Выбор резервов на электростанции

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Выбор резервов на электростанции

Распространенным из возможных способов обеспечения надежности энергоблоков является резервирование ответственных элементов (питательных насосов, тягодутьевых машин и т.п.).

Для наиболее характерных схем резервирования можно получить зависимости для расчета вероятностей возможных состояний. При этом принимаются следующие допущения:

функции распределения наработки на отказ и времени восстановления подчиняются экспоненциальному закону;

интенсивность отказов и восстановлений всех элементов одинакова;

показатели надежности рассчитываются для достаточно длительного отрезка времени, обеспечивающего стационарность потока событий.

Резервный элемент ненагружен. Такая схема может использоваться в тех случаях, когда продолжительность включения в работу резервного элемента невелика, его можно держать в отключенном состоянии. Вероятность его отказа в период нахождения в резерве принимается равной нулю. Для стационарных потоков событий можно записать:

Решив систему уравнений, найдем:

.

Аналогичным образом можно определить вероятности работоспособных событий для различных схем включения резерва (табл.).

Вероятности состояний для схем резервирования

Для случая, когда резервные элементы находятся в ненагруженном резерве, вероятность безотказной работы за время системы, содержащей n рабочих и m резервных элементов, определяется как

,

где y - число отказавших элементов.

Если m резервных элементов находятся в нагруженном резерве, вероятность безотказной работы за время системы:

,

где , Р_i() - вероятность безотказной работы элемента.

Пример 4.1. Три котла (n=3) - рабочие, а один (m=1) - находится в резерве. Интенсивность отказа котла =410^-4 ч^-1. Оценить вероятность безотказной работы для = 500 ч.

Если котел держать в ненагруженном резерве, вероятность безотказной работы системы котлов ТЭЦ

Для случая нагруженного резервирования

где .

При резервировании m из n однотипных элементов коэффициент готовности определяется по выражению

,

где К_Гi - коэффициент готовности элемента.

Пример 4.2. Оценить коэффициент готовности ТЭС при К_Гi = 0,91 и количестве энергоблоков n=5.

Для ТЭС с резервным энергоблоком (m=1) коэффициент готовности

.

Для ТЭС без резерва (m=0)

,

где .

энергосистема мощность электростанция

Выбор резерва в энергосистеме

Одной из основных задач обеспечения надежности энергосистем является создание резерва мощности, необходимого для проведения ремонтов, технического обслуживания и уменьшения аварийного недоотпуска энергии (при заданном коэффициенте надежности энергоснабжения).

Скрытый резерв заключен в работающем оборудовании, которое несет полную нагрузку и может быть догружено практически мгновенно. Горячий (или вращающийся) резерв создается за счет котлов, находящихся под давлением пара и турбогенераторов на холостом ходу. Холодный резерв обеспечивается специальными резервными установками с малым временем пуска и набора нагрузки. Такими установками являются ГТУ и ГЭС. При определении резерва мощности используется следующий алгоритм.

Неоднородная (реальная) энергосистема (принципиальная схема которой показана на рис. 4.3) эквивалентируется в однородную, состоящую из однотипных энергоблоков одинаковой мощности, с одинаковыми основными параметрами надежности.

Эквивалентирование основано на равенстве матожиданий случайной величины аварийной мощности неоднородной и однородной энергосистем:

где n = i + j + ; N_n, q_n - мощность и аварийность n-го энергоблока неоднородной энергосистемы; n_Э - количество эквивалентных энергоблоков; N_Э, q_Э - мощность и аварийность эквивалентного энергоблока.

Решая эти уравнения, найдем:

Величина относительного резерва мощности в энергосистеме рассчитывается как

,

где - аргумент функции нормального распределения. Для надежности энергоснабжения Р_Э = 0,999; 0,99; 0,9 3,1; 2,3; 1,3.

Величина резерва

Резервирование отпуска теплоэнергии

Резервирование отпуска тепловой энергии имеет свои особенности. Системы теплоснабжения допускают некоторое кратковременное отключение теплового потребителя при снижении температуры внутри отапливаемых помещений. Принята ступенчатая градация пониженных значений температуры при наступлении отказов. Полный отказ системы происходит при температуре в помещении t_B1 ниже 0 С при замораживании системы. Вероятность того, что эти условия наступят, принимается равной 0,03. Следующая ступень температуры - t_B1 = +10 С (при частичном отказе теплооборудования). Для нее принимается вероятность наступления неблагоприятных условий 0,14. Анализ возможных отказов в системах теплоснабжения показывает, что наиболее крупные из них связаны с отказами сетевых трубопроводов большого диаметра (на уровне 1 м).

Основными путями, обеспечивающими гибкость и резервы системы теплоснабжения, являются:

сооружение резервной бойлерной установки, питаемой редуцированным (через РОУ) острым паром;

установка резервных сетевых трубопроводов;

установка резервных котельных в районе теплопотребления;

возможность форсирования мощности отдельных элементов системы;

использование электрообогревательных установок в качестве замещающих аварийных элементов системы теплоснабжения.

Недоотпуск тепловой энергии коммунально-бытовым потребителям рассмотрим на примере теплоснабжающей системы (рис. 4.4), состоящей из основного источника тепловой мощности Q₀, магистрального теплопровода, пиково-резервной котельной производительностью Q_ПК = (m+r) Q_ПКi (m, r - число рабочих и резервных котлов единичной мощностью Q_ПКi) и районной котельной производительностью Q_РК = nQ_РКj (n - число водогрейных котлов единичной мощностью Q_РКj).

Располагаемая тепловая мощность такой системы

.

Отказ функционирования наступает в момент времени, когда снижение мощности системы вследствие отказа работоспособности Q превысит величину резерва. Недоотпуск теплоты Q_Н = Q - rQ_ПКi в течение периода времени _ОТК приводит к снижению температуры воздуха внутри отапливаемых помещений от t_В0 до t_В в соответствии с формулой:

,

где - коэффициент теплоаккумулирующей способности зданий, ч; t_Н - температура наружного воздуха, С.

В случае неполного прекращения подачи топлива и снижения её до уровня относительной величины значение t_В можно определить зависимостью

. ()

Время восстановления

_В = a + bd,

где а, b - коэффициенты, зависящие от вида отказа теплопровода и аварийно-восстановительного технологического процесса (а = 3, b = 45); d - диаметр трубопровода.

Предельно допустимый диаметр трубопровода, отказ которого не вызывает снижения температуры воздуха внутри отапливаемых помещений ниже допустимой (t_В1, t_В2),

,

где - коэффициент вариации ( = 0,1…0,2); U_P - квантиль нормального распределения, соответствующая вероятности того, что время восстановления _В теплопровода не превысит допустимого значения _ДОП.

Пример 4.3. Отпуск пара осуществляется из регулируемого отбора турбины по двум паропроводам, каждый из которых имеет 100%-ную пропускную способность. Резервом на случай отказа турбоагрегата служит РОУ. Для принятой схемы граф возможных состояний будет следующим: S₀ - в работе турбоагрегат и оба паропровода; S₁ - отказал турбоагрегат и отпуск пара осуществляется через РОУ; S₂ - в работе турбоагрегат, отказал один из паропроводов; S₃ - состояние отказа, которое наступает при одновременном выходе из строя турбоагрегата и РОУ, либо обоих паропроводов. Определим вероятность каждого из состояний.

Значения интенсивностей отказов (ч^-1): турбоагрегата _Т = 10^-3, РОУ _Р = 10^-4, транзитного паропровода _ТР = 0,510^-3 и соответственно - восстановлений: _Т = 210^-2; _Р = 410^-2; _ТР = 510^-2. Рассмотрим стационарный поток событий. Тогда система уравнений для графа состояний будет иметь вид:

Вероятность отказа составит

,

где D₃, D - определители:

;

определитель переменной найдем заменой коэффициентов соответствующего столбца свободными членами

Коэффициент готовности .

Учет свойства временной избыточности

Свойство временной избыточности подразумевает резерв времени в работе системы теплоснабжения, обусловленный тепловой инертностью потребителей, тепловых сетей, запасами горячей воды в баках-аккумуляторах, в деаэраторах, обычно пополняемый к моменту возникновения следующего отказа.

При постоянных значениях резерва времени элементов (рис. 4.7) _Дi и при > _ДС (резерва времени системы) вероятность безотказной работы

Здесь _С - интенсивность отказов системы ; ; функция распределения времени восстановления системы , где _i - интенсивность восстановления i-го элемента.

Размещено на Allbest.ru