Учебное пособие 2166

i=0 j=i+1

-на единственность блокировки в цепи возможных блокировок

min.

Решение этой задачи позволяет выбрать стратегический план действий при возникновении и развитии ЧС природного и техногенного характера.

В зависимости от типа ЧС, в качестве целевых функций предлагается использовать: возможные людские потери

где vij – людские потери от развития аварии в соответствии с дугой (i, j); возможный ущерб

где ui j – ущерб, выраженный стоимостью материальных ценностей, разрушаемых при возможном развитии событий в соответствии с дугой (i, j).

Общие затраты при реализации мер, направленных на предупреждение аварий

где цi j – затраты для проведения мероприятий по блокированию дуги.

Возможна постановка задач оптимизации плана проведения мероприятий по предупреждению аварий с использованием целевых функций (9-11).

Для успешной ликвидации последствий аварий необходимо, чтобы силы и средства всех видов, размещенных по всем пунктам дислокации, были не меньше сил и средств, требуемых для ликвидации аварий, то есть

Таким образом, поскольку на практике решение задач управления деятельностью аварийно-восстановительных бригад оценивается с различных точек зрения (с учетом физических, технических, экономических и др. аспектов), в данной статье предложена модель оптимизации принятия решений при возникновении аварий на системах

123

теплогазоснабжения. Это позволит снизить продолжительность ликвидации последствий аварий, связанные с ними различного рода затраты, и гибель людей.

Библиографический список

1.Иванов А.И., Рыбкин Г.И. Поражающее действие ядерного взрыва. -.: Воениздат,

1960.

2.Колосов А.И., Сотникова О.А. Анализ геологических характеристик района при моделировании воздействий наводнений на системы инженерного обеспечения \\ Вестник ВГТУ серия «Системы и средства безопасности в чрезвычайных ситуациях» Выпуск 10.1:

Воронеж: ВГТУ, 2004. с.71-74.

3.Колосов А.И. Разработка модели восстановления систем инженерного обеспечения при экстраординарных воздействиях \\ Вестник ВГТУ серия «Системы и средства безопасности в чрезвычайных ситуациях» Выпуск 10.1: Воронеж: ВГТУ, 2004. с.44-47.

4.Вопросы анализа и процедуры принятия решений. – М.: Мир, 1976.

5.Джоффрион А., Дайер Д., Файнберг Б. Решение задач оптимизации при многих критериях на основе человеко-машинных процедур. – В кн.: Вопросы анализа и процедуры принятия решений. М.: Мир, 1976.

6.Бурков В.Н., Данаев Б., Еналеев А.К., Кондратьев В.В., Нанева Т.Б., Щепкин А.В. Большие системы: моделирование организационных механизмов. - М.: Наука, 1989.

The bibliographic list

1.Ivanov A.I., Rybkin G.I. Amaz action of nuclear explosion.-.: Military publishing house,

1960.

2.Kolosov A.I., Sotnikova O.A. Analys of geological characteristics of area at modelling influences of flooding on systems of engineering maintenance \\ Bulletin VSТU a series « Systems and means of safety in extreme situations » Release 10.1: Voronezh: VSТU, 2004. p.71-74.

3.Kolosov A.I. Development of model of restoration of systems of engineering maintenance at extraordinary influences \\ Bulletin VSТU a series « Systems and means of safety in extreme situations » Release 10.1: Voronezh: VSТU, 2004. p.44-47.

4.Questions of the analysis and procedure of decision-making. - М.: the World, 1976.

5.Dgoffrion A., Daier D., Fainberg B. Reshenie of problems of optimization at many criteria on the basis of people-machine procedures. - in book.: Questions of the analysis and procedure of decision-making. М.: the World, 1976.

6.Burkov V.N., Danaev B., Enaleev A.K., Kondratev V.V., Naneva T.B., Schepkin A.V. Great of system: modelling of organizational mechanisms. - М.: the Science, 1989.

Ключевые слова: система теплогазоснабжения, чрезвычайная ситуация, наводнение, землетрясение, террористический акт.

Keywords: system of a heat and gas supply, an extreme situation, flooding, earthquake, act of terrorism.

124

теплоснабжения для покрытия текущей нагрузки системы теплоснабжения,

−определять установленную мощность котельной, осуществлять выбор числа работающих котлоагрегатов и их загрузку для различных режимов работы системы теплоснабжения для минимизации топливных затрат,

−определять (помесячно и за год) выработку теплоты источником теплоснабжения в отопительном сезоне, производить расчет возможной экономии тепловой энергии.

Программный комплекс позволяет представить результаты вычислений в графическом формате: график удельных топливных характеристик и КПД котельных агрегатов, установленных на источнике теплоты (см. рис).

Для реализации этих расчетов в модели рассчитываются три основных режима работы системы теплоснабжения, а также режимы работы системы при среднемесячных климатических параметрах каждого месяца отопительного периода. Основные режимы, заложенные в модель, следующие:

-режим текущих параметров окружающей среды (температуры наружного воздуха и текущей скорости ветра;

-режим средних параметров окружающей среды (при средней температуре наружного воздуха) за отопительный период;

-расчетный режим (расчетная температура наружного воздуха и скорость ветра).

Рис. Окно программно-вычислительного комплекса

Этот модуль позволяет решать следующие задачи:

-определять необходимое количество теплоты для покрытия присоединенной нагрузки;

-определять выработку и отпуск теплоты от источника за отопительный период и по его месяцам;

- определять необходимое количество котлоагрегатов заданной мощности для обеспечения максимально-зимнего режима работы;

126

-определять оптимальное количество работающих котлоагрегатов для покрытия нагрузок в различных режимах работы и распределение нагрузки между котлами с целью минимизации расхода топлива на теплоисточнике в целом;

-определять параметры теплоносителя (расход, давление, температура) в характерных точках схемы котельной;

-производить корректировку графика отпуска теплоты от источника;

-определять КПД котельной в отопительном периоде и по месяцам.

Необходимый отпуск теплоты котлами при различных параметрах окружающей среды и системы определяется суммарными потерями теплоты у потребителя, в тепловых сетях и на котельной. Исходные данные данного модуля следующие:

-марка сжигаемого газа (из имеющихся марок во встроенной базе данных по газам);

-число установленных (устанавливаемых) котлоагрегаюв и их номинальную теплопроизводительность;

-количество котлов с различной расходной характеристикой;

-КПД котлоагрегатов при номинальных параметрах;

-давление в подающей и обратной магистрали на выходе из источника;

-гидравлическое сопротивление котельных агрегатов, трубопроводов и арматуры котельной;

-доля собственных нужд котельной;

Висходных данных по теплоисточнику выводятся данные о величине присоединенной нагрузки системы при расчетной температуре наружного воздуха и конечные результаты гидравлического расчета:

-минимально-допустимый располагаемый напор на выходе из котельной;

-при недостаточности располагаемого напора выводится расстояние от котельной (в метрах), на которой располагаемый напор в магистральном трубопроводе станет равным нулю.

Модель позволяет выбирать способ регулирования отпуска теплоты: качественный и качественно-количественный способ. При качественном способе регулирования расход теплоносителя остается неизменным при любых изменениях нагрузок системы теплоснабжения. Регулирование отпуска теплоты от источника производится путем корректировки температуры теплоносителя в подающем трубопроводе. При качественно-количественном способе регулирования отпуска теплоты изменение нагрузки системы теплоснабжения производится корректировкой расхода теплоносителя и температуры сетевой воды в подающем трубопроводе.

Исходя из введенных данных, и при наличии заданных исходных параметров по всем элементам системы определяется необходимая выработка теплоты котельной:

Расход сетевой воды (кг/с), отпускаемой источником в тепловую сеть, определяется по формуле:

где tСВпод и tСВобр - температурысетевойводывподающемиобратномтрубопроводе, °С; с- изобарнаятеплоемкостьводы, кДж/кг*К; NqТИотп - теплота, отпущенная от котельной, кВт.

Расходгазавыбранноймарки(м3/с) вычисляетсяпоформуле:

127

где Qрн - низшаятеплотворнаяспособностьтоплива, МДж/м3; ηкотл - средневзвешенный

КПДкотлоагрегатов.

Количество котлов заданной теплопроизводительности, необходимое для покрытия присоединенной нагрузки в расчетном режиме, определяется соотношением:

округляется в большую сторону) показывает правильность выбора числа установленных (устанавливаемых) котлов.

Количество котлов, необходимых для покрытия нагрузки СЦТ при различных климатических параметрах, может быть различным. Очевидно, что в этом случае стоит задача выбора числа котлов и их загрузки такими, чтобы расход топлива по котельной был минимальным.

Так, при тепловой нагрузке СЦТ, равной 180 % номинальной мощности одного котельного агрегата, ее можно покрыть с помощью двух котлов с загрузкой по 90 % (при условии, что их расходные характеристики совпадают) или тремя котлами с загрузкой по 60 %. Если же расходные характеристики котлов не совпадают, то возникает вопрос: насколько необходимо загружать каждый тип котла при нагрузках СЦТ, более 100 % от номинальной мощности одного котлоагрегата, и сколько котлов необходимо держать в работе. Если делить нагрузку СЦТ на все работающие котлы поровну, то при различных расходных характеристиках установленных (устанавливаемых) котлоагрегатов, это может привести к существенному перерасходу топлива на котельной.

Для решения этой задачи в модель был встроена программа отыскания оптимального распределения нагрузок между котлоагрегатами с целью минимизации расхода топлива в целом на теплоисточнике. Для отыскания оптимальной загрузки котельных агрегатов при определенной нагрузке системы теплоснабжения необходимо задать характерные точки кривых изменения удельного расхода в зависимости от степени загрузки котлоагрегата. Нами была предложена зависимость удельного расхода топлива от степени загрузки котлоагрегата. Аппроксимация функции удельного расхода описывается выражением вида:

где х - коэффициент загрузки котла, %; a0, a1, a2 - коэффициенты, индивидуальныедля каждогокотла(вкачествепримеранекоторыеизнихприведенывтаблице).

Модель позволяет вносить в диалоговом режиме значения удельного расхода топлива котлов при различных уровнях загрузки, например, по данным испытаний котла. Данная зависимость отражает тенденцию изменения кривой удельного расхода топлива котлов, описанной в [1]. При загрузке котла от 0 до 30-40 % наблюдается нестабильная работа котлоагрегата, по сути дела это - нерабочая зона. КПД котла в этой зоне крайне низок, котел практически работает на «холостом» ходу. В зоне от 30-40 % до 50-60% наблюдается резкое снижение удельного расхода топлива, увеличение КПД. В зоне от 50-60% до 85-90 % наблюдается стабилизация удельного расхода топлива и КПД котла, а в зоне от 85-90 % до 100 % наблюдается незначительное увеличение удельного расхода топлива и снижение КПД. Исходя из этих величин, рабочая зона котлоагрегата в модели по умолчанию принята от 30 % до 100% нагрузки котла, однако, при необходимости модель позволяет изменять границы рабочей зоны.

128

Таблица

Значениякоэффициентовформулы(5) длянекоторыхтиповкотлов

Алгоритм отыскания оптимальной загрузки котлов построен на следующем принципе. Общая нагрузка СЦТ делится на номинальную мощность котолоагрегата источника:

Получается величина к процентов нагрузки одного котла. Исходя из минимальной загрузки (по умолчанию - 30 % номинальной мощности котла), определяется максимально возможная загрузка котла. Необходимо отметить, что в данном случае имеет место инвариантность включения котлов в работу. При k > 130 % модель просчитывает вариант с работой двух котлов, а также вариант включения в работу третьего котлоагрегата.

Отыскание оптимального распределения нагрузки между котлами источника (двумя и более) производится моделью аналитически по формулам (6 -8). Для двух котлов (100%<k < 200 %) при нагрузке первого, равного q1 (%), второго - q2 (%) определяется минимальная нагрузка qmin (%).

По всем вариантам распределения нагрузок между котлами модель вычисляет суммарный удельныйрасходтоплива bуд∑ длявсехкотловинаходитегоминимальное значение.

По определенному оптимальному варианту распределения нагрузки с минимальным расходом топлива определяются соответствующие КПДработы котлов.

При работе трех котлов для покрытия нагрузки определяется максимально возможная загрузка котла qmax (%).

Далее расчет производится по формулам(8).

После отыскания режима с минимальным расходом топлива производится сравнение суммарного расхода топлива при работе двух и трех котлов и выбирается вариант с наименьшими затратами топлива.

Режим работы с минимальным расходом топлива просчитывается для всех основных режимов работы, а также для всехмесяцев отопительного периода.

129

Для наглядности результатов расчета модель строит диаграммы удельных расходов топлива котлоагрегатов, работающих в котельной, и их КПД.

Выводы

Необходимость создания математических методик и программных средств для исследования и оптимизации системы теплоснабжения продиктована тем, что экономия и повсеместный учет энергетических ресурсов становится одним из главных приоритетов государственной политики.

Программно-вычислительный комплекс модуля источника теплоты, основанный на модели, позволяет решить следующие задачи: определять необходимое количество теплоты, вырабатываемое источником теплоснабжения для покрытия текущей нагрузки системы теплоснабжения; определять установленную мощность котельной; осуществлять выбор числа работающих котлоагрегатов и их загрузку для различных режимов работы системы теплоснабжения с целью минимизации расхода топлива в целом на теплоисточнике; определять (помесячно и за год) выработку теплоты источником теплоснабжения в отопительном сезоне; производить расчет возможной экономии тепловой энергии.

Алгоритм отыскания оптимальной загрузки котлов построен на принципе: по всем вариантам распределения нагрузок между котлами модель вычисляет суммарный удельный расход топлива по всем котлам и находит его минимальное значение; затем после выбора количества котлоагрегатов, подбирается вариант с наименьшими затратами топлива.

Библиографический список

1.Сеннова Е.В., Сидлер В.Н. Математическое моделирование и оптимизация развивающихся систем теплоснабжения. - Новосибирск: Наука, 1987.-224 с.

2.Быкова А. И., Аверьянов В. К., Быков СИ. Математическое моделирование программного изменения отпуска теплоты жилым и общественным зданиям // Известия вузов. Энергетика.-Минск, 1988.-№9.- С. 34-41.

3.Сухарев М.В.. Золотая книга Delphi. Все о Dеlphi. - М: Наука и техника, 2008. –

1040с.

130

The bibliographic list

1.Sennova E.V., Sidler V. N. Mathematical modelling and optimisation of developing systems теплоснабжения. - Novosibirsk: Science, 1987.-224 p

2.Bykova A. I, Averyanov V. K, Bulls of SI. Matemaktichesky modelling of program change of holiday of warmth to inhabited and public buildings//News of high schools. Energetika.-Minsk, 1988. - № 9.- p. 34-41.

3.Suharev M. V. Gold book Delphi. All about Dеlphi. - M: Science and technics, 2008. –

1040p.

Ключевые слова: источники теплоты, алгоритм, системы теплоснабжения, котлоагрегаты.

Keywords: warmth sources, algorithm, heat supply systems, a coppers.

Т.В. Щукина

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОГО РЕСУРСА СЕЗОННОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭНЕРГОАКТИВНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЗДАНИЙ

Сведения о ресурсах солнечной радиации на территории РФ предполагают более широкое использование гелиосистем для альтернативного энергообеспечения сооружений. Низкие темпы внедрения солнечного теплоснабжения могут быть преодолены за счет проектирования и выполнения высокоэффективных гелиоактивных наружных ограждений. Рассмотрены возможные конструктивные решения с экранирующими устройствами, повышающими теплотехнические показатели пассивного солнечного отопления помещений.

T.V. Shchukina

INCREASE IN A RESOURCE OF THE SEASONAL OPERATION OF ENERGETICALLY

ACTIVE HEAT SUPPLY OF BUILDINGS

Data on resources of solar radiation in territory of the Russian Federation assume wider use of systems of alternative power supply of constructions. Low rates of introduction of a solar heat supply can be overcome at the expense of designing and performance of highly effective energetically active external protections. Possible constructive decisions with the shielding devices raising technical indicators of passive solar heating of premises are offered.

Неуклонно растущее ресурсопотребление способствует активному внедрению мероприятий по его сокращению, а также расширению области использования возобновляемых источников энергии для замещения истощающихся запасов органического топлива. Существенного энергосбережения можно достичь при реализации новой концепции

131