Краткий обзор сегодня многие гидроэлектростанции сталкиваются с серьезными проблемами, связанными с внезапным появлением опасных трещин в ключевых компонентах гидротурбин. Это особенно верно для больших гидравлических агрегатов

6 Результаты и обсуждение
Возможности предлагаемого подхода к прогностической аналитике как способа интеллектуального обслуживания гидравлических турбин могут быть продемонстрированы на некоторых примерах. Решения, представленные ниже, были получены с использованием предложенной системы прогнозной аналитики. Демоверсию предлагаемой системы прогнозирования на примере рабочего колеса для большой гидравлической турбины Фрэнсиса вы можете найти по ссылке http://bi.vdi-service.ru:443/ (переключатель английский/русский находится в правом верхнем углу).
Одним из ключевых преимуществ предлагаемой системы прогнозирования является учет влияния эксплуатационных факторов на срок службы гидротурбины, в том числе на непроектных режимах работы. Влияние нестандартных режимов работы на срок службы оборудования можно увидеть, сравнив время работы и исчерпанный ресурс для базового и пикового режимов. Пиковые режимы характеризуются длительной работой в выключенных режимах, частыми переключениями мощности, большим количеством запусков и остановок. Работа в базовом режиме предполагает долгосрочную эксплуатацию в зоне BEP с 10-12 запусками/остановками в год.
В таблицах 3 и 4 приведены исходные данные для расчета по режимам работы и результаты оценки исчерпанного и остаточного срока службы для двух сценариев (базового и пикового) с одинаковым общим временем работы 240 000 ч в течение 50 лет. На рис. 6 показано распределение времени работы и срока службы для базового и пикового сценариев.
Анализ приведенных выше диаграмм показывает:

• 
  исчерпанный срок службы сильно варьируется для различных диапазонов режимов работы;
  
• 
  запуски и остановки вносят большой вклад в общий срок службы, несмотря на их очень короткое время работы; для представленных данных:
  

общее время работы при запуске и остановках составляет менее 0,014%, но исчерпанный ресурс составляет более 5,4% для базового режима и 0,14% от времени работы против 12,2% от срока службы для пикового режима;

• 
  значительный разрыв в сроке службы между базовым и пиковым сценариями (более 27% или около 100 лет с одинаковым общим временем работы);
  
• 
  максимумы диаграммы исчерпанного срока службы не соответствуют максимумам диаграммы рабочего времени;
  
• 
  сравнение рабочего времени и исчерпанного срока службы позволяет выявить неоптимальные режимы работы и учесть их влияние на долгосрочные прогнозы для прогнозирования возникновения трещин на ранней стадии.
  

7 Вывод
Представлена система прогнозной аналитики для индивидуальной оценки срока службы гидротурбины по критериям усталости. Система тщательно рассматривает все режимы работы (фактические и ожидаемые), учитывает вклад каждого режима в общее накопленное усталостное повреждение. Предлагаемое решение подходит для всех типов и конструкций гидравлических турбин. В нем учтены все индивидуальные конструктивные особенности и технологии изготовления за счет использования отдельных моделей цифрового матричного типа в качестве цифрового двойника оборудования. Отличительной особенностью предлагаемого решения является возможность оперативного сравнительного анализа различных сценариев на горизонте не менее 10 лет с целью выбора оптимальной стратегии использования гидротурбины с учетом критериев срока службы.
Предлагаемая система позволяет прогнозировать усталостные трещины в ключевых компонентах гидротурбины на ранней стадии. Это помогает внедрить интеллектуальное обслуживание оборудования, основанное на разработке наиболее эффективной, разумной и экономичной стратегии использования оборудования ГЭС путем реализации только оптимальных сценариев использования оборудования. Использование предлагаемой системы позволит снизить частоту аварий и незапланированных отключений за счет оптимальных сроков проведения необходимых ремонтов и перехода от планового технического обслуживания к техническому обслуживанию по состоянию.