PODKLADY PRO PRCJEKTOVjfcií VELÍCÍCH 3Y3TELIU CENTRALIZCV/uIÉIO ZÁSOBOV lí TEPLEIJ Z HLEDISKA PRLVCZIIÍ.SPOLEHLIVOSTI Ing. I. Sillík - GSSR lívod Zvyšující se nároky na energii v pohledních létech, a zejména napjatá energetická bilance v městských aglomeracích náročných na spotřebu jak elektrická energie, tak i tepla vedou к nezbytnosti věnovat pozornost vazbě zdrojů v rámci systému centralizovaného zásobování teplem (SCZT) a elektrizačního systému (ES) a řešit ji tak, aby tyto dva systémy byly v požadovaném souladu. Toho lze dosáhnout v projekční fázi optimální volbou technických parametrů komponent SCZT а ЕЗ, s požadavky na organizaci práce, s následnou kázní při odběru energií a realizací zvyšujících se požadavku na spolehlivost provozu. Řešení dílčího problému z hlediska provozní spolehlivosti je stručně ukázáno na modelován SCZT. Výchozí předpoklady V rámci modelového SCZT lze uvažovat několik základních zdrojů velkého výkonu, vzdálených od centra městské aglomerace 30-40 km, a několik špičkových zdrojů malého výkonu, umístěných uvnitř městské aglomerace. Jako základní zdroj velkého výkonu nejlépe vyhovuje jaderný zdroj Sdružená výroby elektrické energie a tepla (JEOT) s reaktorem typu TVER 440, resp. 1000 z hlediska dané energetická situace a se zřetelem na nejbližší perspektivu. Klasické parní energetické výrobny (PEV) o výkonech 110 Ш, 200 Iú\7 a vyšších lze využít jako špičkové teplárenské zdroje. Konfiguraci zdrojů je nutné zvolit tak, aby - v případě výpadku zdroje tepla (např. JEOT, resp. PEV) plnění potřeby tepla v rámci SCZT vyhovovalo CSU 38 3350 ve smyslu zabezpečení dodávky tepla - splňovala požadavky kladené na její spolehlivost - respektovala otázky životního prostředí a nároky na dopravu paliva Začlenění jaderného zdroje do SCZT vede к nutnosti řešit také otázku jaderná bezpečnosti. To znamená, že např. parametry topné vody - 16.0 -
..л a zařízení je nutné volit tak, aby v případě havarijních podmínek JEOT nedošlo к průniku aktivity do tepelných rozvodu. Všechny základní definice potřebné pro spolehlivostní analýzu JEOT, PEV a rozvodů tepla jsou uvedeny v ČSN 01 0102, Ssil 01 0250 a ST SEV 292-76. Vhodnou volbou jednotlivých vztahu lze pak dostatečně dobře vyjádřit některé specifické provozní stavy zdrojů; nap?, u špičkových PEV operativní pohotovost vyjadřuje pravděpodobnost, že zařízení bude v libovolném okamžiku na úrovni jmenovitého výkonu a že zůstane na této úrovni alespoň po předem stanovenou dobu. Při řešení spolehlivostní analýay SCZT je možná realizovat řadu zjednodušujících předpokladů, které usnadní výpočtová práce a dostatečně dobře reprezentují skutečný provoz systému, a to: - všechny prvky systému jsou dvoustavové - prvky systému jsou opravitelné nebo vyměnitelné - systém a jeho prvky jsou systematicky udržovány - poruchy prvků jsou na sobě stochasticky nezávislé - předpokládá se exponenciální rozdělení poruch - dodávka elektrická energie, resp. tepla se v důsledku poruchy snižuje o okamžitý výkon odstaveného zařízení - při pokrývání denních diagramů potřeb obou druhů energií má přednost dodávka elektrické energie - spolehlivost do lávky elektrické energie a tepla ae řeší nezávisle na sobě Spolehlivostní analýza JEOT Při spolehlivostní analýze zabezpečená dodávky tepla z JEOT v průběhu provozu zdroje v teplárenském režimu se doporučuje jako výchozí podklad použít roční a denní diagramy trvání tepelného zatížení, které umožní získat celkový přehled o požadavcích na provoz zdroje v exponovaných časových obdobích. Vhodným zjednodušením se dostatečně přesně reprezentují jednotlivé typové denní diagramy ustálenými provozními režimy zdroje, přičemž se podstatně sníží nároky na rozsah výpočtových prací. Základním problémem spolehlivostní analýzy JEOT je určit vazbu mezi stochasticky zadanými poruchovými stavy a deterministicky určenou dodávkou tepla na prahu zdroje v závislosti na výpadcích určujících subsystému a jejich vlivu na práci zbývajících zařízení. V rámci každého ustáleného provozního režiau při respektov-íní ČSN 38 3350 ve 3myslu zabezpečení dodávky tepla byly iefinovány tyto provozní stavy JECT: - 161 -.л \:._...
.,- i a) bezporuchový; zdroj vykonává požadovanou funkci v plnám rozsahu, tj. všechny zařízení pracují bezporuchově a dodávka tepla se plní na 100 % b) s částečnou poruchou na zařízení - zdroj vykonává předepsanou funkci v plném rozsahu, potřeba tepla se plní na 100 % i v případě poruchy na některém zařízení, resp. subsystému - zdroj vykonává předepsanou funkci pouze částečně s omezeným výkonem v důsledku poruchy na zařízení, resp. subsystému, dodávka tepla vyhovuje požadavku ČSN 38 3350 c) s poruchovým prostojem; zdroj nevykonává předepsanou funkci ani částečně v důsledku poruchy na zařízení, resp. subsystému Při řečení spolehlivostní analýzy JEOT je nutné uvažovat běžná a generální opravy rozhodujících komponent každého bloku a periodickou výměnu jaderného paliva. Na základě znalosti funkčního schématu a při respektování definovaných provozních stavů se sestaví odpovídající logická schémata - stromy poruch. Důležitou otázku tvoří vstupní spolehlivostní údaje. Jako zdroje dat je vhodná použít i několik pramenu, porovnávat, ověřovat a aplikovat prognostické modely. Zdrojem spolehlivostních údajů jsou informační systémy líisjp Praha, ORGREZ Brno, odborné články a materiály, ^vedeným přístupem se získají dostatečně věrohodná a reprezentativní data. Numerické výpočty vytvořených stromu poruch při znalosti spolehlivostních ukazatelů všech primárních poruch lze provést např. pomocí programu LOTR (logical trees), který je určen к výpočtu spolehlivostních ukazatelů systému popsanému složitým a rozsáhlým stromem poruch. Spolehlivostní analysa PEV Aplikace teorie spolehlivosti a využívání jejích výsledku při projektování, montáži a vlastním provozu PEV a jejich zařízení je jednou z podmínek úspěšného rozvoje?ev a umožňují: - maximálně optimalizovat provoz PEV - dosáhnout u nově řešených PEV požadované úrovně spolehlivosti - navrhnout a realizovat opatření pro zvýsení provozní spolehlivosti dosavadních PEV - předpovídat provozní spolehlivost provozovaných PEV - 162 - _ I \
.,. 1 \ - vytvářet prognózy spolehlivosti nově projektovaných PEV Na základě dlouhodob-áho systematického sledování a hodnocení provozní spolehlivosti dosavadních PEV vznikl informační systámbanka dat, který з minimálními nároky na pracnost poskytne objektivní, včasná a dostatečně obsažná informace o poruchovosti PEV a který je nezbytnou podmínkou pro zpracování údajů o provozní spolehlivosti PEV a jejího technicko-ekonomickšho vyhodnocení, pro zpracování matematických modelů spolehlivosti a využití metod diagnostiky. V současná době jscu к dispozici dva informační systámy - banka dat k.ú. ORGRE3, Brno, a banka dat údajů ISS FliHTS, Praha. Oba vycházejí ze společných hlášenek o poruchovosti PEV vyplňovaných podle pravidel pro elektrizační soustavu č. 4 "Jednotné evidence, hlášení a vyhodnocování provozní spolehlivosti parních energetických výroben". Provozní spolehlivost primárních a sekundárních rozvodů tepla Při spolehlivostní analýze rozvodu tepla SCZT je nutné v první řadě kategorizovat teplárenské pojmy a stanovit rozsah primárních a sekundárních rozvodu ve smyalu SsiT 13 1140 a ČSN 38 3350. Dále je důležité zvolit vhodnou metodu stanovení spolehlivostních ukazateli. Jedaa z metod stanovení spolehlivosti rozvodů tepla využívá fyziku poruch. Z podrobné znalosti všech vlastností a procesů probíhajících v materiálech použitých na rozvody se odvozují fyzikální nebo fyzikálně chemické vlastnosti poruch. V podstatě jde u potrubí o poruchy způsobená nepředpokládaným zvýšením namáhání (pevnostní poruchy) nebo chemickými, resp. fyzikálně chemickými vlivy (vodíková, kyslíková a vnější koroze). Pak pomocí vhodného matematického modelu lze předvídat spolehlivost a životnost rozvodů. Druhou metodou je stanovení ukazatelů spolehlivosti z údajů o provozu rozvodů. Vyžaduje to soustavné vedení záznamu o všech poruchách a jejich příčinách, o době provozu a oprav, o podmínkách provozu a o jiných vlivech. Získat takové údaje bývá zejména u rozvodu tepla obtížné, protože je jich málo, jsou nepřístupné, což je způsobeno některými typy jejich uložení. Zejména nepřístupnost rozvodů tepla může způsobit, že porucha, která se vyvíjí i několik let, je objevena až po zjevném úniku topná vody. Tak se zaznamená pouze doba opravy, po kterou zařízení vůbec neplnilo svou funkci. Zjednodušení vyhovuje modelu spolehlivostní analýzy, ale nezachycuje podmínky hospodárného provozu» Podobných připomínek je možné uvést mnoho, přesto je v současná době metoda stanovení spolehlivosti teplárenských sítí na základě údajů z provozování nejdostupnější. - 163 - шмт Л* * -.
IIJTUAMI СТОП 1С 11П MUI Dosud nedořešenou otázkou je vliv místa poruchy v tepelné síti na rozsah z hlediska dodávaného množství tepla, a tím i na spolehlivost soustavy jako celku. Bude nutná přihlédnout také к vlivu dispozičního řešení soustavy а к tepelné akumulaci rozvodů a zásobovaných objektů. Spolehlivostní analýza SCZT Metodika spolehlivoatní analýzy modelového SCZT je prakticky shodná a metodikou uvedenou v kap. 3. Při pohledu na spolehlivost zásobování teplem z hlediska spotřebitelů je ovšem nezbytné provést úplnou funkční a spolehlivostní analýzu spotřební oblasti a definovat provozní stavy zvlášt pro každou tuto oblast. К tomu jsou nezbytné hlubší znalosti statických a dynamických vlastností systému, které lze vhodně simulovat pouze odpovídajícími výpočtovými programy. Pri definici provozních stavů se věnuje pozornost strategii plánovaných odstavení komponent systému, tepelné akumulaci rozvodů tepla a spotřebičů, dopravnímu zpoždění při dodávce tepla atd. Závěr Referát stručně uvádí základní problémy metodiky projektování velkých SCZT z hlediska provozní spolehlivosti. Podrobněji je problematika popsána s řešením konkrétních případu v literatuře. Literatura /1/ Čillík, I.: Podklady pro projektování velkých SCZT z hlediska provozní spolehlivosti. Výzkumná zpráva EGÚ č. 1004224, Praha 1979. /2/ Bortlík, J.: Řešení jaderného zdroje tepla z hlediska provozní spolehlivosti. Výzkumná zpráva EGÚ č, 1004212, Praha 1977. /3/ Cichoň, S.: Stanovení provozní spolehlivosti energetických zařízení bloků jelkých jmenovitých výkonu. Středisko ISS DIZ ŠKODA, Praha 1978. /3/ Souček, V.: Spolehlivost tepelných sítí. Výzkumná správa 2G1Í 5. 1004214, Praha 1977. - 164 - J