:

D - матрица значений первых производных системы  уравнений Колмогорова.

Z - матрица результатов решения системы дифференциальных     уравнений, столбцы которой содержат значения искомых функций.

Пределы интегрирования:

;

- процедура интегрирования системы дифференциальных уравнений  методом Рунге-Кутта  

; ;

Значение коэффициента готовности установки  K:

Вероятности  нахождения ГТЭУ в каждом из выделенных  шести состояний представлены на графиках:

 -контрольная проверка суммы вероятностей состояний,

которая должна быть равна единице в любой момент времени.

Алгоритм расчёта   функционала эффективности технического обслуживания:   

- с целью вычисления  интегралов от вероятностей состояний требуется представить полученные числовые  ряды вероятностей в виде функций, для чего выполняется аппроксимация  рассчитанных числовых рядов:

; ; ; ;

; ; ; ; ; ;

Время Т следует понимать как планируемое время функционирования установки с определённым (полученным  в данном расчёте) коэффициентом готовности. Для нахождения  корректной оценки эффективности системы ТО это время должно быть больше нуля и меньше (или равно)  правой границе интегрирования  системы уравнений (параметр b)

Определение суммарного  времени пребывания установки в различных состояниях (кроме состояний работоспособности и  скрытого отказа):

 

Расчёт J -функционала  эффективности системы  ТО :  

 

Выводы: 1.Во время функционирования установки с указанными  выше показателями надёжности обеспечивается стационарный  коэффициент готовности.При этом, через  ч, следует проводить полное восстановление (регенерацию) ГТЭУ  с  продолжительностью работ. Рассчитанная  эффективность  системы  ТО  определяется  функционалом,  величина которого равна 2.  Путём целенаправленного воздействия на объект и систему ТО, в результате чего должны  улучшиться показатели   надёжности объекта и, в частности, показатели  ремонтопригодности  (которые зависят и от системы ТО)  следует добиваться минимизации  функционал эффективности системы  ТО. Чем меньше величина функционала эффективности,  тем лучше работает система ТО.

4. Исследования влияния параметров на эффективность системы ТО.

4.1. Исследование влияния времени восстановления ГТЭУ.

Вывод: С уменьшением времени восстановления ГТЭУ после отказа эффективность ТО растет.

4.2. Исследование влияния средней наработки до отказа.

Вывод: С ростом средней наработки на отказ эффективность ТО растет.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

2534. Изучение магнитных свойств материалов и экспериментальное исследование ферромагнетиков 112.5 KB
  Опыт показывает, что намагничивание ферромагнетиков обусловлено ориентацией собственных (спиновых) магнитных моментов, электронов. Основной особенностью ферромагнетиков является существование в них спонтанно (самопроизвольно) намагниченных до насыщения небольших, но макроскопических объемов.
2535. Измерение магнитного момента полосового постоянного магнита при использовании компаса, линейки и секундомера 119.27 KB
  Подвесим полосовой постоянный магнит на очень тонкой нити в некотором магнитном поле. Поле создается каким – либо устройством или Землей, (в лабораторной установке используется магнитное поле Земли с индукцией B0).
2536. Изучение электрического тока в электровакуумном триоде 111.06 KB
  Изучить теорию электровакуумного триода, снять экспериментально анодно-сеточную и анодную характеристики электровакуумного триода, рассчитать параметры триода.
2537. Движение заряженных частиц в в электрическом и магнитном поле 97 KB
  Определение удельного заряда методом магнетрона. Движение заряженных частиц в магнитном поле.
2538. Измерение магнитного момента полосового постоянного магнита при использовании тангенс-буссоли и линейки 99.15 KB
  Тангенс-буссоль представляет собой устройствo, состоящее из N витков проволоки, намотанной на узкое кольцо из немагнитного материала. Концы проволоки присоединены к клеммам регулируемого источника тока I, величина которого измеряется миллиамперметром.
2539. Распределение электронной плотности атома водорода 46.53 KB
  Цель работы: рассчитать распределение радиальной электронной плотности вероятности в различных состояниях для атома водорода.
2540. Нелинейные и дискретные системы автоматического управления 2.68 MB
  Система автоматического управления (САУ) является нелинейной, если хотя бы один ее конструктивный элемент (или одно ее алгоритмическое звено) описывается нелинейным уравнением. Практически все реальные САУ содержат один или несколько нелинейных элементов (или так называемых нелинейностей).
2541. Проектирование магистральных и внутризоновых ВОЛП 440.84 KB
  Необходимо спроектировать трассу ВОК на участке Смоленск – Москва. Определить необходимое количество каналов и определить параметры оптического кабеля. При выборе оптимального варианта трассы прокладки волоконно-оптического кабеля (ВОК) исходят из того, что линейные сооружения являются наиболее дорогой и сложной частью сети связи.
2542. Материаловедение и технология конструкционных материалов для строительства 1.82 MB
  Строительное материаловедение является наукой о строительных материалах и изделиях. Без достаточных знаний о многочисленных разновидностях строительных материалов, способах их производства и качественных показателях, методах их правильного хранения и использования невозможно проектировать и строить здания и сооружения.