Диссертация (1024744), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Эксплуатируемые объекты машиностроения четвертого ипятого, а порой и третьего технологических укладов несут в себеповышенныериски,вызванныеестественнымизносом,старением,деградацией свойств конструкционных материалов, отсутствием в некоторыхслучаях культуры эксплуатации и т.п.Следуеттакжехарактеризуетсяучесть,резкимчтосменасокращениемтехнологическихвременимеждуукладовзавершениемпрорывных фундаментальных исследований и выполненными на их основеуспешнымиинновационнымипроектами.Включевыхнаправленияхстановления нового технологического уклада многие коммерчески успешныефирмы нередко вырастают из научных лабораторий. [16]Как и весь мир, наша страна приближается к исчерпанию ресурсабазовых систем жизнеобеспечения и производственных мощностей.
Темпыроста промышленного производства мировых стран по данным основныхмакроэкономических показателей замедляются, так, по данным за 2015 год:США – 3,0% (2012г. - 4,1%), Китай – 7,0% (2012г. - 7,9%), Индия – 2,8%(2012г. - 5,6%), Бразилия – (- 5,0%) (2012г. - 10,17%,), Россия – (- 3,0%)(2012г.- 2,6%.) [17]Подобная ситуация складывается не только в нашей стране, но даже всамых развитых странах мира, некоторые примеры крупных техническихаварий за последние 10 лет приведены ниже [18,19]:- техногенная катастрофа 4 августа 2003 года в США, отключениеэлектричества в городах Нью-Йорк, Детройт, Кливленд, Торонто и др.;авария длилась не более 9 секунд, но следствием ее стало веерноеотключение электроэнергии на площади более 20000 кв.
км, привело костановке свыше 100 электростанций, в том числе 22 атомных реакторовПричиной аварии стала перегрузка электрических сетей.22- авария в Вашингтоне (США) 13 июня 2008 года, порядка 10 тысячжителей американской столицы остались без электроэнергии, в центрегорода выключились светофоры.Причиной отключения электричества стала авария на одной изподстанций города.- авария в г. Мюнхен (Германия) 15 ноября 2012 г., не работалисветофоры, на некоторое время останавливалось движение метро, не ходилипригородные поезда и трамваи, были обесточены несколько больниц.Причиной стала авария на электроподстанции.- 31 июля 2012 г. в Индии произошло отключение энергии в 22 штатахсевера, запада и востока страны.Причиной кризиса явилось превышение нормы энергопотреблениячетырех северных штатов ‑ Раджастхан, Харьяна, Пенджаб и Утта-Прадеш.- авария 8 сентября 2011 г. в Мексике и США.
Отключениеэлектроэнергии произошло в мексиканских городах Тихуана, Энсенада,Текате, Сан Луис Рио Колорадо, в США – г. Сан Диего и Лос Анджелес.Причина – ошибка оператора. Электроснабжение нарушено во времяработ на электрической подстанции.Этот список можно продолжать. Конечно, еще свежи в памяти и авариив отечественной энергетической системе: пожар на подстанции «Чагино» в2005 г. (авария в электросетях, общий ущерб, нанесенный столице иприлегающим территориям: 1,7 млрд.
руб.), авария на Саяно-ШушенскойГЭС и др.Причину столь масштабных и крупных аварий и катастроф, ущерб откоторых достигает миллиардов, необходимо искать не только во влияниичеловеческого фактора или случайном стечении обстоятельств в видереализации нескольких событий с малой вероятностью одновременно, но и вхарактере развития промышленности и ведущих экономик мира в последниедесятилетия.
Не секрет, что доля производства в приросте ВВП ведущих (ине только) стран мира неизменно падает. Соотношение доли промышленного23производства и сферы услуг на 2015 год представлены ниже, оставшуюсячасть составляет сельское хозяйство [20]:- в США 19,2 % (сфера услуг – 79,6%);- в Японии 26,6 % (сфера услуг – 72,2%);- в КНР 42,7 % (сфера услуг – 48,4%);- в Великобритании 21 % (сфера услуг – 78,3%);- в Германии 30,2 % (сфера услуг – 69,1%);- в Бразилии 22,2% (сфера услуг – 71,9%);- в Индии 29,5% (сфера услуг – 54,4%);- в России 35,8% (сфера услуг – 59,7%).В условиях недостатка финансирования и повсеместного сокращениябюджетных расходов, а также невозможности ускоренного роста, особенно вобластиэнергетическогомашиностроения,износосновныхфондовпроисходит значительно быстрее, чем их замена новыми или модернизация.При этом очевидно, что и последствия крупных аварий и техногенныхкатастроф сопоставимы с последствиями военных действий.
По даннымразличныхисточниковвзонахпотенциальноопасныхвслучаевозникновения техногенных чрезвычайных ситуаций в нашей странепроживает около 55% населения. [21]В области энергетики масштабные аварии конца 90-х-начала 2000-хгодов в таких развитых странах, как США, Швеция, Италия, Канада и другиезаставили специалистов этих стран форсировать развитие работ повнедрению средств измерений и контроля, автоматического регулирования ипротивоаварийного управления.
В результате в этих странах для подавлениязарегистрированных в ЭЭС опасных колебательных режимов были созданы ивнедрены специальные системные стабилизаторы (Power System Stabilizer,PSS) с использованием в качестве возможных рабочих информативныхпараметров системы стабилизации отклонения скорости вала генератора отсинхронной и производной скольжения, а также отклонение тока статора,ток возбуждения, напряжение статора, частоту статорного напряжения.24Состояние эксплуатируемого оборудования характеризуется высокойстепенью износа основных фондов транспортных и энергетических объектов,а также деградацией физико - механических параметров их конструкционныхматериалов.
По мере эксплуатации меняются механические свойстваматериала, возникают и накапливаются микродефекты структуры, а затем иусталостные трещины. На данный момент практически отсутствуютизмерительныеприборы,системыикомплексы,обеспечивающиенепрерывное метрологическое сопровождение и контроль в процессеэксплуатации свойств конструкционных материалов без разборки машиныили механизма, а информации, получаемых о техническом состояниисуществующими системами для принятия эффективных решений в частифункционированиянедостаточно.Контрольно-диагностическоеоборудование, применяемое на технических объектах, не всегда отвечаетсовременным задачам.В области гидроэнергетики состояние применяемых контрольных,диагностических и измерительно-вычислительных средств характеризуютсяотсутствием измерительных информационно-диагностических систем.
На60% гидростанций имеются локальные и информационно-диагностическиесистемы, на 20 - 30% имеются простые системы измерений и обработкиданных, на 10 – 20% применяется визуальный и органолептическийконтроль. [22]Следует отметить, что уровень информационно-метрологическогообеспечения напрямую связан с безопасностью сложных энергетических итехнических объектов. Развитие научного потенциала информационнометрологического обеспечения способствует переходу к прогнозированиюоценкитехническогосостоянияосновногоивспомогательногооборудования. [23,24]Согласно выполненным международными организациями прогнозам,ежегодныйприростпотреблениясобственнойэнергиистранамиЕвропейского союза до 2030 г.
0,7% и 1,7% - для остальных стран. В25дальнейшем прогнозируется увеличение потребления энергии Европейскимсоюзом до 1,3% и 2,5% для остальных стран. Ожидается увеличение долиископаемых ресурсов во всех странах за счет снижения доли атомнойэнергетики в ряде стран. Известно, что в 2002 г. общемировое производствоэлектрическойэнергиидостигло16074ГВт,65,3%этойэнергиивырабатывалось за счет сжигания угля и газа, 32,2% - атомными станциями,16,2% - гидростанциями, а 2,0% - прочими источниками возобновляемойэнергии.
Устанавливаемые на ГЭС России гидроагрегаты массово вводилисьв промышленную эксплуатацию в 50-70-е годы прошлого века. В настоящеевремя, если не учитывать мелких электростанций, в стране функционируют88 гидроэлектростанций. На них установлено 470 гидроагрегатов общеймощностью 47 млн. КВт. Известно, что три четверти этих гидроагрегатовэксплуатируются уже более 30 лет и фактически выработали свой моральныйи физический ресурс. [25,26]Следует учесть, что во всякой развитой энергосистеме имеются кактепловые, так и гидроэлектростанции, кроме этого атомные станции,ветровые, солнечные и альтернативные.
Имеют место суточные и,естественно, сезонные пики и спады нагрузки электропотребления. Работатепловых электростанций при пониженных нагрузках, при их содержании в«горячемрезерве»малоэкономична.Поэтомувэнергосистемахгидроэлектростанции, как более мобильные, осуществляют суточные исезонные компенсирующие маневры уровнем электронагрузки в регионе.Достоинствомгидроэлектроэнергетикислужитнетольковозобновляемость, но и, как основное, высокая стабильность параметров (впервуюочередь-частотыэлектрическоготока).Благодаряэтомугидроэлектростанции используются для стабилизации частоты тока целыхсопредельных регионов.
Немаловажно отметить, что стабильность частотыэлектрической энергии - условие достижения качества промышленнойпродукции. [27,28]26Приведенный перечень задач и уровень метрологического обеспеченияхарактерны для 70-80-х годов прошлого века – времени относительной«молодости» отечественного гидроэнергетического оборудования. В те годыприменялись контрольно - измерительные технические средства и методыниже средней точности, т.е. с относительной погрешностью на уровне (10-20)% и более от номинального значения измеряемого или контролируемогопараметра.Тем не менее, измерительная аппаратура тех лет позволялаосуществлять прогноз развития дефектов, основываясь на результатахсистематического анализа и обобщения истории контролируемого объекта сиспользованием для этого результатов его периодических осмотров,измеренияуровнявибраций,изученияактовремонтовианализеповреждений контролируемых узлов.
При этом дискретные моментывремени контрольных замеров подбирались на основе практического опыта онаиболее вероятном законе старения, который уточнялся в процессеэксплуатации. Далее прогноз развития дефекта строился общепринятымметодом регрессии. [29,30]На этом фоне перед отечественными специалистами, наукой ипроизводствомвстаетзадачасозданиясистемыинформационно-метрологического жизнеобеспечения страны [31,32].Следует отметить, что в области станкостроения, контроля режущегоинструмента и деталей в процессе обработки также остро стоят вопросысоздания систем информационного метрологического обеспечения.Всовременнойметаллообрабатывающейпромышленностиподавляющее большинство решений принимается на основе измерительнойинформации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
