CC BY
11
Кызыров Кайрулла Бейсенбаевич
Карагандинский государственный технический университет.
Нурсултан Назарбаев пр., д. 56, г. Караганда, 100000, Республика Казахстана.
Кандидит технических наук, профессор кафедры «Энергетические системы», КарГТУ.
Тел.: +7 (7212) 56-44-22.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Кайсаров, А. К. Обработка плазмы с низким уровнем реактивного угля [Текст] / А. К. Кайсаров, К. Б. Кызыров // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2019. - № 4 (40). -С. 106 - 114.
Kyzyrov Kairulla Beisenbaevich
Karaganda State Technical University. Nursultan Nazarbayev Ave., 56, Karaganda, 100000, Republic of Kazakhstan.
Ph. D. in Engineering, professor of the department "Energy Systems", KSTU.
Phone: +7 (7212) 56-44-22.
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Kaisarov A. K., Kyzyrov K. B. Treatment of plasma with a low level of reactive coal. Journal of Transsib Railway Studies, 2019, vol. 4, no. 40, pp. 106 - 114 (In Russian).
УДК 656.259.9: 621.315.2
В. А. Володарский, А. Е. Гаранин
Красноярский институт железнодорожного транспорта - филиал ФГБОУ ВО «Иркутский государственный университет путей сообщения», г. Красноярск, Российская Федерация
К ВОПРОСУ ОПТИМИЗАЦИИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОДЕРЖАНИЯ
КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ
Аннотация. Предложена математическая модель оптимизации технического содержания, позволяющая при заданной глубине восстановления ресурса определять оптимальную периодичность капитальных ремонтов и замены кабельных линий, а также оптимальное количество капитальных ремонтов за период срока службы кабельных линий.
Ключевые слова: ресурс, глубина восстановления, ремонт, замена, математическая модель, оптимизация.
Vladislav A. Volodarsky, Alexander E. Garanin
Irkutsk State Transport University (ISTU), Affiliated Branch of Irkutsk State Transport University in Krasnoyarsk,
Krasnoyarsk, the Russian Federation
TO THE QUESTION OF CABLE LINES MAINTENANCE OPTIMIZATION
Abstract. The results of mathematical modeling of the optimization of maintenance cable lines are presented in article. The results can be used to calculate the optimal frequency and number of major repairs and substitutions of cable lines.
Keywords: operating lifetime, recovery, repair, replacement, mathematical model, optimization.
C 01.07.2014 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации межгосударственный стандарт ГОСТ 32192-2013 [1], устанавливающий термины и определения основных понятий в области надежности железнодорожной техники и распространяющийся на железнодорожную технику, включая объекты инфраструктуры железнодорожного транспорта.
Согласно этому стандарту под техническим содержанием понимается совокупность технических и организационных действий, направленных на поддержание и (или) возвраще-
ние железнодорожной техники в работоспособное состояние и (или) восстановление ее ресурса.
Неотъемлемым составным элементом любой системы железнодорожной автоматики и телемеханики (СЖАТ) [2] (электрической централизации стрелок и светофоров, системы интервального регулирования движения поездов на перегонах, диспетчерской централизации и диспетчерского контроля за движением поездов и др.) являются кабельные линии (КЛ).
Для СЖАТ заводами кабельной продукции выпускается широкая номенклатура кабелей для сигнализации, централизации и блокировки с полиэтиленовой изоляцией в пластмассовой оболочке согласно ГОСТ Р 51312-99 [3], определяемая условиями прокладки и назначением [4]. При производстве к кабелю предъявляются многочисленные требования, включая электрическое сопротивление изоляции токопроводящих жил, которое должно составлять не менее 5000 и 4000 МОм на 1000 м длины для кабелей без гидрофобного и с гидрофобным заполнением сердечника соответственно.
После укладки кабельной линии в процессе эксплуатации в результате механических повреждений кабельных линий при неблагоприятных внешних факторах, например, таяние снега и наличие большого количества влаги, изоляция жил кабеля понижается.
Кабельные линии с позиций обеспечения надежности относятся к протяженным объектам с множеством последовательно соединенных различных элементов. Характерная особенность таких объектов - восстановление работоспособности только ограниченных неисправных участков без обновления ресурса КЛ в целом. Например, в процессе эксплуатации кабельных линий согласно требованиям [5] проводится их техническое обслуживание (ТО). Однако при выполнении ТО в виде осмотров, проверок, испытаний и измерений устанавливается только техническое состояние КЛ. По их результатам при необходимости проводится минимальный ремонт для восстановления работоспособности КЛ.
Согласно Инструкции по техническому обслуживанию и ремонту устройств и систем сигнализации, централизации и блокировки [5] проводятся измерения сопротивления изоляции жил кабеля с минимальным отключением монтажа мегаомметром на 500 В, которые в соответствии с Инструкцией по обеспечению безопасности движения поездов при технической эксплуатации устройств и систем СЦБ (ЦШ-530-11) [6] относятся к работам, выполняемым с разрешения дежурного по станции и с предварительной записью в Журнале осмотра путей, стрелочных переводов, устройств СЦБ, связи и контактной сети без выключения устройств СЦБ.
Сопротивления изоляции жил кабеля с минимальным отключением монтажа должно быть не менее 5 и 2,5 МОм для одиночной и спаренной стрелки соответственно, а также 2 и 20 МОм для релейных и питающих концов рельсовых цепей с дроссель-трансформаторами и с изолирующими путевыми трансформаторами соответственно.
Если сопротивление изоляции цепи не удовлетворяет норме, то производятся дополнительные измерения сопротивления изоляции кабельной линии с отключением монтажа, которое должно составить не менее 100 и 40 МОм для кабеля с пропитанной бумажной или полиэтиленовой и полихлорвиниловой изоляцией соответственно, пересчитанное на 1 км длины.
Если сопротивление изоляции жилы кабеля с отключенным монтажом составит менее 15 МОм в пересчете на 1 км длины, то кабель должен ремонтироваться или заменяться в течение пяти суток с момента обнаружения понижения изоляции.
В соответствии с Инструкцией [6] замена, ремонт кабеля или отдельных его жил к стрелке и монтажа в стрелочном электроприводе относится к работе, выполняемой с выключением устройств СЦБ и записью в Журнале осмотра путей, стрелочных переводов, устройств СЦБ, связи и контактной сети.
При этом согласно ГОСТу [7] при выполнении капитального ремонта (КР) происходит восстановление ресурса устройств до определенного уровня. Полное восстановление ресурса происходит только при замене устройств.
В настоящее время в теории надежности [8, 9] разработаны методические вопросы оптимизации предупредительных замен (ПЗ) с аварийными заменами (АЗ), когда полностью восстанавливаются первоначальная надежность устройств, или ПЗ с минимальным аварийным ремонтом (МАР) при отказах. В перечисленных публикациях учитываются только два крайних случая глубины восстановления ресурса: никакого обновления, когда выполняется МАР, и полное обновление, когда выполняется АЗ или ПЗ. Практический же интерес представляют промежуточные значения глубины восстановления ресурса между этими крайними случаями.
Цель статьи - разработка математической модели оптимизации технического содержания кабельных линий как протяженных объектов, отличающуюся учетом глубины восстановления ресурса.
Для учета глубины восстановления ресурса предлагается использовать согласно [10] параметр a = ТдР - ТМ , означающий «возраст» КЛ после проведения капитального ремонта, где Тдр и ТМР - доремонтный и межремонтный ресурсы соответственно [10]. В дальнейшем при разработке математических моделей оптимизации технического содержания для оценки глубины восстановления ресурса целесообразно использовать безразмерный параметр а = а/ТдР. Если а = 0, то это означает, что проведена замена КЛ. Если проводится КР, например, через время т, то «возраст» КЛ уменьшается от т до ат.
В процессе устранения отказов восстанавливается только отдельный поврежденный участок КЛ, что практически не изменяет текущих показателей надежности кабельной линии как протяженного объекта в целом.
Характер изменения интенсивности отказов (ИО) от времени эксплуатации при этой стратегии представлен на рисунке.
А Л(х)
Л(х+а)
Л(а)
0
Х
Изменение интенсивности отказов в случае предупредительных КР и замены с минимальным аварийным ремонтом
После проведения минимальных аварийных ремонтов интенсивность отказов не изменяется. После проведения предупредительных капитальных ремонтов (ПР) с периодичностью х
и глубиной восстановления ресурса а интенсивность отказов снижается до значения Х(а), а после проведения ПЗ с периодичностью хр - до нуля. Интенсивность отказов в момент проведения ПР и ПЗ составляет Х(х + а). Здесь значения х и хр измеряются в единицах ресурса.
Математическая модель оптимизации технического содержания при этой стратегии определяется по выражению
У
= (1 + пу + £ | Л(x)dx) хр ,
(1)
где у - относительные удельные эксплуатационные затраты; у - параметр стоимости капитального ремонта; £ - параметр стоимости минимального аварийного ремонта; X - интенсивность отказов.
Количество отказов на интервале 0 - хр определится так:
р и, л-ти,
| Я(х)аХ = | Я(х^х + (п +1) | Я(x)dx = п 1п Р(а) - (п +1) 1п Р(х + а)
(2)
где Р - вероятность безотказной работы.
хр
Подставив значения |я(х^х из (2) в (1) и учитывая, что хр = а + (п + 1)х, получим ма-
тематическую модель вида
У
1 + пу + £п 1п Р(а) - (п +1) 1п Р( х + а)) а + (п +1) х
(3)
Рассмотрим два частных случая модели (3).
При п = 0, когда а = 0 (проводятся только замены, которые полностью восстанавливают первоначальный ресурс), получим математическую модель вида
У
= (1 - £
которая известна как модель предупредительных замен с минимальным аварийным ремонтом при отказе [8];
при п ^ да (проводятся только капитальные ремонты, которые частично восстанавливают первоначальный ресурс) после раскрытия неопределенности в выражении (3) получим математическую модель вида
у = (у - £(1п Р(х + а) -
которая известна как модель предупредительных капитальных ремонтов с минимальным аварийным ремонтом при отказе [10].
С использованием выражения (3) при заданных значениях п и а оптимальная периодичность предупредительного капитального ремонта х0 и минимум удельных эксплуатационных затрат у 0 определим из условия = 0 как
(а + (п +1) х0 )Я( х0 + а) + (п + 1)1п Р (х 0 + а) - п 1п Р (а) = (1 +
пу
£ '
У0 =£Х( х{) +а).
Периодичность КР может быть определена по выражению:
а
№,п4!490) ^В ИЗВЕСТИЯ Транссиба 117
x = (xp -а)/(п +1). (5)
Тогда
+ а = (xp + па)/( п +1).
(6)
Подставив полученные значения х и х + а из (5) и (6) в выражение (3), преобразуем его к виду
г г г.
У
1 + пу + £
п 1п Р(а) - (п + 1)1п Р
хр + па
V п +1 УУУ
'х.
(7)
С использованием выражения (6) при заданных значениях П и а оптимальную периодичность предупредительных замен Хр 0 и минимум удельных эксплуатационных затрат ду
найдем из условия
дху
= 0
как
Хр 0Л
г хр 0 + пал п +1
+ (п +1) 1п Р
г хр 0 + пал к п +1 У
- п 1п Р(а) = (1 + пу}£;
(8)
У о =/Л
г хр0 + пал к п +1 у
С использованием выражения (6) при заданных значениях хр и а оптимальное количество капитальных ремонтов п0 определим из условия дп = 0 как
хр -а -Л
по +1
хр + п0а
К по +1 у
+ 1п Р
г хр + п0ал к по +1 у
- 1п Р(а) = у .
(9)
х
На основе изложенного можно сделать следующие выводы.
1. При оптимизации технического содержания кабельных линий их необходимо рассматривать как протяженные объекты с учетом глубины восстановления ресурса.
2. Для учета глубины восстановления ресурса после проведения капитального ремонта целесообразно использовать параметр, определяемый как разница между доремонтным и межремонтным ресурсом, отнесенная к доремонтному ресурсу кабельных линий.
Предлагаемая математическая модель оптимизации технического содержания позволяет при заданной глубине восстановления ресурса определять оптимальную периодичность предупредительных капитальных ремонтов и замены кабельных линий, а также оптимальное количество капитальных ремонтов за период срока службы кабельных линий.
Список литературы
1. ГОСТ 32192-2013. Надежность в железнодорожной технике. Основные понятия. Термины и определения [Текст]. - М.: Стандартинформ, 2014. - 28 с.
2. ГОСТ Р 53431-2009. Автоматика и телемеханика железнодорожная. Термины и определения [Текст]. - М.: Стандартинформ, 2010. - 20 с.
3. ГОСТ Р 51312-99. Кабели для сигнализации и блокировки с полиэтиленовой изоляцией в пластмассовой оболочке. Технические условия [Текст]. - М.: Изд-во стандартов, 2004. - 22 с.
4. Методические указания по проектированию устройств автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте. Номенклатура кабелей связи, сигнально-блокировочных, силовых и контрольных, применяемых при разработке проектов [Текст] / Гипротранссигналсвязь. - СПб., 2005. - 280 с.
5. Инструкция по техническому обслуживанию и ремонту устройств и систем сигнализации, централизации и блокировки [Текст] / ОАО «РЖД». - М., 2015. - 126 с.
6. Инструкция по обеспечению безопасности движения поездов при технической эксплуатации устройств и систем СЦБ ЦШ-530-11 [Текст] / ОАО «РЖД». - М., 2011. - 148 с.
7. ГОСТ 18322-2016. Система технического обслуживания и ремонта техники. Термины и определения [Текст]. - М.: Стандартинформ, 2017. - 14 с.
8. Барлоу, Р. Математическая теория надежности [Текст]: Пер. с англ. под ред. Б. В. Гнеденко. - М.: Советское радио, 1969. - 488 с.
9. Байхельт, Ф. Надежность и техническое обслуживание. Математический подход [Текст]: Пер. с нем. / Ф. Байхельт, П. Франкен. - М.: Радио и связь, 1988. - 392 с.
10. Володарский, В. А. К вопросу оптимизации предупредительных замен и ремонтов технических устройств [Текст] / В. А. Володарский // Надежность. - 2011. - № 2. - С. 49 - 59.
References
1. Nadejnost v jeleznodorojnoy tehnike. Osnovnie ponatia. Termini i opredelenia, GOST 32192-2013 (Dependability in railway technics. General concepts. Terms and definitions, Interstate Standard 32192-2013). Мoscow: Standartinform, 2014, 28 p.
2. Avtomatika i telemehanika jeleznodorojnaya. Termini i opredelenia, GOST 53431-2009. (Railway automatics and telemechanics. Terms and definitions, Interstate Standard 53431-2009). Мoscow: Standartinform, 2010. 20 p.
3. Kabeli dla signalizasii i blokirovki s polietilenovoi izolasiei v plastmassovoi obolochke. Tehnicheskie uslovia, GOST 51312-99 (Polyethylene insulated and plastic sheathed blocksignalling cables. Specifications, InterState Standard 51312-99). Мoscow: Standartinform, 2004. 22 p.
4. Metodicheskie ukazania po proektirovaniy ystroistv avtomatiki, telemehaniki i svazi na jeleznodorojnom transporte. Nomenklatura kabelei svazi, signalmo-blokirovochnih, silovih, i kon-tolnih, primenaenih pri razrabotke proektov, I-290-03 (ТЬю instruction of the engineering of the Railway automatics and telemechanics. Telecommunication, block-signalling, power cables for Railway Transport), St. Petersburg, Roszheldorprojet, 2005, 280 p.
5. Instruksia po tehnicheskomu obslujivaniyu i remontu ustroistv i system signalizasii, sentrali-zasii i blokirovki (Maintenance and repair instruction of the means of railway signaling, centralization and blocking. Order №3168р of the Joint Stock Company «Russian Railways»), Мoscow, JSC «RZhD», 2015, 126 p.
6. Instruksia po obespecheniu bezopasnosti dvijenia poezdov pri tehnicheskoi ekspluatasii ustroistv i system signalizasii, sentralizasii i blokirovki (The traffic safety for maintenance and repair instruction of the means of railway signaling, centralization and blocking. Order №2055р of the Joint Stock Company «Russian Railways»), Мoscow, JSC «RZhD», 2011, 148 p.
7. Sistema tehnicheskogo obslujivania i remonta tehniki. Termini i opredelenia, GOST 183222016 (Maintenance and repair system of engineering. Terms and definitions. InterState Standard 18322-2016). Мoscow: Standartinform, 2017. 14 p.
8. Barlow R., Proschan F. Matematicheskaia teoriia nadezhnosti (Mathematical theory of reliability). Мoscow: Soviet radio, 1969, 488 p.
9. Baihelt F., Franken P. Nadejnost i tehnicheskoe obslujivanie. Matematicheskiypodhod (Dependability and Maintenance. Mathematical theory). Moscow: Radio and telecom, 1988, 392 p.
10. Volodarsky V. A. Optimization of preventive replacement and technical equipment repairs [K voprosu optimizasii predupreditelnich zamen i remontov tehnicheskik ustroistv]. Nadezhnosf -Dependability, 2011, no. 2 (45), pp. 49 - 59.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Володарский Владислав Афанасьевич
Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС).
Ладо Кецховели ул., д. 89, г. Красноярк, 660028, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, профессор кафедры «Системы обеспечения движения поездов», КрИЖТ ИрГУПС.
Тел.: +7 (391) 248-16-44.
E-mail: volodarsky.vladislav@yandex.ru
Гаранин Александр Евгеньевич
Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС).
Ладо Кецховели ул., д. 89, г. Красноярк, 660028, Российская Федерация.
Кандидат технических наук, доцент кафедры «Системы обеспечения движения поездов», КрИЖТ ИрГУПС.
Тел.: +7 (391) 248-16-44.
E-mail: alexandergaranin@mail.ru
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Volodarsky Vladislav Afanasievich
Irkutsk State Transport University (ISTU).
89, Keshoveli st., Krasnoyarsk, 660028, the Russian Federation.
Ph. D., Professor of the department «Railway Traffic Support Systems», Affiliated Branch of Irkutsk State Transport University in Krasnoyarsk.
Phone: +7 (391) 248-16-44.
E-mail: volodarsky.vladislav@yandex.ru
Garanin Alexander Evgenievich
Irkutsk State Transport University (ISTU).
89, Keshoveli st., Krasnoyarsk, 660028, the Russian Federation.
Ph. D., Associate Professor of the department «Rail-way Traffic Support Systems», Affiliated Branch of Irkutsk State Transport University in Krasnoyarsk
Phone: +7 (391) 248-16-44.
E-mail: alexandergaranin@mail.ru
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Володарский, В. А. К вопросу оптимизации технического содержания кабельных линий [Текст] / В. А. Володарский, А. Е. Гаранин // Известия Транссиба / Омский гос. ун-т путей сообщения. - Омск. - 2019. -№ 4 (40). - С. 114 - 120.
Volodarsky V. A., Garanin A. E. To the question of cable lines maintenance optimization. Journal of Transsib Railway Studies, 2019, vol. 4, no. 40, pp. 114 - 120 (In Russian).
УДК 662.613.002.61
1 12 В. К. Гаак , А. Ю. Финиченко , А. В. Гаак
1Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС), г. Омск, Российская Федерация;
2Акционерное общество «Объединенная теплоэнергетическая компания» (АО «ОТЭК»), г. Москва,
Российская Федерация
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
Аннотация. В статье описываются технологические мероприятия по подавлению образования вредных выбросов от объектов энергетики, использующих органическое топливо - природный газ, уголь и мазут. Предложены методы очистки дымовых газов от основных загрязняющих веществ. Представлены аппараты очистки большого объема дымовых газов повышенной концентрации золы и технологии сжигания топлива.
Ключевые слова: вредные выбросы, топливо, скруббер, эмульгатор, электрофильтр, рукавный фильтр, кипящий слой, окислы азота, зола.
