供熱管網(wǎng)動(dòng)態(tài)可靠性的建模及仿真.pdf

1、從八十年代以來我國的供熱事業(yè)以前所未有的速度發(fā)展，供熱普及率、管網(wǎng)規(guī)模和復(fù)雜程度增長之快有目共睹。然而供熱管網(wǎng)故障頻發(fā)，其安全運(yùn)行和供熱保障性一直困擾著供熱企業(yè)和政府部門，同時(shí)也影響著居民正常的生產(chǎn)和生活。由于我國供熱管網(wǎng)可靠性設(shè)計(jì)比較落后，使得供熱系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上復(fù)雜多樣，同時(shí)又由于設(shè)備的缺失和管理水平的落后，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)也不盡完善。面對我國復(fù)雜多樣的既有供熱系統(tǒng)，已經(jīng)不能使用傳統(tǒng)的可靠性研究方法對供熱管網(wǎng)進(jìn)行可靠性評價(jià)。因此，開

2、展供熱系統(tǒng)動(dòng)態(tài)可靠性研究是我國復(fù)雜多樣的既有供熱系統(tǒng)可靠性評價(jià)的要求，同時(shí)也是供熱系統(tǒng)安全運(yùn)行的迫切需要。本文分別從時(shí)間序列和室外溫度序列兩個(gè)角度研究了供熱管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)可靠性。
　　本文提出不同于傳統(tǒng)靜態(tài)可靠性研究的隨室外溫度變化的可修復(fù)供熱管網(wǎng)動(dòng)態(tài)事故判定標(biāo)準(zhǔn)，并利用隨機(jī)Petri網(wǎng)（SPN）建立供熱管網(wǎng)可靠性模型，描述了供熱管網(wǎng)正常狀態(tài)與事故狀態(tài)之間的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移過程。利用算子半群逼近理論和數(shù)值仿真計(jì)算分析了可修復(fù)管網(wǎng)的瞬時(shí)可用度在

3、采暖期內(nèi)的變化規(guī)律，并根據(jù)管網(wǎng)的瞬時(shí)狀態(tài)概率提出了考慮室外溫度和采暖延續(xù)時(shí)間等動(dòng)態(tài)因素的供熱管網(wǎng)的功能可靠性評價(jià)指標(biāo)，建立了可修復(fù)供熱管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)可靠性評價(jià)方法，最后分析了某環(huán)狀供熱管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)可靠性指標(biāo)，來驗(yàn)證動(dòng)態(tài)可靠性評價(jià)方法及指標(biāo)的正確性和實(shí)用性。
　　首先，為了建立可修復(fù)供熱管網(wǎng)動(dòng)態(tài)可靠性模型，考慮到故障工況下建筑物的蓄熱能力對熱用戶室內(nèi)溫度的影響，重新定義了可修復(fù)供熱管網(wǎng)的故障及事故判定標(biāo)準(zhǔn)，并分析可修復(fù)供熱管網(wǎng)的可靠性評價(jià)

4、涉及的特征量，包括管網(wǎng)元件的故障率、維修率等。根據(jù)動(dòng)態(tài)的事故判定標(biāo)準(zhǔn)，建立了可修復(fù)供熱管網(wǎng)的SPN可靠性模型，描述管網(wǎng)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移過程，同時(shí)定量分析管網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)可用度。
　　其次，分別利用算子半群逼近理論和數(shù)值仿真法分析了供熱管網(wǎng)的瞬時(shí)可用度，得到管網(wǎng)的瞬時(shí)可用度在采暖期內(nèi)波動(dòng)很小，基本保持穩(wěn)定。并對瞬時(shí)可用度的解析解與仿真解進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)在一定的誤差范圍內(nèi)，對事故元件較多的供熱管網(wǎng)數(shù)值仿真法比較適用。根據(jù)供熱管網(wǎng)的瞬時(shí)狀態(tài)概率，

5、考慮室外溫度及采暖延續(xù)時(shí)間等動(dòng)態(tài)因素，提出了不同于傳統(tǒng)不可修復(fù)管網(wǎng)的供熱管網(wǎng)的功能可靠性評價(jià)方法及指標(biāo)，包括可修復(fù)管網(wǎng)的無事故工作概率指標(biāo)、無故障工作概率指標(biāo)、管網(wǎng)平均故障或事故時(shí)間、事故工況下熱用戶的室內(nèi)溫度等，全面評價(jià)和分析了管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)可靠性。
　　最后，利用供熱管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)可靠性評價(jià)指標(biāo)，包括概率性指標(biāo)和功能性指標(biāo)，對環(huán)狀供熱管網(wǎng)的可靠性進(jìn)行了研究，得出管網(wǎng)的可用度和可靠度在采暖期內(nèi)隨室外溫度的升高呈階梯形增長，且管網(wǎng)的可用度