Надежности соединений

При факельном сжигании угольной пыли в каждый момент времени в топке находится ничтожный запас топлива — не более нескольких десятков килограммов. Это делает факельный процесс весьма чувствительным к изменениям расходов топлива и воздуха и позволяет при необходимости практически мгновенно изменять производительность топки, как при сжигании мазута или газа. Одновременно это повышает требования к надежности снабжения топки пылью, ибо малейший (в несколько секунд!) перерыв приведет к погасанию факела, что связано с опасностью взрыва при возобновлении подачи пыли. Поэтому в пылеуголь-ных топках устанавливают, как правило, несколько горелок.

При факельном сжигании угольной пыли в каждый момент времени в топке находится ничтожный запас топлива — не более нескольких десятков килограммов. Это делает факельный процесс весьма чувствительным к изменениям расходов топлива и воздуха и позволяет при необходимости практически мгновенно изменять производительность топки, как при сжигании мазута или газа. Одновременно это повышает требования к надежности снабжения топки пылью, ибо малейший (в несколько секунд!) перерыв приведет к погасанию факела,

Напряжение и конфигурация электрических сетей определяются в известной степени структурой энергосистем. В процессе создания и накопления опыта по эксплуатации энергосистем происходил выбор наиболее рациональных схем электрических сетей, отвечающих основным положениям организации энергосистем и надежности снабжения электроэнергией потребителей.

Формирование и развитие в странах и группах стран крупных специализированных систем энергетики, а также мощных энергетических комплексов, объединяющих экономическими и физико-техническими связями различные отрасли энергетики, повышает роль надежности снабжения потребителей соответствующей продукцией (первичными или вторичными энергоресурсами), во-первых, и резко осложняет решение проблемы обеспечения надежности, во-вторых.

1.1.1. Классификация систем энергетики. Как отмечалось в предисловии, в справочнике рассматриваются методы и математические модели, ориентированные на выработку решений по обеспечению надежности электроэнергетических систем (ЭЭС), газоснабжающих систем (ГСС), нефтеснабжающих систем (НСС), теплоснабжающих систем (ТСС), водоснабжающих систем (ВСС) и их оборудования, т.е. в конечном счете - по обеспечению надежности снабжения потребителей продукцией этих систем (электроэнергией, газом, нефтью и продуктами ее переработки, теплом в виде пара и горячей воды, водой).

Для исследования и обеспечения надежности необходима самая разнообразная информация. В данном случае речь идет лишь о той информации, которая используется или в основном, или только при исследовании и обеспечении надежности СЭ. Это данные о массовых случайных событиях и случайных процессах, воздействующих на системы энергетики и их элементы; о надежности основного оборудования, оборудования и аппаратуры систем управления; о стоимости оборудования в зависимости от уровня его надежности; об удельных ущербах (убытках) от снижения надежности снабжения потребителей продукцией системы, дифференцированные в зависимости от количественных данных, характеризующих использовавшиеся средства обеспечения надежности.

К классу нормативных относятся задачи, решение которых направлено на формирование нормативных требований как по надежности самой системы, так и по надежности снабжения потребителей ее продукцией (см. раздел 7). В числе этих задач: выработка нормативных требований к надежности системы; разработка методических и руководящих указаний по обеспечению надежности СЭ при планировании их развития и при их эксплуатации; выбор показателей надежности снабжения потребителей продукцией СЭ, характеризующих частоту, продолжительность и глубину отказов в бесперебойном их питании и используемых для решения различных задач надежности; определение нормативных значений этих показателей.

Правительство США при содействии Управления энергетических исследований и разработок США монополизировало процессы обогащения уранового топлива в США, но предложенный в свое время президентом Фордом законопроект о надежности снабжения ядерным топливом ставил своей целью помочь частным фирмам проникнуть в эту область ядерной энергетики. Действие принятого в США ограничения по обогащению импортируемого урана, предназначаемого для местного потребления, начиная с 1978 г. должно постепенно ослабевать, пока не прекратится совсем в 1984 г.; по-видимому, правительство США полагало, что американские производители не будут нуждаться в защите после 1984 г. и, возможно, что импортные поставки урана в США будут необходимы для удовлетворения местных потребностей в топливе. При изотопном обогащении урана США отдают предпочтение процессу газовой диффузии, но существуют и другие процессы, как, например, процессы с применением центрифуги и разделительных сопел, разработанные в Европе, а также лазерные методы. В основе лазерного метода лежит разделение различных изотопов урана с помощью монохроматических лазерных лучей. Привлекательность лазерных методов состоит в том, что они обходятся в два раза дешевле и позволяют сэкономить 90 % энергии по сравнению с существующими методами, что является весьма существенным преимуществом. Лазерная технология непроста, применение ее в демонстрационной установке, которую, возможно, доведут до размеров крупной экспериментальной установки, оценивалось 15 млн. долл., когда этот вопрос рассматривала Комиссия по ядерному регулированию в 1976 г. В основе этой установки лежит процесс получения соединений урана в газовой фазе, который находится в стадии исследования в лаборатории Ливермор (США), а молекулярные методы являются предметом изучения

Одним из методов увеличения надежности снабжения является рассредоточение его источников. Основная масса японского импорта нефти поступала из Саудовской Аравии и Ирана, но значительный приоритет отдавался Ираку в связи с развитием с ним общих экономических связей. В 1973 г. начался импорт нефти из КНР, который в 1976 г. составил всего 4 млн. т, а на 1977 г. намечался в объеме 5,18—6,18 млн. т. Япония надеялась на расширение импорта из КНР со временем, по мере преодоления ряда технических и политических трудностей. Нефть из Дацина отличается низким содержанием серы (0,2 %), но высокой вязкостью, что затрудняет ее переработку на японских НПЗ и требует смешения с другими нефтями. Поэтому по чисто техническим и коммерческим условиям промышленники Японии предпочитали бы не брать дацинскую нефть. В гипертрофированном развитии переработки и потребления нефти состоит одна из причин уязвимости экономики Японии. Все развитие ее перерабатывающей промышленности опиралось на дешевую нефть 50-х и 60-х годов. На нефть приходится примерно 70 % потребления первичных энергоресурсов, около 90 % топлива для производства электроэнергии, и 80 % этой электроэнергии потребляется в промышленном и коммерческом секторах — даже алюминиевая промышленность базируется на электроэнергии ТЭС на нефтетопливе, хотя повсеместно эта отрасль ориентируется на дешевую электроэнергию. Подобная экономическая структура болезненно реагирует на любое повышение цен на нефть, поскольку оно затрагивает каждый сектор экономики. Замена нефти практически возможна только импортом угля при высоких затратах на охрану среды либо импортом сжиженного метана при больших затратах на транспортирование и распределение, так что оба варианта имеют существенные недостатки. Единственным методом ослабления зависимости от импорта можно считать экономию энергии во всех направлениях, пока не будут достаточно освоены реакторы-размножители или ядерный синтез. Как видно, зависимость от импортной нефти еще долгое время будет характерной чертой экономики Японии.

Большое значение для надежности снабжения топливом котельных имеет хорошее освещение складов, удобные дороги, состояние железнодорожных путей и подвижного состава, организация и обслуживание транспортных устройств.

где Л^,-/ — необходимая генерирующая мощность в варианте I по энергоносителю /; N^1 — мощность потребителя по энергоносителю /; ДЛ^пот;/ •— потери мощности в варианте I на передачу энергоносителя /; ЛУУс.нг/— расход мощности на собственные нужды в варианте <", относимый на производство энергоносителя /; ДЛ'реэ!/ — резервная мощность в варианте I для обеспечения одинаковой надежности снабжения потребителей энергоносителем /; Эц — объем годовой выработки в варианте I по энергоносителю /; 5П/ — годовой объем энергопотребления по энергоносителю /; ДЭпотг/ — годовые потери энергии в варианте I на передачу энергоносителя /; ДЭс.н// — годовой расход электроэнергии на собственные нужды в варианте I, относимый на производство энергоносителя /,

ние прочности соединения при разборках и повторных сборках; наличие высоких напряжений в деталях и возникновение значительной концентрации напряжений на валах; зависимость нагрузочной способности (надежности) соединения от величины натяга, коэффициента трения и рабочих температур, которые могут изменяться в широких пределах. Детали можно собирать при и ,,,,,„ Р помощи запрессовки, нагрева втулки или охлаждения вала. Запрессовка является дешевым и распространенным способом сборки. Однако при запрессовке происходит частичное срезание — шабровка неровностей и снижение надежности соединений. Для уменьшения шабрения и облегчения сборки сопрягаемые поверхности обрабатывают по 7— 10-му классам шероховатости и выполняют с направляющими фасками (см. рис. 252, а). При сборке с помощью тепловых деформаций срезания неровностей не происходит и поэтому надежность сопряжений обеспечивается при более грубой обработке деталей.

Контактная сварка — основной вид сварки давлением термомеханического класса. Контактная сварка представляет собой процесс образования неразъемных соединений в результате нагрева металла проходящим через контакт электрическим током и пластической деформации зоны соединения под действием сжимающего усилия. Благодаря высокой производительности, надежности

Решение проблемы надежности соединений штуцер-вставки может заключаться в следующих основных мероприятиях:

Таблица 6.15. Коэффициент трения и надежности соединений на высокопрочных болтах

Требуемый для данного соединения натяг определяется в процессе конструирования узла при расчете посадок. В настоящее время для повышения долговечности и надежности соединений

При выборе посадок зубчатых колес на валы надо учитывать, что надежность соединения и передачи в целом возрастает с уменьшением возможных относительных перемещений. С целью повышения надежности соединений при достаточно продолжительной работе рекомендуется использование методов поверхностного упрочнения сопряженных

При работе конденсатора возможна вибрация трубок, что приводит к неблагоприятным условиям работы швов. Для повышения надежности •соединений труб с трубными досками иногда вводится предварительная развальцовка трубок. Ее назначением является, прежде всего, обеспечение плотного прилегания трубок к отверстию в трубной доске, что способствует повышению качества сварного соединения. Можно считать далее, что развальцованные поверхности будут частично воспринимать усилия от поперечной вибрации трубок и тем самым облегчат условия работы шва. При расчете сварных соединений труб с трубными досками наличие развальцовки не учитывается. Предварительная развальцовка труб перед сваркой может рекомендоваться и в других типах теплообменных аппаратов при опасности вибрации трубок.

Классическая задача о распределении нагрузки по виткам резьбы изложена достаточно подробно для широкого класса соединений, включая резьбовые соединё.ния оболочек, шарико-винтовые механизмы и др. Новые результаты/которые приведены в разделах, посвященных оценке концентрации напряжений в резьбе, можно использовать для прогнозирования долговечности резьбовых соединений. Большое внимание уделено экспериментальным результатам исследования несущей способности резьбовых соединений при действии статических и переменных нагрузок. Они дают достаточно полное представление о влиянии конструктивных и технологических факторов, материала, покрытий, точности изготовления, рабочей температуры на работоспособность резьбовых соединений. Даны сведения, необходимые для оценки эксплуатационной надежности соединений (затяжка, свинчиваемость, заедание и др.).

Оценка надежности соединений связана с определением запаса прочности по переменным напряжениям, который отражает запас прочности детали при возрастании переменной нагрузки, а также влияние факторов, увеличивающих опасность разрушения под действием переменной нагрузки.

На практике для повышения надежности соединений с винтами, поставленными с зазором, часто используют дополнительные разгрузочные устройства в виде шпонок, втулок, штифтов (рис. 2.18).

При растяжении элементов со швами, имеющими пониженный предел текучести, наиболее напряженным участком оказывается корень шва, где имеет место и наибольшая концентрация деформаций, и наиболее жесткое напряженное состояние. Такое же положение возникает и в случае, если корень шва находится в растянутой части изгибаемого сечения. К этому надо добавить, что в корневой части металл шва за счет большего перемещения с основным металлом может иметь пониженные вязкость и пластичность. Здесь же и наиболее вероятно образование дефектов (непроваров, холодные трещины). Все это может спровоцировать хрупкое разрушение в корневой части шва, которое, возможно, приведет к хрупкому разрушению всего сечения. Для повышения надежности соединений можно рекомендовать использование композитных швов, у которых корень заварен более пластичным, не менее прочным материалом. При этом равнопроч-ность соединения может быть обеспечена за счет контактного упрочнения.