Главная   >>   Надежность ТЭС

Надежность ТЭС

4.3. 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 tB1 ниже 0 °С при замораживании системы. Вероятность того, что эти условия наступят, принимается равной 0,03. Следующая ступень температуры – tB1 = +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 QПК = (m+r)QПКi (m, r – число рабочих и резервных котлов единичной мощностью QПКi) и районной котельной производительностью QРК = nQРКj (n – число водогрейных котлов единичной мощностью QРКj).

Располагаемая тепловая мощность такой системы

Отказ функционирования наступает в момент времени, когда снижение мощности системы вследствие отказа работоспособности DQ превысит величину резерва. Недоотпуск теплоты DQН = DQ – rQПКi в течение периода времени tОТК приводит к снижению температуры воздуха внутри отапливаемых помещений от tВ0 до tВ в соответствии с формулой:

где b - коэффициент теплоаккумулирующей способности зданий, ч; tН – температура наружного воздуха, °С.
В случае неполного прекращения подачи топлива и снижения её до уровня относительной величины j значение tВ можно определить зависимостью

Время восстановления tВ = 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 (tВ1, tВ2),

где νt - коэффициент вариации (νt = 0,1…0,2); UP – квантиль нормального распределения, соответствующая вероятности того, что время восстановления tВ теплопровода не превысит допустимого значения tДОП.
На рис. 4.5 приведена номограмма определения допустимого диаметра магистрального теплопровода и соответствующей мощности основного источника.

Пример 4.3. Рассмотрим систему отпуска технологического пара, представленную на рис. 4.6. 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 λТ = 10-3, РОУ λР = 10-4, транзитного паропровода λТР = 0,5×10-3 и соответственно – восстановлений: μТ = 2×10-2; μР = 4×10-2; μТР = 5×10-2. 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