CC BY
42
УДК 621.31
ХАРАКТЕРИСТИКИ НАДЕЖНОСТИ ТЕПЛОМЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Докт. техн. наук, проф. КАРНИПКИИ Н. Б.
Белорусский национальный технический университет
Инж. ШИЧКО С. Н.
Минская ТЭЦ-5
Рассмотрим тепломеханическую схему энергоблока с позиции структурной надежности. На готовность системы или вероятность ее работоспособного состояния влияют индивидуальные характеристики каждого из составляющих элементов. При изучении важности элемента необходимо установить, как изменяется коэффициент готовности системы при изменении готовности отдельного элемента и какие элементы с наибольшей вероятностью влияют на отказ системы [1]. Важность по Бирнабауму (В - важность элемента) показывает, во сколько раз увеличивается коэффициент готовности системы при повышении готовности элемента. Для последовательной системы наибольшую важность имеет элемент с наименьшим коэффициентом готовности. Для параллельной системы элемент с наибольшим коэффициентом готовности имеет большее влияние на коэффициент готовности системы
Я- АК-
где АКг7 - изменение коэффициента готовности 7-го элемента; АКг - то же готовности системы.
Определим важность оборудования, входящего в состав энергоблока. Поочередно будем изменять коэффициенты готовности либо параметр потока отказов однотипных агрегатов, фиксируя коэффициенты готовности остальных агрегатов.
Рассмотрим энергоблок с принципиальной тепловой схемой и данными средней наработки на отказ и среднего времени восстановления, идентичными гипотетическому энергоблоку, исследованному в [2]. Для численного эксперимента рассмотрим относительные изменения наработки на отказ каждого элемента тепловой схемы в диапазоне [-50-50 %] Кг. ном, где номинальный коэффициент готовности Кг. ном соответствует значениям, заданным в [2].
В табл. 1 подогреватели низкого давления (ПНД) представлены в виде одного подогревателя без резерва. Однако ПНД в тепловых схемах имеют индивидуальные обводы в отличие от подогревателей высокого давления ПВД. Поэтому под отказом ПНД будем понимать событие, связанное с нарушением работы в системе регенерации низкого давления, которое влечет за собой останов энергоблока (либо турбоустановки в случае анализа станции с поперечными связями). К такому событию можно отнести разрыв трубопровода на линии основного конденсата, паропровода на подводе пара к подогревателю, выход из строя конденсатора пара уплотнений и т. д.
Таблица 1
Численные характеристики безотказности элементов энергоблока
Агрегат Т 1 в 0,5То 0,6Т0 0,7Т<, 0,8Т0 0,9Т<, 1Тс 1,1 Тс 1,2Те 1,3Т„ 1,4Т0 1,5Т0
Котел 70 1050 1260 1470 1680 1890 2100 2310 2520 2730 2940 3150
Паровая турбина 60 2150 2580 3010 3440 3870 4300 4730 5160 5590 6020 6450
Электрогенератор 55 7500 9000 10500 12000 13500 15000 16500 18000 19500 21000 22500
Конденсатор 25 7000 8400 9800 11200 12600 14000 15400 16800 18200 19600 21000
Деаэратор 25 22500 27000 31500 36000 40500 45000 49500 54000 58500 63000 67500
Подогреватели низкого давления (ПНД) 10 7000 8400 9800 11200 12600 14000 15400 16800 18200 19600 21000
Подогреватели высокого давления (ПВД) 25 3250 3900 4550 5200 5850 6500 7150 7800 8450 9100 3150
Таблица 2
Зависимость коэффициентов готовности элементов энергоблока от их безотказности
Агрегат 0,5Т> 0,6Т> 0,7Т0 0,8Т0 0,9Т0 щ 1,1Т0 1,2Т0 1,3Т0 1,4Т0 1,570
Котел 0,9375 0,9474 0,9545 0,9600 0,9643 0,9677 0,9706 0,9730 0,9750 0,9767 0,9783
Паровая турбина 0,9729 0,9773 0,9805 0,9829 0,9847 0,9862 0,9875 0,9885 0,9894 0,9901 0,9908
Электрогенератор 0,9908 0,9923 0,9934 0,9942 0,9948 0,9954 0,9958 0,9961 0,9964 0,9967 0,9969
Конденсатор 0,9964 0,9970 0,9975 0,9978 0,9980 0,9982 0,9984 0,9985 0,9986 0,9987 0,9988
Деаэратор 0,9969 0,9974 0,9978 0,9981 0,9983 0,9984 0,9986 0,9987 0,9988 0,9989 0,9990
Подогреватели низкого давления (ПНД) 0,9986 0,9988 0,9990 0,9991 0,9992 0,9993 0,9994 0,9994 0,9995 0,9995 0,9995
Подогреватели высокого давления (ПВД) 0,9789 0,9824 0,9848 0,9867 0,9882 0,9893 0,9903 0,9911 0,9918 0,9924 0,9929
Зависимость коэффициентов готовности энергоблока от безотказности элементов
Таблица 3
Агрегат 0,5То 0,6 Т) 0,7Т0 0,8Т0 0,9Т0 1Т0 1,170 1,270 1,370 1,470 1,570
Котел 0,90711 0,91822 0,92616 0,93211 0,93674 0,94044 0,94348 0,946 0,94814 0,94997 0,90711
Паровая турбина 0,92649 0,93114 0,93446 0,93696 0,93889 0,94044 0,94171 0,94277 0,94366 0,94443 0,92649
Электрогенератор 0,93678 0,93800 0,93887 0,93953 0,94004 0,94044 0,94078 0,94106 0,94129 0,94149 0,93678
Конденсатор 0,93866 0,93925 0,93968 0,94000 0,94025 0,94044 0,94061 0,94074 0,94086 0,94096 0,93866
Деаэратор 0,93989 0,94007 0,94021 0,94031 0,94038 0,94044 0,9405 0,94054 0,94057 0,9406 0,93989
Подогреватели низкого давления 0,93973 0,93997 0,94014 0,94027 0,94037 0,94044 0,94051 0,94056 0,94061 0,94065 0,93973
Подогреватели высокого давления 0,9366 0,93788 0,9388 0,93948 0,94002 0,94044 0,94079 0,94109 0,94133 0,94154 0,93660
К(х, у. ¿) =
Ь2 -ь 1--— у
. 1
,, соЦх)
10Г 1 € 0 -— - 1
Ь<- ^;:1ск[^и1)11к:||11х(у,0,2- 1,0.со1й(у) - 1) .йиЬтай^у.г + 1 ,гон'*(у) - 1,0.со1й(у) - 1),шгтш([х ~'1 .(х) "]]
Ы < 1 1 I1
Ь2 4- аишпеп((12,Ы) йиЬтай1х(Ь2.0.0.1. со1в(Ь2) - 1)
Рис. 1
Несмотря на определенную условность приведенных данных по наработке на отказ, соотношение между наработкой на отказ выбрано с учетом реального распределения наработок на действующих энергетических установках.
Численные данные наработки на отказ и коэффициенты готовности отдельных агрегатов приведены в табл. 1 и 2. Изменения готовности энергоблока в зависимости от изменения готовности элементов, включенных в его технологическую схему, представлены в табл. 3.
Для удобства расчетов разработан программный модуль (рис. 1) в среде МЛТНСЛБ К(х, у, г), где х - переменная показателей среднего времени восстановления матрицы у; г - номер строки матрицы у, в котором записаны данные средней наработки на отказ и среднего времени восстановления соответствующего агрегата.
На рис. 2, 3 представлена зависимость коэффициента готовности энергоблока от изменения показателя наработки на отказ агрегатов, входящих в его состав. За интервал времени взята наработка элементов гипотетического энергоблока, а по оси абсцисс приведены удельные показатели наработки на отказ по отношению к номинальной.
По совмещенным графикам можно определить степень важности каждого элемента. Так, снижение или увеличение безотказности котлоагрегата для данного блока на 10 % оказывает большее влияние, чем изменение безотказности на 50 % любого вспомогательного оборудования.
0,954 Кг 0,947
0,94
0,933
0,926
0,919
0,912
0,905
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 *100 %
Рис. 2. 1 - котел; 2 - турбина; 3 - генератор; 4 - конденсатор;
0,942 Кг 0,941
0,94
0,939
0,938
0,937
0,936 .
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 х1 00 %
Рис. 3. 1 - ПВД; 2 - ПНД; 3 - деаэратор
/3
/ -V
\2
1
Приведенный модуль позволяет производить операции над исходной матрицей у, заменяя в ней данные безотказности и ремонтопригодности соответствующего элемента матрицы х.
В Ы В О Д Ы
1. В основу алгоритма положен принцип формирования новой расчетной матрицы, определяющей состояние подсистемы, путем синтеза основной матрицы и аналитической, где исследователь может задавать прогнозируемые данные, отличные от результатов, полученных экспериментально.
2. Выявленные соотношения позволяют оценить степень важности каждого агрегата в формировании надежности энергоблока. В соответствии с численными данными, приведенными в работе, наибольшее влияние на надежность энергоблока оказывает безотказность котлоагрегата.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Б а й х е л ь т, Ф. Надежность и техническое обслуживание: математический подход / Ф. Байхельт, П. Франкен; пер. с нем. - М.: Радио и связь, 1988. - 392 с.
2. К а р н и ц к и й, Н. Б. Инженерные методы расчета показателей надежности оборудования ТЭС / Н. Б. Карницкий, С. Н. Шичко // Вестник БНТУ. - 2004. - № 4. - С. 56-59.
Представлена кафедрой тепловых электрических станций Поступила 7.07.2006
УДК 621.186.2.001.24
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЖИЛЫХ ДОМОВ В ЗОНЕ ОХВАТА ЦЕНТРАЛЬНЫМ ТЕПЛОВЫМ ПУНКТОМ
Докт. техн. наук БАЙРАШЕВСКИЙ Б. А., инж. БОРУШКО Н. П.
РУП «БЕЛТЭИ»
Длительный опыт эксплуатации систем теплоснабжения показывает, что вопросы адекватного распределения теплоты по отдельным потребителям требуют дальнейшего изучения. В данном случае имеется в виду разная способность отапливаемых зданий сохранять переданную им теплоту как в стационарных условиях, так и в случае кратковременного отключения теплосети. Сведения о теплопотерях зданий, эксплуатируемых в настоящее время, находятся на уровне проектных и расчетных показателей. Они не всегда отражают реальную действительность. Между тем каждое здание имеет свои теплотехнические характеристики и способно с разной степенью полноты использовать установленные параметры теплоносителя, поступающего от центрального теплового пункта (ЦТП).
На схемах к табл. 1, 2 показана система теплоснабжения однотипной группы отапливаемых зданий от ЦТП. Как видно, температура прямой сетевой воды на выходе из ЦТП для всех домов одинакова (/¡"цМд = /¡"и;
£цмд = £ц), а обратной воды на возврате в ЦТП и £ц) оказывается
