Статистическая (регрессионная) прогнозная модель

Статистическая (регрессионная) прогнозная модель строится на базе обработки данных натурных измерений диагностического показателя за предыдущий период.

В настоящее время существует большое количество промышленных программ, позволяющих оперативно проводить регрессионный анализ силами службы эксплуатации. Самой распространенной из таких программ является входящая в пакет Microsoft Office электронная таблица Excel. В главном меню Excel имеется меню «сервис» - «анализ данных», которое предоставляет пользователю возможность статистической обработки данных, в том числе и построение регрессионных зависимостей.

Приложение Р
НАЗНАЧЕНИЕ ДИАГНОСТИРУЕМЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СОСТОЯНИЯ И ИХ КРИТЕРИАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ДЛЯ ГТС, ГРЭС И ТЭС (НА ПРИМЕРЕ ЗОЛОШЛАКООТВАЛА КИРОВСКОЙ ТЭЦ-3)

Гидротехнические сооружения ГРЭС и ТЭС_Г работающих на твердом топливе, имеют в своем составе золошлакоотвал (ЗШО), который, являясь сложным напорным ГТС, обладает рядом специфических особенностей:

совпадение сроков строительства и эксплуатации; только в период строительства первичной дамбы золошлакоотвал, как правило, еще не эксплуатируется. В дальнейшем, в период эксплуатации, осуществляется многократное поочередное возведение его элементов: намыв золошлакового материала, отсыпка на нем дамб ярусов наращивания и т.д., таким образом, параметры конструкции сооружения изменяются во времени;

возведение сооружения из материала, свойства которого обусловлены процессом намыва, и улучшить или изменить их каким-либо другим способом практически невозможно; в дальнейшем ЗШМ служит основанием, а иногда используется в качестве строительного материала для возведения ярусов наращивания ограждающих и разделительных дамб;

различие функций, выполняемых напорными элементами золошлакоотвала: дамбами первичной, разделительной и ярусов наращивания, а также упорной призмой сооружения по мере его роста; каждый из этих элементов вступает в работу по мере возведения самостоятельно или совместно с другими элементами. С увеличением высоты сооружения усиливается роль намытого материала в формировании откоса, наружная грань которого образована первичной дамбой и дамбами наращивания. Главным элементом откоса становится намытый ЗШМ - он обеспечивает надежность сооружения и возможность его наращивания и т.д.

При назначении контролируемых показателей состояния и определении их критериальных значений ЗШО и его элементов необходимо учитывать специфику эксплуатации золошлакоотвалов в целом, а также конкретного сооружения в частности.

При оценке состояния эксплуатируемого ЗШО необходимо контролировать качественные и количественные показатели состояния, а также нагрузки и воздействия с целью контроля соответствия параметрам и значениям, при которых были определены критериальные значения контролируемых показателей К1 и К2.

Перечень контролируемых качественных диагностических показателей состояния ЗШО и соответствующие критерии безопасности приведены в таблице П.Р.1.

Таблица П.Р.1 - Качественные показатели состояния золошлакоотвала

№ п.п.	Критерии состояния	Критериальные значения качественных показателей
Ограждающая дамба: упорная призма, первичная дамба, дамба яруса наращивания
1	К1	- отсутствие продольных трещин вдоль гребня, оползания; - отсутствие размыва: верхового и низового откосов поверхностными водами; - отсутствие поперечных трещин, высачивания воды на откосы, ходов сосредоточенной фильтрации грифонов, оплывания откосов; - локальные просадки грунта, промоин на низовом откосе
2	К2	- вертикальные трещины в направлении уреза воды, заметные деформации профиля низового откоса; - деформации профиля ограждающей первичной дамбы и конусов выноса грунта
Дренажная канава
3	К1	- отсутствие оплывания откосов канавы, грифонов, наличие взвеси;
4	К2	- вынос грунта из грифонов
Водосбросные колодцы
5	К1	- отсутствие засорения сороудерживающих конструкции; - исправность шандор;
6	К2	- перекос конструктивных элементов колодца; - засорение сороудерживающих конструкций колодца
Технология намыва
7	К1	- местоположение отстойного пруда, режим работы выпусков соответствует проекту
8	К2	- режим намыва, работа выпусков значительно отличается от проектных требований

Ниже приводятся количественные диагностические показатели состояния эксплуатируемого ЗШО, измеряемые с помощью технических средств и вычисляемые на основе измерений:

1) положение поверхности депрессии фильтрационного потока в теле упорной призмы дамбы (ограждающей и разделительной) ЗШО, определяемое исходя из условия устойчивости, фильтрационной прочности сооружения и технологии намыва золошлакового материала;

2) перемещения и деформации элементов ограждающей дамбы ЗШО и упорной призмы в целом;

3) фильтрационный расход профильтровавшейся воды из ЗШО;

4) температурный режим тела и основания дамб ЗШО (показатель для сооружений, расположенных в Северной строительной климатической зоне);

5) поровое давление в теле и основании упорной призмы ЗШО;

6) размеры пляжа, намываемого из золошлакового материала;

7) уровни воды в отстойном пруду (превышение гребня над отметкой заполнения ЗШО) определяются из условия примыкания отстойного пруда к откосу дамбы и класса сооружения [26];

8) величина остаточной емкости ЗШО (за К2 принимается проектный объем заполнения ЗШО, определенный для проектной отметки первичной дамбы или дамбы яруса наращивания);

9) пропускная способность водосбросного устройства (контролируемый показатель - расход сбрасываемой воды, К1 - величина расхода на текущий момент заполнения ЗШО, К2 - величина расхода при максимальном заполнении для данной отметки яруса наращивания).

Примечание - Для первых пяти пунктов перечисленных показателей состояния ЗШО принцип определения критериальных значений К1 и К2 тот же, что и для сооружений из грунтовых материалов (см. приложения Е, Ж, И, Л), с учетом специфики конструктивных особенностей сооружения, условий строительства и эксплуатации. Для шестого диагностического показателя состояния ЗШО определение К1 необязательно.

Необходимо также контролировать размеры упорной призмы и ее элементов, физико-механические характеристики намываемого в тело яруса наращивания ЗШМ, уклон и параметры фракционирования по зонам намываемого в отвал золошлакового материала [23].

Одним из условий безопасной эксплуатации ЗШО является наличие резервной емкос­ти (секции), позволяющей в случае аварии переключить подачу пульпы, не останавливая работу станции.

Ниже приводится определение критериальных значений диагностических показателей состояния на примере золошлакоотвала № 2 Кировской ТЭЦ-3 (рис. Р.1).

В состав эксплуатируемого (с 1970 г.) гидротехнического комплекса КТЭЦ-3 входят ГТС системы гидрозолоудаления (ГЗУ) и системы техводоснабжения.

Система гидр о золоудаления - оборотная, способ подачи пульпы на отвал - напорный, осуществляется магистральным и распределительным золошлакопроводом. Система возврата осветленных вод на ЗШО № 2 представлена насосной станцией, водоводами осветленной воды, шахтными колодцами с коллекторами. Согласно проекту, ЗШО № 2 является сооружением III класса. Тип золошлакоотвала в соответствии с классификацией [26] - второй, с дамбами ярусов наращивания из золошлакового материала (ЗШМ); по рельефу местности - пойменный. Система отвода атмосферных и фильтрационных вод представлена дренажной канавой и трубчатым дренажом (секция № 3), уложенным в междамбовом пространстве. Система намыва ЗШМ осуществляется по распределительным золошлакопроводам рассредоточенным способом от дамбы к прудку, что позволяет создавать пляж из ЗШМ по всему периметру дамб.

Условные обозначения:

◩ - водосбросные колодцы;

_____ - золошлакопроводы;

⊸⊸⊸ - пьезометрические створы с пьезометрами;

▭ - насосное станции

P∙ - расходомер;

- репер, его номер отметка, м;

О - работающие пьезометры;

Ä рекомендуемые пьезометры;

_____ - водосбросный коллектор

При разработке использованы: чертеж «Промплощадка ТЭЦ-3», ТЗ-6582 и «Проект расширения золоотвала Кировской ТЭЦ-3».

Часть 1. ПЗ. ВНИПИЭнергопром, С-3 отделение, Ленинград, № 097. ПТ-00.000.001, 1985 г. Размещение КИА показано в соответствии с исполнительной съемкой, выполненной Кировской ТЭЦ-3 в 1997 г. и 1998 г.

Рис. Р.1. План размещения КИА на золошлакоотвале № 2

Кировской ТЭЦ-3

Система технического водоснабжения - прямоточная, водозабор осуществляется из р. Вятки, ГТС системы ТВС представлены: береговой насосной станцией, напорными водоводами, закрытым железобетонным самотечным каналом, открытым отводящим каналом.

Проведенный анализ опасностей, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации ГТС КТЭЦ-3, показал, что к возможной аварии, способной привести к чрезвычайной ситуации может привести отказ ЗШО в результате прорыва ограждающей дамбы, поэтому в соответствии с Федеральным законом «О безопасности гидротехнических сооружений» и «Методикой», критерии безопасности следует разрабатывать для ЗШО № 2.

На ЗШО № 2 силами эксплуатационного персонала КТЭЦ-3 регулярно осуществляется визуальный и инструментальный контроль за состоянием дамб секции № 2 с помощью следующей контрольно-измерительной аппаратуры (КИА): 1 репер, 14 пьезометров, 1 расходомер, мерные рейки и вешки, и включает контроль за фильтрационным и геодезическим режимом, параметрами внешних воздействий и нагрузок. Измеряемыми диагностическими показателями состояния являются:

отметки уровней воды в пьезометрах, критериальные значения которых определяются исходя из устойчивости и фильтрационной прочности дамб;

отметка заполнения ЗШО (возвышение гребня последнего яруса наращивания над уровнем заполнения ЗШО);

размер намываемого из ЗШМ пляжа; фильтрационный расход;

пропускная способность водосбросного колодца.

Инструментальный контроль осуществляется в соответствии с требованиями ПТЭ [4], [23] и местной «Инструкцией по эксплуатации» следующим образом: 1 раз в квартал изме­ряются уровни воды в пьезометрах, ежедневно определяется отметка заполнения ЗШО № 2 и размер намываемого пляжа.

Визуальными наблюдениями осуществляется ежедневный контроль за качественными показателями состояния, а именно контролируется:

состояние гребня и откосов первичной дамбы, дамб ярусов наращивания, междамбового пространства, упорной призмы в целом;

технология намыва - работа выпусков, наличие пляжа;

целостность золошлакопроводов, соединений и выпусков; целостность и водопропускная способность водосбросных колодцев;

состояние дренажной канавы.

К количественным диагностическим показателям состояния ЗШО, контроль за которым позволяет оперативно и достоверно оценивать эксплуатационную надежность ЗШО № 2, относятся;

отметки уровней воды в пьезометрах; отметка заполнения ЗШО; размер намываемого пляжа.

Для каждого измеряемого диагностического показателя состояния определяются в соответствии с «Методикой» критериальные значения К1 и К2 для основного и особого сочетания нагрузок, соответственно.

Расчеты ведутся в соответствии со СНиП 2.06.05-84* для двух групп предельных состояний, в результате выполняется оценка устойчивости (прочности), фильтрационной прочности и деформаций сооружения.

Расчеты устойчивости откосов первичной дамбы, дамб ярусов наращивания и упорной призмы в целом проводились в соответствии с требованием СНиП 2.06.05-84* в предпо­ложении кругло цилиндрических поверхностей скольжения по методу ВНИИГ-Терцаги с учетом всех фактических сил и нагрузок (в том числе от транспорта), действующих на сооружение.

Расчеты фильтрационной прочности проводились в соответствии с требованиями СНиП 2.02.02-85, СНиП 2.06.05-84*.

Расчеты по оценке деформации не осуществлялись, поскольку на ЗШО № 2 отсутствует соответствующая КИА, позволяющая контролировать осадки и другие виды деформаций сооружения.

В качестве примера приведем определение критериев безопасности для дамб ЗШО № 2 в районе пьезометрического створа № 4 секции № 2 (рис. Р.2). Фактические параметры дамб для выбранного характерного поперечного сечения на указанном створе по данным исполнительной съемки приведены в таблице П.Р.2.

В соответствии с «Методикой» для рассматриваемого примера - поперечное сечение упорной призмы секции № 2 в районе пьезометрического створа № 4 - выбрана и откорректирована расчетная модель на основе анализа данных проектных материалов, геотехконтроля, проводимого на сооружении, многолетних натурных наблюдений за состоянием ЗШО, фактических значений физико-механических характеристик тела, основания дамб и намываемого ЗШМ, а также исполнительной и батиометрической съемки, позво­ляющей оценить реальные параметры сооружения и намытого ЗШМ.

Для откалибр о ванной расчетной модели в соответствии с [22] установлены следующие расчетные случаи:

Основного сочетания нагрузок:

Золошлакоотвал заполнен до максимальной, в пределах 3-го яруса наращивания, отмет­ки 128,1 м (определенной согласно [1], исходя из класса сооружения и условия наличия пляжа), пляж намыт по всему периметру дамб, пруд находится на расстоянии в 50 м от верхового откоса, дренаж работает; Особого сочетания нагрузок:

ЗШО заполнен до отметки 127,7 м, прудок примыкает к верховому откосу дамбы 3-го яруса наращивания.

Для полученной расчетной модели на основе выполненных поверочных расчетов определены критериальные значения К1 и К2 количественных диагностических показателей состояния ЗШО и представлены в таблице П.Р.3. Критерии безопасности для вышеуказанных качественных диагностических показателей состояния представлены в таблице П.Р.1.

Следует отметить, что ввиду специфики конструкции элементов золошлакоотвала, а также условий его эксплуатации построение прогнозной статистической модели нецелесообразно по причине постоянного изменения во времени размеров сооружения, свойств материала, слагающего упорную призму, технологии намыва и т.д. Построение детерминистической прогнозной модели следует выполнять для условия максимального заполнения секции ЗЩО (вывода секции из эксплуатации для отсыпки следующего яруса наращивания).

Условные обозначения:

золошлаковьш материал; - песок;

- намытый золошлаковый материал; - песок пылеватый

Рис. Р.2. Поперечный разрез по секции 2 ЗШО № 2 Кировской ТЭЦ-3. (Пьезометрический створ № 4). Построен по исполнительной съемке, выполненной 24.11.1997 г.

Таблица ПР.2 - Кировская ТЭЦ-3. Золошлакоотвал № 2. Секция № 2. Конструктивные параметры дамб, сечение в районе пьезометрического створа № 4

№ п.п.	Элементы ЗШО	Отметка гребня дамб, м	Отметка заполнения (в пределах дамб), м	Полезная емкость (в пределах дамб), млн.м3	Высота дамб, м	Ширина дамб по гребню, м	Заложение низовых откосов дамб	Материал тела дамб	Материал основания дамб
1	Первичная дамба	117.20	115.0	0-98	4.8	6.0 до тм. 114.64: 11.3 ло отм.112.42	1:2.0 до отм. 114.64; 1:2.0 до отм. 112.42	Песок	Пески различной крупности, глина
2	Дамба 1 яруса наращивания	120.52	121.0	1.10	3.3	16,9	1:2.5	ЗШМ	Намытый ЗШМ
3	Дамба 2 яруса наращивания	124.34	123.5	0,59	3.8	5.3	1:3,0 1:5,0	ЗШМ	Намытый ЗШМ
4	Дамба 3 яруса наращивания	128.88	Отметка переменная во времени, т.к. идет заполнение ЗШО	0,63	4,5	8,0	1:3.5	ЗШМ	Намытый ЗШМ

Таблица П.Р.3 - Кировская ТЭЦ-3. Золошлакоотвал № 2. Секция № 2. Критериальные значения количественных показателей

п.п.	Критериальные значения
	Отметка уровня воды в пьезометре (пьезометрический створ № 4). м				Отметка заполнения золошлакоотвала, м				Длина намываемого пляжа 1, м
	номер пьезометра	отметка верха пьезометра, м	К1, м	К2, м	при наличии пляжа из ЗШМ, м		при отсутствии пляжа из ЗШМ (отстойный пруд примыкает к верховому откосу дамбы), м
					К1	К2	К1	К2	К2
1	П-1	129,28	126,5	127,0	128,1	128,2	127,6	127,7	50,0
2	П-2	123,36	121,2	122,5
3	П-3	121,43	117,5	118,5
4	П-4	120,92	116,8	118,0
5	П-5	115,31	114,0	114.6

Критериальные значения уровней воды в пьезометрах получены, исходя из условия обеспечения устойчивости сооружения, которое являлось определяющим по сравнению с фильтрационной прочностью.