Файл: Загайнов, Н. А. Повышение эффективности и надежности оборудования электроснабжения городского электрического транспорта.pdf

время очевидно, что эксплуатация более надежного уст­

ройства может обходиться дешевле, так как сокраща­ ются затраты на ремонт и профилактические работы.

C другой стороны, система с более высоким уровнем на­

дежности может обеспечить получение большей величи­

ны суммарного эффекта от его использования. Поэтому

возникает необходимость в оценке эксплуатационного

уровня надежности, основанной прежде всего на продик­

тованных практическими соображениями принципах под­

хода к определению последствий отказа. Отказ любой

системы электроснабжения или ее элементов всегда

связан с некоторым ущербом. Этот ущерб может быть

обусловлен или необходимостью ремонта или замены,

или нарушением бесперебойности электроснабжения

транспорта, что в конечном счете ведет к его простоям

стоимость более надежной системы, Сн2 — менее надеж­

ной системы) при сравнении величин CHi + Coιλι71 и

Ca2+C02X2T можно дать экономическую оценку полез­ ности увеличения надежности отдельных элементов и

системы электроснабжения в целом.

3. Резервирование как способ повышения надежности

Одним из эффективных методов повышения надежно­

сти является резервирование, позволяющее создавать

системы, надежность которых может быть выше надеж­ ности входящих в нее элементов. Однако практическое

применение этого метода связано с усложнением аппа­

ратуры, увеличением ее веса, габаритных размеров и повышением потребляемой энергии и стоимости.

Наиболее распространенные виды резервирования:

общее, раздельное, смешанное, скользящее. При этом

27

резервироваться могут как отдельные функциональные узлы и элементы, так и их составляющие. Подробное

рассмотрение каждого из способов дает основание

заключить, что общее резервирование (рис. 4, а) обла­

дает рядом эксплуатационных преимуществ, простотой.

Однако раздельное резервирование (рис. 4, б) при од-

Рис. 4. Схемы возможных видов резервирования

ном и том же количестве резервных элементов более

эффективно, так как для отказа системы необходимо,

чтобы вслед за отказом рабочего элемента отказали все резервирующие его элементы.

Смешанное резервирование (рис. 4, е) совмещает

общее и раздельное. Скользящее — это резервирование,

при котором резервный элемент включается в любое ме­

сто основной системы взамен отказавшего (рис. 4, г).

Резервированные системы отличаются способом включения резерва. В этом отношении различают резер­

вирование замещением и постоянное резервирование.

Следует заметить, что при резервировании замещением надежность системы несколько снижается за счет вве­ дения переключающих устройств.

28

Для каждого конкретного случая выбор способа*

включения резерва и вида резервирования должен про­

изводиться полный расчет надежности различных вариан­ тов систем электроснабжения с учетом их технического

осуществления.

При проведении практических работ по использова­

нию резерва часто возникает задача обеспечить не толь­

ко требуемую надежность, но и произвести это как мож­

но экономичнее (оптимальное резервирование). В по­

добных случаях в расчеты вводится ограничивающий фактор (стоимость, вес, габаритные размеры и так да­ лее) и ведется сравнение систем с учетом принятого ограничивающего фактора.

Висследованиях, проведенных рядом авторов, в част­

ности, группой сотрудников кафедры электрического транспорта МЭИ [7], УПТ Мосгорисполкома [8], получе­ ны выражения, позволяющие определять целесообраз­ ность видов резервирования основного оборудования тяговых подстанций систем электроснабжения.

Взаключение следует отметить, что при решении вопроса обеспечения требуемой надежности для систем электроснабжения городского транспорта и выбора ре­ зервирования отдельных их узлов и элементов необхо­ димо учитывать возможность проведения профилактиче­

ских мероприятий, .позволяющих не только улучшить

показатели надежности систем, но и сократить эксплуа­

тационные расходы.

4.Профилактическое обслуживание

Влияние на надежность и готовность системы элек­

троснабжения профилактических мероприятий (сроков их

проведения и основное содержание профилактических работ) целесообразно знать и конструкторам и эксплуа­ тационникам. Физическая сущность явлений, происхо­

дящих при проведении профилактических работ, позво­

лит эксплуатационникам разработать обоснованные предложения по усовершенствованию технического об­ служивания. В то же время планирование периодичности профилактических работ производится на основании

опыта эксплуатации без достаточного научного обоснова­

ния и учета критериев оптимальности.

2 9-

Характерным примером вышесказанного может слу­

жить обслуживание основного оборудования тяговых подстанций ГЭТ. Так, выпрямительный агрегат является многократно резервированным устройством, обладающим значительными запасами. Анализ функционирования и расчет надежности выпрямительного агрегата показыва­

ют, что он может работать значительное время безотказ­ но при наличии в отдельных его ветвях отказавших эле­

ментов — пробитых вентилей.

Тем не менее в настоящее время при повреждении хотя бы одного вентиля агрегат останавливается на обслуживание. При анализе возникающих при этом

потерь, кроме дополнительных частых простоев, необхо­ димо учитывать следующее: время замены одного, двух и т. д. вентилей растет не пропорционально числу вентилей, а медленнее. Поэтому с точки зрения затрат

рабочего времени более целесообразно заменять несколь­

ко отказавших вентилей. При этом разумеется необхо­

димо обеспечивать требования к вероятности безотказ­

ной работы агрегата.

Таким образом, приходим к постановке основных

задач профилактического обслуживания: определение

оптимального с точки зрения надежности планирования

профилактических работ; определение содержания про­

филактических работ.

Рассмотрим следующую модель профилактического обслуживания. Имеется резервированная по двум видам отказов система. В начале работы все элементы исправ­

ны, а далее в процессе работы отказы элементов приво­ дят к смене состояний системы. Система отключается при попадании в отказовое состояние, а также при про­

ведении профилактических работ. После устранения от­

каза и после выполнения плановых профилактических

работ происходит возвращение системы в первоначаль­ ное состояние. Возможное состояние системы к моменту проведения профилактических работ в дальнейшем це­

лесообразно характеризовать суммарным числом отка­ завших элементов и объединить состояния с одинаковым

числом неисправных элементов.

Каждое такое состояние тогда можно характеризо­

вать средним временем, необходимым для профилакти­ ки. При отсутствии отказов время профилактики равно

T0, при наличии одной неисправности T↑, двух T2 и т. д.

30

Критерием надежности в рассматриваемом случае

целесообразно считать P(x, t) вероятность следующего события: система, исправная в произвольный момент t,

работает безотказно в течение времени х от t до t-3rx.

Задача заключается в определении такого периода пла­

новых профилактических работ, при котором P(x, t)

принимает максимальное значение.

Указанная задача в применении к автоматическим

системам решалась в предположении, что система оста­

навливается только на профилактические ремонты [9].

Обобщая полученные выводы к оборудованию электро­

снабжения (в частности, с оборудованием тяговых под­

станций на примере кремниевых выпрямительных агре­

гатов), с учетом особенностей его функционирования и

расчета надежности, получено на основании теории ве­

роятности следующее выражение для определения веро­

ятности безотказной работы за время х:

мизации на ЭЦВМ. При двух, трех резервированных эле­ ментах формула (16) значительно упрощается. Искомый

оптимальный период определяется абсциссой, соответст-

31