Оптимизация планов ремонтов систем и оценка ресурса оборудования атомных станций

Autor: Zevin, Leonid I., Krol, Hennadii H.
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Проблемы машиностроения; Том 23, № 4 (2020); 72-78
Проблеми машинобудування; Том 23, № 4 (2020); 72-78
Journal of Mechanical Engineering; Том 23, № 4 (2020); 72-78
ISSN: 2709-2984
2709-2992
Popis: This paper presents a computer-aided method of planning the volumes of repairs of systems of nuclear power units and a method for calculating their gamma-percentile life. This planning is carried out on the basis of predicting the reliability indicator, the probability of no-failure operation for a certain time period, with the gamma-percentile life of the equipment being determined by solving the corresponding equations. The tasks considered are related to an important energy problem of extending the operation of nuclear power units. Its importance is determined mainly by economic feasibility: it is cheaper to assess the useful life of a nuclear power unit and, on this research basis, extend its operation, than create a new unit. It is also shown that the calculation of the probability of a radiation accident at a nuclear power unit is associated with the results of planning the repairs of its systems, with assessment of its useful life. An optimization problem is formulated: it is required to find such a plan for the volumes of repair of a system that, with limited repair costs, its reliability indicator for a given duration deviates least from the maximum permissible value. The solution to the problem is based on calculating the structural reliability of the system. A graphological image of the system is built in the form of a composition of graphological images of typical structures. After the reliability indicator of typical structures has been calculated, the structures are replaced with individual structural elements, which makes it possible to simplify the initial graphological image of the system in a computational scenario and calculate its reliability indicator. The determination of the repair volume is carried out by applying a version of the coordinate-wise optimization method. To assess the gamma-percentile life, a model is adopted, in which the recoverable equipment components have an unlimited life, although, of course, they "age", and the non-recoverable components spend their life up to the level when their replacement becomes conditioned by the violation of the requirement for the maximum permissible value of the system reliability indicator. Estimates of the gamma-percentile life of the equipment are calculated by planning system repairs on a sequence of intervals of annual energy production by a nuclear power unit.
Наведені метод планування на електронно-обчислювальних машинах обсягів ремонтів систем енергоблоку атомної станції і метод обчислення його гамма-відсоткового ресурсу. Планування здійснюється на основі прогнозування показника надійності – ймовірності безвідмовної роботи за певний час, а гамма-процентний ресурс обладнання визначається шляхом розв'язання відповідних рівнянь. Розглянуті завдання пов'язані з важливою проблемою енергетики – продовженням термінів експлуатації енергоблоків. Її важливість визначена, в основному, економічною доцільністю – дешевше оцінити ресурс енергоблоку і на цій дослідницькій основі продовжити його експлуатацію, ніж створити нову установку. Також показано, що розрахунок ймовірності радіаційної аварії на енергоблоці пов'язаний з результатами планування ремонтів його систем, з оцінками ресурсу обладнання. Формулюється задача оптимізації: потрібно знайти такий план обсягів ремонтних робіт системи, щоб за обмежених витрат на її ремонт показник надійності системи за час заданої тривалості найменш відхилявся від гранично допустимого значення. Розв'язання задачі ґрунтується на розрахунку структурної надійності системи. Будується графологічний образ системи у вигляді композиції графологічних образів типових структур. Після обчислення показника надійності типових структур останні замінюються окремими структурними елементами, що дає можливість спростити в обчислювальному сценарії вихідний графологічний образ системи і обчислити показник її надійності. Визначення плану ремонту здійснюється шляхом застосування версії покоординатного методу оптимізації. Для оцінки гамма-процентного ресурсу приймається модель, в якій відновлювані компоненти обладнання мають необмежений ресурс, хоча, звичайно, «старішають», а невідновлювані компоненти витрачають свій ресурс до рівня, коли їх заміна стає обумовленою порушенням вимоги до гранично допустимого значення показника надійності системи. Оцінка гамма-процентного ресурсу обладнання здійснюється шляхом планування ремонтів системи на послідовності інтервалів, в межах яких енергоблок виробляє енергію щорічно.
Представлены метод планирования на электронно-вычислительных машинах объемов ремонтов систем энергоблока атомной станции и метод вычисления его гамма-процентного ресурса. Планирование осуществляется на основе прогнозирования показателя надежности – вероятности безотказной работы за определенное время, а гамма-процентный ресурс оборудования определяется путем решения соответствующих уравнений. Рассмотренные задачи связаны с важной проблемой энергетики – продлением сроков эксплуатации энергоблоков. Ее важность определена, в основном, экономической целесообразностью – дешевле оценить ресурс энергоблока и на этой исследовательской основе продлить его эксплуатацию, чем создавать новую установку. Также показано, что расчет вероятности радиационной аварии на энергоблоке связан с результатами планирования ремонтов его систем, с оценками ресурса оборудования. Формулируется задача оптимизации: требуется найти такой план объемов ремонтов системы, чтобы при ограниченных затратах на ее ремонт показатель надежности системы за время заданной длительности наименее отклонялся от предельно допустимого значения. Решение задачи основывается на расчете структурной надежности системы. Строится графологический образ системы в виде композиции графологических образов типовых структур. После вычисления показателя надежности типовых структур последние заменяются отдельными структурными элементами, что дает возможность упростить в вычислительном сценарии исходный графологический образ системы и вычислить показатель ее надежности. Определение плана ремонта осуществляется путем применения версии покоординатного метода оптимизации. Для оценки гамма-процентного ресурса принимается модель, в которой восстанавливаемые компоненты оборудования имеют неограниченный ресурс, хотя, конечно, «стареют», а невосстанавливаемые компоненты расходуют свой ресурс до уровня, когда их замена становится обусловленной нарушением требования к предельно допустимому значению показателя надежности системы. Оценка гамма-процентного ресурса оборудования осуществляется путем планирования ремонтов системы на последовательности интервалов, в пределах которых энергоблок вырабатывает энергию ежегодно.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: