Резервных агрегатов

Таким образом, следует рассматривать различные фазы в процессе восстановления объекта, поскольку влияние их различно в зависимости от структуры объектов. Очевидно, что наличие резервных элементов также существенным образом сказывается на общем времени простоя объекта. Кроме того, время восстановления элемента может оказаться существенно больше времени восстановления объекта в целом, например если замена отказавшего элемента на работоспособный из запаса занимает меньшее время, чем ремонт отказавшего элемента.

4. Параллельное соединение независимых элементов. Скользящее резервирование. Ранее рассматривалось нагруженное и ненагруженное резервирование для случаев, когда несколько резервных элементов использовались для обеспечения надежности ровно одного рабочего (основного) элемента. Однако в ряде важных практических случаев применяются схемы, в которых один или несколько резервных элементов резервируют группу рабочих (основных) элементов. Такие схемы носят название систем со скользящим резервом.

Рассмотрим сначала случай нагруженного резервирования. Пусть в системе имеется п рабочих и т резервных элементов, причем все элементы одинаковые, т.е. любой резервный элемент может заменить любой из отказавших основных элементов.

Рассмотрим теперь случай ненагруженного скользящего резервирования. . В этом случае выражение для вероятности безотказной работы системы в сколько-нибудь приемлемой форме может быть записано лишь для системы, элементы которой имеют экспоненциальное распределение времени безотказной работы. Заметим, что поток отказов элементов в системе определяется лишь рабочими элементами, т.е. случайное время работы до отказа очередного элемента ?* в данном случае имеет экспоненциальное распределение с параметром пХ. Поскольку в системе имеется всего т резервных элементов, отказ системы наступит через случайное время после возникновения (т + 1)-го отказа элемента, когда в системе уже не останется резервных элементов. Эти соображения позволяют написать выражения для вероятности безотказной работы и средней наработки до отказа, воспользовавшись соответствующими формулами для обычного ненагруженного резервирования и сделав необходимые подстановки:

Каждая подсистема характеризуется некоторым выбранным в зависимости от назначения системы показателем надежности. Значение этого показателя надежности зависит от того, какое число резервных элементов имеется в данной подсистеме, т.е. показатель надежности есть функция числа резервных элементов. Будем в дальнейшем эту функцию обозначать для j-й подсистемы через Ri (xt), где xi - количество резервных элементов этой подсистемы.

Показатель надежности системы в целом есть некоторая функция, зависящая от значений показателей надежности отдельных подсистем, т.е. она является функцией от всего набора резервных элементов каждой из подсистем хг, х2,,.., хп, т.е. R (x.i}..., xn) =/ (Rl (xj,...

Задачи оптимального резервирования возникают тогда, когда существуют определенные ограничения на затрачиваемые для повышения надежности средства. В этой связи следует также рассмотреть и возможный характер функций затрат. Очевидно, что затраты того или иного вида ресурсов определяются числом резервных элементов каждого типа. Наиболее простым является предположение о том, что стоимость системы (заметим, что стоимость понимается в Широком смысле слова, т.е. единицей измерения в данном случае могут быть и масса, и габариты и пр.) линейно возрастает с увеличением количества резервных элементов, т.е.

Прямая задача. Требуется найти, такое число резервных элементов для каждого участка резервирования, чтобы требуемый показатель надежности системы в целом обеспечивался при минимальных суммарных затратах на все резервные элементы.

Обратная задача. Требуется найти такое количество резервных элементов для каждого участка резервирования, чтобы при заданных допустимых затратах на систему в целом обеспечивался максимально ) возможный показатель надежности системы.

Для случая нескольких ограничивающих факторов обратная задача оптимального резервирования должна быть сформулирована следующим образом: требуется найти такое количество резервных элементов для каждого участка резервирования, чтобы при заданных допустимых затратах на систему в целом по ресурсам каждого типа обеспечивался максимально возможный показатель надежности системы.

Представим себе процесс создания оптимальной резервированной системы в виде следующего многошагового процесса. Рассматривается система, состоящая из п подсистем, причем на начальном шаге процесса предполагается, что ни у одной из подсистем нет резервных элементов. На первом шаге процесса оптимального построения системы отыскиваем такую подсистему, добавление к которой одного резервного элемента дает наибольший относительный прирост показателя надежности системы в целом на единицу стоимости. На втором шаге отыскивается следующая подсистема, которая характеризуется тем, что добавление к ней одного резервного элемента дает опять наибольшее относительное приращение результирующего показателя надежности системы в целом. На втором шаге процесса из рассмотрения не исключается и та подсистема, которая была найдена на первом шаге, поэтому в общем случае этой новой подсистемой может быть та же подсистема, что и в первый раз. Аналогичным образом процесс построения оптимальной системы продолжается далее.

Например, для того чтобы на тепловой электростанции запустить из холодного состояния энергоблок мощностью 300 МВт, надо проделать около 1000 операций. Причем это не строгая последовательность операций, а такая, что в результате некоторых операций логических проверок или контроля аппаратуры последующие операции могут быть разными — или со сдвигом во времени, или с включением дополнительных проверок и запуском резервных агрегатов оборудования, или, наоборот, минуя ряд промежуточных операций.

В зависимости от годового графика нагрузок в энергосистеме может предусматриваться резерв мощности, необходим ли для проведения плановых капитальных ремонтов -Л^- . Установленная мощность электростанции или энергосистемы Nyei B этом слугае определяется как суммарная мощность работающих и резервных агрегатов, т. е.

Кроме возможности определения относительного аварийного простоя 1, 2, 3, ..., т агрегатов, (11.12) позволяет определить и снижение простоя при установке 1, 2, 3, . . . , z резервных агрегатов.

Одной из основных особенностей суточного графика регулярной (плановой) нагрузки современных энергосистем является его неравномерность. Это предъявляет особые требования к режиму электростанций. Так, в периоды максимума нагрузки все электростанции практически загружаются полностью, за исключением резервных агрегатов. Все остальное время в течение суток нагрузка системы меньше максимальной.

переводя нагрузку на оставшиеся, а при больших нагрузках — вновь подключать генераторы. Этим решается и вопрос аварийного введения резервных агрегатов.

шении времени регулирования путем выдергивавия иглы катаракта, что практически, однако, не всегда используется. Резерв на тепловых электрических станциях может быть эффективен только при достаточной мощности котлов и оборудования агрегатов совершенными автоматическими устройствами. Запуск резервных агрегатов при понижении частоты во многих случаях не может предотвратить развития аварии, так как даже гидрогенераторам требуется несколько минут (не менее 1—2) для набора мощности. Эффективными в этом отношении могут быть резервные агрегаты со специальными газовыми или авиационными турбинами (обычно устанаглидаются отработавшие свой срок на самолетах двигатели). Однако установка таких специальных агрегатов пока не получила широкого распространения. Суммарная мощность обычного вращающегося резерва, выбранного по условиям экономичности, как правило, составляет 10—20%, а часто оказывается и меньше. В часы максимума нагрузки системы вращающийся резерв может полностью отсутствовать. Однако при авариях, связанных с отключением генераторов и станции или с разделением системы на отдельные части, дефицит мощности может достигать 30% и более. Поэтому в такого рода аварийных условиях наиболее надежным решением является автоматическое отключение соответствующей части нагрузки. Эту задачу и выполняют устройства автоматической разгрузки по частоте (АЧР).

Мощность электростанции должна быть достаточной, чтобы в любой момент удовлетворить спроо всех потребителей, получающих от нее питание. Потребители же в общем случае расходуют в разное время различную мощность и характеризуются как общим количеством потребляемой ими энергии, так и максимумом требуемой мощности в отдельные .отрезки времени. Максимумы мощности потребителей часто не совпадают по времени, поэтому максимум мощности, требуемой от электрических станций, как правило, меньше суммы максимумов мощностей потребителей. Использование электрических станций тем выше, чем больше к ним подключено потребителей. Еще больший эффект такого использования мощности электростанций достигается соединением нескольких станций в энергосистему. Соединение нескольких электрических станций между собой позво-• ляет также сократить число резервных агрегатов, т. е. еще больше

автоматический ввод в работу резервных агрегатов электростанций с мощностью, полностью обеспечивающей работу электроустановок для нормального транспорта газа по газопроводу или работу КС;

Альтернативой к установке дополнительных резервных агрегатов является улучшение показателей надежности и обслуживания ГПА. Обобщенными показателями служат параметры "у и т. В графе 7 табл. 8.8 указаны значения показателя у> достижение которых обеспечит такое же снижение потерь, что и установка дополнительных агрегатов. Из таблицы следует, что для эквивалентного снижения потерь подачи газа необходимо улучшить показатели надежности агрегатов ГТК-25 примерно на 80%, ГТК-16 — на 65, ГТК-10 -на 30%.

Если недовыпуск продукции восполняется, например, путем форсирования режима, включением резервных агрегатов, использованием сверхурочных часов работы, то все возникающие при этом дополнительные рас-

Гидроаккумулирующие электростанции. Назначение гидроаккумулирующих электростанций заключается в выравнивании суточного графика нагрузки электрической системы и повышении экономичности ТЭС и АЭС. В часы мини- -. мальной нагрузки системы агрегаты ГАЭС работают в насосном режиме, перекачивая воду из нижнего водохранилища в верхнее и увеличивая тем самым нагрузку ТЭС и АЭС; в часы максимальной нагрузки системы они работают в турбинном режиме, срабатывая воду из верхнего водохранилища и разгружая тем самым ТЭС и АЭС от кратковременной пиковой нагрузки. Экономичность работы системы в целом при этом повышается. Агрегаты ГАЭС используют также в качестве вращающихся резервных агрегатов и в качестве синхронных компенсаторов.