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摘 要:高温高压管道运行工况复杂,热变形明显,约束不当会造成较大热应力。设计和安装不合理极易影响整个火力发电厂的安全运行。本文主要介绍基于多重管道保护的热力管道的设计,具有比较大的实际应用价值。
关键词:多重保护热力管道系统
中图分类号:TU990.3 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0013-01
1 引言
近年来,国内外许多学者都在研究如何布置热力管道。为了降低工厂意外事故所造成的损失,通常都会在程序单元中安装保护系统。由于传感器与停止阀件的故障是随机事件,故保护系统的可用度是与组件配置和维修策略息息相关的。本研究的目的为改善过去发展出的设计,具体言之,即将警报系统中传感器之修正型维修策略扩展为同型备件可互相支持之模式,并针对多重管道的保护系统,发展出数学规划模式,以期能将总期望支出成本最小化,来展示此模式之可行性与有效性。
2 热力管道系统设计
在工厂中,为了减少因程序异常造成的伤害与损失,常会在操作设备中加装保护系统,传统上保护系统大多根据经验来设计,在决定硬件配置之后,再计算出整个系统之设备成本,并评估意外事件所造成的期望损失,过程不但繁杂冗长,且无法保证设计质量。为改善此缺点,在本研究中利用数学规划模式,通过多管道保护措施决定系统最小期望损失时的最适配置策略。
热力管道是输送蒸汽或过热水等热能介质的管道。热力管道的特点是其输送的介质温度高、压力大、流速快,在运行时会给管道带来较大的膨胀力和冲击力。因此在管道安装中应解决好管道材质、管道伸缩补偿、管道支吊架、管道坡度及疏排水、放气装置等问题,以确保管道的安全运行。常见的热力管道有蒸汽管道(低压蒸汽:压力<0.07mPa;压力>0.07mPa的蒸汽即为:高压蒸汽),蒸汽凝结水管道和热水管道。
一般来说:热力管道系统架构如图1组成。
3 多重管道保护系统的设计
针对上述的情况,可以把保护系统分为以下三部分:被保护的程序、警报系统、停止系统。当被保护的程序出现故障或失误的情形时,在警报系统中由传感器群侦测所得之讯息,经过逻辑运算之后,可决定是否送出关断指令。若然,停止系统就会执行关断动作。
若警报系统中有M个传感器,我们可以M维向量来表示侦测结果:y=(y1,y2,…,yM)。根据不同传感器所得到的讯号,需利用一个警报逻辑,来判断系统状态。此一逻辑可以二元函数f(y)来表示:
同样的,若保护系统有K个保护单元,我们可以K維向量来表示之:z=(z1,z2,…,zK)。最后,我们可以保护逻辑h(z)来表示是否关断成功,其定义如下:
可以说明一般保护组件在管在线配置的情形,其配置方法与保护动作涉及排放或关断有关。
我们分别以Ca(x)与Cb(x)来表示由保护系统FS与FD的失误所造成的损失。而保护系统整体的期望损失可以下式估计
利用数学规划模式求得最佳的多重管道保护系统设计。同时测量多个变数,再依侦测结果去执行逻辑运算后,决定是否发出停止指令。
4 结语
本研究主要探讨在不同条件限制下,各传感器系统之配置方式与警报逻辑、停止系统之配置方式与检测周期以及最后之总警报逻辑策略。若进料流量过高,会使反应槽温度升高,可能因而造成反应失控的危险。因此,警报系统中分别侦测流量与温度,当进料流量过大或(与)反应槽温度过高时,可经过警报逻辑系统决定是否发出指令,执行停止动作。
参考文献
[1] 董同武.热力管道的补偿设计及典型问题分析[J].石油化工设备,2005,34(1):38-40.
[2] 赵经涟.热力管道应力分析计算及其计算机程序[J].化肥设计,2000,38:22-24.
[3] YAMADA Y,TERAOKA Y.An Op timal Design of Pip ingRoute in a CAD System for Power Plant [J].Computers&Mathematicswith App lications,1998,35(6):137-139.
关键词:多重保护热力管道系统
中图分类号:TU990.3 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)05(c)-0013-01
1 引言
近年来,国内外许多学者都在研究如何布置热力管道。为了降低工厂意外事故所造成的损失,通常都会在程序单元中安装保护系统。由于传感器与停止阀件的故障是随机事件,故保护系统的可用度是与组件配置和维修策略息息相关的。本研究的目的为改善过去发展出的设计,具体言之,即将警报系统中传感器之修正型维修策略扩展为同型备件可互相支持之模式,并针对多重管道的保护系统,发展出数学规划模式,以期能将总期望支出成本最小化,来展示此模式之可行性与有效性。
2 热力管道系统设计
在工厂中,为了减少因程序异常造成的伤害与损失,常会在操作设备中加装保护系统,传统上保护系统大多根据经验来设计,在决定硬件配置之后,再计算出整个系统之设备成本,并评估意外事件所造成的期望损失,过程不但繁杂冗长,且无法保证设计质量。为改善此缺点,在本研究中利用数学规划模式,通过多管道保护措施决定系统最小期望损失时的最适配置策略。
热力管道是输送蒸汽或过热水等热能介质的管道。热力管道的特点是其输送的介质温度高、压力大、流速快,在运行时会给管道带来较大的膨胀力和冲击力。因此在管道安装中应解决好管道材质、管道伸缩补偿、管道支吊架、管道坡度及疏排水、放气装置等问题,以确保管道的安全运行。常见的热力管道有蒸汽管道(低压蒸汽:压力<0.07mPa;压力>0.07mPa的蒸汽即为:高压蒸汽),蒸汽凝结水管道和热水管道。
一般来说:热力管道系统架构如图1组成。
3 多重管道保护系统的设计
针对上述的情况,可以把保护系统分为以下三部分:被保护的程序、警报系统、停止系统。当被保护的程序出现故障或失误的情形时,在警报系统中由传感器群侦测所得之讯息,经过逻辑运算之后,可决定是否送出关断指令。若然,停止系统就会执行关断动作。
若警报系统中有M个传感器,我们可以M维向量来表示侦测结果:y=(y1,y2,…,yM)。根据不同传感器所得到的讯号,需利用一个警报逻辑,来判断系统状态。此一逻辑可以二元函数f(y)来表示:
同样的,若保护系统有K个保护单元,我们可以K維向量来表示之:z=(z1,z2,…,zK)。最后,我们可以保护逻辑h(z)来表示是否关断成功,其定义如下:
可以说明一般保护组件在管在线配置的情形,其配置方法与保护动作涉及排放或关断有关。
我们分别以Ca(x)与Cb(x)来表示由保护系统FS与FD的失误所造成的损失。而保护系统整体的期望损失可以下式估计
利用数学规划模式求得最佳的多重管道保护系统设计。同时测量多个变数,再依侦测结果去执行逻辑运算后,决定是否发出停止指令。
4 结语
本研究主要探讨在不同条件限制下,各传感器系统之配置方式与警报逻辑、停止系统之配置方式与检测周期以及最后之总警报逻辑策略。若进料流量过高,会使反应槽温度升高,可能因而造成反应失控的危险。因此,警报系统中分别侦测流量与温度,当进料流量过大或(与)反应槽温度过高时,可经过警报逻辑系统决定是否发出指令,执行停止动作。
参考文献
[1] 董同武.热力管道的补偿设计及典型问题分析[J].石油化工设备,2005,34(1):38-40.
[2] 赵经涟.热力管道应力分析计算及其计算机程序[J].化肥设计,2000,38:22-24.
[3] YAMADA Y,TERAOKA Y.An Op timal Design of Pip ingRoute in a CAD System for Power Plant [J].Computers&Mathematicswith App lications,1998,35(6):137-139.