Лекция 4, 5

Показатель надёжности. Надёжность элементов системы. Статистические данные потока отказов отдельных элементов газовой сети.

При оценке надежности систем газоснабжения следует исходить из принципиальной недопустимости отказов системы. Существуют два основных пути повышения надежности газоснабжающих систем.

Первый путь (наиболее часто используемый) – это повышение надежности элементов, из которых состоит система. Это использование труб и оборудования из более прочных и качественных материалов (сталь бронза, латунь); использование более долговечных изоляционных материалов; повышение качества конструкций оборудования; повышение качества строительно-монтажных работ и повышение требований к контролю качества строительства. Однако следует учитывать, что при этом повышается стоимость системы, а надежность системы оказывается меньше надежности составляющих ее элементов.

Второй путь – путь резервирования, т.е. кольцевания сетей, дублирование наиболее важных элементов системы, рациональное секционирование газопроводов. Этот путь реализуется при проектировании и позволяет создавать системы, надежность которых выше надежности элементов, из которых они состоят. Следует учитывать, что резервирование связано с большими материальными затратами и поэтому должно быть строго обосновано. Только кольцевание газовых сетей низкого давления не требует существенных дополнительных затрат ввиду большой плотности из прокладки по селитебной территории.

Городская система газоснабжения – это комплекс газовых сетей, устройств и сооружений на них, предназначенных для подачи необходимых количеств газа с заданными параметрами бытовым, коммунальным и промышленным потребителям.

Городские системы газоснабжения получают газ через газораспределительные станции (ГРС) из магистральных газопроводов, объединенных в Единую автомати­зированную систему газоснабжения страны.

Современные распределительные системы газоснабжения представляют собой сложные разветвленные и кольцевые сети, а также устройства и сооружения для редуцирования и очистки газа электро­химической защиты от коррозии, отключения отдельных участков и т.д. С увеличением протяженности газовых сетей и ростом мощности городских систем газоснабжения уменьшается их надежность, количество аварий и отказов увеличивается. В связи с этим системы газоснабжения должны быть спроектированы при удовлетворении заданного уровня надежности, а их эксплуатация должна быть организована таким образом, чтобы принятый уровень надежности выдер­живался в течение всего срока службы системы. Решить эти задачи можно, лишь опираясь на теорию надежности и используя методы ее расчета при проектировании и эксплуатации газоснабжающих систем.

Следует заметить, что расчеты надежности носят оценочный, приближенный характер. Для повышения их точности большое значение имеет анализ статистических данных по отказам действующих систем.

Надежность тупиковых сетей

О надежности газовых сетей можно судить, прежде всего, по их структуре (конфигурации). Существуют две характерные структуры газопроводов: тупиковая и кольцевая.

Тупиковая разветвленная сеть представляет собой «Дерево». Роль ствола выполняет цепочка последовательно соединенных участ­ков и элементов оборудования главной наиболее нагруженной магист­рали от точки питания до наиболее удаленной точки или потребителя. Главная магистраль прокладывается вблизи основных потребителей. От главной магистрали, как от ствола дерева, отходят ответвления, которые представляют собой также цепи последовательно соединенных участков. К каждому потребителю имеется единственный путь потока газа.

К полному отказу тупиковой сети приводят лишь отказы головного участка ствола. Отказы других участков и головных участков ответвлений приводят к существенным нарушениям работы сети, в результате которых прекращается подача газа значительной части потребителей. Но при этом некоторая часть потребителей будет получать газ в необходимом количестве, и не будет ощущать ущерб от аварийных ситуаций сети. Отказы в участках ответвлений приводят к незначительным нарушениям системы газоснабжения и отражаются на обеспечении газом наименьшего количества потребителей.

Таким образом, с точки зрения надежности участки тупиковой сети неравноценны. Для возможности расчета показателей надежности системы отказом системы принято считать такое ее состояние, когда хотя бы один потребитель отключен от сети и не получает газ.

Надежность (вероятность безотказной работы) тупиковых сетей составляет около 0,95, т.е. из ста систем газоснабжения за десятилетний период эксплуатации откажет от двух до пяти систем. Следовательно, тупиковые сети высокого (среднего) давления можно проектировать только для поселков и небольших городов. Причем следует учитывать, что с увеличением длительности эксплуатации системы вероятность ее отказов растет. Поэтому желательно предусматривать при развитии и реконструкции сети возможность повышения ее надежности кольцеванием или дублированием наиболее ответственных участков.

Надежность подачи газа отдельным потребителям тупиковой сети определяется как произведение вероятностей безотказной работы всех последовательно соединенных элементов системы от источника питания до данного потребителя по формуле (2.7).