«Разработка и тестирование прототипа программного комплекса - системы определения предельно допустимых значений параметров технического состояния гидротурбины на примере рабочего колеса»Заключительный научно-технический отчёт

Определение фактически исчерпанного и остаточного ресурса гидротурбины в условиях часто меняющихся режимных факторов является актуальной и практически важной задачей, оказывающей влияние на надежность и безопасность эксплуатации ГЭС. Рабочее колесо является ключевым ресурсоопределяющим элементов гидротурбины, замена которого обычно приводит к необходимости замены всего агрегата.Основными целями выполнения НИОКР являются разработка и тестирование прототипа программного комплекса, выполняющего оценку ресурсных параметров гидротурбины на примере рабочего колеса и предназначенного для повышения энергоэффективности оборудования. Прототип программного комплекса должен осуществлять функции оперативного автоматизированного определения фактически исчерпанного и остаточного ресурса в зависимости от комбинаций задаваемых режимных факторов. На первом этапе НИОКР разработаны алгоритм определения фактически накопленного и остаточного ресурса рабочего колеса гидротурбины, а также удобный интуитивно понятный интерфейс ввода исходных данных и формы протокола вывода результатов расчетов, отражающие потребности потенциальных пользователей. По результатам первого этапа НИОКР оформлена заявка на изобретение «Способ долгосрочного прогнозирования индивидуального ресурса гидроагрегата в условиях часто меняющихся режимных факторов», регистрационный № 2020113095 от 08.04.2020, авторы – Георгиевская Е.В., Георгиевский Н.В., патентообладатель – ООО «Центр конструкторско-технологических инноваций».На втором этапе НИОКР разработанный алгоритм реализован в виде Прототипа законченного программного комплекса и проведено его тестирование. Прототип разработан на примере конкретного рабочего колеса мощной высоконапорной радиально-осевой гидротурбины, установленной на одной из российских ГЭС. Прототип представлен в виде демонстрационной версии разрабатываемого программного комплекса «Режимный ресурсный калькулятор» и доступен для использования на русском и английском языке по ссылке http://bi.vdi-service.ru:443/. Тестирование Прототипа проведено на базе различных комбинаций режимных параметров, отражающих базовый, пиковый и полупиковый режимы эксплуатации, а также изменение напора и уровня остаточных напряжений.Результаты НИОКР представлены на четырех российских и международных научно-технических конференциях.Основные технико-эксплуатационные характеристики разработанного Прототипа представлены ниже:функции: онлайн расчёт накопленного повреждения и остаточного ресурса гидротурбины в зависимости от фактических условий эксплуатации и онлайн прогнозирование сроков достижения предельного состояния гидротурбины в предполагаемых режимах эксплуатации с формированием отчетного документа на двух языках (русском и английском);количественные параметры: деление режимного диапазона на 8 режимных блоков и 4 зоны по уровню воздействия на ресурс, деление частотного диапазона на 3 зоны по уровню воздействия на ресурс, интервал расчетных значений повреждения от 0 до 1 (0-100%), величина остаточного ресурса в терминах времени (годы и тыс. час наработки).входные воздействия: общая продолжительность эксплуатации гидротурбины (год) с разбивкой на наработки в каждой выделенном режимном блоке, остаточные напряжения в интервале 0-300 МПа, максимальный напор в интервале 0-350 м, предполагаемый срок до следующего капитального ремонта в интервале 0-10 лет.выходные реакции: Итоговый протокол, отражающий в табличном и графическом виде (интерактивные графики) введенные исходные данные, сведения о разделении режимного диапазона на нагрузочные режимные блоки и зоны эксплуатации, основные характеристики частотного диапазона воздействий, данные о статической и динамической составляющей напряжений с раскладками по режимным блокам и частотным диапазонам, оценку исчерпанного и остаточного ресурса с учетом влияния каждого режимного блока, прогноз сроков достижения предельного состояния. Разработанный в рамках НИОКР Прототип рекомендован для внедрения на ГЭС в качестве дополнительного инструмента, позволяющего минимизировать недостатки существующих систем мониторинга и диагностики гидроагрегатов в части оценки усталостных повреждений ресурсоопределяющих элементов гидротурбин, а также снизить влияние человеческого фактора и повысить повторяемость оценок при проведении экспертных ресурсных оценок. Использование Прототипа не требует установки дополнительной аппаратуры, специального обучения персонала и мощных вычислительных компьютеров. Предложенные интерфейсы позволяют легко интегрировать разрабатываемый комплекс с уже установленными на ГЭС системами контроля технического состояния и облегчить сбор необходимой для работы комплекса информации. Результаты НИОКР могут быть использованы планово-техническими отделами, отделами планирования и подготовки ремонтов ГЭС, департаментами эксплуатации, ремонтов и модернизации оборудования управляющих компаний, департаментами оценки рисков страховых компаний для разработки графиков ремонта по фактическому техническому состоянию, для раз