Парогенератор в целом представляет собой совокупность собственно теплообменных модулей, соединяющих их трубопроводов обвязки, арматуры, системы обогрева, системы КИПиА, системы аварийной защиты и других систем и узлов. При технико-экономическом анализе необходимо учитывать влияние конструктивного исполнения парогенераторов на сопутствующие затраты, например на строительные работы, изготовление теплообменников аварийного расхолаживания, сепараторов и насосов (при МПЦ). Важным моментом технико-экономического анализа является учет регламента эксплуатации парогенератора и влияния на регламент схемно-конструкторских решений.
Методика расчета технико-экономических показателей, изложенная в. § 7.2, полностью применима к анализу ПГ в целом. Матрица состава ПГ строится на базовых направлениях: I — тип элемента, J — среда, N — тип отказа. Под элементом парогенератора понимаются укрупненные компоненты: испаритель, пароперегреватель, внутрисекционные трубопроводы, межсекционные трубопроводы, арматура разного типа, САЗ и др. Среда — это натрий, вода, пар, контрольный газ и их сочетание в сложных компонентах. Определение вектора типа отказов связано со спецификой понятия отказа парогенератора и будет рассмотрено ниже.
Каждый элемент матрицы состава парогенератора Sijn содержит в себе информацию о количественном содержании соответствующего компонента и его определяющих характеристик, т. е.
где, например, S'ijn — количество, Sijn — габаритные размеры и (или) другие характерные параметры (Ду для арматуры, мощность для системы обогрева...).
Для всего набора возможных компонентов парогенератора формируется матрица цен Сij= Сijn -Nijn где — стоимость поставки данного
компонента; Nij — трудоемкость его монтажа. При этом Сij и Nij могут быть функцией параметров Sijn. Стоимость парогенератора определяется по количественному содержанию компонентов:
(7.25) где р — стоимость нормо-часа монтажных работ (при необходимости и ее можно представить матрицей Рij).
Несколько сложнее обстоит дело с учетом показателей надежности. Сложности связаны с двумя обстоятельствами. Первое — взаимное влияние и неоднозначность понятия отказа и регламента эксплуатации. В рамках одного схемно-конструкторского решения парогенераторов возможно принятие различных вариантов регламента эксплуатации при отказе отдельных элементов. Наиболее яркие примеры можно привести для двухстенных и секционно-модульных конструкций. В первом случае необходимо решить, следует ли отключать парогенератор при появлении сигнала течи воды или натрия по индикационному газу, или можно доработать до ближайшей плановой остановки. Ответ на этот вопрос может коренным образом изменить расчетные показатели парогенератора. Во втором случае в зависимости от того, требуется ли отключение парогенераторов при разгерметизации модуля, или допускается отключение модуля «на ходу» (без отключения парогенераторов), результаты анализа будут разными.
Второе обстоятельство — сложность самого определения понятия отказа. Отказ отдельного компонента парогенератора не обязательно приводит к отказу парогенератора. Компоненты парогенератора оказываются соединенными (в смысле надежности) в достаточно сложную последовательно-параллельную схему, которая зависит от регламента эксплуатации. В качестве примера рассмотрим схему на рис. 7.7, представляющую собой упрощенное определение отказа парогенератора. Эта схема означает, что отказ ПГ наступает: при отказе одного из элементов А, В или F (пусть это будут межсекционные натриевые и пароводяные трубопроводы, буферная емкость); при отказе т из п элементов С и D (пусть это будут внутрисекционные трубопроводы и модули);· при одновременном отказе элементов D и Е (D — модуль, Е — система аварийной защиты модуля). Можно продолжить схему и формулировку отказа, но уже в таком сокращенном виде она показывает, что полная формализация расчета показателей надежности по конструктивному исполнению ПГ невозможна. Ситуация подобна той, которая рассматривалась при обсуждении автоматизации проектного расчета ПГ. Там трудно формализуемые моменты проектирования, требующие вмешательства конструктора, были разрешены введением диалога человек — ЭВМ. Аналогичным образом решается проблема и при анализе надежности. Современные технические средства (ЭВМ и системное обеспечение) позволяют организовать диалог в режиме работы с цифровой и графической информацией одновременно. В соответствии с выдвигаемыми требованиями по регламенту на экране терминала изображается схема, подобная представленной на рис. 7.7. Символы А, В..., обозначающие компоненты ПГ, заменим значениями индексов, соответствующих данному элементу в матрице состава. Изображение схемы с применением оговоренных символов, обозначающих тип соединения, например: «—» — последовательное, «<» начало группы параллельных элементов, «>» — конец группы параллельных элементов, позволяет осуществить автоматическое (запрограммированное) распознавание типа соединения в схеме, а значения индексов — распознать элементы. Сверткой последовательных и параллельных групп в эквивалентные элементы схема в конечном итоге сводится к одному элементу — ПГ в целом. Свертка осуществляется по известным формулам [19]: для последовательного соединения
Рис. 7.7. Схема к определению понятия отказа ПГ и расчету его надежности
где А — коэффициент неготовности группы элементов; Аi— коэффициент неготовности элементов группы, определяемый выражением
(7.29)
Теперь, когда определились с методом анализа надежности парогенератора в целом, можно конкретизировать смысл вектора N типа отказа. Принимая во внимание, что разные отказы одного элемента могут приводить к разным последствиям, целесообразно отказы классифицировать так, чтобы исключить влияние регламента на определение типа отказа. Например, запорная арматура может не сработать по требованию, сработать ложно, потерять герметичность. Такое определение типа отказов арматуры не зависит от того, к каким фактическим последствиям приведет тот или иной отказ. Последствия же определяются тем, какой из названных типов отказов произошел и где в схеме находится рассматриваемый элемент.
Рис. 7.8. Структурная схема САПР ПГ
Один физический элемент может оказаться представленным несколькими элементами схемы, соответствующими разным типам отказов. С учетом изложенного примем структуру базового вектора N в виде списка: течь вовне, течь в
контролируемую полость, течь воды в натрий, несрабатывание, ложное срабатывание. Этот список практически полностью охватывает все возможные отказы всех потенциальных компонентов парогенераторв.
Таким образом, полный технико-экономический анализ ПГ, включая анализ регламента его эксплуатации, проводится следующим образом. Формируется матрица состава ПГ Sijn, компоненты которой определяют количественное содержание и основные параметры элементов парогенераторв. Формируется матрица цен Сij, компоненты которой определяют стоимость единицы данного элемента и трудоемкость его монтажа. Формируются матрицы интенсивности отказов и времени восстановления Tijn. По (7.25) определяются капитальные затраты на ПГ. Формулируется регламент эксплуатации, и на этой основе строится расчетная схема надежности. Сверткой схемы по (7.26) — (7.29) определяется коэффициент готовности парогенератора и далее по формулам (7.1) и (7.7) издержки от ненадежности и удельные приведенные затраты.
Общая структура реализации метода представлена в виде схемы на рис. 7.8. Каждое кольцо в этой схеме — самостоятельная система проектирования с технико-экономическим анализом отдельных элементов парогенераторв. Для стандартных компонентов это может быть простая выборка из банка стандартов требуемого варианта с тремя его характеристиками — стоимостью, надежностью и временем восстановления. Для остальных элементов парогенераторв — это локальные САПР, аналогичные рассмотренной для модуля ПГ, включая САПР компоновки оборудования и трубопроводов, системы аварийной защиты, системы пускового разогрева и др. Все локальные системы объединены в общее кольцо, по которому осуществляется взаимный обмен информацией. Каждая из них требует решения достаточно сложных задач. Использование одних и тех же принципов их построения значительно упростит объединение их в одну взаимно согласованную систему. Параллельное, связанное потоками информации проектирование с определением технико-экономических показателей парогенераторов в целом и его составляющих в отдельности значительно расширяет возможности реальной оптимизации конструкторских решений.
