Надежность систем теплоснабжения реферат

Обновлено: 03.07.2024

Известно, что даже у одинаковых изделий, работающих в аналогичных условиях, отказы происходят в случайные различные моменты времени. Количественное определение надежности связано с природой возникновения отказа, которая является результатом случайного совпадения ряда неблагоприятных факторов. Это положение приводит к заключению, что отказ является случайным событием.

Случайность отказа состоит в случайности его наступления, т. е. во времени его возникновения и месте расположения события. При определении количественного значения надежности вместо случайных событий пользуются случайными величинами, которые в результате опыта могут принять то или иное значение, причем неизвестно заранее, какое именно. При изучении случайной величины рассматриваются два основных вопроса:

□ какое значение может принимать данная случайная величина;

□ насколько возможны те или иные значения этой случайной величины.

Если дается ответ на эти два вопроса, то это значит, что известно распределение этой случайной величины. Таким образом, наиболее полной характеристикой любой случайной величины является закон распределения.

Законом распределения случайной величины называется всякое соотношение, устанавливающее связь между возможными значениями случайной величины и соответствующими им вероятностями. Законы распределения времени между отказами позволяют достаточно просто определять все основные количественные характеристики надежности.

В действительных условиях содержания систем время между отказами простейших элементов и сложных систем подчиняется ряду определенных законов распределения: нормальному, экспоненциальному, Вейбулла, логарифмическому и другим.

В теории надежности наиболее часто встречаются распределения, соответствующие экспоненциальному и нормальному законам.

Нормальный закон распределения (Гауссово распределение), возникает тогда, когда на исследуемую величину действует сумма многих случайных факторов, каждый из которых вносит незначительный вклад в суммарное значение отклонения величины от ее среднего значения. Размах распределения зависит от вызвавшей его системы факторов. Этому закону подчиняется большинство непрерывных случайных величин, зависящих от большого числа факторов: например, изнашивание многих деталей под действием сил трения, отклонения в размерах деталей, ошибки измерений, наработка на отказ, рассеивание снарядов, размеры пузырьков газа при флотации и т. п

Нормальный закон распределения часто называют законом Гаусса. Этот закон играет важную роль и наиболее часто используется на практике по сравнению с другими законами распределения.

Основная особенность этого закона состоит в том, что он является предельным законом, к которому приближаются другие законы распределения. В теории надежности его используют для описания постепенных отказов, когда распределение времени безотказной работы в начале имеет низкую плотность, затем максимальную и далее плотность снижается.

Распределение всегда подчиняется нормальному закону, если на изменение случайной величины оказывают влияние многие, примерно равнозначные факторы.

Нормальный закон распределения описывается плотностью вероятности:

где е = 2,71828 — основание натурального логарифма; π= 3,14159; m и σ - параметры распределения, определяемые по результатам испытаний.

Колоколообразная кривая плотности распределения приведена на рис. 1.

Рис. 1. Кривые плотности вероятности (а) и функции надежности (б) нормального распределения

Параметр m = М_x представляет собой среднее значение случайной величины X, оцениваемое по формуле:

параметр σ — среднее квадратическое отклонение случайной величины X, оцениваемое по формуле:

Интегральная функция распределения имеет вид:

вероятность отказа и вероятность безотказной работы соответственно Q (x) =F(x), Р(х) =1-F(x).

Вычисление интегралов заменяют использованием таблиц нормального распределения, при котором М_x = 0 и σ = 1. Для этого распределения функция плотности вероятности имеет одну переменную t и выражается зависимостью:

Величина t является центрированной (так как М_t = 0) и нормированной (так как σ_t = 1). Функция распределения соответственно запишется в виде:

ВЕРОЯТНОСТЬ БЕЗОТКАЗНОЙ РАБОТЫ

В теории надёжности при анализе свойств объектов считают, что все показатели надёжности являются функцией непрерывной величины – времени. Допустим, что в момент времени t = 0 объект находился в работоспособном состоянии, а при наработке t = t_от наступил отказ. Это позволяет считать t_от непрерывной случайной величиной, удовлетворяющей неравенству . Последнее неравенство даёт основание получить функцию , которая называется вероятностью отказа. Одновременно из теории вероятностей известно, что является функцией распределения случайной величины t_от.

Если рассмотреть вероятность того, что время безотказной работы объекта окажется больше заданного времени t, то получим выражение

, (7)
которое определяет один из основных показателей надёжности вероятность безотказной работы.

При любом значении наработки t объект может быть только работоспособным или потерявшим работоспособность. Следовательно, вероятность того, что он находится в одном из двух состояний, равна вероятности достоверного события.

Как уже отмечалось, вероятность отказа Q(t) (иначе функция ненадёжности) по определению аналогична функции распределения непрерывной случайной величины, которая, как известно, есть возрастающая функция. Тогда следует, что вероятность безотказной работы есть убывающая функция, т.е.

Примерный вид функций P(t) и Q(t) показан на рис.2. Как следует из рис.2, уменьшение вероятности безотказной работы P(t) может рассматриваться как снижение с увеличением наработки количества работоспособных объектов. Соответственно, величина Q(t) показывает рост с увеличением наработки числа отказавших объектов.

Вероятность безотказной работы P(t) может быть определена приближённо на основе анализа эксплуатационных данных или по результатам испытаний большого количества N однотипных объектов. Если обозначить N_от(t) число отказавших в момент времени t объектов, а N_и(t) - число исправных в этот же момент времени объектов, то при N  отношение N_и(t)/N  P(t). Таким образом, при фиксированном N получим

Рис.2. Функции P(t) и Q(t)

Непрерывная случайная величина t_от характеризуется, кроме указанных интегральных показателей, величиной плотности распределения или плотностью вероятности отказов f(t) . Как известно из теории вероятностей, плотность распределения непрерывной случайной величины есть функция, равная пределу отношения вероятности того, что случайная величина находится в каком-то малом интервале, к ширине этого интервала

При t0 можно записать, что

Примерное положение кривой f(t) в зависимости от наработки показано на рис.3.

Как следует из рис.3 площадка под кривой f(t) , ограниченная снизу отрезком t на оси абсцисс, численно равна вероятности отказа в интервале t .Точнее, приближается к ней при t → 0.

Приближённо определить значение функции f(t) можно опытным путём для отдельных интервалов наработки (t, t+t )

, (12)
Рис.3. Плотность вероятности отказов
где N_от(t, t+t )/N приближённая оценка вероятности отказа за время t , а N_от(t, t+t) – число отказов в интервале (t, t+t ). Чем больше N и меньше t, тем точнее формула (12).

Вероятность отказа за время t есть интеграл от f(t) , взятый для интервала от 0 до t:

. (13)
Очевидно, что если t = , то вероятность отказа равна единице. Из этого следует, что вся площадь под кривой f(t) всегда равна единице. Но раз , то можно записать, что

. (14)
Из теории вероятностей известно, что плотность распределения есть производная от функции распределения F(t). С учётом этого из (11), (13) следует, что в теории надёжности функция распределения случайной величины имеет смысл вероятности отказа, т.е. F(t) = Q(t) , и 1- F(t) = P(t).
АНАЛИЗ СТРУКТУРНОЙ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Метод структурных схем надёжности заключается в последовательном преобразовании параллельных и последовательных участков структурной схемы надёжности эквивалентными блоками до сведения её к одному блоку.

Исследование надёжности сложных технических систем обычно начинают со структурного анализа.

Под структурным анализом понимают выделение в рассматриваемой системе функционально самостоятельных блоков (элементов), для которых могут быть получены оценки надёжности, установление связей между этими блоками в зависимости от режима работы системы. Такой анализ имеет целью подготовку исходной информации для формализованного рассмотрения процесса эксплуатации рассматриваемой системы, а также для выбора соответствующей модели расчёта надёжности.

В результате структурного анализа устанавливаются множества работоспособных и неработоспособных состояний на основе рассмотрения принципов функционирования системы с учётом назначения и взаимодействия отдельных элементов.

Наиболее существенной частью структурного анализа надёжности является разработка и составление правильной структурной схемы.

Для большинства технических объектов можно выделить функционально самостоятельные элементы (блоки), соединённые последовательно или параллельно. Вся система может состоять из множества последовательно или параллельно соединённых элементов, образующих смешанную структуру. В зависимости от режима функционирования структура системы может меняться. Однако, выделение в системе структурно связанных блоков позволяет формализовать расчёт показателей надёжности при любой трансформации системы.

Повышение надежности систем теплоснабжения, своевременная и всесторонняя подготовка к отопительному периоду и проведение его во взаимодействии теплоснабжающих организаций, потребителей тепловой энергии, топливо-, водоснабжающих и других организаций являются важнейшими мерами в обеспечении бесперебойного теплоснабжения в городах и других населенных пунктах.

Подготовка систем теплоснабжения и теплопотребления и их эксплуатация должны отвечать требованиям действующих Правил эксплуатации теплопотребляющих установок и тепловых сетей потребителей, Правил технической эксплуатации коммунальных отопительных котельных, других нормативно-технических документов по эксплуатации теплоэнергетического оборудования и тепловых сетей.

В целях обеспечения бесперебойной работы систем теплоснабжения, своевременной локализации аварий и недопущения длительного расстройства гидравлического и теплового режимов теплоснабжающим организациям следует разрабатывать и представлять на утверждение органа местного самоуправления документ (положение; инструкция), устанавливающий порядок ликвидации аварий и взаимодействия тепло-, топливо-, водоснабжающих организаций, абонентов (потребителей), ремонтных, строительных, транспортных предприятий, а также служб жилищно-коммунального хозяйства и других органов в устранении аварий.

Теплоснабжающими организациями должны разрабатываться Мероприятия по ликвидации аварийных ситуаций, которые должны охватывать каждый источник тепла и его тепловую сеть.

В Мероприятиях должны быть предусмотрены четкие обязанности производственных подразделений и персонала и порядок действия по переключениям в тепловых сетях, спользованию техники, оповещению аварийно-спасательных и других специальных служб и руководства предприятия, способы связи с другими организациями.

Надежность системы коммунального теплоснабжения должна обеспечивать бесперебойное снабжение потребителей тепловой энергией и теплоносителями в течение заданного периода, недопущение опасных для людей и окружающей среды ситуаций.

Надежность системы коммунального теплоснабжения является комплексным свойством и может включать отдельно или в сочетании ряд свойств, основными из которых являются:

- безотказность - свойство системы теплоснабжения сохранять работоспособность непрерывно в течение заданного времени или заданной наработки;

- долговечность - свойство оборудования и тепловых сетей сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта;

- ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособлении к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения технического обслуживания и ремонта;

- режимная управляемость - свойство объекта поддерживать нормальный режим посредством управления;

- живучесть - свойство системы теплоснабжения противостоять возмущениям, не допуская их каскадного развития с массовым нарушением питания потребителей.

отопительный период теплоснабжение мощность

1. НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Надежность систем теплоснабжения— их способность производить, транспортировать и распределять среди потребителей в необходимых количествах теплоноситель с соблюдением заданных параметров при нормальных условиях эксплуатации. Понятие надежности систем теплоснабжения базируется на вероятностной оценке работы системы, что в свою очередь связано с вероятностной оценкой продолжит, работы ее элементов, которая определяется законом распределения времени этой работы. Главный критерий надежности систем — безотказная работа элемента (системы) в течение расчетного времени. Система теплоснабжения относится к сооружениям, обслуживающим человека, ее отказ влечет недопустимые для него изменения окружающей среды. Методика оценки Н.с.т. учитывает социальные последствия перерывов в подаче теплоты. При выходе из строя система теплоснабжения переходит из работоспособного состояния в отказное и считается, что она не выполнила задачу, поэтому в течение отопительного периода она рассматривается как перемонтируемая.

Надежность систем теплоснабжения совершенствуют повышением качества элементов, из которых она состоит, или резервированием. Первый путь реализуют при конструировании, изготовлении и приемке элементов и узлов в эксплуатацию. Когда технические возможности повышения качества элементов исчерпаны или когда дальнейшее повышение качества экономически не выгодно, переходят к резервированию. Оно необходимо и в том случае, когда Н.с.т. должна быть выше надежности ее элементов.

Для оценки надежности пользуются понятиями отказа элемента и отказа системы. Под первым понимают внезапный отказ, когда элемент необходимо немедленно выключить из работы. Отказ системы — такая аварийная ситуация, при которой прекращается подача теплоты хотя бы одному потребителю. У нерезервированной системы отказ любого ее элемента приводит к отказу всей системы. У резервированной системы такое явление может и не произойти. Система теплоснабжения — сложное техническое сооружение, поэтому ее надежность оценивается показателем качества функционирования. Если все элементы системы исправны, то исправна и она в целом.

2. ПОДГОТОВКА К ОТОПИТЕЛЬНОМУ ПЕРИОДУ

Основным условием, обеспечивающим надежное теплоснабжение потребителей, является своевременное, до начала отопительного периода, выполнение:

- испытаний оборудования источников тепла, тепловых сетей, тепловых пунктов и систем теплопотребления на плотность и прочность;

- шурфовок тепловых сетей, вырезок из трубопроводов для определения коррозионного износа металла труб;

безотказность - свойство системы теплоснабжения сохранять работоспособность непрерывно в течение заданного времени или заданной наработки;

долговечность - свойство оборудования и тепловых сетей сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта;

ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособлении к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения технического обслуживания и ремонта;

режимная управляемость - свойство объекта поддерживать нормальный режим посредством управления;

живучесть - свойство системы теплоснабжения противостоять возмущениям, не допуская их каскадного развития с массовым нарушением питания потребителей.

отопительный период теплоснабжение мощность

1. НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Надежность систем теплоснабжения — их способность производить, транспортировать и распределять среди потребителей в необходимых количествах теплоноситель с соблюдением заданных параметров при нормальных условиях эксплуатации. Понятие надежности систем теплоснабжения базируется на вероятностной оценке работы системы, что в свою очередь связано с вероятностной оценкой продолжит, работы ее элементов, которая определяется законом распределения времени этой работы. Главный критерий надежности систем — безотказная работа элемента (системы) в течение расчетного времени. Система теплоснабжения относится к сооружениям, обслуживающим человека, ее отказ влечет недопустимые для него изменения окружающей среды. Методика оценки Н.с.т. учитывает социальные последствия перерывов в подаче теплоты. При выходе из строя система теплоснабжения переходит из работоспособного состояния в отказное и считается, что она не выполнила задачу, поэтому в течение отопительного периода она рассматривается как перемонтируемая.

2. ПОДГОТОВКА К ОТОПИТЕЛЬНОМУ ПЕРИОДУ

испытаний оборудования источников тепла, тепловых сетей, тепловых пунктов и систем теплопотребления на плотность и прочность;

шурфовок тепловых сетей, вырезок из трубопроводов для определения коррозионного износа металла труб;

промывки оборудования и коммуникаций источников тепла, трубопроводов тепловых сетей, тепловых пунктов и систем теплопотребления;

испытаний тепловых сетей на тепловые потери и максимальную температуру теплоносителя;

разработки эксплуатационных режимов системы теплоснабжения, а также мероприятий по их внедрению и постоянному обеспечению;

мероприятий по распределению теплоносителя между системами теплопотребления в соответствии с их расчетными тепловыми нагрузками (настройка автоматических регуляторов, установка и контрольный замер сопел элеваторов и дроссельных диафрагм, регулирование тепловых сетей).

Подготовка к предстоящему отопительному периоду должна быть начата в предыдущем - систематизацией выявленных дефектов в работе оборудования. А также отклонений от гидравлического и теплового режимов, составлением планов работ, подготовкой необходимой документации, заключением договоров с подрядными организациями и материально-техническим обеспечением плановых работ.

Непосредственная подготовка систем теплоснабжения к эксплуатации в зимних условиях должна быть закончена не позднее срока, установленного для данной местности с учетом ее климатической зоны.

Теплоснабжающей организацией и потребителями не позднее, чем за месяц до окончания текущего отопительного периода должны быть разработаны графики по профилактике и ремонту источников тепла, магистральных и квартальных тепловых сетей, центральных и индивидуальных тепловых пунктов, систем теплопотребления.

Сроки проведения профилактических и ремонтных работ, связанных с прекращением горячего водоснабжения, не должны превышать нормативный срок, устанавливаемый органом местного самоуправления.

Организации, эксплуатирующие жилищный фонд, следует извещать о плановых отключениях местных систем не менее чем за семь суток до начала работ телефонограммой с обязательной регистрацией в специальном журнале (дата, час, должности и фамилии передающего и принявшего телефонограмму).

Сроки ремонта магистральных и квартальных тепловых сетей, центральных и индивидуальных тепловых пунктов, а также систем теплопотребления, присоединенных к этим сетям, должны, как правило, совпадать. Отключение потребителями своих установок на ремонт в сроки, не совпадающие с ремонтом тепловых сетей, может быть произведено только по согласованию с теплоснабжающей организацией.

Теплоснабжающая организация должна ежегодно разрабатывать или корректировать гидравлические и тепловые режимы работы тепловых сетей с мероприятиями по их внедрению и обеспечению, включая установку сопел элеваторов и дроссельных диафрагм на тепловых пунктах потребителей. Мероприятия, подлежащие выполнению потребителями, должны быть сообщены им теплоснабжающей организацией в сроки, обеспечивающие возможность их выполнения во время подготовки к отопительному периоду.

При подготовке к отопительному периоду рекомендуется теплоснабжающим организациям с привлечением организаций-исполнителей коммунальных услуг выполнить расчеты допустимого времени устранения аварий и восстановления.

Приемка подготовленных к работе тепловых сетей должна производиться с оформлением акта, утверждаемого руководителем теплоснабжающего предприятия, на балансе которого находятся сети.

При определении величин давления для гидравлических испытаний трубопроводов тепловых сетей, трубопроводов и оборудования тепловых пунктов после ремонта до начала отопительного периода теплоснабжающие организации и потребители должны руководствоваться Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей.

Давления для гидравлических испытаний теплопотребляющих установок (систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения) перед началом отопительного периода (после ремонта) регламентированы Правилами технической эксплуатации теплопотребляющих установок и тепловых сетей.

Таблица 1 - Давления для гидравлических испытаний

Элементы систем теплопотребления

Элеваторные узлы, калориферы, водоподогреватели отопления и горячего водоснабжения

Подготовка систем коммунального теплоснабжения, характеристика их свойств. Режимы теплоснабжения для условий возможного дефицита тепловой мощности источников тепла. Повышение надежности систем теплоснабжения, процесс подготовки к отопительному периоду.

Подобные документы

Открытая водяная система теплоснабжения. Этапы теплоснабжения и горячего водоснабжения. Основными элементами насосной станции. Структура системы автоматизации. Коррекция выбранного температурного графика. Датчика давления Rosemount 3051S и расходомер.

лабораторная работа, добавлен 19.04.2016

Определение расчетных расходов теплоносителя для жилого квартала города. Разработка графика регулирования теплоснабжения. Автоматизация тепловых процессов для создания комфорта в помещении. График изменения тепловой нагрузки на отопление и вентиляцию.

курсовая работа, добавлен 20.06.2015

Расчет системы теплоснабжения жилого городского микрорайона. Анализ тепловых нагрузок абонентов на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Схема ГВС здания, теплоизоляционные материалы. Схема автоматизации централизованного теплоснабжения.

курсовая работа, добавлен 17.11.2019

Определение тепловых нагрузок на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические нужды, исходя из климатических условий. Выбор схемы теплоснабжения и тепловых сетей, предварительная оценка расхода теплоносителя, гидравлический расчет сети.

курсовая работа, добавлен 10.05.2016

Реконструкция системы теплоснабжения жилых кварталов, определение и уточнение тепловых нагрузок. Графики регулирования температуры сетевой воды, проектирование и автоматизация понижающей насосной станции. Контроль защитного заземления и безопасность.

контрольная работа, добавлен 13.05.2015

Проектирование системы поквартирного теплоснабжения четырехэтажного многоквартирного жилого дома в городе Вологде. Разработка трубопроводов горячего водоснабжения с водоразборной арматурой, отопления с отопительными приборами и запорной арматурой.

дипломная работа, добавлен 14.12.2019

Определение тепловых нагрузок квартала и района. Регулирование отпуска тепла. Построение графика излома температур. Гидравлический, тепломеханический расчет тепловой сети. Расчет тепловой схемы отопительной котельной с закрытой системой теплоснабжения.

курсовая работа, добавлен 28.04.2016

Теоретические основы формирования систем теплоснабжения. Методика определения количеств тепловой энергии и теплоносителя в коммунальных системах. Мероприятия по совершенствованию управления работой котельных и тепловых сетей при комплексной автоматизации.

курсовая работа, добавлен 29.01.2015

Разработка схемы проектирования и оборудования теплового пункта, предназначенного для теплоснабжения систем вентиляции и отопления части здания. Основные технические требования по монтажу и изоляционным работам. Техника безопасности в строительстве.

контрольная работа, добавлен 04.03.2015

Определение тепловой мощности, необходимой для отопления и горячего водоснабжения. Гидравлический расчет тепловой сети, изоляционных конструкций трубопроводов, расходов теплоносителя. Безопасность и экологичность котельной, рассеивание вредных примесей.

- режимная управляемость - свойство объекта поддерживать нормальный режим посредством управления;

отопительный период теплоснабжение мощность

1. НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Надежность систем теплоснабжения — их способность производить, транспортировать и распределять среди потребителей в необходимых количествах теплоноситель с соблюдением заданных параметров при нормальных условиях эксплуатации. Понятие надежности систем теплоснабжения базируется на вероятностной оценке работы системы, что в свою очередь связано с вероятностной оценкой продолжит, работы ее элементов, которая определяется законом распределения времени этой работы. Главный критерий надежности систем — безотказная работа элемента (системы) в течение расчетного времени. Система теплоснабжения относится к сооружениям, обслуживающим человека, ее отказ влечет недопустимые для него изменения окружающей среды. Методика оценки Н.с.т. учитывает социальные последствия перерывов в подаче теплоты. При выходе из строя система теплоснабжения переходит из работоспособного состояния в отказное и считается, что она не выполнила задачу, поэтому в течение отопительного периода она рассматривается как перемонтируемая.

Читайте также: