Оценка долговечности системы автоматической защиты паровой турбины

Второй иллюстративный пример связан с прогнозированием не только вероятности разгона турбин типа К-300 по причине отказа предусмотренной на такие случаи системы автоматической защиты, но и времени, в течение которого это может произойти. При разработке необходимой для этого GERT-модели использована принципиальная схема соответствующей системы, представленная на рис. 20.7 и являющаяся составной частью уже знакомой (по рис. 20.4) системы регулирования и защиты рассматриваемого здесь ОТУ.

На приведенной схеме показаны следующие основные элементы данной системы:

• 1) измерители скорости вращения ротора — центробежный датчик одного из двух автоматов безопасности (позиции 15,11) и такой же регулятор 3 числа его оборотов;
• 2) усилительно-преобразовательные устройства автомата безопасности (его предвключенный 16 и основной 17 золотники, а также сервомоторы 5, 7 стопорных и регулирующих 9, 19 клапанов, а также золотники 10, 18);
• 3) исполнительные органы этого автомата — стопорные клапаны 6, 8;
• 4) гидропроводы, соединяющие регулятор оборотов с управляемыми им (через соответствующие золотники либо сервомоторы) регулирующими, стопорными клапанами и автоматом безопасности (изображены сплошной и штриховой линиями соответственно).

При разработке сетевой модели процесса несрабатывания защиты турбины учитывалось следующее: а) отказ хотя бы одного из элементов, последовательно соединенных в каждом из вышеуказанных четырех контуров управления; б) ошибки персонала, приведшие к неостановке вручную ротора турбины золотником сброса 14 после появления неизбежных при его разгоне виброперегрузок и невозвращения (с помощью золотника 4 с ручным приводом) основного золотника 17 автомата безопасности в исходное положение после выдачи им или вибродатчиком команды на закрытие стопорных клапанов.

Рис. 20.7. Принципиальная гидравлическая схема защиты турбины.

Рис. 20.8. GERT-модель функционирования системы защиты турбины Удовлетворяющая перечисленным условиям и допущениям диаграмма типа GERT представлена на рис. 20.8.

Компактность (укрупненность) построенной GERT-модели была достигнута путем интерпретации ее дугами и узлами четырех контуров, включающих в себя последовательности показанных на рис. 20.7 измерительных, усилительных и исполнительных элементов системы автоматической защиты. Данная особенность моделируемого процесса учтена наличием в составе в этой сети 11 петель, из них три петли имеют первый порядок, пять - второй и три - третий порядок, а также введением двух степеней свободы для первой реализации узлов 3−6. Подобное уточнение условий, необходимых для начала моделируемого процесса, отражает не только требование к исходной исправности каждого из перечисленных элементов, но и возможность автоматической защиты турбины от разгона при сохранении работоспособности хотя бы одной цепочки, образующей соответствующий контур защиты.

Что касается содержания и параметров дуг в приведенной выше сетевой модели, то сведения о них представлены в табл. 20.6. Имеющиеся в ней вероятности и количественные характеристики производящих функций моментов порядка были получены для межрегламентного периода , с использованием статистических данных, позаимствованных из справочной литературы [8,14, 161 и приложения Б к настоящему учебнику.

Таблица 20.6. Смысловая и количественная характеристика дуг GERT-модели.

Код.	Наименование.	Вероятности и характеристики времени.
		Pij	Mt, ч; ?t, ч.	Mij(S).
1−2.	Вывод турбины на рабочий режим.	1,0.
2−2.	Работа при номинальной скорости V*	0,88.
2−3.	Отклонение от заданной скорости V*	0,12.
3−4.	Регулирование скорости 2% < ДГ < 12%.	0,995.
3−5.	Превышение скорости 12% < ДУ*< 15%.	0,005.
4−3.	Возвращение к заданной скорости V*	0,989.
4−4.	Отказал один регулирующий клапан.	0,01.
4−6.	Отказали оба регулирующих клапана.	0,0001.
5−5.	Отказал один стопорный клапан (СК).	0,03.
5−6.	Отказали оба стопорных клапана.	0,0009.
5−2.	Останов турбины срабатыванием СК.	0,9691.
6−6.	Отказал один вибродатчик (ВД).	0,01.
6−7.	Отказ двух ВД и выход турбины вразнос.	0,0001.
6−1.	Останов турбины срабатыванием ВД.	0,9899.

Принятая здесь нормальность распределения случайного времени достижения каждого узла сети GERT обусловлена большим числом факторов, влияющих на появление учтенных в модели событий, что позволило (согласно центральной предельной теореме Ляпунова) выдвинуть соответствующую статистическую гипотезу. Ее правомерность затем была подтверждена соответствующей проверкой, а обоснованность представленных в таблице параметров распределения времени — использованием стандартных правил точечного оценивания нормально распределенных числовых характеристик этой случайной величины.