In many aspects effectiveness of safely of the thermal aggregates depend on quality of their joining assemblies like covers, manholes, zones of loading and outswapping, etc. it is important to estimate expected service performance of the joining assemblies during designing stage. The designed criteria equations, which permit to give such estimation, are presented here.
Эффективность и безопасность тепловых агрегатов во многом зависит от качества их стыковочных узлов: загрузочных устройств, люков, газоотводящих устройств и др. Эти узлы подвержены различным термическим, механическим и др. воздействиям, которые приводят к ухудшению эксплуатационных характеристик. Поэтому важно оценить при проектировании ожидаемые эксплуатационные качества этих стыковочных узлов. На основе теории подобия и размерностей разработаны критериальные уравнения, позволяющие дать такую оценку работоспособности и долговечности стыковочных узлов тепловых агрегатов, а также прогнозировать показатели их надежности
При разработке критериев проведено статистическое исследование надежности элементов головочной зоны простенков с использованием метода дерева отказов с целью ранжирование событий, приводящих к неисправностям элементов узла с учетом степени их влияние на производственный процесс и определения их значимости. Результаты анализа позволили установить основные действующие факторы и параметры рассматриваемой системы. В качестве параметров приняты прочность s* и герметичность соединений Q , в качестве факторов - тепловые нагрузки: максимальная температура tmax, температурный перепад tmax - tmin , механические нагрузки: действующие в элементах напряжения sм, технологические факторы: время работы коксовой печи t, скорость поверхностного разрушения, vs , характерный размер, l, протяженность поверхности уплотнения, B, перепад давления p, газопроницаемость сырья P.
Получена система из двух критериальных уравнений по числу параметров системы:
Полученная критериальная система уравнений позволяет установить связь между параметрами узла с безразмерными характеристиками напряженного и температурного состояния элементов и свойствами перерабатываемого сырья.
Первое критериальное уравнение позволяет оценить состояние каждого элемента системы в любой его точке по соответствию пределу прочности на растяжения для огнеупорных элементов и пределу текучести для металлических элементов узла. По второму уравнению производится проверка герметичности соединений элементов с учетом влияния на свойства элементов температурного, механического и технологического факторов.
В результате расчета по критериям различных стыковочных узлов коксовых батарей определены зоны узлов, где условия критериев прочности и долговечности не выполняются, дана оценка герметичности соединений и определены интервалы времени в процессе эксплуатации агрегата, соответствующие моменту ожидаемой потери герметичности. Установлено, что наибольшее количество участков, не соответствующих критериям работоспособности сосредоточено в головочной зоне простенков (дверь - рама - бронь - кладка простенка на участке первых двух-трех вертикалов). Расчет показал, что уже на третьем году эксплуатации батарей состояние соединений этих узлов не соответствует критерию герметичности.
По полученным расчетным данным возможно сравнивать работоспособность стыковочных узлов различных тепловых агрегатов и устанавливать степень соответствия их элементов условиям эксплуатации.
Помимо оценки общего уровня надежности стыковочных узлов и прогноза работоспособности новых конструкций на этапе проектирования критериальный подход позволяет оценить техногенную безопасность всего агрегата в целом и сравнить его с другими конструкциями тепловых агрегатов.