автореферат диссертации по энергетике, 05.14.01, диссертация на тему:Оптимизация структурной надежности ТЭЦ

О о з а'. ■

МИНИСТЕРСТВО ТОПЛИВА И ЭНЕРГЕТИКИ Р5 Государственный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский энергетический институт им.Г.М.Кржижановского

На правах рукописи

Зубец Алексей Николаевич

УД(£ 621.311.22:697.34.001.24.004.76

ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУШУРНОЛ НЛДЕЙНОСТИ ТЭЦ 05.14.01 - энергетические системы и комплекс«

Автореферат диссергацич на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1992 г.

Работа выполнена в Государственном научно-исследовательском энергетическом института им. Г.М.Кржигчновсхого

Научный руководитель - член-корреспондент РАН

Попырия Л.С,

Официальные оппоненты: заместитель директора ВНИИКТ5П, доктор технических наук, профессор Хридёв Леонард Сазонтович и доцент кафедры ТЭС МЭИ, кандидат технических наук Цанен Стефан Васильевич

Ведущая организация - ВШШэнергопром

Защита состоится " 9 " ОМ^-М^ 1992 г. в 10-00 на заседании специализированного совета Ъ 144.05.03 при Государственном научно-исследовательском энергетическом институте им. Г.'Л.Кржижановского по адресу: 117927, г.Москва, ГСП, Ленинский пр-т, 19.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЭНИН им. Г.М.Кржижановского.

Автореферат разослан ** 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наух:

Волков Г.А.

- , | Общая характеристика работы .-.зам|

»■•тдэ/Актуальность темы. В настоящее время на территории России для

«ссертациЯ /

"ттошинированной выработки тепловой и электрической энергии широко используются ТЭЦ, обладающие, как правило, значительной тепловой мощностью. Достаточно часто ТЭЦ являются основным или единственным источником теплоты (ИТ) в системах централизованного теплоснабжения (СЦТ). В этих'условиях важной является задача обеспечения надежного функционирования ТЭЦ. Актуальность этой задачи определяется тем, что отказы работоспособности ТЭЦ мохут привести и часто приводят к значительному экономическому и социальному ущербу.

На сегодняшний день вопросы исследования надежности ТЭЦ почти полностью сводятся к сбор;- информации по их эксплуатационной надежности. На этапе разработки и проектирования ТЗЦ оценка показателей их надежности и техника- экономическое обоснование уровня надежности не выполняется. Одной из причин такого положения являлось отсутствие вплоть до настоящего времени гибкой инженерной методики определения показателей надежности ТЗЦ и связанной с ней методики оптимизации уровня надежности, которые могли бы быть применены при проектировании ТЭЦ. Появление таких методик открывает возможность создания ТЗЦ, надежность функционирования которых обеспечена экономически наиболее эффективным способом.

Цели работы:

1) системная постановка задачи оптимизации структурной надежности ТЗЦ с учетом условий ее функционирования;

2) разработка методики расчета показателей надежности отпуска теплоты от ТЭЦ;

3) разработка методики оптимизации структурной надежности ТЭЦ; ... Л

4) создание программно-вычислительного комплекса, реализующего методики, названные в пп.2-3;

13) проведение оптимизационных исследований структурной надежности ТсЗЦ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) разработана методика определения показателей надежности отпуска теплоты от ТЭЦ;

2)' разработана методика определения технико-экономических показателей функционирования ТЭЦ с учетом надежности;

3) разработана методика определения оптимальной последовательности структур ТЭЦ для различных этапов ее развития с учетом надежности;

4) сформирован программно-вычислительный комплекс для расчета показателен надежности ТЭЦ и технико-эконоыичоских показателей ее функционирования.

Практическая ценность:

1) из опита эксплуатации энергетического оборудования опреде-ленц законы распределения наработки между отказами и времени восстановления, которые используются в качестве исходных данных при расчете показателей структурной надежности;

2) для ТЭЦ, оснащенной энергоблоками с турбинами Т-180/210-130, а также водогрейными котлами КВТК-Нб,3-150,проект которой разработан ВНИПИЭнергопром, определены показатели надежности с учетом ее развития;

3) сформирована оптимальная стратегия развития рассматриваемой

ТЭЦ.

Апробация работы. Представленные в диссертации методические разработки и результаты расчетных исследований обсуждались на заседании секции "Теплоэнергетика" Научного' совета АН СССР по комплексной проблеме "Теплофизика и теплоэнергетика" (Москва, 1989), а такие на Всесоюзном научно-техническом совещании по проблемам новой

техники и технологии, организованном'.БНШИЭнэр'г.онром (Днепропетровск 1989).

Диссертация написана на основании методических разработок и расчетных исследований, выполненных автором, э соотястствпи с договором, заключенным между ЭНИН ш.кГ.Ы.Кржижановского и ВНИГМЗперго-пром. Результаты, полученные в ходе исследований, используются во ВНШИЭнергопром при проектировании ТЭЦ.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 работы.

Структура н объем работы. Диссертация состоит из заедания, основной части (четыре глаы), заключения, списка использованных литературных источников и одного приложения.

Общий объем диссертации составляет 163 страницы, в тем числе:-основной текст - 137 страниц, включая 16 страниц рисунков и 12 страниц таблиц; список литературу (119 наименований) - 12 страниц, приложение - 3 страницы.

На защиту выносятся:

1) методика расчета показателей надежности отпуска теплоты от

ТЭЦ;

2) методика определения технико-экономических показателей функционирования ТЭЦ с учетом надежности;

3) методика формирования оптимальной стратегии развития ТЭЦ с учетом надежности;

4) результаты оптимизационных исследований структурной надежности ТЭЦ.

Краткое содержание работы

. Во введении обоснована актуальность темы,диссертации, определены цели методических разработок и расчетных исследований.

В первой главе приведены анализ имеющихся научно-исследоЕатв-<ьских работ по надежности энергетических установок, а такяе пос-

тановка задачи оптимизации структурной надежности ТЭЦ. Анализ литературных источников показал, что в настоящее время имеется очен мало работ, посвященных надежности ИТ, при этом в большинстве из нлх объектом исследований являются котельные.- Только два из рассмотренных в диссертации литературных источников посвящены надежности ТЭЦ. Методический аппарат оптимизации структурной надежност ТЭЦ в настоящее время практически не разработан. Прежде всего, отсутствует его важнейшая часть - методика определения показателе надежности ТЗЦ, без которой невозможна оптимизация ее структурной надежности. Использование методик определения показателей надежности котельных для ТЗЦ невозможно, так как ТЭЦ обладает рядом ха

терных особенностей по сравнению с котельной. Кроме того, имеющие методики определения показателей надекности котельных выполнены с

рядом серьезных допущений, что затрудняет получение точных значен

искомых показателей.

Задача отыскания оптимальной структуры ТЗЦ с учетом надежное в силу ряда характерных особенностей ТЭЦ не может быть решена с использованием методик, применяемых при оптимизации структурной н дежности АЭС или ТХ.

С учетом сказанного в диссертации определены методические цели работы.

Далее в диссертации рассмотрены возможные подходы к решении задачи оптимизации структурной надежности ТЭЦ.

Принятий в диссертации подход заключается в использова

нии нормативных требований к надежности теплоснабжения коммунальн -бытовых потребителей для нормирования надежности системообразуюп уровня СЦГ, включающего в себя ТЭЦ, магистральные тепловые сети (МТС) и пиково-резервные котельные (ПРК). Соответствующий комплел нормативов теплоснабжения разработан во ВНИПИЭнергопром. Нормируе

мыми показателями яеляится коэффициент готовности К-о относительно отказов, приводящих к снижению температуры воздуха в отапливаемых помещениях £ ниже 20°С и вероятность безотказной работы Р^ относительно отказов, приводящие к снижении ниже 12°С, сч

' Оптимизационная задача формулируется следующим образом: о отыскать вариант стратегии развития ТЭЦ, удовлетворяющий требованию минимума приведенных затрат 3 из числа вариантов, обеспечивающих соответствие системообразующего уровня ОЦТ требованиям к надежности отпуска теплоты, т.е.

где У, - ¿' - тый вариант стратегии развития ТЭЦ; Б - общее числе вариантов стратегии; - показатели надежности системообразующего уровня СЦТ при реализации ¿- -го варианта стратегии развития ТЭЦ; Но - требования к надежности; Г - ограничения, накладывание на параметры ТЭЦ; и рщ* - минимальное и максимальное значения этих ограничений.

Задача оптимизации структурной надежности ТЭЦ решается с учетом развития ТЭЦ. Оптимизируется не отдельная структура, соответствующая концу развития ТЭЦ, а последовательность структур, отражающая развитие ТЭЦ. Задача решается с учетом связей ТЭЦ с различными системами энергетического комплекса: электроэнергетической, топливоснабжающей, а также системой энергетического машиностроения.

Во второй главе изложена методика определения показателей надежности!ТЭЦ. В основу методики положен метод статистических испытаний. Процесс функционирования ТЭЦ в рамках этого метода представляется в виде потока случайных событий: изменений состояния ТЭЦ, происходящих в случайные моменты времени. Изменения состояния

ТЭЦ вызываются отказами и восстановлениями энергетического оборудования, входящего в состав ТЭЦ. Моделирование функционирования ТЭЦ осуществляется на протяжении расчетного интервала длительностью Т . Расчет показателей надежности осуществляется на основании статистического .материала, накопленного по результатам ряда повторе- ' ний моделирования функционирования ТЭЦ на расчетном интервале [о,т} называемых опытами. ■ •

При определении показателей надежности.тепловая нагрузка ТЭЦ пршшается равной ее расчетной величине на протяжении всего.интервала [О,т] .

По результатам ряда опытов показатели надежности ТЭЦ определяется согласно следующим зависимостям:

- коэффициент готовности К го относительно отказов, приводящих к снижению £ пике 20°С

«с«

2 г,"

где [е - число опытов, по результатам которых производится оп-

го

ределение покзателей надежности; - суммарная длительность

пребывания ТЭЦ в состоянии отказа, приводящего к снижению нике 20°С на протяжении ) -го опита;

- вероятность безотказной работы Ри относительно отказов, приводящих к сникеми» ~Ь ниже 12°С

7; * ■ о)

I

где !~{г - число оштое, в которых было зафиксировано снижение £ пике 12°С. • ' •

Одним из достоинств метода статистических испытаний является возможность использования в расчетах производной формы законов

распределения наработка на отказ а времени восстановления, что позволяет избежать апроксимацйи реалыга законов распределения. В диссертации проведено исследопапие зависимости показателей надобности от характера" иехтользуешх в расчзтах законов распредолеиил наработки между отказами и времени восстановления. Показано, что переход от реальных, полученных исходя из опыта эксплуатации энергетического оборудования, законов распределения к экспоненциальным законам приводит к существенному занижении показателей надежности.

В треть'ей главе ра ссматри з зсыт с л мзтодика оптимизационных исследований структурной надежности. ТЭЦ. Отправной точкой оптимизационных исследований является исходная стратегия, сформулирован-" нал в соответствии с существующий ¡ганё нормами проектирования СНаП,

Формирование оптимальной стратегии развития осуществляется в несколько этапов. Первым этапом является проверка соответствия ■ системообразующего уровня СЦТ требованиям к надежности отпуска теплоты при условии развития ТЭЦ согласно исходной стратегии..Расчет показателей надежности осуществляется дп всего расчетного I периода эксплуатации ТЭЦ.. Определяется, в какой степени я в какую сторону, а также на каком интерсале, эксплуатации ТЭЦ должна быть ; изменена надежность отпуска теплоты от нее.

Вторым этапом оптимизационных исследований структурной иадея-ности ТЭЦ является анализ исходной стратегии развития ТЭЦ. На этом этапе выделяются параметры стратегии, воздействие на котэриз приводит к наиболее экономичному изменения уровня ипдсгеюсти отпуска I

Ф !

теплоты от ТЭЦ. Под параметром стратегии понимается, об^ое число

и порядок ввода в эксплуатации групп различных элементов структуры ТЭЦ. В качестве мэры экономической эффективности воздействия на параметры используется относительное изменение и Ир по-

казателей надежности Кгс и Р,г. при воздействии на данный параметр, которые вычисляются по формулам:

А Аго

(4)

ьР*

Ир = —- > .

Л 2>

где Л^о ид Ра - изменение показателей надежности отпуска теплоты; Д3> - изменение приведенных затрат по Т&Ц в результате воздействия на данный параметр стратегии развития.

Третьим этапом оптимизационных исследований структурной надежности является собственно формирование оптимальной стратегии развития ТЭЦ. Оно состоит из двух расчетных циклов. Первый цикл заключа ется в определении локально оптимальных стратегий, обеспечивающих -выполнение требований к надежности отпуска теплоты и соответствующих при зтом требованию минимума приведенных затрат 2> в рамках воздействия на один из параметров стратегии развития. Воздействие на параметр осуществляется методом направленного перебора. Количество других элементов структуры ТЭЦ и порядок их ввода в зксплуа-I тацию при этом.остаются неизменными и соответствуют исходному варианту стратегии.

Сущность второго расчетного цикла формирования оптимальной стратегии заключается в переборе значений Параметров стратегии развития и споообов соединения элементов структуры ТЭЦ с целью отыскания глобально оптимального решения. При этом те параметры, для которых удалось отыскать локально оптимальное значение, исследуются лишь в ближайшей окрестности оптимума. Для параметров

стратегии, по которым не удалось определить локальный оптимум, перебору подвергается вся область возможных значений. Для каждого из сочетаний значений параметров стратегии развития и способа соединения элементов структуры ТЭЦ определяются показатели надеж- ' ности. Они соотносятся с их нормативными величинами. Для тех сочета-: ний, которые обеспечивают выполнение требований к надежности, вычисляется величина приведенных затрат по стратегии развития. Глобально оптимальной стратегией развития считается такое сочетание значений ее параметров, которое обеспечивает выполнение условия (I). •

В данной работе показатели экономической эффективности являются приведенные затраты 2> . В условиях рыночной экономики пока- ■ зателем эффективности предприятия.станег экономический эффект э Методика его определения весьма близка к методике расчета- 2> .

Вычисление приведенных затрат по стратегии развития осуществляется с учетом надежности. ТЭЦ. В издержки ее функционирования дополнительно вводятся затраты на аварийные ремонты и на связанные с ними циклы пуска и останова энергетического оборудования, входящего в состав.ТЭЦ, а также затраты на уравнивание вариантов стратегии по энергетическому эффекту. Перечисленная часть издержек вычисляется на основании следующих величин: отпуск теплоты коммунально-бытовым потребителям,, отпуск^электроэнергии от энергоблоков ТЭЦ, расход топлива на отпуск теплоты и электрической энергии. Расчет этих показателей осуществляется на основании методики, в основу которой поло-йен метод статистических испытаний. •

Определение технико-экономических показателей осуществляется на протяжении отопительного сезона. Тепловая нагрузка ТЭЦ задается случайным образом исходя из распределения вероятностей ее различных значений на каждом из этапов моделирования функционирования ТЭЦ.

В диссертации описан программно-вычислительный комплекс (ГШК) для расчета показателей надежности и технико-экономических показателей функционирования ТЭЦ. Он сформирован на основании методик определения показателей надежности й технико-экономических показателей, а также алгоритмов, реализующих указанные методики. На основе программных единиц, входящих в ГОК, можно формировать целевые ГОК с более узкими возможностями (например, только для расчетов показателей надежности). ■' ■•.-•> ■

Функциональные возможности ПВК позволяют:

- проводить расчет показателей надежности ТЗЦ или ее отдельных подсистем;

- осуществлять расчет технико-экономических показателей функционирования. ТЭЦ;

- проводить совместное определение показателей надежности и технико-зкокомических показателей;

- многократно рассчитывать показатели надежности'и технико--зкономинеские показатели для различных сочетаний исходных данных.

Указанный ПВК может быть использован как для исследования структурной надежности ТЭЦ, так и ИТ других типов. Время расчета показателей надежности и технико-экономических показателей функционирования ТЭЦ зависит от- типа ЭВМ, сложности технологической схемы ТЗЦ, числа элементов в пей, их показателей надежности, а также желаемой точности результатов. Так,, например, моделирование функционирования ТЭЦ на протяжении 250000-часов с использованием ЭВМ РС ЛТ-286 занимает 1-3 шн. (в зависимости от числа элементов, в технологической схеме ТЭЦ и их показателей надежности).

В четвертой глаЛ рассмотрены оптимизационные исследования ' структурной надежности ТЭЦ, оснащенной энергоблоками с турбинами Т-180/210-130. На площадке ТЭЦ имеется пиковая котельная (ПК), оснащенная водогрейными котлами КВГК-Н6,3-150. ТЭЦ соединена с пот-

ребителямн теплоты с поиощьо МТС, состоящей из двухтурбинных теплопроводов диаметром 1000 ым.. Вблизи от потребителей теплоты рас-полосена пиково-резервная котельная'(ПРК), оснащенная тем _же типом водогрейных котлов, чтр. й ПК. Согласно исходной стратегии ТЭЦ развивается в. течение '8 лет.'.Характеристики. исходной (проектной) стратегии развития ТЭЦ приведены в табл.I. Принципиальная схема ТЭЦ, ítíTC и ПРК на момент полногх» развития ТЭЦ представлена на рис.1.

Первым этапом оптимтциошшх' исследований является проверка соответствия системообразующего уровня СЦТ требованиям к надежное! при условии развития ТЭЦ согласно исходной стратегии. Были использованы пессимистический и оптимистический варианты исходных данных по надежности элементов. Пессимистический вариант соответствует сегодняшнему уровню надежности энергетического оборудования, оптимистический вариант сформирован исходя из предположения об увеличении в перспективе- средней-' наработки на отказ элементов структуры ТЭЦ на 50% и снижения времени восстановления на 20%. При определении показателей надежности в качестве данных по надежности основного оборудования энергоблока с турбиной Т-180/210-130, рассматриваемого в расчетах в виде эквивалентного элемента, использованы реальные, полученные исходя из опыта эксплуатации законы распределения наработки на отказ и времени восстановления. Для их получения был» использована статистическая информация'по эксплуатационной надежности близкого аналога блока . . T-I80/2I0-I30 -

энергоблока с турбиной K-2I0-I30. Результаты расчетов для 1-8 года, функционирования ТЭЦ (периода ее развития) указаны в табл.1.

Требования к надежности считаются выполненными, если значения ¡(ta и Ра выше нормативов на всем протяжении интервала функционирования ТЭЦ при использовании как пессимистического, так и эптимистического варианта исходных данных по надежности. Сравнение

Таблица I

Состав оборудования ТЭЦ, МТС и ПРК, расчетные тепловые нагрузки ТЭЦ и ПРК , их располагаемая тепловая мощность йе , ее абсолютный и относнтелышй резерв ¿?/*аи по годам Тг развития ТЭЦ согласно исходной стратегия, а таете показатели надежности Кю я Ра , полученные с использованием пессимистического (числитель) в оптимистического (внаменагаль) вариантов исходных данных по надежности оборудования

Тг . ход г- — ! I г----- г 3 "Г------- 1 4 » ! 5 1 1 ! 6 1..... 7 8

{чиоло энерго, блоков ! ° I 1 I 1 2 Г 2 ! з 3 4

. ТЭЦ !число водогрей--!ннх котлов ! 3 3 ! 5 ( Г 5 | ! 6 1 \ 6 8 8

{число сетевых накосов I подъема | 3 3 1 4 1 ^ ! 5 ! ^ 5 5

!число оетевнх на-!сосов Л подъема 1 3 3 ! 5 1 ..<: 5 ! 6 1 ■ ! 6 8 8

число водогрейных котлов С 0 0 0 0 I 2 3

число двухтрубных теплопроводов между городом и ТЭЦ I I 2 2 3 3 4 4

' Ох, мвг....... 232 404 697 987 1161 1509 1858 2218

мвг 348 623 855 ИЗО 1246 1637 1985 237Й

МВт 116 159 158 143 85 128 127 15?

50.0 39.3 22.7 Г4.5 7.3 8.5 6,8 7.1

К

го

0386 0,788 ОВГ 0726 0,575 0Г612 0561 П607 0995 0,926 0336 0Д74 0,821 0,77 0842 0783

Ра

0542 0.046 0228 0.1Г 0,073 0,138 0368 0407 0,748 0,352 0^64 0,46 0,322 0,498 0757 0796

ЧЙЭ2,

-Ф-^ЗР-

ф-ЯЗР-

-—(Э-^Ср-

-ф-ССР--

—1- —

и..... 1—

-1------ Ч - -1— 1—J

сл

I

Pac.I. Принципиальная схема ТЭЦ, МТС и ПРК при полном развитии ТЭЦ:

I - сетевой насос I подъема; 2 - энергоблок с турбиной T-I80/2I0-I30; 3 - эквивалентный элемент: 4 - сетевой подогреватель; 5 - кояденоатныЯ наоос; б - сетевой насос П подъема; 7 - водогрейный вотзл KBTK-II6,3-150; 8 - двухтрубный теплопровод; 9 - потребитель теплоты

величин Кк> и Р«- , представленных в табл.1 с их нормативными величинами (0,97 и 0,86 соответственно) показывает, что исходная стратегия, сформированная на основании норм проектирования и СНиП, не обеспечивает требований к надежности отпуска теплоты от'ТЭЦ.

На следующем этапе были выделены параметры, воздействие на которые приводит к наиболее эффективному повышению уровня надев ности ТЭЦ. К ним относятся; изменение числа водогрейных котлов в блоке с сетевыми насосами П подъема, отдельное изменение числр сетевых насосов П подъема, а также сетевых насосов I подъема. Эти параметры стратегии развития были отобраны ввиду того, что им от венчает максимальный прирост показателей надежности на единицу приведенных затрат.

Локально оптимальную стратегию с использованием пессимистического и оптимистического вариантов исходных данных по надежности; удалось сформировать лишь путем увеличения общего числа водогрейных котлов в блоке с сетевыми насосами,устанавливаемых на площадке ТЭЦ в составе ПК. Отдельное увеличение числа сетевых насосов пер-, вого и второго подъемов не позволило сформировать локально оптимальные стратегии, так как прирост надежности оборудования транспорта сетевой воды не перекрывает ненадежности знергогенерирующего оборудования - энергоблоков и водогрейных котлов. Характеристики локально оптимальной стратегии развития ТЭЦ представлены в табл.2. Анализ табл.1. и 2 показываёт, что доведение ТЭЦ до требуемого уровня надежности потребовало дополнительной установки в ее составе четырех в одо^рейшос: котлов. Кроме того, необходимым оказался перенос срока ввода второго двухтурбинного теплопровода между городом и ТЗЦ с треть'его Года ее функционирования на первый,так как без резервного теплопровода »казалось невозможным, обеспечить выполнений нормативных требований к вероятности безотказной работы на первом и втором гоДу эксплуатации ТЭЦ.

Оптимальная стратегия развития ТЭЦ была сформирована на втором расчетном цикле третьего этапа оптимизационных исследований путе перебора возможных сочетаний значений параметров стратегии с учетом сформированной на предыдущем цикле локально оптимальной стратегии. В качестве оптимальной была принята стратегия развития, отвечающая требованию минимума приведенных затрат. Характеристики вариантов оптимальной стратегии представлены в табл.3.

Сравнение табл.2 и 3 позволяет ввделить существенные отличия локально оптимальной и оптимальной стратегии развития ТЭЦ. Сгеденке общего количества водогрейных котлов на момент полного развития ТЭЦ и их количества на этапе развития ТЗЦ по оптимальной стратегии достигается за счет.резервирования сетевых насосов первого- и второго подъемов. Установка резервных насосов приводит к повышении надежности оборудования транспорта сетевой воды в пределах ТЭЦ, что приводит к. улучшению ее показателей надежности, которое позволяет в своо очередь сократить общее число водогрейных котлов, устанавливаемой на площадке ТЭЦ в составе пиковой котельной.

Для вариантов локально оптимальной стратегии, а также опти- . мальной стратегии развития ТЭЦ были определены значения прироста величины приведенных затрат а по отношению к исходной стратегии развития ТЭЦ. Значения ь2> представлены в табл.4.

Таблица 4

Значения по локально оптимальной и оптимальной стратегиям развития ТЭЦ (пессимистический и оптимистический варианты исходных данных по надежности)

6. а . тыс.руб/год

Локально оптимальная стратегия развития Оптимальная стратегия развития

Пессимистический!Оптимистичес-вариант j кий вариант . Пессимистический!Оптимистический вариант }вариант

4231

4184

3378

3294 •

Таблица 2.

Варианты локально оптимальной стратегии развития ТЭЦ. полученные о использованием пессимистического (числитель/ а оптимистического (знаменатель) вариантов исходных данных по надежности, а также показатели надежности отпуска теплоты

Тг . ГОД ч------- 1 I • ...... 2 \ 3 . 4 ( ! 5 • 6 ч-- !. 7 . —1— -! 8 I

!число энергоблоков тчгт т ! 0 » О ! Т I ! Г ! I 2 ! 2 ! 'г 3 3 ! 3 ! 3 1 4 ! г »

! число водогрей-!инх котлов - • ! ■и 1 6 6 1 8 ! 8 9 9 {12 ! 9 ДО 10 I Ш ! II « 12 ]

{число сетевнх {насосов I подь-^ема ! 3 -! 3 3 3 ! 4 { 4 4 4 ! 5 » 5 5 5 ! 5 | 5 ! 5 ! 5

¿число сетавнх •насосов П подъ-!ема .1 А \ й ! 4 ! 6 1 § ! 8 9 9 } 10 1 9 ! Ю | 12 I II ! 12 1 12

Число теплопроводов между городом и ТЭЦ ; 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4

Ор . МВт 464 464 971 971 1123 1Г23 1594 1594 17Г0 1594 2101 2101 2449 2333 28<0 2840

Ори. . шт 232 232 567 507 426 426 607 607 549 433 592 592 591 475 622 622

ТОО 100 140 140 61 6Г 61 61 42 37 39 39 32 26 28 28

Нго 0,992 0,99 0,991 0,996 0,994 0,995 0,989 0.983 0,994 0.974 0,984 0.988 0 983 ,0,99 0.976 0.989

0,865 0,878 0,926 0,934 0.966 0,982 0,964 0.972 0.998 0.982 0.985 0.992 0,996 0,993 0,989 1,0

Таблица 3

Варианты оптимальной стратегал развития ТЭЦ, полученные о'использованием пессимистического (числитель) я оптимистического (знаменатель) вариантов исходных данных по надежности, а также показатели надежности отпуска теплоты

. год Т- ! Г ,'Т ....... 1 2 » ч 1 ! з 1 '4 ■»----- » 5 » 1.....— 1 6 ? . 7 8

1 ¿число эяерго- ¡блоков }' г Я 1 О ! т ! I 1 ! I ! I • 2 2 ! а ! 2 I 1 з ' 3 I 3 4 4

^ !число водогрей-!пых котлов 1 ? й | 4 ! 5 ! = ! 7 ' ! е- 8 8 ! 9 ! 9 ! 9 ! 5 И II д II

1 (Чясло сетевнг ¿насосов Г подъема | 3 ! 3 ! а 1 3 1 5. ! 5 * 5 5 ! в | 5 1 1 2 ! 7 | 7 7 7 7

¡число сетевых }насосов П подъ- ,8!,В ' .4 ! 4 ! 6 б 1 7 ! 8 то 10

! * 1 4 ! 6 6 1 6 1 в " 8 9

юло теплопроводов эжду городом и ТЭЦ 2 > 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4

ОР .МВТ 464 464 855 855 1007 971 1478 1478 1594 1594 Г985 1985 2333 2333 2724 2724

ш 232 451 451 390 274 491 491 433 433 476 476 475 475 506 506

% ТОО 100 Ж 112 56 39 50 50 37 37 32 32 26 26 23 23

Кго 0.997 0.986 0,984 0,973 0,978 0,971 0.975 0.972

0,998 0,99 0,973 0.9С2 0,976 0,979 0.972 0,976

Р<г 0,857 0,875 0.911 0.932 0 954 0.966 0.978 0.984

0.938 0,945 0,878 0,964 0,983 0,985 0,896 0,99

Анализ табл.1-4 позволяет сделать вывод о том, что доведение стратегии развития до состояния, в котором ТЭЦ обеспечивает требуемый уровень надежности отпуска теплоты, приводит к существенному увеличению приведенных затрат. Следует отметить, что совместное резервирование источников теплоты (водогрейных котлов) и сетевых насосов в оптимальной стратегии развития оказалось более выгодным,

ТДЕ ■

чем остальное резервирование водогрейных котлов, использованное для формирования локально оптимальной стратегии развития. Совместное резервирование позволило существенно сократить размер прироста приведенных затрат по оптимальной стратегии развития по сравнению с исходной.

Основные результаты работы ,

1. Для уменьшения возможных негативных последствий из-за недостаточной надежности ТЭЦ необходимо в проектной практике применять количественные оценки и технико-экономическое обоснование надежнос-

рА1

ти ТЭЦ. Для этих целей в диссертации -проработан необходимый методический аппарат и программы для ЭВМ.

2. Разработана методика определения показателей надежности .отпуска теплоты от ТЭЦ, в основу которой положен метод статистических испытаний. Методикой допускается использование произвольной формы задания исходной информации по надежности. При определении показателей надежности не требуется предположение о независимости функционирования элементов структуры ТЭЦ. В расчетах учитываются зависимые отказы энергетического оборудования.

3. Сформирована методика расчета приведенных затрат по ТЭЦ. Величина а> определяется с учетом развития ТЭЦ. В состав затрат дополнительно введены издержки на аварийные ремонты и на связанные с ними циклы пуска и останова энергетического оборудования. Технико-экономические показатели ТЗЦ }на основании которых определяется

величина 3> , рассчитываются по итогам моделирования функционирования ТЭЦ методом статистических испытаний, в ходе которого моделируются отказы и восстановления оборудования, а также случайные колебания тепловой нагрузки.

4. Сформулирована постановка задачи оптимизации структурной надежности ТЭЦ. Оптимизационная задача решается с применением системного подхода, т.е. с учетом связи ТЭЦ с другими системами энергетического комплекса страны, из которых основной является связь ТЭЦ с системой централизованного теплоснабжения. Оптимизация проводится с учетом развития ТЭЦ.

Разработана методика оптимизационных исследований структурной надежности ТЭЦ. Методика позволяет определить наиболее эффективные пути повышения уровня надежности отпуска теплоты от ТЭЦ. Она также позволяет сформировать оптимальную последовательность структур ТЭЦ для различных этапов ее развития, обеспечивающих выполнение требований к надежности теплоснабжения коммунально-бытовых потребителей и отвечающих требованию мини'-ума приведенных затрат.

5. В диссертации приводится описание программно-вычислительного комплекса, реализующего методику определения показателей надежности и технико-экономических показателей функционирования ТЭЦ.. Указанный ПВК допускает определение необходимых величин как для ТЭЦ в целом, так и для ее отдельных подсистем. Их расчет осуществляется для одного года функционирования ТЭЦ или же для ряда лет

с учетом ее развития.

6. Указанные выше разработки применены в диссертации для исследования структурной надежности ТЭЦ, оснащенной энергоблоками с турбинами Т-180/210-130. Для нее также -.формирована оптимальная стратегия развития. В ходе оптимизационных исследований в качестве

исходных данных по надежности энергоблоков с турбиной Т-160/210-130 -были использованы реальные, полученные исходя из опыта эксплуатации аналогичного энергетического оборудования законы распределения наработки мевду отказами и времени восстановления, что позволило повысить точность расчетных исследований.

.7. В дальнейшем предполагается расширить возможности изложенной в диссертации методики с целью учета в расчетах:

- временного резервирования источников теплоты;

- учета возможного каскадного развития аварий ИТ;

- учета влияния человеческого фактора на надежность функционирования энергетических установок.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Зубец А.Н. Оценка характеристик эксплуатационной'надежности энергоблока с турбиной К-210-130 // Комплексные исследования энергетических установок и систем: Сб.научн.тр. / ЗНИН им. Г.М.Кржижановского. Ы., 1989. С.92-102.

2. Зубец А.Н. Использование метода статистических испытаний при определении показателей надежности отпуска теплоты от ТЭЦ // Деп. в Информэнерго » 3272-ЭН-91. 21с.

3. Зубец А.Н. Оптимизация структурной надежности ТЭЦ // Деп. в Информзнерго № 3294-ЭН-91. 20с.

4. Попырин Л.С., Нефедов С.Б., Середа О.Д., Зубец А.Н. Расчет и оптимизация уровня надежности ТЭЦ // Электрические станции, 1991, № II. С.49-53.