CC BY
158
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №02-1/2017 ISSN 2410-6070
Также блок SRM имеет вход TL, с помощью которого можно сымитировать работу машины под нагрузкой. Чтобы проверить работу данной машины под нагрузкой можно установить на вход TL блоки constant или step.
SpEed
0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 С
Рисунок 4 - График угловой скорости
Как видно из графика на рисунке 4 построенная вентильная индукторно-реактивная машина не способна поддерживать скорость под нагрузкой. Для обеспечения поддержания скорости необходима дополнительная система управления, которая будет способна учитывать нелинейные характеристики вентильно-реактивных машин.
Список использованной литературы:
1. Однокопылов Г.И. Моделирование вентильно-индукторного электропривода в аварийных режимах работы/ Г.И. Однокопылов, И. А. Розаев// Известия Томского политехнического университета. 2013. №3. С. 138 - 143.
2. Мишин Н.В. Анализ электропривода автономного объекта/ Н.В. Мишин, В.И. Доманов, Д.С. Халиуллов// Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2014. №4(3). С. 600 - 602.
3. Fevzi Kentli. Matlab-Simulink Modelling of 6/4 SRM with Static Data Produced Using Finite Element Method/ Fevzi Kentli, Hüseyin £alik// Acta Polytechnica Hungarica. 2011. №. 6. Р. 23 - 42.
© Иванов А.С., Каланчин И.Ю., 2017
УДК 658.264
Калимуллина Е.Р.
бакалавр, факультет Автоматизации производственных процессов
Научный руководитель: Смородова О.В. доцент, канд. техн. наук, кафедра «Промышленная теплоэнергетика» Уфимский государственный нефтяной технический университет
г. Уфа, Российская Федерация
ОЦЕНКА НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Аннотация
Актуальность задачи повышения надежности теплоснабжения требует эффективных методов ее оценки. Представленный подход позволяет получать количественные значения вероятностных показателей надежности систем теплоснабжения. В дальнейшем при развитии теплоснабжения информация о наиболее ненадежных элементах поможет принять оптимальные решения по повышению надежности данных систем.
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №02-1/2017 ISSN 2410-6070
Ключевые слова
Теплоснабжение, надежность, недоотпуск, резервирование
Понятие надежности систем теплоснабжения базируется на вероятностной оценке работы системы, что в свою очередь связано с вероятностной оценкой продолжительности работы ее элементов, которая определяется законом распределения времени этой работы [1, с.6]. Главный критерий надежности систем — безотказная работа элемента (системы) в течение расчетного времени. Система теплоснабжения относится к сооружениям, обслуживающим человека, ее отказ влечет недопустимые для него изменения окружающей среды [2, с.12]. Оценка надежности систем теплоснабжения учитывает социальные последствия перерывов в подаче теплоты. Развитие крупных систем теплоснабжения [3, с.241], старение тепловых сетей, проложенных в годы массового строительства, увеличение повреждаемости теплопроводов до 30-40 и более повреждений на 100 км в год приводит к снижению надежности теплоснабжения, значительным эксплуатационным затратам и отрицательным социальным последствиям. При выходе из строя система теплоснабжения переходит из работоспособного состояния в отказное и считается, что она не выполнила задачу, поэтому в течение отопительного периода она рассматривается как пере монтируемая.
Основными свойствами надежности являются безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость, устойчивоспособность, режимная управляемость, живучесть и безопасность (рисунок 1).
На современном этапе развития теплоснабжения самым слабым звеном всей цепи являются тепловые сети [4, с.124]. Это в равной степени относится к канальным и бесканальным прокладкам теплопроводов, но в большей степени к бесканальным, протяженность которых в последнее время возросла и продолжает увеличиваться.
Рисунок 1 - Свойства надежности
При бесканальных прокладках тепловых сетей на первое место по значимости становятся вопросы надежной и экономичной компенсации трубопроводов при температурных подвижках. Многолетний опыт применения различных компенсирующих устройств, традиционно используемых для компенсации температурных подвижек теплопроводов, показал их несовершенство и недостаточную эксплуатационную надежность [5, с.234].
При рассмотрении надежности тепловых сетей следует учитывать не только линейные участки сети, но также все элементы её составляющие. Значительные повреждения в тепловых сетях происходят из-за наружной коррозии стальных труб. В связи с этим предлагается к группе факторов, влияющих на надежность теплопроводов отнести:
1. Тип прокладки тепловых сетей.
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №02-1/2017 ISSN 2410-6070_
2. Вид антикоррозионного повреждения.
3. Среднегодовую температуру стенки трубы.
4. Гидрогеологические условия прокладки.
Исходя, из этих факторов различным участкам теплопроводов можно давать различные оценки "начальной надежности" при проектировании и эксплуатации. При такой классификации наивысшую оценку начальной надежности должны получить воздушные прокладки, самую низкую - бесканальные, проложенные в грунтах с высоким уровнем грунтовых вод.
Степень снижения надежности выражается в частоте возникновения отказов и величине снижения уровня работоспособности или уровня функционирования системы теплоснабжения [6, с.237]. Под отказом понимается событие, заключающееся в переходе системы теплоснабжения с одного уровня работоспособности на другой, белее низкий в результате выхода из строя одного или нескольких элементов системы. Событие, заключающееся в переходе системы теплоснабжения с одного уровня работоспособности на другой, отражающийся на теплоснабжении потребителей, является аварией. Таким образом, авария также является отказом, но с более тяжелыми последствиями.
В настоящее время оценка надежности системы производится на основе использования отдельных показателей надежности - интенсивность отказов и относительный аварийный недоотпуск теплоты.
Интенсивность отказов «p(t)» представляет собой условную плотность вероятности возникновения отказа, определяемую для рассматриваемого момента времени при условии, что до этого момента отказ не возник. Интенсивность отказов (р) определяют, как правило, за год по следующей зависимости:
2 Мот х пот
(Р) =
ХМплХ Ппл'
где Мот - материальная характеристика участков тепловой сети, выключенных из работы при отказе (м2); пот - время вынужденного выключения участков сети, вызванное отказом и его устранением (ч); X Мот * пот- произведение материальной характеристики тепловой сети данной системы теплоснабжения на плановую длительность ее работы за заданный период времени (обычно за год).
Относительный аварийный недоотпуск теплоты определяется по формуле:
^ л Х Qав
(ч) = 'тт
где EQaв - аварийный недоотпуск теплоты за год, ГДж (Гкал); EQ - расчетный отпуск теплоты системой теплоснабжения за год, ГДж (Гкал).
Для оценки надежности систем теплоснабжения могут использоваться частные и общие критерии [7, с.33], характеризующие состояние электроснабжения, водоснабжения, топливоснабжения источников тепла, соответствие мощности теплоисточников и пропускной способности тепловых сетей расчетным тепловым нагрузкам, техническое состояние и резервирование тепловых сетей.
Надежность электроснабжения источников тепла (Кэ) характеризуется наличием или отсутствием резервного электропитания:
- при наличии второго ввода или автономного источника электроснабжения Кэ=1,0;
- при отсутствии резервного электропитания при мощности отопительной котельной (таблица 1). Надежность водоснабжения источников тепла (Кв) характеризуется наличием или отсутствием
резервного водоснабжения:
- при наличии второго независимого водовода, артезианской скважины или емкости с запасом воды на 12 часов работы отопительной котельной при расчетной нагрузке Кв=1,0;
- при отсутствии резервного водоснабжения при мощности отопительной котельной (таблица 1). Надежность топливоснабжения источников тепла (Кт) характеризуется наличием или отсутствием
резервного топливоснабжения:
- при наличии резервного топлива Кт=1,0;
- при отсутствии резервного топлива при мощности отопительной котельной (таблица 1).
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №02-1/2017 ISSN 2410-6070_
Таблица 1
Коэффициенты снабжения источников тепла в зависимости от мощности отопительной котельной
Мощность Кв Кэ Кт
до 5,0 Гкал/ч 0,8 0,8 1,0
от 5,0 до 20 Гкал/ч 0,7 0,7 0,7
св. 20 Гкал/ч 0,6 0,6 0,5
Одним из показателей, характеризующих надежность системы теплоснабжения, является соответствие тепловой мощности источников тепла и пропускной способности тепловых сетей расчетным тепловым нагрузкам потребителей (Кб) (рисунок 2).
1
0,9 0,8 0,7 0,6 Кб 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
0-10 % 10-20 % 20-30%
Размер дефицита
30 и более %
Рисунок 2 - Коэффициент Кб в зависимости от размера дефицита
Уровень резервирования (Кр) определяется как отношение резервируемой на уровне центрального теплового пункта (квартала; микрорайона) расчетной тепловой нагрузки к сумме расчетных тепловых нагрузок подлежащих резервированию потребителей, подключенных к данному тепловому пункту (рисунок 3).
1
0,9 0,8 0,7 0,6 Кр 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0
0-30 % 30-50% 50-70% 70-90% 90-100% Уровень резервирования Рисунок 3 - Коэффициент Кр в зависимости от уровня резервирования
При проектировании тепловых сетей подземной прокладки в непроходных каналах и при бесканальной прокладке должно предусматриваться резервирование подачи тепла в зависимости от климатических
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №02-1/2017 ISSN 2410-6070_
условий и диаметров трубопроводов (таблица 2) [8, с.3].
Таблица 2
Зависимость подачи тепла от климатических условий и диаметров трубопроводов
Минимальный диаметр трубопровода, мм Расчетная температура наружного воздуха для проектирования отопления, град.Цельсия
-10 | -20 -30 -40 -50
Допускаемое снижение подачи тепла, %
300 X X X X 50
400 X X X 50 60
500 X X 50 60 70
600 X 50 60 70 80
700 и более 50 60 70 80 90
«х» - резервирование не требуется
При наличии нескольких источников тепла должна быть проанализирована возможность работы их на единую тепловую сеть. В этом случае при аварии на одном из источников тепла имеется возможность частичного обеспечения потребителей тепловой энергией из единой тепловой сети за счет других источников тепла. Надежность системы теплоснабжения может быть повышена путем устройства перемычек между магистральными сетями, проложенными радиально от одного или разных источников теплоты.
Существенное влияние на надежность системы теплоснабжения имеет техническое состояние тепловых сетей, характеризуемое наличием ветхих, подлежащих замене трубопроводов (Кс) (рисунок 4):
1
0,8 0,6
Кс 0,4
0,2 0
0-10 %
10-20 % 20-30 %
30 % и более
Наличие ветхих, подлежащих замене трубопроводов Рисунок 4 - Коэффициент Кс в зависимости от технического состояния тепловых сетей
Показатель надежности конкретной системы теплоснабжения (Кнад) определяется как средний по частным показателям:
Кнад
Кэ + Кв + Кт + Kg + Кс + Кр
п
где п - число показателей, учтенных в числителе.
В зависимости от полученных показателей надежности системы теплоснабжения могут быть отнесены к разным категориям (таблица 3).
Таблица 3
Оценка системы в зависимости от полученных результатов
Категория системы по надежности Кнад
высоконадежные более 0,9
надежные от 0,75 до 0,89
малонадежные от 0,5 до 0,74
ненадежные менее 0,5
Надежность системы теплоснабжения можно обеспечить различными способами. Один из общепринятых - применение более надежных элементов системы централизованного теплоснабжения (СЦТ)
_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №02-1/2017 ISSN 2410-6070_
в сочетании с резервированием наиболее ответственных элементов системы [9, с.4]. Резервирование может потребовать внедрения режимных мероприятий для повышения управляемости СЦТ, чтобы в состоянии отказа перераспределять потоки тепла и обеспечивать выполнение нормативов надежности. Нерезервированные элементы должны иметь такие показатели, при которых выход их из строя не повлек бы за собой полного отказа всей системы.
Исследования показали, что современные системы теплоснабжения для обеспечения требований по надёжности должна проектироваться на максимальные тепловые нагрузки, а местные потребители должны управлять поступающими потоками теплоносителя и снижением температуры сетевой воды.
Для повышения надёжности систем основные тепломагистрали закольцовывают [10, с.94]. Но даже при кольцевых системах отказ головных или близких к ним участков вызывает напряжённый гидравлический режим, что в свою очередь требует перевода системы на режим лимитированного теплоснабжения [11, с.27]. Подобной ситуации можно избежать при расчёте резервированных теплотрасс на полный расход теплоносителя.
Список использованной литературы:
1. Надежность систем энергетики. Терминология. - М.: Наука, 1980. - 243 с.
2. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: Энергоиздат, 1982.- 472 с.
3. Китаев С.В., Смородова О.В., Усеев Н.Ф. Об энергетике России//Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2016. №4 (106). С.241-249.
4. Смородова О.В., Скрипченко А.С. Порядковые статистики в системах теплоснабжения//Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. 2016. №4. С.124-137.
5. Смородова О.В., Костарева С.Н.Энергетическая эффективность систем транспорта тепловой энергии//в сб: Трубопроводный транспорт 2011/Материалы VII Международной учебно-научно-практической конференции.2011. С.234-236.
6. Смородова О.В., Костарева С.Н. Инструментальное обследование систем теплопотребления// в сб: Трубопроводный транспорт 2011/Материалы VII Международной учебно-научно-практической конференции. 2011. С.237-238.
7. Байков И.Р., Молчанова Р.А., Ахметов Э.Р., Файрушин Ш.З. Анализ методик оценки надежности систем энергоснабжения//Энергобезопасность и энергосбережение. 2014. №2. С.33-37.
8. Смородова О.В., Сулейманов А.М. Автоматизация учета жидких и газообразных энергоносителей. - Уфа, УГНТУ: 2004. - 95 с.
9. Сулейманов А.М., Хафизов Ф.М. Оценка погрешности измерений. - Уфа, УГНТУ: 2007. - 32 с.
10.Байков И.Р. Принципы реконструкции системы энергоснабжения населенных пунктов//Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики.2001. №7-8. С.94-98.
11.Байков И.Р., Смородов Е.А., Смородова О.В. Оптимизация размещений энергетических объектов по критерию минимальных потерь энергии// Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 1999. №3-4. С.27-30.
© Калимуллина Е.Р., 2017
УДК 744.43
Н.Н. Кирпичникова, ст. преподаватель КФ ФГБОУ ВПО МГТУ имени Н.Э. Баумана (НИУ) В.В. Никольский, ст. преподаватель КФ ФГБОУ ВПО МГТУ имени Н.Э. Баумана (НИУ) г. Калуга, Российская Федерация
БАНК ЗАДАНИЙ ПО ИНЖЕНЕРНОЙ ГРАФИКЕ И ВЫПОЛНЕНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ НА ПК
Аннотация
В данной статье содержатся инновации по графической подготовке на современном уровне обучения
