- •Надёжность теплоэнергетических систем
- •1. Общие сведения о науке надёжности
- •1.1. Связь надёжности с качеством изделий
- •1.3. Понятие о техническом объекте
- •1.4. Отказ как нарушение работоспособности
- •1.5.Комплексное свойство надёжности
- •1.6. Понятие о потоке отказов
- •2. Вероятностные основы теории надёжности
- •2.1. Термины и определения
- •2.4. Числовые характеристики случайных величин
- •3. Статистические характеристики показателей надёжности
- •3.1. Виды показателей надёжности
- •3.2. Связь показателей надёжности с функциями распределения
- •3.3.Сведения о законах распределения
- •4. Определение количественных значений показателей надёжности
- •4.1. Сбор исходной информации
- •4.2. Обработка статистического материала
- •5. Средства повышения надёжности технических систем
- •5.1. Резервирование функциональных возможностей
- •5.2. Комплексный расчёт надёжности сложных систем
- •6. Резервирование в теплоэнергетике
- •6.2. Резервирование теплоснабжения
- •6.4. Экономический аспект долговечности
- •Связь надёжности с качеством изделий.
- •Комплексное свойство надёжности
- •Понятие о потоке отказов
- •Связь показателей надёжности с функциями распределения
- •Комплексный расчёт надёжности сложных систем
- •Резервирование теплоснабжения
- •6.Определить коэффициент готовности энергоблока, если частоты отказов и время восстановления котла, турбины и электрогенератора составляют: ; ; ;
5.2. Комплексный расчёт надёжности сложных систем
Для оценки показателей надёжности сложного объекта его функциональная схема преобразуется в структурную с последовательным и параллельным соединением элементов. Причём параллельное соединение здесь предполагает наличие резервных элементов.
Поясним это на примере паротурбинного энергоблока, представленного на рис. 16.
Рис 16. Функциональная и структурная схемы паротурбинного энергоблока
1- котёл, 2- турбина, 3- электрогенератор, 4- конденсатные насосы, 5- деаэратор,
6- питательные насосы.
Функциональная тепловая схема энергоблока преобразуется в структурную в соответствии с принципом: включаются только те элементы и связи, которые структурно определяют надёжность функционирования энергоблока.
По влиянию на надёжность элементы функциональной тепловой схемы энергоблока можно разделить на четыре группы:
- элементы, отказ которых приводит к полному останову энергоблока (котёл, турбина, главные паропроводы);
- элементы, отказ которых приводит к уменьшению энергетической производительности (питательные и конденсационные насосы, тягодутьевые машины);
- элементы, отказ которых приводит к понижению экономичности энергоблока (регенеративные подогреватели);
- элементы системы управления и аварийной защиты.
Отказ котла, турбины, электрогенератора и деаэратора (см. рис 16) приводит к останову всего энергоблока. Отказ же питательного насоса уменьшает мощность энергоблока на 50%, а аварийный останов конденсатного насоса снижает мощность на 30%. Степень детализации структурной схемы определяется характером решаемой задачи.
Для структурной схемы объекта исходное уравнение, найденное с использованием теорем сложения и умножения вероятностей, представляется в виде:
(60)
где - количество последовательно соединённых элементов; количество элементов с одним и двойным резервированием; частота отказов, 1/год; среднее время восстановления; индексация соответственно нерезервированных элементов и элементов, имеющих одинарное и двойное резервирование.
Отсюда вероятность нахождения системы в состоянии отказа
(61)
где 8760 – годовое количество часов.
Соответственно коэффициент простоя системы в ремонтах составит
(62)
а коэффициент готовности
(63)
Пример 15
Определить длительность аварийного останова котла вследствие отказов элементов тепловой схемы энергоблока, показанной на рис17 , а также оценить коэффициент простоя и коэффициент готовности. Необходимые для расчёта исходные данные представлены в табл10.
Длительность и вероятность состояния отказа собственно котла находятся так:
Аналогично для турбины эти показатели составят
Рассчитанные таким образом показатели надёжности по другим элементам приведены в табл. 10.
Рис17 Расчётная тепловая схема энергоблока
Таблица 10
Исходные данные и расчётные показатели надёжности
Наименование элемента |
№ на рис.
|
Частота отказов, 1/год |
Время восста- новле- ния,TB,ч |
ТВ, ч∕год |
Вероят- ность со- стояния отказа,Р |
Котёл |
1 |
6,69 |
38 |
254,2 |
2,9 10-2 |
Турбина |
2 |
2,55 |
68 |
173,4 |
2 10-2 |
Электрогенератор |
3 |
0,59 |
66 |
39 |
0,4 10-2 |
Паропровод |
4 |
2,1 |
38 |
79,8 |
0,9 10-2 |
Силовой трансформатор |
5 |
0,02 |
26 |
0,52 |
6 10-5 |
Конденсатор |
6 |
0,18 |
22 |
4 |
4 10-4 |
Циркуляционный насос |
7,8 |
0,34 |
94 |
32 |
3,6 10-3 |
Конденсатный насос |
9,10,11 |
0,22 |
37 |
8,1 |
9 10-4 |
ПНД |
12 |
0,024 |
33 |
0,8 |
9 10-5 |
Деэратор |
13 |
0,01 |
33 |
0,33 |
4 10-5 |
Бустерный насос |
14,15,16 |
0,35 |
19,4 |
6,8 |
8 10-4 |
Питательный турбонасос |
17 |
1,56 |
37 |
57,7 |
6,6 10-3 |
Питательный электронасос |
18 |
0,22 |
30 |
6,6 |
8 10-4 |
ПВД |
19 |
0,22 |
21 |
4,6 |
5 10-4 |
Дутьевой вентилятор |
20,21 |
0,25 |
27 |
6,7 |
8 10-4 |
Дымосос |
22,23 |
0,27 |
24 |
6,5 |
7 10-4 |
Топливоподача |
24 |
0,13 |
12 |
1,6 |
2 10-4 |
Вероятность состояния отказа энергоблока вследствие отказов элементов тепловой схемы, приводящих к останову котла:
Длительность состояния отказа, т.е. суммарная годовая продолжительность ремонтно-восстановительных работ
ч ∕год.
.Коэффициент простоя энергоблока
Коэффициент готовности энергоблока