Определение надежности энергоблока | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 21 декабря, печатный экземпляр отправим 25 декабря.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №6 (244) февраль 2019 г.

Дата публикации: 08.02.2019

Статья просмотрена: 121 раз

Библиографическое описание:

Перетятко М. А., Перетятко С. А. Определение надежности энергоблока // Молодой ученый. — 2019. — №6. — С. 19-22. — URL https://moluch.ru/archive/244/56372/ (дата обращения: 11.12.2019).



В настоящее время все больше внимания уделяется такому понятию как надежность работы оборудования. Надежность — это комплексный показатель, поэтому существует много параметров, после рассмотрения которых в целом, можно сделать вывод о надежности объекта. В данной работе будет проанализирована надежность энергоблока. Для оценки надежности будут использоваться такие параметры как:

  1. Средняя наработка на отказ;
  2. Среднее время восстановления;
  3. Интенсивность отказов;
  4. Частота отказов;
  5. Коэффициент готовности;

При расчете вероятности безотказной работы и вероятности отказа были рассмотрен вариант работы парового котла с резервным котлом, который находится в 2 режимах — холодном и горячем резерве.

Для анализа надежности была построена модель энергоблока, работающего на паротурбинном цикле. Также была сделана программа, которая после ввода исходных данных вычисляла параметры надежности как оборудования по отдельности, так и в целом.

Исходными данными для анализа являются параметры надежности, которые получается в результате оценки статистических данных по отказам различных элементов энергоблока. В данном случае был выбран энергоблок, работающий на паротурбинном цикле. Принципиальная схема исследуемого энергоблока представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Принципиальная схема исследуемого энергоблока: 1 — паровой котел; 3 — паровая турбина; 4 — электрогенератор; 5 — конденсатор; 6 — конденсатный насос; 8 — питательный насос

Данная принципиальная схема была преобразована в структурную схему для удобства дальнейшей оценки надежности оборудования. Структурная схема энергоблока представлена на рисунке 2. Исходные данные для расчета показателей надежности энергоблока представлены в таблице 1.

Рис. 2. Структурная схема энергоблока: 1 — паровой котел; 2 — паровая турбина и электрогенератор; 3 — конденсатор; 4 — конденсатный насос; 5 — питательный насос

Таблица 1

Исходные данные для расчета показателей надежности энергоблока

Исходные данные

Параметр

Размерность

Величина

Средняя наработка до отказа котла

ч

3600

Средняя наработка до отказа турбины и конденсатора

ч

13000

Средняя наработка до отказа электрогенератора

ч

14500

Средняя наработка до отказа конденсатного насоса

ч

9000

Средняя наработка до отказа питательного насоса

ч

7000

Среднее время восстановления котла

ч

55

Среднее время восстановления турбины

ч

30

Среднее время восстановления электрогенератора

ч

30

Среднее время восстановления конденсатного насоса

ч

24

Среднее время восстановления питательного насоса

ч

24

Данные были получены на основе анализа статистики отказов оборудования энергоблоков мощностью.

Частота отказов показывает количество отказавшего оборудования в единицу времени (в данном случае за календарный год). Частота отказов элементов энергоблока представлена в таблице 2.

Таблица 2

Частота отказов элементов энергоблока

Рассчитанные величины

Параметр

Размерность

Величина

Частота отказов котла

1/год

2,4333334

Частота отказов турбины и конденсатора

1/год

0,6738461

Частота отказов электрогенератора

1/год

0,604138

Частота отказов конденсатного насоса

1/год

0,9733334

Частота отказов питательного насоса

1/год

1,2514286

Теперь можно проанализировать полученные данные. Как видно из таблицы, наибольшую частоту отказов имеет котел, т. к. он имеет наименьшую среднюю наработку на отказ. Это говорит нам о том, что у данного элемента технологического процесса преобразования тепловой энергии в электрическую, наименьшая надежность. В дальнейшем будет рассмотрен вариант компоновки энергоблока с установкой резервного котла и различными режимами его работы.

Интенсивность отказов показывает вероятность отказа элемента при условии, что до этого у него не было отказов. Интенсивность отказов энергоблока представлена в таблице 3.

Таблица 3

Интенсивность отказов энергоблока

Рассчитанные величины

Параметр

Размерность

Величина

Интенсивность отказов котла

1/год

0,0002778

Интенсивность отказов турбины и конденсатора

1/год

7,692.10–05

Интенсивность отказов электрогенератора

1/год

6,897.10–05

Интенсивность отказов конденсатного насоса

1/год

0,0001111

Интенсивность отказов питательного насоса

1/год

0,0001429

Как видно из таблицы, наименьшую интенсивность отказов имеет блок из турбины с конденсатором. Это говорит нам о том, что это наиболее надежные элементы энергоблока. Турбина является наиболее ответственным элементом данной схемы и уже на стадии проектирования данного элемента он делается с учетом повышенных требований надежности вследствие большой нагрузки на данный элемент (высокие температурные и механические воздействия потока пара, проходящего через него непрерывно). Конденсатор же является простым теплообменником, чаще всего кожухотрубным, который проектируется с учетом того, что через него будет проходить большое количество пароводяной смеси при низком давлении, которая будет отдавать свою теплоту охлаждающей воде и конденсироваться.

Коэффициент готовности характеризует вероятность работоспособного состояния объекта в произвольно выбранный момент времени. Коэффициент готовности элементов энергоблока представлен в таблице 4.

Таблица 4

Коэффициент готовности элементов энергоблока

Рассчитанные величины

Параметр

Размерность

Величина

Коэффициент готовности котла

-

0,9849521

Коэффициент готовности турбины и конденсатора

-

0,9976976

Коэффициент готовности электрогенератора

-

0,9979353

Коэффициент готовности конденсатного насоса

-

0,9973404

Коэффициент готовности питательного насоса

-

0,9965831

Все объекты принципиальной схемы энергоблока имеют высокий коэффициент готовности. Это говорит о том, что энергоблок ответственный объект, все элементы которого изначально проектируются с учетом повышенных требований надежности и с учетом того, что все элементы данного технологического процесса находятся в постоянной непрерывной работе, т. к. генерация электрической энергии должна быть постоянной.

Далее рассчитываем коэффициент готовности энергоблока как системы, состоящей из пяти элементов. Для начала нам необходимо рассчитать частоту отказов энергоблока, наработку на отказ энергоблока и время восстановления энергоблока как единой системы, состоящей из пяти элементов. Результаты расчета коэффициента готовности энергоблока как единой системы представлены в таблице 5.

Таблица 5

Результаты расчета коэффициента готовности энергоблока как единой системы

Рассчитанные величины

Параметр

Размерность

Величина

Частота отказов энергоблока

1/год

5,9360793

Наработка на отказ энергоблока в целом

ч

1475,7215

Время восстановления энергоблока

ч

37,999347

Коэффициент готовности энергоблока

-

0,867414

При заданных значениях исходных данных мы получили коэффициент готовности энергоблока равный 0,86. Данная величина была посчитана при условии наработки энергоблока в 8760 ч. Полученное значение коэффициента готовности говорит нам о том, что рассмотренная система не является достаточно надежной для данного типа систем. Повышение надежности может быть достигнуто за счет резервирования основного оборудования данной структурной схемы. Так, например, на большинстве ТЭС устанавливается не менее двух питательных насосов и не менее трех конденсатных насосов.

Сложность заключается в том, что для некоторых элементов принципиальной схемы ПТУ установка резервного элемента не является экономически целесообразной вследствие высокой стоимости некоторых элементов.

При увеличении часов наработки значение коэффициента готовности уменьшается. Это говорит нам о постепенном износе оборудования.

Для восстановления первоначального значения коэффициента готовности существует система ППР (планово-предупредительные ремонты). Данная система представляет собой график вывода оборудования в ремонт для восстановления первоначальных технических характеристик и помогает увеличить срок службы оборудования.

Литература:

  1. Беляев С. А., Литвак В. В., Солод С. С.. Надежность теплоэнегетического оборудования ТЭС. — Томск: НТЛ, 2008. — 220 с.
  2. Ноздренко Г. В., Томилов В. Г., Григорьева О. К. Надежность ТЭС. Учебное пособие. — Новосибирск: НГТУ, 2009. — 76 с.
  3. Ноздренко Г. В., Томилов В. Г., Григорьева О. К. Надежность теплоэнергетического оборудования ТЭС и АЭС. Учеб. пособие для теплоэнерг. и энергомашиностроит. спец. вузов. — М.: Высшая школа, 2011. — 302 с.
  4. Ларионов В. С., Ноздренко Г. В., Щинников П. А., Зыков В. В.. Технико-экономическая эффективность энергоблоков ТЭС. Учебное пособие. — Новосибирск: НГТУ, 2008. — 31 с.
Основные термины (генерируются автоматически): конденсатный насос, питательный насос, частота отказов, интенсивность отказов, коэффициент готовности, таблица, единая система, паровой котел, принципиальная схема, время восстановления.


Похожие статьи

Анализ отказов и надежности полупроводниковых приборов...

В микроэлектронной и микропроцессорной аппаратуре систем железнодорожной автоматики и телемеханики основной вклад в суммарную интенсивность отказов вносят интегральные микросхемы.

Алгоритм расчета питательного насоса | Статья в журнале...

Питательный насос — устройство для подачи питательной воды в котел, иногда можно

, при (требование Регистра РФ). Сопротивление конденсатной системы при максимальной

Требуемая производительность ПС при отключении одного насоса и оставшегося в работе...

Отказы в системах реального времени | Статья в журнале...

Отказы в системах реального времени. Автор: Горбунов Владимир Владимирович.

На втором этапе жизненного цикла интенсивность отказов остается приблизительно постоянной.

Таблица 1. Классификация отказов технических систем. Признаки отказа.

Технико-экономические расчеты по внедрению...

Питательный насос: Тип — ЦНСГ 30/220. Номинальная производительность -30м3/час.

В соответствии с техническим заданием, утверждённым главным инженером АО «Каршимаслоэкстракция», система автоматического управления тягодутьевым механизмом...

Оценки надёжности контрольно-измерительных приборов...

Интенсивность отказов определяется отношением.

, где λн — интенсивность отказов для оптимальной (расчетной) нагрузки; а1 -коэффициент, учитывающий

Частота отказов представляет собой: т. е. отношение числа ∆nотказавших узлов объекта в интервале времени...

Вариантное проектирование систем теплоснабжения с учетом...

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.

Разработка адаптивной системы регулирования давления пара на...

Котел-утилизатор (КУ) – это паровой котел, расположенный за металлургической печью, предназначенный для охлаждения. В стационарных режимах подача питательной воды равно расходу пара на турбину. Разработка адаптивной системы регулирования давления пара на...

Роль ускоренных испытаний в определении надежности...

Нулевые отказы: Факт, что нулевые отказы HTOL испытаний ограничивают статистическую достоверность прогнозирования интенсивности отказов.

Исходя из расчетов, интенсивность отказов в единицу времени (FIT) не зависит от технологии производства ИС.

Влияние основных факторов на показатели структурной...

Основным фактором, оказывающим влияние на интенсивность отказов и время восстановления в системе, является продолжительность эксплуатации технологического оборудования. Таким образом, вероятность возникновения одновременных (множественных)...

Похожие статьи

Анализ отказов и надежности полупроводниковых приборов...

В микроэлектронной и микропроцессорной аппаратуре систем железнодорожной автоматики и телемеханики основной вклад в суммарную интенсивность отказов вносят интегральные микросхемы.

Алгоритм расчета питательного насоса | Статья в журнале...

Питательный насос — устройство для подачи питательной воды в котел, иногда можно

, при (требование Регистра РФ). Сопротивление конденсатной системы при максимальной

Требуемая производительность ПС при отключении одного насоса и оставшегося в работе...

Отказы в системах реального времени | Статья в журнале...

Отказы в системах реального времени. Автор: Горбунов Владимир Владимирович.

На втором этапе жизненного цикла интенсивность отказов остается приблизительно постоянной.

Таблица 1. Классификация отказов технических систем. Признаки отказа.

Технико-экономические расчеты по внедрению...

Питательный насос: Тип — ЦНСГ 30/220. Номинальная производительность -30м3/час.

В соответствии с техническим заданием, утверждённым главным инженером АО «Каршимаслоэкстракция», система автоматического управления тягодутьевым механизмом...

Оценки надёжности контрольно-измерительных приборов...

Интенсивность отказов определяется отношением.

, где λн — интенсивность отказов для оптимальной (расчетной) нагрузки; а1 -коэффициент, учитывающий

Частота отказов представляет собой: т. е. отношение числа ∆nотказавших узлов объекта в интервале времени...

Вариантное проектирование систем теплоснабжения с учетом...

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.

Разработка адаптивной системы регулирования давления пара на...

Котел-утилизатор (КУ) – это паровой котел, расположенный за металлургической печью, предназначенный для охлаждения. В стационарных режимах подача питательной воды равно расходу пара на турбину. Разработка адаптивной системы регулирования давления пара на...

Роль ускоренных испытаний в определении надежности...

Нулевые отказы: Факт, что нулевые отказы HTOL испытаний ограничивают статистическую достоверность прогнозирования интенсивности отказов.

Исходя из расчетов, интенсивность отказов в единицу времени (FIT) не зависит от технологии производства ИС.

Влияние основных факторов на показатели структурной...

Основным фактором, оказывающим влияние на интенсивность отказов и время восстановления в системе, является продолжительность эксплуатации технологического оборудования. Таким образом, вероятность возникновения одновременных (множественных)...

Задать вопрос