POLEZEN.RU http://www.mainlink.ru/?partnerid=36093

 

 






Партнерские ссылки












На главную

Прогнозирование надежности оборудования по результатам его обследования (на примере барабанной сушилки)

ж. "Химическое и нефтяное машиностроение",1990, №10, с.6-8.

Автор Маннапов Р.Г.

  

Проблема достоверности прогнозирования надежности оборудования и его безопасности с особой остротой проявляется при возникновении аварий на объектах, подведомственных Госпроматомнадзору, и поэтому требование об обязательном указании в технической документации остаточного ресурса оборудования внесено в Правила [1]. Поскольку по многим видам разрушения, которым подвергается химическое и нефтяное оборудование, отсутствуют методики прогнозирования остаточного ресурса, для специалистов может быть полезен опыт применения методик [2, 3] оценки надежности оборудования, подвергающегося поверхностному (коррозионно-эрозионному) разрушению.

В данной статье показаны методы обработки и использования дополнительной статистической информации для повышения достоверности прогнозирования остаточного ресурса оборудования на примере барабанной сушилки БН-3,2-22. Сушилки данного типа, эксплуатирующиеся на Гайском горнообогатительном комбинате для сушки медного концентрата, подвергаются коррозионно-эрозионному изнашиванию. С целью выбора коррозионностойкого материала взамен применяющейся стали СтЗ для указанного типа сушилок НИИхиммашем выполнена научно-исследовательская работа [5], включавшая измерение остаточной толщины стенок барабана сушилки, эксплуатировавшейся более года. На рис.1 показана схема расположения точек измерения остаточной толщины стенки на развертке обечайки барабана и глубины h коррозионно-эрозионного износа, нанесенные на координатную сетку L - h (здесь L - расстояние от края обечайки со стороны загрузки концентрата). Глубину h определяли по разности толщин измеренной (остаточной) и начальной толщин стенки барабана. Остаточную толщину стенки, определяли ультразвуковым толщиномером "Кварц-6".

Гистограммы частот по результатам измерений толщин стенок аппаратов

Расположение точек на рис.1 наглядно показывает неравномерность разрушения стенки по окружности и длине барабана. Эта неравномерность объясняется как стохастическими свойствами локальных систем: вектор параметров потока (температура и состав газа, скорость и концентрация частиц медного концентрата) - участок поверхности барабана, так и изменением физико-химического состава потока по длине барабана (за время движения происходит испарение до 3-7 % влаги из медного концентрата и подкисление среды до рh=2-4). Для выяснения значимости различий глубин повреждений (вследствие коррозии, изнашивания) стенок барабана на разных расстояниях от места загрузки концентрата поверхность развертки была разбита на пять смежных участков. Проверку осуществляли по критерию Стьюдента [3, 5]:

Формулы критерия Стьюдента
Результаты проверки
Таблица

эмпирического распределения теоретическому распределению Вейбулла и о правомерности применения для прогнозирования ресурса данной сушилки методики [2]. На участках 4 и 5 различия h, оцененные по критерию (1), оказались существенными, поэтому расчет их остаточного ресурса в соответствии с рекомендациями методики [2] необходимо осуществлять отдельно. Для выполнения расчета по данной методике необходимо определить критерии предельного состояния оборудования и параметры распределения глубин повреждений, приведенные к моменту наступления предельного состояния. Критерием предельного состояния барабана сушилки является уменьшение толщины стенки до 10 мм (исходная толщина 20 мм) на 5 % площади поверхности (предельно допустимая глубина h=10 мм; р = 0,05). Параметры распределения глубин повреждений определяют через приведенный коэффициент вариации

Формулы коэффициента вариации

где ϑ, h. определяют для участка, подверженного наибольшему разрушению. Точность оценки ϑ, может быть значительно повышена за счет использования результатов измерения h на других участках.

Поскольку в методике [2] данный метод не приводится, поясним его несколько подробнее. Применение формулы (2) правомерно в тех случаях, когда механизм разрушения поверхности при увеличении средней глубины повреждений не изменяется, например в случае оценки вариации глубин повреждений одной и той же поверхности при различной продолжительности испытаний. Если различные участки оборудования повреждаются неодинаково только из-за различия интенсивности повреждающего воздействия (в нашем случае из-за изменения рН по длине барабана), то при неизменности механизма разрушения вариация повреждений, обусловленная неоднородностью свойств изнашиваемой поверхности, должна зависеть лишь от глубины повреждений. Поэтому зависимость (2) в таких случаях должна быть справедливой и при определении ϑ на различных участках поверхности оборудования. Уточненную оценку коэффициента вариации глубин повреждений для рассматриваемого участка поверхности можно определить по формуле


Минимальный ресурс барабана

Распределение измеренных глубин повреждений

Коэффициент вариации для участка 4 (участка наибольшего изнашивания, см.рис.1) барабана, определенный по зависимости (3), составил 0,44. Приведенный коэффициент вариации ϑ, определенный по формуле (2), равен 0,33. Значения параметров распределения: Kв = 0,897; b = f(ϑп) = 3,3 (определены по таблице [2]). Расчетный средний ресурс (лет) барабана [2]

Расчетный ресурс барабана

Фактический срок службы обследованных барабанных сушилок составил два года, что свидетельствует о верности расчета. Сравним полученные результаты с результатами расчета традиционным методом [4]. Ожидаемый срок службы (ресурс) традиционно определяют по средней скорости коррозии:

Традиционный расчет

Как видно, расчеты традиционными методами дают значительно большую погрешность, чем расчет по методике [2]. Низкий срок службы данных сушилок обусловлен несоответствием коррозионной стойкости стали СтЗ условиям эксплуатации. Результаты исследований [5] позволили рекомендовать более стойкие материалы для изготовления барабанов сушилок и их внутренних устройств - насадок, обеспечивающие повышение их ресурса в 5÷10 раз.

Коэффициент вариации глубин повреждений стенок барабана, полученный по результатам испытаний образцов материалов [4], устанавливавшихся на участках I, 4 и 5 в специальном приспособлении, значительно меньше расчетного (ϑп<0,16). Это объясняется большим влиянием на вариацию скорости коррозионно-эрозионного изнашивания стенок барабана конструктивно-технологических факторов: стохастичности распределения потоков частиц медного концентрата, температур и механических напряжений как по длине, так и по окружности барабана, появлением локальных участков поверхности, на которых происходит адгезия среды, или подвергшихся другим воздействиям. Поэтому для получения адекватных результатов при испытании образцов их следует размещать не в одной точке исследуемого участка оборудования, а распределять по всей поверхности участка. При отсутствии такой возможности необходимо оценивать вариацию измерением повреждений поверхности эксплуатировавшегося оборудования.

На основании результатов работы можно сделать следующие выводы. Применение вероятностно-статистического подхода [2] при прогнозировании надежности оборудования позволяет определять остаточный ресурс оборудования более точно, чем традиционными методами. Достоверность и точность прогноза можно повысить, разбивая обследованную поверхность оборудования на участки в соответствии с их конструктивно-технологическими особенностями, сравнивая значимость различий глубины повреждений на них по статистическим критериям и объединяя оценки их вариации. При подборе более стойких материалов путем их эксплуатационных испытаний образцы в оборудовании следует размещать не на одном участке аппарата, а распределять их по контролируемой поверхности.

Список литературы
1. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением. М.: Металлургия, 1989. 135 с.
2. РД 26-10-87. Методические указания. Оценка надежности химического и нефтяного оборудования при поверхностном разрушении.
3. РД 26-11-21-88. Надежность изделий хими-ческого и нефтяного машиностроения. Система контроля и оценка надежности машин в эксплуатации. Методика оценки показателей надежности по результатам эксплуатационных наблюдений (испытаний).
4. ГОСТ 21126-75. Единая система защиты от коррозии и старения. Методы ускоренных испытаний на долговечность и сохраняемость в агрессивных средах. Общие положения.
5. Воликова И. Г., Родичева Е. Л. Выбор коррозионно-стойких материалов для барабанной сушилки // Химическое и нефтяное машиностроение. 1990. № 6. С. 21-23.

Публикации по теме.


 




    Календари   

  Умные мысли

   Поздравления 

Прогр.-полезняшки

Мужч.и женщины

  Безопасность 

  Будь здоров! 

О жизни и смерти

  Забавные истории

     На Главную    


© Polezen.ru 2003-2018.