Статистический анализ количественной оценки показателей надежности труб тепловых сетей г. Волжского

Карнаухов Андрей Викторович — Mon, 05 Jun 2017 08:16:33 +0000

Система централизованного теплоснабжения является технически сложной, состоящей из большого количества последовательно соединенных элементов. Объект исследования – трубы тепловых сетей г. Волжского. На сегодняшний момент она имеет значительный износ. Актуальность заключается в аргументированном обосновании реконструкции магистральных теплопроводов тепловых сетей. Данный вопрос ранее не исследовался.
Целью работы является выявление наиболее ненадёжных трубопроводов тепловых сетей. Для решения этой задачи: рассчитаны математическое ожидание, дисперсия случайной величины и среднеквадратичное отклонение. Интенсивность отказов материально и качественно представлены графически.
По типу система теплоснабжения г. Волжского открытая с непосредственным водоразбором сетевой воды на нужды горячего водоснабжения. Регулирование отпуска тепловой энергии – центральное качественное. Тепловые сети много кольцевые, разветвленные, тупиковые, 2- трубные и от ЦТП: 3-х и 4-х трубные.
Общая протяженность труб тепловых сетей 358 233 п. м., материальная характеристика 59 299 м². Графически характеристика тепловых сетей представлена на рис. 1. и рис. 2.

Рис. 1 - Распределение длин трубопроводов различных диаметров от года прокладки

Рис.2 – Удельный состав тепловых сетей

Исследованию подвергались 15 категорий труб различного диаметра от 50 мм до 1200 мм. В таблице 1 представлены данные по отказам трубопроводов различного диаметра по годам, а также их протяженность.

Таблица 1 – Количество отказов на тепловых сетях

Условный диаметр, мм	Протяженность , м	Количество отказов в год, шт/год
Условный диаметр, мм	Протяженность , м	2010	2011	2012
50	25137,3	1	1	1
70	45798,9	9	1	8
80	48920,6	1	9	9
100	62033,3	1	6	12
125	19057,3	4	2	2
150	32293,7	3	4	5
200	17566,1	3	0	1
250	12736,9	1	1	1
400	10348	6	3	1
500	12882,1	14	7	39
600	12411,7	1	5	1
700	2309	0	2	0
800	3830,5	6	1	5
900	1700	8	19	3
1200	4789,5	0	4	0
Всего	335533	58	65	88

В расчете использовались следующие показатели надёжности:

Математическое ожидание числа отказов

Интенсивность отказов зависит от времени Т и характеризуется зависимостью

Средняя интенсивность отказов рассчитывается по формуле

Дисперсия случайной величины определяется

Результаты расчётов сведём в таблицу 2.
Таблица 2 – Результаты исследований

Условный диаметр, мм	λ, ч^-1				M[x], год	S², год²	σ, год
Условный диаметр, мм	2010	2011	2012	среднее	M[x], год	S², год²	σ, год
50 мм	0,0001142	0,0001142	0,0001142	0,0001142	1	1,5	1,225
70 мм	0,0010274	0,0001142	0,0009132	0,0006849	6	53,99	7,348
80 мм	0,0001142	0,0010274	0,0010274	0,000723	6,33	60,15	7,756
100 мм	0,0001142	0,0006849	0,0013699	0,000723	6,33	60,15	7,756
125 мм	0,0004566	0,0002283	0,0002283	0,0003044	2,67	10,66	3,266
150 мм	0,0003425	0,0004566	0,0005708	0,0004566	4	23,99	4,898
200 мм	0,0003425	0	0,0001142	0,0001522	1,33	2,67	1,633
250 мм	0,0001142	0,0001142	0,0001142	0,0001142	1	1,5	1,225
400 мм	0,0006849	0,0003425	0,0001142	0,0003805	3,33	16,66	4,082
500 мм	0,0015982	0,0007991	0,0044521	0,0022831	20	599,86	24,492
600 мм	0,0001142	0,0005708	0,0001142	0,0002664	2,33	8,16	2,857
700 мм	0	0,0002283	0	7,61E-05	0,67	0,67	0,816
800 мм	0,0006849	0,0001142	0,0005708	0,0004566	4	23,99	4,898
900 мм	0,0009132	0,0021689	0,0003425	0,0011416	10	149,97	12,246
1200 мм	0	0,0004566	0	0,0001522	1,33	2,67	1,633
среднее	0,0004414	0,0004947	0,0006697	0,0005353	4,69	32,97	5,742

Пересчитав показатели интенсивности отказов λ в повреждаемость на метр трубы и повреждаемость м², построим следующий график рис. 3.

Рис. 3 – График удельной интенсивности отказов теплопроводов различного диаметра.

Из графика, изображенного на рисунке 3 видно, что наибольшему повреждению подвержены трубопроводы диаметром 500 мм и 900 мм, относящиеся к магистральным, занимающие в общем объёме тепловой сети 13,63% площади и 4,35% протяженности. В то же время самыми устойчивыми к износу являются трубы 200 мм и 250 мм, 11,45% и 9,03% соответственно.
Аварийные очаги возникают в первую очередь из-за значительного физического износа теплопроводов вследствие длительного срока эксплуатации. Наиболее значимые причины: старение металла, внутренняя и внешняя коррозии. Для труб, находящихся в эксплуатации длительное время рекомендуется увеличивать число плановых проверок, пока заменить их не станет экономически целесообразно.

Для обеспечения безопасной и эффективной работы при управлении режимами эксплуатации и ремонта необходимо знать фактический уровень надежности тепловых сетей с учетом воздействия реальных эксплуатационных факторов. Поэтому актуальной задачей является разработка методов и математических моделей количественной оценки показателей эксплуатационной надежности и их прогнозирование. Полученные результаты могут быть использованы при в дальнейших разработках.

Электронный научно-практический журнал «Современная техника и технологии» » тепловые сети

Статистический анализ количественной оценки показателей надежности труб тепловых сетей г. Волжского