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

22383. Обратная связь (ОС) в усилителях 154 KB
  Влияние ОС на стабильность Ку Однако уменьшая Ку ООС увеличивает его стабильность. стабильность коэффициент усиления в усилителе с ООС в 1 раз выше чем в усилителе без ООС. Пример Пусть усилитель имеет Ку=100 и охвачен ООС причем коэффициент передачи цепи ОС . Стабилизация коэффициента усиления при введении ООС объясняется тем что увеличение усиления за счет любых причин вызывает возрастание напряжения ОС что вызывает уменьшение входного напряжения т.
22384. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ. ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫЕ И КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ. ТИПИЗАЦИЯ СБОРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 17.73 KB
  Так например элементы перекрытий и покрытий должны быть прочными и достаточно жесткими чтобы их прогиб не нарушал эксплуатационного режима здания: стены и колонны поддерживающие покрытия должны быть прочными и устойчивыми. Все здания в целом должны обладать пространственной жесткостью т. Здания бывают каркасными и бескаркасными. В бескаркасных зданиях пространственная жесткость создаётся благодаря совместной работе продольных и поперечных стен соединенных покрытиями в единую пространственную систему.
22385. СТАДИИ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 360.47 KB
  2: стадия I до появления трещин в бетоне растянутой зоны когда напряжения в бетоне меньше временного сопротивления растяжению и растягивающие усилия воспринимаются арматурой и бетоном совместно; стадия II после появления трещин в бетоне растянутой зоны когда растягивающие усилия в местах где образовались трещины воспринимаются apматypoй и участком бетона над трещиной а на участках между трещинами арматурой и бетоном совместно; стадия III стадия разрушения характеризующаяся относительно коротким периодом работы элемента когда...
22386. МЕТОД РАСЧЕТА КОНСТРУКЦИЙ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ. СУЩНОСТЬ МЕТОДА. ДВЕ ГРУППЫ ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ. КЛАССИФИКАЦИЯ НАГРУЗОК. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА 17.19 KB
  Конструкция может потерять необходимые эксплуатационные качества по одной из двух причин: 1 в результате исчерпания несущей способности разрушения материала в наиболее нагруженных сечениях потери устойчивости некоторых элементов или всей конструкции в целом; 2 вследствие чрезмерных деформаций прогибов колебаний осадок а также изза образования трещин или чрезмерного их раскрытия. Строительные конструкции рассчитывают по методу предельных состояний который дает возможность гарантировать сохранение...
22387. ИЗГИБАЕМЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. РАСЧЕТЫ ПРОЧНОСТИ ПО НОРМАЛЬНЫМ И НАКЛОННЫМ СЕЧЕНИЯМ ЭЛЕМЕНТОВ ПРЯМОУГОЛЬНОГО И ТАВРОВОГО ПРОФИЛЯ. РАСЧЕТ ПОПЕРЕЧНЫХ СТЕРЖНЕЙ 866.99 KB
  РАСЧЕТЫ ПРОЧНОСТИ ПО НОРМАЛЬНЫМ И НАКЛОННЫМ СЕЧЕНИЯМ ЭЛЕМЕНТОВ ПРЯМОУГОЛЬНОГО И ТАВРОВОГО ПРОФИЛЯ. Поперечные стержни сеток распределительная арматура принимают меньших диаметров общим сечением не менее 10 сечения рабочей арматуры поставленной в месте наибольшего изгибающего момента; располагают их с шагом 250 300 мм но не реже чем через 350 мм. Железобетонные балки могут иметь прямоугольные тавровые двутавровые трапецеидальные поперечные сечения рисунок 7.2 – Формы поперечного сечения балок и схемы их армирования а прямоугольная;б...
22388. Сжатые и растянутые элементы. Конструктивные особенности. Расчет прочности центрально И Внецентренно растянутых элементов. Расчет внецентренно сжатых элементов таврового и двутаврового сечений 1.23 MB
  Расчет прочности центрально И Внецентренно растянутых элементов. Расчет внецентренно сжатых элементов таврового и двутаврового сечений. НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РАСТЯНУТЫХ И СЖАТЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Сжатые элементы. Конструктивные особенности сжатых элементов К центральносжатым элементам условно относят: промежуточные колонны в зданиях и сооружениях; верхние пояса ферм загруженных по узлам; восходящие раскосы и стойки ферменной решетки.
22389. ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. СОПРОТИВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЮ ТРЕЩИН ЦЕНТРАЛЬНО РАСТЯНУТЫХ, ИЗГИБАЕМЫХ, ВНЕЦЕНТРЕННО СЖАТЫХ И РАСТЯНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 101.52 KB
  ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. СОПРОТИВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЮ ТРЕЩИН ЦЕНТРАЛЬНО РАСТЯНУТЫХ ИЗГИБАЕМЫХ ВНЕЦЕНТРЕННО СЖАТЫХ И РАСТЯНУТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. Общие положения Трещиностойкость элементов как условлено ранее это сопротивление образованию трещин в стадии I или сопротивление раскрытию трещин в стадии II.
22390. РАСЧЕТ ПО ОБРАЗОВАНИЮ ТРЕЩИН, НОРМАЛЬНЫХ И НАКЛОННЫХ К ПРОДОЛЬНОЙ ОСИ ЭЛЕМЕНТА. СОПРОТИВЛЕНИЕ РАСКРЫТИЮ ТРЕЩИН. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ТРЕЩИНАМИ 235.22 KB
  РАСЧЕТ ПО ОБРАЗОВАНИЮ ТРЕЩИН НОРМАЛЬНЫХ И НАКЛОННЫХ К ПРОДОЛЬНОЙ ОСИ ЭЛЕМЕНТА. СОПРОТИВЛЕНИЕ РАСКРЫТИЮ ТРЕЩИН. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАССТОЯНИЯ МЕЖДУ ТРЕЩИНАМИ. Расчет по образованию трещин нормальных к продольной оси элемента Этот расчет заключается в проверке условия что трещины в сечениях нормальных к продольной оси элемента не образуются если момент внешних сил М не превосходит момента внутренних усилий в сечении перед образованием трещин Мcrcт.
22391. КРИВИЗНА ОСИ ПРИ ИЗГИБЕ, ЖЕСТКОСТЬ И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА 161.5 KB
  КРИВИЗНА ОСИ ПРИ ИЗГИБЕ ЖЕСТКОСТЬ И ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА Расчет перемещений железобетонных элементов прогибов и углов поворота связан с определением кривизны оси при изгибе или с определением жесткости элементов. Считается что элементы или участки элементов не имеют трещин в растянутой зоне если при действии постоянных длительных и кратковременных нагрузок с коэффициентом надежности по нагрузке γf= 1 трещины не образуются. Кривизна оси при изгибе и жесткость железобетонных элементов на участках...