Определение надежности работы высокотемпературных агрегатов

Abstract

In the article, there was considered the reliability of the operation of high-temperature aggregates in the context of the reliability of the operation of its lining. The determination of the reliability of the thermal operation of the lining and prediction of its further operation without exceeding the operational limits is carried out in various ways. The specificity of the lining of high-temperature units limits the application of methods of thermal control of their operation. Thus, the authors of the article proposed for these purposes a method for determining the thermal state of the lining of a high-temperature aggregate, which allows to determine with sufficient accuracy the temperature fields in the lining of a high-temperature aggregate with minimal disruption of the lining integrity. Its use in laboratory conditions showed its sufficient accuracy and simplicity. In order to determine the reliability of high-temperature units, there were determined the most significant factors affecting the service life. These are the values of the temperature stresses (both compression and expansion) that exceed the permissible values; the point of transition from the compression zone to the zone of action of the tensile forces and the duration of the action of the critical stresses (that is, the stresses exceeding the permissible level for the given material). Further, a criterion was developed for evaluating the reliability of the lining operation, which includes the three factors listed above, and a procedure was developed to determine this factor for the lining of high-temperature units during their operation. The reliability criterion is the total index for all the time points of the thermal operation of a high-temperature aggregate, under which the temperature stresses exceed the ultimate strength. The procedure involves determining the thermal state of the lining according to the developed method and calculating the reliability criterion. Taking into account the statistics on removing high-temperature aggregates for repair because of an unsatisfactory state of the lining, there was determined the minimum permissible criteria for evaluating the reliability of the lining operation, when it is necessary to remove the high-temperature unit for repair in the future operation.

В статье рассмотрена надёжность работы высокотемпературных агрегатов в рамках надёжности работы его футеровки. Определение надёжности тепловой работы футеровки и прогнозирование её дальнейшей работы без допущения превышения эксплуатационных пределов, осуществляется различными способами. Специфика эксплуатации футеровок высокотемпературных агрегатов ограничивает применение способов теплового контроля их работы. Авторами статьи для этих целей предложен способ определения теплового состояния футеровки высокотемпературного агрегата, который позволяет с достаточной точностью определять температурные поля в футеровки высокотемпературного агрегата с минимальным нарушением целостности футеровки. Его применение в лабораторных условиях показало его достаточную точность и простоту. Для определения надёжности работы высокотемпературных агрегатов были определены наиболее значимые факторы, влияющие на продолжительность эксплуатации. Это – значения величин температурных напряжений (как сжатия, так и растяжения), превышающих допустимые; точка перехода из зоны сжатия в зону действия растягивающих усилий и продолжительность действия критических напряжений (то есть напряжений, превышающих допустимый уровень для данного материала). Далее были разработан критерий для оценки надёжности работы футеровки, включающий три вышеперечисленных фактора, а также создана методика по определению данного фактора для футеровки высокотемпературных агрегатов при их эксплуатации. Критерий надёжности является суммарным показателем для всех моментов времени тепловой работы высокотемпературного агрегата, при которых температурные напряжения превышают предел прочности. Методика включает определение теплового состояния футеровки по разработанному способу и вычисление критерия надёжности. С учётом статистики по выводу высокотемпературных агрегатов в ремонт по неудовлетворительному состоянию футеровки производится определение минимально допустимых критериев для оценки надёжности работы футеровки, при достижении которых необходимо выводить высокотемпературный агрегат в ремонт при дальнейшей эксплуатации.