ГЛАВА ПЕРВАЯ
КОМПЛЕКСНОЕ РАССМОТРЕНИЕ ВОПРОСОВ НАДЕЖНОСТИ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ
СИСТЕМА ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ
Энергетическое хозяйство (энергетика) страны как комплекс взаимосвязанных систем, состоящих из совокупности предприятий и установок получения, переработки, преобразования, транспорта, хранения и использования в народном хозяйстве энергетических ресурсов и энергоносителей всех видов, является частью (подсистемой) большой система — народного хозяйства.
Для современного развития энергетики характерны быстрый рост потребности в различных видах энергии и топлива, широкое вовлечение новых видов энергетических ресурсов, возрастание концентрации производства и потребления энергии, широкая взаимозаменяемость используемых видов энергетических ресурсов, возрастание связи энергетики с защитой биосферы. Использование различных энергоносителей в технологических процессах, как правило, приводит к глубокому изменению самих процессов, изменению связей энергетики с остальными подсистемами народного хозяйства. Поэтому оптимальные решения, найденные изолированно как по горизонтальным, так и по вертикальным связям в иерархической структуре системы народного хозяйства, не обеспечивают получения народнохозяйственного оптимума. Особенности народнохозяйственных связей обусловливают необходимость применения системного подхода при решении отдельных и совокупных проблем энергетики, комплексной оценки рассматриваемых задач.
Энергоснабжение промышленности, как и всего народного хозяйства, обеспечивается комплексной системой, состоящей из электроэнергетических (включающих системы электро- и теплоснабжения) и топливоснабжающих систем (рис.1.1.). Система энергоснабжения имеет сложную иерархию по структурным, временным и целевым уровням. Ее надежность зависит от надежности образующих ее систем. Надежность каждой из них определяется надежностью других систем.
Рис. 1.1. Принципиальная схема общеэнергетической системы и системы энергоснабжения промышленного предприятия:
I — уголь; II — нефть; III — газ; IV — прочие виды топлива; V — районные котельные; VI — ТЭЦ; VII — КЭС; VIII -АЭС; IX — ГЭС; заводская ТЭЦ; 1 — технологические установки; 2 — двигатели; 3 — технологические котельные; 4 — отопительные котельные; 5 — технологическая теплота; 6 — отопление и вентиляция; 7 — освещение; 8 — системы АСУ; 9 — прочий нужды;------------------------------------------------------------------------------------------------------------- линии электропередачи; транспорт теплоты; — х — х — х — транспорт
топлива; ....................... — горючие побочные (вторичные) энергетические ресурсы;
----------------- тепловые побочные (вторичные) энергетические ресурсы
Например, надежность зависит от надежности системы топливоснабжения, надежность которой в свою очередь определяется надежностью электроэнергетической системы. Такая взаимосвязь действует на всех иерархических уровнях и ступенях системы энергоснабжения. Она действует и на уровне энергоснабжения промышленного предприятия, приобретая здесь другие свойства. Например, взаимозаменяемость энергоносителей дает возможность не только заменять один вид энергии другим, но и резервировать, например, привод ответственных агрегатов. Так, компрессоры и насосы с электроприводом можно резервировать агрегатами с газотурбинными, паротурбинными и дизельными приводами.
Прогрессивным направлением развития промышленности является создание безотходных производств, где используется энергия реакций технологических процессов. Энергия, получаемая извне, необходима лишь для запуска и резервирования безаварийной остановки технологического процесса. Надежность функционирования таких производств определяется надежностью энерготехнологического процесса и надежностью обеспечения его технологическим сырьем, в том числе и горючим (например, природным газом, являющимся в этих процессах технологическим сырьем).
Надежность функционирования систем энергоснабжения — проблема большой государственной важности охватывающая все сферы народного хозяйства [1—11]. Всеобъемлемость проблемы делает практически невозможным при решении конкретных вопросов надежности (связанных с планированием энергоснабжения всего народного хозяйства или с энергоснабжением отдельного объекта) рассматривать детально весь комплекс системы энергоснабжения. Поэтому в зависимости от поставленной задачи следует применять методы и средства, отвечающие делению проблем надежности на рассматриваемом уровне, имея ввиду, однако, всю иерархию системы. Система энергоснабжения промышленного предприятия представляет собой комплекс элементов двух подсистем народного хозяйства— промышленности и энергетики в ее широком понимании. Это определяет специфику задачи оптимальной надежности энергоснабжения промышленного предприятия — необходимость совместного рассмотрения требований к надежности технологического процесса и ее энергоснабжения.
Система энергоснабжения должна обеспечивать промышленное предприятие необходимым количеством электроэнергии и теплоты, топливом заданного качества по графику потребления, соответствующему плану выпуска продукции.
Транспорт энергии и топлива, их преобразование и распределение между отдельными установками, цехами и энергоприемниками необходимо осуществлять в соответствии с оптимальной схемой, отвечающей минимуму народнохозяйственных затрат. Режим энергоснабжения, отвечающий этим условиям, следует считать нормальным режимом энергоснабжения. Таким образом, под надежностью системы энергоснабжения следует понимать надежность обеспечения промышленного предприятия энергией и топливом заданного качества и количества по графику потребления, соответствующему плановому выпуску продукции.
К надежности систем энергоснабжения ряда производств, особенно химической промышленности, предъявляются повышенные требования. Это определяется тем, что даже кратковременные внезапные перерывы энергоснабжения таких производств могут привести к глубокому расстройству технологического процесса, большим материальным потерям, а в ряде случаев к пожарам и взрывам. Однако сохранение энергоснабжения ограниченного количества определенных агрегатов, приемников энергии гарантирует безаварийную остановку процесса, в результате которой последствия от перерыва энергоснабжения основной массы приемников энергии будут минимальными. Поэтому системы энергоснабжения должны обладать определенной живучестью — способностью сохранять энергоснабжение приемников энергии, обеспечивающих остановку технологических процессов без возникновения пожаров, взрывов и других крупных аварий при внезапных ограничениях или перерывах внешнего энергоснабжения.
