// Журнал «Промышленная Энергетика», 2012 - № 09, стр. 06-09

Метод определения критического времени начала технического

перевооружения предприятия электроэнергетики.

         Горячёв В. А., инж.

Тверской государственный технический университет

При разработке планов ТП ПЭЭ важное значение имеет определение времени его начала. При этом следует иметь в виду критическое значение данного времени tкр, когда продолжение эксплуатации ПЭЭ будет экономически неэффективно или небезопасно.

Одним из основных факторов, влияющих на tкр, является надежность N, характеризующаяся двумя главными показателями: частотой отказов и временем восстановления. В группе из п элементов, находящихся в нормальной эксплуатации и работающих в идентичных условиях, за Т лет наблюдается m отказов. При этом частота отказов, 1/год,

,                                                             (1)

При повышении уровня эксплуатации и качества самого оборудования частоту отказов можно существенно снизить. Поэтому при расчетах надежности для получения большей точности показателей целесообразнее вычислять частоту отказов на некоторую перспективу, построив график

,                                                  (2)

Другой показатель надежности — время восстановления — представляет собой среднее время вынужденного простоя, необходимого для отыскания и устранения одного отказа. Если на отыскание и устранение m отказов было затрачено время t1, t2, …, tm,  то время восстановления

,                                           (3)

Помимо надежности важны также следующие показатели:

коэффициент планового ремонтного простоя, или коэффициент ремонтного режима:

,                                                        (4)

где Тр - средняя продолжительность планового ремонта; μ - частота плановых ремонтов;

коэффициент вынужденного простоя (вероятность того, что элемент неработоспособен в произвольно выбранный момент времени в промежутках между плановыми ремонтами, т. е. восстанавливается после отказа)

,                             (5)

где

,                                                (6)

- коэффициент готовности (вероятность того, что элемент будет работоспособен в произвольно выбранный момент времени в промежутках между плановыми ремонтами);

,                                                  (7)

-        время наработки на отказ (среднее время наработки, или продолжительность работы элементов между отказами, ч [1]).

Для определения tкр следует также знать значение электроэнергии, используемой на собственные нужды , и внутрисетевые потери  . Для расчета  зависящей от вида электростанции, сжигаемого топлива и состава основного и вспомогательного оборудования, на каждой станции существует специально разработанная методика. В основном она расходуется на электроприводы механизмов собственных нужд, обеспечивающих технологический процесс на ПЭЭ:

,                        (8)

где ход электроэнергии на собственные нужды котлоагрегата; оборудование разгрузки, хранения топлива, топливоподачи и топливоприготовления; группы электродвигателей механизмов котельной установки; тягодутьевые механизмы; питательные электронасосы и бустерные насосы; насосную группу; прочие механизмы.

Рис. 1.

Состав и паспортные данные основного оборудования, механизмов и электродвигателей собственных нужд электростанции приводятся в таблицах, заполняемых по данным энергетического паспорта электростанции или по заводской документации оборудования котельного, гидравлического, турбинного и электрического цехов. Внутрисетевые потери включают в себя потери холостого хода трансформатора, нагрузочные потери транс-форматора, другие потери [2].

Критическое время технического перевооружения определяется путем выбора участвующих в нем линеек оборудования, включая выработавших и не выработавших свой ресурс. Решения по выбору линеек, не выработавших ресурс, принимаются субъективно

—      одним лицом (собственником, руководителем ПЭЭ) или группой лиц, участвующих в обсуждении данной задачи.

Выходная мощность одной линейки оборудования

,                          (9)

где  – максимальная мощность линейки оборудования; О – ожидаемые значения вынужденно недоиспользованной мощности ограничения) из-за влияния различных факторов ( в частности, вследствие дефектов оборудования или отклонений от проектных параметров).

При проектировании будущей станции, состоящей из определенного количества производственных линеек оборудования (ПЛО), её номинальная мощность рассчитывается применительно к определенному объекту (городу, комбинату, поселку) с учетом перспектив его развития. Кроме того, для каждой станции выбирается максимальная мощность исходя из различных ситуаций (аварии, повлекшей за собой остановку оборудования, необходимости выработки большого количества электроэнергии и т. д.), при которых ее мощности будет недостаточно. Если при некоторых безвозвратных ограничениях максимальная мощность производственных линеек оборудования снизится до номинального значения или более, следует провести ТП или капитальный ремонт ПЛО. Время, при котором максимальная мощность снижается до уровня номинальной, и называется критическим (tкр — это минимально возможное время начала выполнения комплекса работ).

Рис. 2.

При определении оборудования, которое следует включить в программу ТП, необходимо проанализировать влияющие факторы и определить момент наступления критического времени ТП. Это позволяет выявить ПЛО, которым в скором времени потребуется ТП, и включить их в список объектов, подлежащих ТП (возможно, с временными ограничениями).

На основе эмпирических данных был выявлен закон изменения мощности станции со временем. На рис. 1 приведена кривая изменения мощности турбины АП-6 выпуска 1953 г. по годам, близкая по форме к аналогичным кривым для турбин Р-11(12) выпуска 1974 г. и ПТ-22(25) выпуска 1957 г.

На рис. 2 показана кривая изменения со временем мощности одной ПЛО, представленная в виде параболы [3]. Опишем ее следующей формулой:

,                                                    (10)

где Р – мощность ПЛО; К-коэффициент, соответствующий выгнутости ветви; t – продолжительность работы ПЛО; tр – паспортное время окончания срока эксплуатации ПЛО; В – величина на оси ординат, определяющая вершину параболы.

Мощность ПЛО, при которой фактически заканчивается срок ее эксплуатации, определим из выражения

,                                               (11)

где  – фактическое время окончания срока эксплуатации ПЛО (момент времени, после которого мощность начинает резко снижаться); коэффициен, равный tg φ.

Из этого выражения найдем:

,                                                 (12)

Тогда

,                                 (13)

Получаем выражение для ветви параболы, которая накладывается на график изменения мощности при  :

,                                     (14)

Критическую мощность, при которой наступает критическое время начала ТП tкр, определяем по формуле

,                                (15)

Используя выражения

,                 (16)

Находим критическое время технического перевооружения

,                (17)

Расчет критического времени ТП дает возможность определить продолжительность оставшегося экономически выгодного времени эксплуатации ПЛО и на его основе построить график ТП предприятия электроэнергетики.

Таким образом, разработанный метод и расчетный алгоритм позволяют определи наиболее целесообразное время начала технического перевооружения предприятия элетроэнергетики исходя из его технических и надежностных характеристик, а также планируемых масштаба и глубины реконструкции предприятия.

Список литературы

1. Розанов М. Н. Надежность электроэнергетичсексих систем. 2-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1984.

2. Методика расчета потребления (расхода) электроэнергии на собственные и хозяйственные нужды электростанций.

3. Китушин В. Г. Надежность энергетических систем. — М.: Высшая школа, 1984.