Расчет показателей надежности оборудования ТЭС. Учебное пособие

минимизирует потребление ресурсов и энергии при сохранении готовности к пуску;

имеет возможность быстрого перехода в рабочий режим для удовлетворения внезапного увеличения нагрузки.

Ремонтный режим – это состояние, в котором энергоблок выведен из работы для проведения плановых и внеплановых работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования. В это время энергоблок может быть частично или полностью отключен для обеспечения безопасностииэффективностиремонтныхработ. Вэтомрежимеосуществляются:

плановый ремонт – предусматривает выполнение регламентных работ для поддержания надежности и эффективности оборудования;

аварийный ремонт – выполняется вслучаевнезапных отказовили поломок;

безопасность – обеспечивает безопасные условия для проведения ремонтных работ;

минимизация простоев – оптимизирует сроки ремонта для минимизации простоев и потерь.

Режим останова – это процесс завершения работы энергоблока

иего вывод из сети. Останов может быть как плановый (например, для проведения профилактических работ), так и аварийный (в случае неисправностей или других критических ситуаций). В этом режиме осуществляются:

процесс останова – включает постепенное снижение нагрузки, охлаждение и другие меры для безопасного завершения работы;

плановый останов – выполняется согласно графику для проведения ремонта или технического обслуживания;

аварийный останов – выполняется в случае возникновения нештатных ситуаций для предотвращения повреждений оборудования

иобеспечения безопасности.

Режим пуска – это процесс запуска энергоблока после его останова и ввода в работу. Это может быть запуск после ремонта, останова или переход из режима резерва. Он требует тщательного контроля и последовательного выполнения операций для обеспечения безопасного и эффективного выхода на рабочие параметры. Этот режим включает в себя следующие этапы:

22

подготовка – проверка всех систем и оборудования перед запус-

ком;

постепенный набор мощности – увеличение нагрузки постепенно для предотвращения перегрузок и повреждений;

мониторинг – непрерывный контроль параметров процесса для обеспечения безопасного и эффективного запуска.

Режим регулирования – это режим, в котором энергоблок работает

спеременной нагрузкой, адаптируясь к изменениям спроса на электроэнергию. Регулирование может включать в себя как увеличение, так и уменьшение выработки электроэнергии, а также поддержание стабильных параметров работы. В этом режиме осуществляется управление мощностью энергоблока в зависимости от потребностей сети:

гибкость – возможность быстро менять мощность в ответ на изменения нагрузки;

контрольпараметров– тщательный контрольи регулировкапараметров процесса для поддержания стабильности;

эффективность – оптимизация работы в условиях переменной нагрузки для достижения максимальной эффективности и экономии ресурсов.

Каждыйизэтихрежимовимеетспецифическиехарактеристикиитребования, которые необходимо учитывать для обеспечения надежной иэффективнойработыэнергоблока. Правильноеуправлениеэтимирежимами позволяет максимизировать производительность, минимизировать риски и снизить затраты на эксплуатацию и обслуживание.

Относительное время нахождения энергоблока в резерве

φr 8760τr λr ,

где τr – среднее время простоя энергоблока в резерве (0…10 ч); λr –

частота режима отключения (40…100 1/год). Относительное время ремонта

φt τвλt τрλр , 8760

23

(1/год); τр – средняя продолжительность планового ремонта (обычно

составляет 700…900 ч).

Средняя продолжительность планового ремонта (час) энергооборудования может быть оценена по формуле:

для энергоблоков 25 103 800 103 кВт

где τп – средняя продолжительность режима пуска (2…6 ч).

24

Относительное время режима регулирования нагрузки

φj τр8760.нmnс ,

где nс 365(1 – r – t – i ) – расчетное количество суток; m – количество ступеней (1…4) в суточном графике нагрузки; τр.н – средняя про-

должительность режима регулирования (0,3…0,5 ч). Относительное время режима останова

φγ τ0 (λр λr ) , 8760

где τ0 – средняя продолжительность режима останова (0,3…0,5 ч). Стационарный режим характеризуется относительным временем

5

φS 1 φk .

k 1

Число часов использования мощности, ч/год?,

τN φS 8760 .

Действительная выработка энергии в год, кВт ч/год,

WД NτN .

Отпуск энергии определяется коэффициентом готовности энергоблока, кВт ч/год,

W NτN KГ.

Недоотпуск энергии, кВт ч/год,

W NτN (1 KГ).

Эти показатели рассчитываются для каждого энергоблока.

25

превышать средние значения. Резерв мощности позволяет энергосистеме справиться с этими пиками, не допуская перегрузок и снижения качества энергоснабжения.

Гибкостьвуправлениисистемой. Наличиерезервамощностиуве-

личивает гибкость управления энергосистемой. Это позволяет операторам быстро адаптироваться к изменяющимся условиям, включая внезапные изменения в спросе, выход из строя оборудования или изменениявисточниках энергии(например, колебаниявыработкивозобновляемых источников).

Такимобразом, созданиеиподдержаниерезервамощностиявляется ключевым элементом в обеспечении надежности и устойчивости энергосистем, что, в свою очередь, способствует стабильному энергоснабжению и удовлетворению потребностей потребителей.

3.1. ВЫБОР РЕЗЕРВА В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ

Одна из основных задач обеспечения надежности энергосистем – этосозданиерезервамощности, необходимогодляпроведенияремонтов, технического обслуживания и уменьшения аварийного недоотпуска энергии (при заданном коэффициенте надежности энергоснабжения).

При определении резерва мощности используется следующий алгоритм.

Энергосистема, структурная схема которой показана на рис. 3.1, заменяется однородной, состоящей из однотипных энергоблоков одинаковой мощности, с одинаковыми основными параметрами надежности. Эквивалентирование основано на равенстве математических ожиданий и дисперсий неоднородной и однородной системы.

Для реальной (неоднородной) системы, состоящей из n энергоблоков (n = i + j + γ, рис. 3.1), каждый из которых имеет мощность Nn

и аварийность qn 1 kГn ,

n Nnqn nэNэqэ,

1n

Nn2qn (1 qn ) nэNэ2qэ(1 qэ),

1

27

где Nn , qn – мощность и аварийность n-го энергоблока неоднородной энергосистемы; nэ – количество эквивалентных энергоблоков; Nэ, qэ – мощность и аварийность эквивалентного энергоблока.

K1 Ki T1 Tj

Рис. 3.1. Схема энергосистемы:

Кi, Tj, ПТ – конденсационные и теплофикационные энергоблоки; Rr – резервные энергоблоки

Решая эти уравнения, находим:

количество эквивалентных энергоблоков

аварийность эквивалентного энергоблока

мощность эквивалентного энергоблока

n

Nn

Nэ 1nэ .

28

Определяя по методике (см. раздел 1) стационарные коэффициенты готовности каждого энергоблока i-го, j-гo и γ-го типа, будем распола-

гать аварийностями qn и далее – количеством nэ эквивалентных энергоблоков с мощностью Nэ и аварийностью qэ.

Величина относительного резерва мощности в системе рассчитывается как

где up – аргумент функции нормального распределения. Для надежности энергоснабжениянауровне, равном0,999; 0,99; 0,9, up 3,1; 2,3; 1,3. Квантилью up нормальногораспределении, отвечающейвероятностиР

(например, коэффициенту надежности энергоснабжения), называется число, удовлетворяющее уравнению

F0 (up ) P(x),

откуда xp a up ,

где a – матожидание; σ – среднеквадратичное отклонение. Величина резерва

n

Nr r Nn .

1

В качестве резервных может быть принято nr rnэ энергоблоков мощностью Nэ каждый, например, с К-турбиной (табл. П1.1), газотур-

бинных установок (табл. П3.1–П3.5) или гидравлических турбогенераторов ГЭС (табл. П4.1 и П4.2).

По величине резерва с учетом заданного типа резервного энергоблока находится действительный отпуск электроэнергии резервными энергоблоками. При этом ГТУ и турбогенераторы ГЭС рассматриваются в структурно-схемном плане как элементы с двумя достижимыми состояниями: работа – S0 и полный отказ – S1 (рис. 3.2). Определяется

стационарный коэффициент готовности из уравнений:

29