Тематика практических занятий
Методические указания и контрольные задания
для студентов специальности 100700
заочной формы обучения
Одобрено
редакционно-издательским советом
Саратовского государственного технического университета
Саратов 2001
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ,
ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
Дисциплина “Надежность систем теплоэнергоснабжения промпредприятий” является одной из основных специальных дисциплин в учебном плане подготовки инженера по специальности «Промышленная теплоэнергетика».
Цель преподавания дисциплины состоит в глубоком изучении студентами методологии обеспечения надежности систем теплоэнергоснабжения промышленных предприятий. Высокая ответственность инженеров-промтеплоэнергетиков за обеспечение технологических производств энергоносителями требует обширных теоретических знаний по предотвращению отказов теплоэнергетического оборудования и недопущения ущерба. Изучаемая дисциплина систематизирует полученные знания по общеинженерным и специальным курсам, которые позволят будущим специалистам обеспечивать высокую надежность теплоэнергетического оборудования на стадиях его проектирования, изготовления и эксплуатации.
Задачи изучения дисциплины состоят в освоении понятий теории надежности, общих и специальных критериев надежности, качественного и количественного анализа надежности, классификации систем теплоэнергоснабжения по уровням надежности, в приобретении навыков обоснования критериев отказов, расчета значений показателей надежности систем теплоэнергоснабжения промышленных предприятий.
Изучение дисциплины базируется на основных разделах дисциплин: “Высшая математика”, “Техническая термодинамика”, “Гидрогазодинамика”, “Тепломассообмен”, “Физико-химические основы горения”, “Промышленные тепломассобменные процессы и установки”, “Теплогенерирующие установки промпредприятий”.
Дисциплина “Надежность систем теплоэнергоснабжения промпредприятий” изучается студентами заочной формы обучения специальности ПТЭ на 5 курсе в 10 семестре с общим объемом 108 часов:
- лекций – 10 час;
- практических занятий – 6 часов;
- самостоятельной работы - 92 часа.
Контроль знаний студентов осуществляется при проверке контрольных работ. Итоговая проверка знаний студентов проводится при сдаче экзамена в 10 семестре.
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Тема 1. Основные понятия и характеристики надежности.
Основные показатели надежности технических устройств. Элементы теории вероятностей в анализе надежности систем теплоэнергоснабжения. Законы распределения случайных величин. Расчет вероятности состояний восстанавливаемого элемента. Количественные показатели надежности.
Тема 2.Отказы и повреждения систем теплоэнергоснабжения промпредприятий..
Причины отказов и их классификация. Отказы в работе котлов. Отказы в работе теплообменников. Отказы в работе вспомогательного оборудования. Отказы в работе трубопроводных систем. Отказы в работе агрегатов по использованию ВЭР и комбинированных установок.
Тема 3. Методы оценки эксплуатационной надежности теплоэнергетических систем.
Статистические методы обработки информации о надежности оборудования. Проверка правдоподобия гипотез распределения и доверительная вероятность результата. Информационное обеспечение для расчета показателей надежности теплоэнергетического оборудования.
Тема 4.Системы теплоэнергоснабжения промпредприятий как структурно сложные технические системы. Методы расчета их надежности.
Принципиальные тепловые и функционально-структурные схемы систем теплоэнергоснабжения. Общие принципы расчета надежности структурных схем. Аналитические методы расчета надежности. Метод дерева отказов. Метод минимальных путей и минимальных сечений. Метод, основанный на использовании марковских процессов. Метод статических испытаний.
Тема 5.Обеспечение надежности оборудования при проектировании и изготовлении.
Прогнозирование и выбор показателей надежности. Обеспечение надежности оборудования на стадии проектирования. Обеспечение надежности оборудования на стадии изготовления. Контроль и испытание оборудования при изготовлении.
Тема 6. Влияние свойств надежности на параметры и характеристики проектируемого оборудования.
Учет факторов надежности в технико-экономических расчетах. Надежность теплоснабжающих систем. Надежность топливоснабжающих систем. Выбор резерва в установках по производству энергоносителей. Учет затрат на обеспечение надежности теплоэнергоснабжения промпредприятий.
Тема 7Ущерб от снижения объемов и качества вырабатываемого энергоносителя.
Производственный ущерб от недоотпуска энергоносителей генерирующими установками и от снижения качества энергоносителей.
Тематика практических занятий.
1. Расчет нормируемых показателей надежности теплообменника и его отбраковка – 2 часа.
2. Расчет характеристик надежности котлоагрегатов – 2 часа.
3. Расчет надежности схем комбинированных установок – 2 часа.
4. Расчет затрат на обеспечение заданного уровня надежности энергоснабжения промпредприятия – 2 часа.
ЛИТЕРАТУРА
1. Надежность теплоэнергетического оборудования ТЭС и АЭС: Учеб. пособие для теплоэнергетических и энергомашиностроительных вузов /Г.П.Гладышев, Р.З.Аминов, В.З.Гуревич и др.; Под ред. А.И.Андрющенко. -М.: Высшая школа, 1991. -303 с.
2. Сапрыкин Г.С. Надежность оборудования тепловых электростанций. - Саратов: Изд-во Сарат. политехн. ин-та, 1972. -121 с.
3. Руденко Ю.Н., Ушаков И.А. Надежность систем энергетики. -М., 1986. -252с.
4. Симонов В.Ф.. Повышение эффективности энергоиспользования в нефтехимических производствах. -М.: Химия, 1985. –24- с.
5. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. -М.: Высшая школа, 1977. -479 с.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дайте определения следующих понятий: надежность, безотказность, ремонтопригодность, долговечность, сохраняемость, безопасность.
2. Что понимается под суммой и под произведением нескольких событий? Сформулируйте теорему о суммировании вероятностей и следствие из нее. Приведите пример выполнения теоремы о суммировании вероятностей из эксплуатации теплоэнергетического оборудования.
3. Дайте определения следующих понятий: система, объект, элемент, отказ. Перечислите, какие бывают отказы.
4. Дайте определения следующих понятий: вероятность безотказной работы; интенсивность отказов.
5. Сформулируйте теорему о взаимозависимых событиях и следствия из нее. Приведите пример взаимозависимых событий при работе теплоэнергетического оборудования.
6. Перечислите показатели безотказности и дайте их краткое определение.
7. Перечислите показатели ремонтопригодности и дайте их краткое определение.
8. Что понимается под произведением двух (нескольких) событий? Сформулируйте теорему гипотез.
9. Что такое долговечность объекта и какими показателями она задается? Что такое гамма-процентный ресурс? Перечислите показатели долговечности и дайте их краткое определение.
10. Перечислите и дайте определение характеристик закономерностей распределения случайных величин.
11. Дайте определения следующих понятий: коэффициент готовности и коэффициент оперативной готовности. Поясните, в чем их различие.
12. Сформулируйте определения момента, начального момента и центрального момента.
13. Дайте определения следующих понятий: коэффициент технического использования и коэффициент сохранения эффективности.
14. Что такое математическое ожидание случайной величины (дискретной и непрерывной) и в чем ее отличие от статистической вероятности событий?
15. Дайте определения следующих понятий: коэффициент эффективности функционирования и коэффициент готовности.
16. Сформулируйте условия независимости и зависимости событий, дайте определение условной вероятности события.
17. Перечислите специальные комплексные показатели надежности и дайте их краткое определение.
18. Дайте определение случайной величины (дискретной и непрерывной), приведите примеры таких величин.
19. Что понимается под законом распределения случайной величины, интегральной функцией распределения, плотностью вероятности и кривой распределения случайной величины?
20. Поясните следующие характеристики закономерностей распределения случайных величин: момент, математическое ожидание, статистическая вероятность событий, мода и медиана случайной величины.
21. Что понимается под центрированной случайной величиной, центральным моментом, дисперсией случайной величины, средним квадратичным, средним арифметическим отклонением случайной величины и квантилью?
22. Сформулируйте закон биномиального распределения случайной величины. Сформулируйте закон распределения Пуассона. Приведите примеры случайных величин, подчиняющихся этим законам распределения.
23. Сформулируйте закон распределения Гаусса. Сформулируйте закон экспоненциального распределения случайных величин. Приведите примеры случайных величин, подчиняющихся этим законам распределения.
24. Сформулируйте закон распределения случайной величины Вейбулла. Приведите примеры случайных величин, подчиняющихся этому закону распределения. Дайте понятие многомерных случайных величин, закона их распределения и характеристик таких величин.
25. Дайте понятие марковских процессов и цепей Маркова. Приведите порядок расчета вероятности состояний восстанавливаемого элемента с помощью графа состояний.
26. Сформулируйте причины отказов в работе теплоэнергетического оборудования и приведите их классификацию.
27. Перечислите причины и следствия отказов в работе котлов.
28. Перечислите дефекты теплообменников и критерии отбраковки теплообменников.
29. Перечислите причины и следствия отказов в работе турбин.
30. Дайте понятие структурных схем систем теплоэнергоснабжения. Приведите общие принципы расчета надежности структурных схем.
31. Что понимается под функцией работоспособности системы? Что понимают под конъюнкцией и дизъюнкцией аргументов?
32. Последовательное соединение структурных схем. (Понятие и основные показатели надежности).
33. Параллельное соединение структурных схем (Понятие и основные показатели надежности).
34. Что понимают под системой со скользящим резервом? Дайте определение нагруженного и ненагруженного резерва. Запишите формулу для определения вероятности безотказной работы таких схем.
35. Аналитические методы расчета надежности систем теплоэнергоснабжения (основные положения, условия применимости, достоинства и недостатки каждого метода).
36. Приведите порядок и основные принципы расчета надежности энергетических установок методом дерева отказов.
37. Приведите порядок и основные принципы расчета надежности энергетических установок методом минимальных путей и минимальных сечений.
ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ
При выполнении контрольной работы необходимо соблюдать следующие требования:
1. Обязательно выписывать вопросы и условия задачи, в тетради оставить поле для замечаний рецензента.
2. Ответы на вопросы должны быть краткими, но ясными и исчерпывающими; решения задач пояснять кратким текстом, где указывается определяемая величина, ее размерность, величины, входящие в формулы, и откуда они берутся. Вычисления давать в развернутом виде.
3. Вычисления производить в системе СИ.
Контрольная работа
Задание. Кратко ответить на контрольные вопросы по табл.1.
Вариант выбирается по последней цифре шифра студента.
Таблица 1
| Вариант | ||||||||||
| № вопросов | ||||||||||
Задача 1. Определить параметр потока повреждений поверхностей нагрева пароперегревателя и водяного экономайзера по производственно-технологическим причинам wп, коэффициент готовности котлоагрегата и эксплуатационные затраты в энергосистеме, связанные с обеспечением заданного уровня надежности энергоснабжения. Производительность и основные параметры теплоносителя котлоагрегата приведены в табл.2. Поверхности нагрева котла имеют геометрические характеристики, приведенные в табл.3.
Таблица 2
| Величина | Раз-мер-ность | Вариант | |||||||||
| Данные по последней цифре шифра | |||||||||||
| Производи-тельность, Dпе | кг/с | 63,89 | 20,83 | 9,72 | 116,7 | 88,89 | 6,94 | 2,78 | 61,1 | 58,3 | |
| Продолжение табл.2 | |||||||||||
| Энтальпия питательной воды, iпв | кДж/кг | 922,8 | 422,0 | 613,2 | 435,8 | 435,8 | 900,9 | 900,9 | |||
| Энтальпия пара, iпе | кДж/кг | 3402,2 | 3250,2 | 3446,1 | 3454,2 | 3454,2 | 2789,7 | 2787,6 | 3454,2 | 3247,7 | 3247,7 |
| Среднее время ава-рийного вос-становления | ч | ||||||||||
| Данные по предпоследней цифре шифра | |||||||||||
| Число часов использова-ния установ-ленной мощ-ности | ч/год | ||||||||||
| Число лет между годом, для которого получены исходные данные, и годом выпуска котла | лет |
Таблица 3