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 ТЭСГ 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.