Вариантное проектирование систем теплоснабжения с учетом надежности тепловой сети | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №7 (18) июль 2010 г.

Статья просмотрена: 128 раз

Библиографическое описание:

Китаев Д. Н. Вариантное проектирование систем теплоснабжения с учетом надежности тепловой сети // Молодой ученый. — 2010. — №7. — С. 46-48. — URL https://moluch.ru/archive/18/1836/ (дата обращения: 20.07.2018).

Тепловые сети относятся к сложным техническим системам. Отказ или временный выход из строя элемента может привести к аварии, то есть к длительным перерывам в подачи теплоты. Наиболее опасна аварийная ситуация в холодный период года, так как это может привести к замерзанию труб. Поэтому вопрос повышения надежности актуален.

 Согласно нормативным документам должен производиться расчет показателей системы с учетом надежности[1]. Предсказать надежность работы элементов весьма сложно. Она зависит от множества факторов, например, от условий прокладки труб (влажность почв, наличие вблизи прокладки электрокабеля и т.д.), от качества воды-теплоносителя, от качества работы монтажников.

С целью определения показателей надежности тепловых сетей были выявлены основополагающие факторы, влияющие на безотказность системы, посчитана вероятность отказа элементов. На основе этого была построена математическая модель процесса, выведены формулы для расчета показателей надежности [2].

Результаты данных исследований были применены для дипломного проектирования системы централизованного теплоснабжения. Система теплоснабжения закрытая, тип прокладки- канальная. На рис.1 изображена тепловая сеть с узлами теплофикации, компенсаторами, неподвижными опорами.

Показатель надежности системы теплоснабжения Rс.т.(t), согласно [2], определяют как отношение показателя качества функционирования реальной системы к показателю качества функционирования идеальной системы Qи (t). Идеальная система всегда находится в исправном состоянии и все компоненты равны единице

                                                                  Rс.т.(t)=,                                                              (1)

        Чтобы определить Rс.т.(t) по данной методике нужно посчитать другие величины.

Тепловые сети состоят из следующих элементов; участков теплопроводов, секционирующих и отключающих задвижек, оборудования сетей(см. рис.1). Рассмотрим работу элемента с позиции теории надежности. Элементы работают до отказа. После отказа его выключают из системы, ремонтируют (заменяют) и вновь включают в работу. Последовательность отказов элемента во времени составляет поток отказов.                            Рис.1.Тепловая сеть с изображением узлов теплофикации

 

Поток отказов характеризуется параметром потока отказов ω. Если за время наблюдения Δt (обычно Δt принимают равным одному году) каждый элемент из наблюдаемых отказал mi раз, тогда

                                                                 ω= ,                                                         (2)

где Δt-период наблюдений, год; mi-число отказов за Δt; N-число элементов.

Параметр потока отказов теплопроводов обычно, относят к 1 км длины, так как из практики видно, что число отказов в основном зависит от длины участка, влияние диаметра незначительно. В этом случае  

                                                       ω= ωн.тр·lтр+ ωн.зад. ·z,                                                   (3)

где ωн.тр, ωн.зад- нормированные значения для трубопровода и стальных задвижек, принимаем по  [2, с.249]; lтр- длина трубы; z- количество задвижек.

Среднее значение фактически отключаемой мощности при аварийных ситуациях на сетях равно

                                                              Qср.ф. =,                                                         (4)

где j-число эквивалентных элементов; n-число возможных аварийных ситуаций; - отражает общее количество отказов в системе за год; ΔQj·ωj- отключаемую тепловую мощность за год в зависимости от частоты отказов эквивалентированного элемента сети j.

Определим среднюю вероятность состояний системы за расчетный период t:

                                                                       1-e -∑ωj·t ,                                                                  (5)

Вероятность безотказности:

                                                                 Ро(t) = 1-e -∑ωj·t ,                                                             (6)

Математическое ожидание MΔQj ,отражает среднее значение отключаемой тепловой мощности при аварийных отказах на тепловой сети с учетом вероятности каждого отказа:

                                                          MΔQj = (1-e -∑ωt)·Qср.ф.,                                                      (7)

Основной показатель надежности системы теплоснабжения:

                                                               Rс.т.(t) = 1-,                                                          (8)

Сравним расчет несколько вариантов прокладки тепловой сети по вышеописанной методике. На рис.2 представлены варианты прокладки данной тепловой сети. Результаты сравнительного расчета по формулам (1)-(8) представлены в табл.1

 

в)

 

б)

 

а)

 

 Рис 2.Варианты прокладки тепловой сети: а) без перемычек; б) с перемычкой на одном участке; в) с перемычкой на двух участках.

 

 

 

                                                                                                      Таблица 1

Результаты сравнительного расчета

№ варианта

1-e -∑ωj·t

Qср.ф

MΔQj

Rс.т.(t)

а) вариант

0,137

10,49

1,44

0,955

б) вариант

0,137

8,21

1,17

0,964

в) вариант

0,137

7,07

1,06

0,97

 

В данном случае повышение надежности системы  теплоснабжения осуществлялось за счет строительства перемычек между магистралями.  Этот  способ позволяет понизить значение отключаемой тепловой мощности при аварии, тем самым, повышая основной показатель надежности. К тому же, данный вариант экономически выгоднее по сравнению с дорогостоящим методом кольцевания сетей.

Результаты проведенных следований были использованы в дипломном проектировании и позволили выбрать оптимальный вариант тепловой сети с учетом надежности и экономических затрат.

 

Литература

  1. СНИП 41-02-2003. Тепловые сети.-М.: Стройиздат, 2003.
  2. Ионин А.А. Надежность систем тепловых сетей.-Москва.: Стойиздат, 1989.-268 с.
  3. Справочник проектировщика «Проектирование тепловых сетей» под редакцией    А.А. Николаева. Москва, 2007.

 

 

 

 

 

 

 

                                 

 

Основные термины (генерируются автоматически): тепловая сеть, отключаемая тепловая мощность, отказ, сеть, вариант прокладки, Поток отказов, москва, сравнительный расчет, идеальная система.


Похожие статьи

Определение теплопотерь через теплоизоляцию трубопроводов...

За период эксплуатации тепловых сетей в системе централизованного теплоснабжения (СЦТ) Новосибирска (первая тепловая сеть диаметром Dу =350 мм и длиной L=2.0 км от ТЭЦ-1 была построена в 1938 году) нормы тепловых потерь (линейная плотность теплового потока)...

Анализ тепловых процессов в электрических сетях

qr – тепловой поток, связанный с радиацией[Вт/м]; qs – солнечные теплопоступления [Вт/м]

Технологической основой предлагаемых принципов, является сеть датчиков состояния окружающей среды

Сравнительный анализ тепловых потерь блок-модульного...

Определение коэффициентов местных потерь в тепловых сетях...

тепловые сети, гидравлический расчет, коэффициент местных потерь.

Алгоритм для расчета потерь мощности в электрических сетях с учетом несинусоидальности напряжения.

Использование современных технологий при мониторинге...

Производство капитального ремонта тепловых сетей при минимуме денежных средств, повлечет за собой скорый износ других участков тепловой сети. Последствием этого будет повышение числа отказов системы...

Технико-экономический расчет теплоизоляционных материалов...

Технико-экономический расчет теплоизоляционных материалов тепловых сетей города Тюмени.

Рис 1. Конструкция бесканальной прокладки тепловых сетей для различных видов изоляции.

Выбор оптимального перепада температур в тепловых сетях...

В статье представлена методика расчета оптимального перепада температур в тепловых сетях. Рассмотрены методы регулирования теплоотдачи в системах теплоснабжения. Произведена оценка наиболее эффективного перепада температур в подающем и обратном...

Особенности схем тепловых пунктов систем теплоснабжения

Ключевые слова: система централизованного теплоснабжения, тепловая сеть, тепловой пункт.

– усреднённой температуре наружного воздуха за сравнительно длительный период времени 6–12 ч

Исследование определения теплового состояния паропроводов...

Т. к. мы имеем паропровод, то рассматривать граничную ОЗТ будем для неограниченной пластины с идеальной тепловой изоляцией.

Для решения ПЗТ был написан алгоритм расчета в среде Mathcad 15.0 по формулам, представленным в работе [3, с. 50].

Анализ использования тепловой насосной установки...

В другом варианте разрабатывается система аварийного теплоснабжения с тепловым насосом, для обеспечения общественного здания альтернативным источником тепла в случае аварии на участке наружной тепловой сети.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Определение теплопотерь через теплоизоляцию трубопроводов...

За период эксплуатации тепловых сетей в системе централизованного теплоснабжения (СЦТ) Новосибирска (первая тепловая сеть диаметром Dу =350 мм и длиной L=2.0 км от ТЭЦ-1 была построена в 1938 году) нормы тепловых потерь (линейная плотность теплового потока)...

Анализ тепловых процессов в электрических сетях

qr – тепловой поток, связанный с радиацией[Вт/м]; qs – солнечные теплопоступления [Вт/м]

Технологической основой предлагаемых принципов, является сеть датчиков состояния окружающей среды

Сравнительный анализ тепловых потерь блок-модульного...

Определение коэффициентов местных потерь в тепловых сетях...

тепловые сети, гидравлический расчет, коэффициент местных потерь.

Алгоритм для расчета потерь мощности в электрических сетях с учетом несинусоидальности напряжения.

Использование современных технологий при мониторинге...

Производство капитального ремонта тепловых сетей при минимуме денежных средств, повлечет за собой скорый износ других участков тепловой сети. Последствием этого будет повышение числа отказов системы...

Технико-экономический расчет теплоизоляционных материалов...

Технико-экономический расчет теплоизоляционных материалов тепловых сетей города Тюмени.

Рис 1. Конструкция бесканальной прокладки тепловых сетей для различных видов изоляции.

Выбор оптимального перепада температур в тепловых сетях...

В статье представлена методика расчета оптимального перепада температур в тепловых сетях. Рассмотрены методы регулирования теплоотдачи в системах теплоснабжения. Произведена оценка наиболее эффективного перепада температур в подающем и обратном...

Особенности схем тепловых пунктов систем теплоснабжения

Ключевые слова: система централизованного теплоснабжения, тепловая сеть, тепловой пункт.

– усреднённой температуре наружного воздуха за сравнительно длительный период времени 6–12 ч

Исследование определения теплового состояния паропроводов...

Т. к. мы имеем паропровод, то рассматривать граничную ОЗТ будем для неограниченной пластины с идеальной тепловой изоляцией.

Для решения ПЗТ был написан алгоритм расчета в среде Mathcad 15.0 по формулам, представленным в работе [3, с. 50].

Анализ использования тепловой насосной установки...

В другом варианте разрабатывается система аварийного теплоснабжения с тепловым насосом, для обеспечения общественного здания альтернативным источником тепла в случае аварии на участке наружной тепловой сети.

Задать вопрос