НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМЫ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ КВАРТАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ СТАНЦИИ

Современные энергетические системы обладают большой производительностью и имеют высокий уровень сложности. В связи с этим растут требования к надежности этих систем. В теории надежности изучаются причины и закономерности нарушения работоспособности систем и их элементов. Под надежностью системы энергоснабжения понимается способность системы выполнять требуемые функции в заданных условиях функционирования. Определение характеристик надежности проводится на стадиях проектирования, испытания, эксплуатации. Одним из основных методов определения надежности является метод теории вероятностей[1].

В данной статье рассчитаны показатели надежности для квартальной тепловой станции. Квартальная тепловая станция предназначена для централизованного теплоснабжения жилых, общественных и производственных зданий, присоединенных к тепловым сетям станции. Схема снабжения потребителей – закрытая, двухтрубная. Температурный график 150/70 ^оС со срезкой на уровне 130 ^оС.

На основе схемы гипотетической технологии предприятия (рис.1) составляется компонентная схема технологии предприятия (рис.2), на которой показаны связи компонент, влияющих на готовность технологии.

Рисунок 1. Технологическая схема

1 - Теплообменник Iст., 2 - Фильтр ХВО Iст., 3 - Фильтр ХВО IIст., 4 - Теплообменник IIст., 5 – Деаэратор, 6 - Подпиточный насос, 7 - Сетевой насос, 8 - Водогрейный котел

Каждая компонента символизируется прямоугольником, внутри которого указывается ее мощность в процентах, влияющая на итоговую мощность. Каждой компоненте присваивается свой номер.

Рисунок 2. Компонентная схема

Разбивая систему на подсистемы, каждая компонента может принадлежать только одной подсистеме. Технология представляет группу подсистем, которую обозначим буквами ПС (ПС-1, ПС-2, и т.д.). При разбиении системы на подсистемы учитывают единичную производительность компонент и проводят объединения в подсистемы по компонентам с одинаковой единичной производительностью с учетом их технологической связи.

В состав ПС-1 выделим компоненты со 100% производительностью. В состав ПС-2 – с 75% производительностью, ПС-3 – с 85% производительностью, ПС-4 – с 60% производительностью, ПС-5 – с 80% производительностью, ПС-6 – с 70% производительностью. В результате имеем 6 подсистем:

1. ПС-1: фильтры ХВО I ступени, фильтр ХВО II ступени, деаэратор;
2. ПС-2: теплообменник Iступени;
3. ПС-3: теплообменник IIступени;
4. ПС-4: подпиточные насосы;
5. ПС-5: сетевые насосы;
6. ПС-6: водогрейные котлы.

В результате, задача приводится к группе последовательно соединенных подсистем, изображенных на рис. 3

Рисунок 3. Подсистемы энергоблока

В основу аналитических методов расчета показателей надежности энергетических установок заложены метод «дерева отказов» и метод минимальных путей и сечений. «Дерево отказов» представляет собой логическое отображение отказа системы на основе отказов составляющих ее подсистем (отказы которых, в свою очередь, обусловлены отказами компонент) [2]. «Дерево отказов» системы представлено на рисунке 4.

Рисунок 4. «Дерево отказов» системы

Группа подсистем является интерпретацией всей системы. Это показано в табл. 2. При расчете готовности состояния системы для табл. 2 используются данные по готовности состояний подсистем из табл. 1. Готовность блока определяется перемножением готовностей состояний подсистем для заданных мощностей при состояниях подсистем в соответствии с табл. 2.

Таблица 1.

Значение готовности для состояния подсистемы

Таблица 2.

Готовность энергоблока

Принимая, что в течении года простой технологической системы производства в планово-предупредительных ремонтах составляет 10 суток, период для анализа эффективности 365-10=355 суток. Этот период приходится на работоспособное состояние, а также, на полные и частичные отказы.

Перестроим табл. 2 для готовности системы в табл. 3, чтобы определить период работоспособного состояния, а также периоды полных и частичных отказов, используя соответствующие различным состояниям значения готовности.

Продолжительность состояний определяется умножением готовности системы на продолжительность периода для анализа (355 суток).

Таблица 3.

Готовность энергоблока

Таким образом получены следующие показатели системы:

• эквивалентный коэффициент вынужденных отказов 0,7%;
• коэффициент готовности за календарный год с учетом плановых ремонтов и полных отказов 96,82%;
• эквивалентный коэффициент готовности за календарный год с учетом плановых ремонтов, полных и частичных отказов 96,61%.

Список литературы:

1. Антышев И.А., Шаповалова Г.П. Практические занятия по основам теории надежности систем энергоснабжения: учебное пособие/М.:МЭИ, 2010 г.
2. Елизаров Д.П., Цанев А.В., Клевцов С.В. Определение показателей надежности теплоэнергетического оборудования ТЭС и АЭС/ Москва, 1996 г.