ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

Гидротурбины, гидроаккумуляционные насосы и турбонасосы. Восстановление и повышение эксплуатационных характеристик

IEC 62256:2008

Hydraulic turbines, storage pumps and pump-turbines— Rehabilitation and performance improvement (MOD)

Издание официальное

Москва

Стандартмнформ

2014

Предисловие

1    ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательского института энергетических сооружений» (ОАО «НИИЭС») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного стандарта, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом ТК 330 «Процессы, оборудование и энергетические системы на основе возобновляемых источников энергии»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 сентября 2012 г. № 382-ст

4    Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к международному стандарту МЭК62256:2008 «Гидротурбины, гидроагрегаты ГАЭС и турбонасосы. Восстановление и повышение рабочих характеристик» (IEC 62256:2008 «Hydraulic turbines, storage pumps and pump-turbines — Rehabilitation and performance improvement»), при этом:

•дополнительные слова (фразы, показатели и их значения), учитывающие потребности национальной экономики Российской Федерации и особенности российской стандартизации, выделены курсивом:

- наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного стандарта МЭК для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5)

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТР 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок—в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

©Стандартинформ, 2014

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ Р 55003-2012

Содержание

1    Область применения....................................... 1

2    Нормативные ссылки....................................... 1

3    Термины и определения...................................... 2

4    Причины проведения ремонтных    работ.............................. 2

4.1    Основные положения..................................... 2

4.2    Увеличение надежности и коэффициента производительности................. 4

4.3    Продление срока службы и восстановление производительности............... 5

4.4    Повышение производительности............................... 5

4.5    Повышение уровня безопасности станции........................... 5

4.6    Нормативные и социальные вопросы и проблемы охраны окружающей среды......... 5

4.7    Снижение затрат на ремонтные работы и эксплуатацию.................... 6

4.8. Прочие причины выполнения    ремонтных работ........................ 6

5    Фазы проекта ремонтных работ.................................. 6

5.1    Общие положения...................................... 6

5.2    Решение по организации................................... 8

5.2.1    Основные положения.................................. 8

5.2.2    Необходимая экспертиза................................ 8

5.2.3    Подготовка контракта.................................. 8

5.3    Углубленная оценка...................................... 9

5.3.1    Основные положения.................................. 9

5.3.2    Анализ реализуемости — Этап 1............................. 9

5.3.3    Анализ реализуемости — Этап 2............................. 10

5.3.4    Детальное исследование................................ 10

5.4    Специфико-технические требования на фазе подготовки к тендерам.............. 14

5.4.1    Основные положения.................................. 14

5.4.2. Технические требования................................ 14

5.4.3    Тендерная документация и оценка тендеров....................... 14

5.4.4    Заключение контракта.................................. 15

5.5    Выполнение проекта..................................... 15

5.5.1    Модельные испытания.................................. 15

5.5.2    Проектирование, конструкция, монтаж и тестирование.................. 15

5.6    Оценка результатов и соответствие гарантии......................... 15

5.6.1    Общие положения.................................... 15

5.6.2    Оценка работы турбины................................. 16

5.6.3    Оценка работы генератора................................ 16

5.6.4    Бонусы и штрафные санкции.............................. 16

6    Составление графика работ, анализ стоимостей и рисков..................... 16

6.1    Составление графика..................................... 16

6.1.1    Основные положения.................................. 16

6.1.2    Составление графика — фазы оценки, анализа реализуемости и детального исследования .......................................... 17

6.1.3    Оценка компонента графика сравнительных вариантов.................. 17

6.1.4    Спецификация планирования и тендерная фаза..................... 18

6.1.5    Составление графика фаз выполнения проекта...................... 18

6.2    Экономический и финансовый анализ............................. 19

6.2.1    Основные положения.................................. 19

6.2.2    Расчет прибыли..................................... 19

6.2.3    Определение ожидаемых выгод............................. 20

6.2.4    Определение ожидаемых затрат и выгод........................ 21

6.2.5    Анализ чувствительности................................ 22

6.2.6    Заключительные положения............................... 22

6.3    Анализ рисков........................................ 22

6.3.1 Основные положения.................................. 22

III

6.3.2    Риски, связанные с недостижением заданных характеристик при ремонтно-восстановительных работах ....................................

6.3.3    Риск продолжения работы без проведения ремонтных работ..............

6.3.4    Увеличение риска простоя...............................

6.3.5    Финансовые риски...................................

6.3.6    Риск объема проекта.................................

6.3.7    Другие риски.....................................

7    Оценка и определение объема работ..............................

7.1    Общие положения.....................................

7.2    Оценка места........................................

7.2.1    Гидрология......................................

7.2.2    Актуальные данные по выработке энергии.......................

7.2.3    Проблемы охраны окружающей среды, социальные и нормативные вопросы.....

7.3    Оценка турбины.......................................

7.3.1    Общие положения...................................

7.3.2    Оценка целостности турбины..............................

7.3.3    Остаточный срок службы...............................

7.3.4    Оценка работы турбины................................

7.4    Оценка вспомогательного оборудования..........................

7.4.1    Основные положения.................................

7.4.2    Генератор и упорный подшипник............................

7.4.3    Регулятор турбины...................................

7.4.4    Впускные и выпускные затворы турбины, клапан сброса давления...........

7.4.5    Дополнительное оборудование............................

7.4.6    Оборудование для подъема, демонтажа и ремонта..................

7.4.7    Шлюзы и прочие водные каналы............................

7.4.8    Последствия изменений в гидравлической энергии станции (напоре)..........

8    Проектирование гидравлической конструкции и варианты оценки работы............

8.1    Общие положения.....................................

8.2    Расчет гидравлической конструкции.............................

8.2.1    Основные положения.................................

8.2.2    Роль ВГД.......................................

8.2.3    Процедура анализа ВГД................................

8.2.4    Точность результатов ВГД...............................

8.2.5    Как ВГД используется для восстановления......................

8.2.6    ВГД против испытаний с использованием модели...................

8.3    Испытания с использованием модели............................

8.3.1    Основные положения.................................

8.3.2    Сравнение испытаний с использованием модели...................

8.3.3    Содержание испытаний с использованием модели...................

8.3.4    Применение модельных испытаний..........................

8.3.5    Место проведения исследования модели.......................

8.4    Проверка технических характеристик прототипа.......................

8.4.1    Основные положения.................................

8.4.2    Точность проверки технических характеристик прототипа................

8.4.3    Виды проверок технических характеристик прототипа.................

8.4.4    Оценка результатов..................................

9    Спецификация.........................................

9.1    Основные положения....................................

9.2    Исходные стандарты....................................

9.3    Информация, которая должна содержаться в тендерной документации...........

9.4    Документы, которые необходимо составить в ходе проекта.................

Библиография...........................................

ГОСТ Р 55003-2012

Введение

Настоящий стандарт предназначен для использования при определении, оценке и проведении ремонтных работ или работ, связанных с улучшением качества работы гидравлических турбин, гидроагрегатов или гидронасосов.

Настоящий стандарт распространяется на турбины, гидроагрегаты и насос-турбины всех размеров и следующих типов:

-    радиально-осевую турбину;

-    турбину Каплана;

-    рабочее колесо;

-    Пельтон (только турбины);

-    капсульную гидротурбину.

Настоящий стандарт может использоваться проектировщиками, изготовителями, организациями, эксплуатирующими гидроустановки, специалистами, осуществляющими надзор, с целью:

-    обоснования необходимости ремонта или модернизации;

-    обоснования объема работы и финансирования;

-    обоснования спецификации;

-    оценки результатов.

Настоящий стандарт рекомендуется использовать в качестве:

-    справочного документа в процессе принятия решений;

• обширного источника информации о ремонте;

-    справочного документа при определении ключевых этапов ремонтного процесса;

-    справочного документа при определении пунктов, которые должны быть затронуты при принятии решений.

V

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Гидротурбины, гидроаккумуляционные насосы и турбонасосы. Восстановление и повышение эксплуатационных характеристик

Hydraulic turbines, storage pumps and pump-turbines Rehabilitation and performance improvement

Дата введения — 2014 — 01 — 01

1    Область применения

Настоящий стандарт распространяется на гидравлические турбины, аккумулирующие насосы и насосы-турбины всех размеров и следующих типов:

-    радиально-осевую турбину;

•турбину Каплана;

-    рабочее колесо;

-    турбину Пельтона;

-    капсульную гидротурбину.

Примечание — Сведения о турбинах или их узлах, приведенные в настоящем стандарте, равнозначно распространяются на аккумулирующие насосы и насосы-турбины и их узлы.

Отдельные положения стандарта могут быть использованы для другого оборудования электростанции. которое может влиять на ремонт турбин, аккумулирующих насосов или насосов-турбин, и наоборот.

Настоящий стандарт может использоваться при подготовке, оценке и проведении ремонтных работ или улучшения качества работы гидравлических турбин, аккумулирующих насосов или насосов-турбин.

Настоящий стандарт может использоваться владельцами, консультантами или поставщиками. Настоящий стандарт предназначен для использования с целью;

-    обоснования необходимости ремонта или совершенствования оборудования;

-    обоснования объема работ и финансирования;

• обоснования спецификации;

-    оценки результатов.

Настоящий стандарт предназначен для использования в качестве:

-    руководства при принятии решений;

-    обширного источника информации о ремонте;

-    руководства при определении ключевых этапов ремонтного процесса;

-    руководства при определении вопросов, которые должны быть затронуты при принятии решений.

Настоящий стандарт не предназначен для использования в качестве детального технического руководства или руководства по эксплуатации.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 28446-90 (МЭК 609—78) Оценка кавитационной эрозии в гидротурбинах, насосах гидроаккумулирующих станций и насосах-турбинах (МЭК 60609:1978 «Турбины гидравлические, насосы гидроаккумулирующих станций и насосы-турбины. Оценка навигационных разрушений». MOD)

Издание официальное

ГОСТ 28842-90 (МЭК 41—63. МЭК 607—78) Турбины гидравлические. Методы натурных приемочных испытаний (МЭК 60041:1963 «Международный кодекс нолевых приемо-сдаточных испытаний гидротурбин»; МЭК 60607:1978 «Термодинамический метод измерения эффективности гидротурбин, гидроаккумуляционных насосов и турбонасосов»)

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия) Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку

3    Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1    восстановление (refurbishment): Возвращение механической целостности, обычно с возвращением рабочих характеристик;

3.2    замена (replacement): Замена элементов турбины, аккумулирующего насоса или насоса-турбины.

Примечание — Данное определение может относиться в целом к гидравлической машине, если массогабаритные характеристики позволяют ее замену при ремонте

3.3    модернизация (modernization). Улучшение показателей качества или замена устаревших технологий.

3.4    наращивание ресурсов (upgrade or upgrading): Возвращение механической целостности или эффективности.

3.5    переборка (overhaul): Возвращение механической целостности в процессе проведения ремонтных работ.

3.6    перепланирование (redevelopment): Замена станции или изменения в гидравлике и гидрологии площадки, связанные с изменением режима работы станции.

3.7    повышение номинального значения (uprating): Увеличение паспортной мощности за счет повышения эффективности или улучшения технических характеристик.

3.8    ремонтные работы (rehabilitation): Реставрация производственной мощности оборудования и/или эффективности оборудования до уровня, свойственного новому оборудованию.

Примечание — Реставрация производственной мощности оборудования и/или эффективности понимается в сочетании с увеличением срока службы оборудования путем восстановления механической и функциональной целостности

3.9    улучшение технических характеристик (performance improvement): Увеличение мощности и/или эффективности по сравнению с первоначальными (может входить в состав ремонтных работ).

4    Причины проведения ремонтных работ

4.1 Основные положения

Гидроэлектрические генерирующие установки относятся к самым прочным, надежным, износостойким сооружениям и оборудованию. Прочность оборудования позволяет владельцам эксплуатировать установки без необходимости проведения ремонта в течение долгого времени. Срок надежной работы турбины до проведения необходимых плановых ремонтных работ составляет от 30 до 50 лет в зависимости от типа изделия, конструкции, качества изготовления, интенсивности эксплуатации и других критериев. Ожидаемые сроки службы гидроэлектростанции и ее подсистем до проведения ремонтных работ приведены в таблице!.

ГОСТ P 55003—2012

Таблица 1 — Ожидаемый срок службы гидроэлектростанции и ее подсистем до проведения ремонтных работ

Подсистема гидроэлектростанции Ожидаемый срок службы (годы) Факторы Строительные работы Плотины, каналы, туннели, полости, резервуары. уравнительные башни От 60 до 80 Продолжительность разрешения на использование водоема, качество работ, уровень разрушений, безопасность, уровень воды Структуры электростанций, структуры управления водным режимом, водосбросы, песколовушки, шлюзы, стальные облицовки, дороги, мосты От 40 до 50 Общие условия, прилагаемые усилия, качество материала, технический уровень, безопасность, качество стали, коррозия, эксплуатация Механические установки Гидравлические машины Турбины Каплана и капсульные гидротурбины. Радиально-осевые турбины. Пельтон и турбины с неподвижной лопастью Пропеллерные турбины От 25 до 50 От 30 до 50 Безопасность работы, уровень воды, кавитация, повреждение, эрозия, коррозия, трещины, ухудшение показателей эффективности. улучшение качества работы Электрические установки Аккумуляторы, аппаратура постоянного тока От 10 до 20 Трансмиссионные линии энергии Тяжелое механическое оборудование и вспомогательные части Щелевые литники, сегментные затворы, дисковые поворотные клапаны, сферические клапаны, краны, вспомогательное механическое оборудование От 25 до 40 Качество материала, рабочие условия, соображения безопасности, качество оборудования, прилагаемые усилия, улучшение качества работы Электрические установки Генераторы, трансформаторы От 25 до 40 Состояние обмотки и сердечника, чистота, безопасность работы, технический уровень, общее состояние, качество оборудования, эксплуатация Высоковольтный распределитель, вспомогательное электрическое оборудование, оборудование для управления От 20 до 25 Аккумуляторы, аппаратура постоянного тока От 10 до 20 Трансмиссионные линии энергии Стальная опора Бетонная опора Деревянные опоры Линии и кабели От 30 до 50 От 30 до 40 От 20 до 25 От 25 до 40 Полоса отвода, коррозия, безопасность работы, климатические условия, качество материала, современный технический уровень, мощность и условия

3

Однако со временем все генерирующее оборудование неизбежно изнашивается, что приводит к снижению эффективности работы, надежности и срока эксплуатации. При принятии решения о дальнейшей эксплуатации генерирующих устройств необходимо учитывать взаимосвязанные вопросы, касающиеся прибыли, стоимости эксплуатации, надежности работы оборудования, работоспособности, безопасности и роли генерирующих устройств в единой электроэнергетической системе. Несвоевременное проведение капитального ремонта может привести к поломке основных узлов и агрегатов либо к снижению эффективности работы станции. Прекращение эксплуатации генерирующих устройств не освобождает владельца от ответственности за эксплуатацию бетонных сооружений, регулирование потоков и любых других вопросов, которые касаются гидротехнического сооружения.

Главной причиной проведения ремонтных работ является обеспечение быстрого возврата инвестиций.

Среди других причин проведения ремонтных работ можно выделить следующие причины:

1)    повышение надежности и работоспособности;

2)    увеличение срока службы и возвращение работоспособности;

3)    улучшение рабочих характеристик;

а)    эффективности;

б)    мощности;

в)    снижение изнашивания, вызванного кавитацией;

г)    увеличения эксплуатационного диапазона;

4)    улучшение безопасности установки;

5)    решение вопросов окружающей среды, социальных или нормативных вопросов;

6)    снижение затрат на эксплуатацию;

7)    решение других вопросов:

a)    соблюдение государственного регулирования;

b)    решение политических вопросов;

c)    повышение имиджа компании;

d)    изменение гидрологических условий;

e)    изменение рыночных условий.

Ремонтные работы необходимо начинать до возникновения регулярных и частых проблем с установкой. как например: неполадки обмотки генератора, трещины главного рабочего колеса, кавитационная эрозия, отказ подшипника или сдвиг фундамента (основания), который вызовет смещение оборудования. Когда установка будет находиться в таком состоянии, то станет ясно, что техническую и экономическую оценку состояния следовало выполнить несколькими годами ранее. Оценку состояния установки следует осуществлять заблаговременно. Если время оценки состояния установки приближается к окончанию срока службы станции или ее оборудования, то ремонт может быть неэффективным. Неполадки, обусловленные снижением (потерей) нормированных показателей станции в процессе эксплуатации, являются реальной угрозой и могут привести к катастрофическим последствиям. Поэтому для улучшения показателей станции необходимо своевременно проводить ремонтные работы, что приведет к повышению надежности или увеличению срока службы.

Обычно новый срок службы турбины после ремонта составляет 25 лет и более при нормальной эксплуатации. Остаточный срок службы генерирующей установки зависит от суммарных остаточных сроков службы каэдого индивидуального компонента группы. Поэтому остаточный срок службы может быть определен только путем оценки всех групповых компонентов, включая бетонные сооружения.

После ремонта характеристики установки должны соответствовать характеристикам новой установки.

4.2 Увеличение надежности и коэффициента производительности

Профилактические работы могут значительно увеличить надежность и коэффициент полезного действия устройств. После проведения ремонтных работ можно достичь коэффициента полезного действия вплоть до 98 %. Как правило, это приводит к уменьшению потерь доходов, связанных с наличием устройств, не работающих во время плановых перерывов, и уменьшением незапланированных простоев.

ГОСТ P 55003—2012

Вынужденные перерывы для незапланированных ремонтных работ обычно стоят намного дороже, чем аналогичные запланированные ремонтные работы, особенно при последующей оценке результатов.

4.3    Продление срока службы и восстановление производительности

Срок службы турбины можно увеличить за счет ремонтных работ или замены узлов турбины. Рабочие характеристики и механическая надежность машины могут быть восстановлены практически до состояния, аналогичного новому, гарантируя безопасную и надежную работу в течение долгого времени.

Восстановление производительности в целом достигается путем восстановления проточной части и герметизирующих переходников до состояния нового изделия, хотя для проточной части вне направляющего аппарата и переходников это не всегда экономически оправдано, поэтому часто используется термин «аналогичный новому».

Ожидаемое продление срока службы турбины будет в значительной степени зависеть от типа машины и от рабочих условий до и после профилактических работ. Однако если выполнена основная работа, то будет достигнуто продление срока службы на 25 лет и более.

4.4    Повышение производительности

Прогресс в области проектирования турбин, тестирования, материалов, технологий производства и контроля послужил основанием для увеличения производительности и эффективности, а так же снижения кавитационного изнашивания. Если отсутствует кавитационное изнашивание в существующем оборудовании. то замена на новое современное оборудование должна обеспечить его характеристики на прежнем уровне или улучшить их. Величина, на которую можно увеличить производительность зависит также от гидротехнического сооружения. В большинстве случаев экономически обоснованным является замена рабочего колеса и, иногда, лопаток направляющего аппарата, особенно если устройство разбирается и повторно собирается в процессе ремонтных работ, направленных на продление срока службы или повышение надежности.

В некоторых случаях выработка электроэнергии может увеличиваться путем увеличения специфических гидравлических устройств на площадке, если конечно изменения структуры устройств для удержания воды и трубопроводов или каналов являются экономически эффективными. Обычно требуется получение административного разрешения на изменение параметров управления водой.

В обоснованных случаях может быть изменена скорость вращения устройства.

4.5    Повышение уровня безопасности станции

Без действующей программы по ремонтным и профилактическим работам будет постоянно возрастать риск возникновения неисправностей, обусловленных окончанием срока службы и соответствующими отказами устройств, которые могут повлечь за собой экономическую и гражданскую ответственность.

Особое внимание должно быть уделено определению рисков для последовательной цепочки узлов, когда появляется неисправность в основном узле, вызывающая неисправности взаимосвязанных с ним других узлов. Примером такой последовательности является возникающая неисправность в лопатке рабочего аппарата в результате эрозии или трещин. При взаимодействии неисправной лопатки рабочего аппарата с лопастями рабочего колеса возникают неисправности взаимосвязанных узлов: рабочего колеса, опорного кольца, нижнего кольца, облицовки камеры рабочего колеса и статорного кольца. В практике эксплуатации имеются зарегистрированные случаи таких последовательных повреждений. Данный вид разрушений должен быть принят во внимание для продления срока службы турбины, в связи с чем необходимо выполнение обязательных качественных ремонтных работ и профилактических мероприятий.

4.6    Нормативные и социальные вопросы и проблемы охраны окружающей среды

При проведении профилактических работ на гидроэлектростанции без дополнительной остановки работ могут быть проведены улучшающие мероприятия, направленные на:

• уменьшение загрязняющих веществ в воде;

5