Вынужденных переходов

В работе [134] приведены статистические данные о количестве вынужденных остановок НПО за период 1968—1969 гг. по нефтепроводу «Дружба» в результате выхода из строя электро- и механического оборудования, а также отказов автоматики и телемеханики. Так, в 1968 г. на участке Никольское — Высоково количество остановок агрегатов составило 488, а на участке Михалки — Адамова Застава — 272. В 1969 г. на участке Шаим — Тюмень Управления Западной Сибири зафиксировано 218 остановок.

Большое число вынужденных остановок было зарегистрировано в первые годы эксплуатации агрегатов. Остановки были вызваны в основ ном ускоренным темпом пусконаладочных работ, низким уровнем эксплуатации, недоработкой отдельных конструктивных схем и проектных решений. В частности, крепление клиньев в пазах ротора было недостаточно прочным, наблюдалась слабая изоляция витковой части ротора, имели существенные недоработки тиристорные выпрямители ТЕ-8 и др.

Чем больше машин участвует в потоке, тем большими •будут и простои за счет возникающих перебоев в работе какой-либо одной машины. Напомним, что на одном современном многоинструментном станке иногда работают сотни инструментов, что каждый станок состоит нередко из тысяч деталей, а подобных станков в линии обычно много. Таким образом, поток представляет собой как бы единый организм, в котором концентрируются тысячи инструментов и десятки тысяч деталей. При такой концентрации нет-нет да и «заболеет» что-нибудь: то выкрошится сверло, то сломается зенкер, то откажет гидравлика, не сработают контакты реле, износится деталь и т. д. Короче говоря, вероятность вынужденных остановок линий весьма значительна.

Анализ отечественного и зарубежного опыта эксплуатации ГЦН на АЭС показывает, что большинство вынужденных остановок блоков происходит из-за неисправностей уплотнения вала и отказа обслуживающих его систем [29, гл. 3]. Система запирающей воды уплотнения вала ГЦН представляет собой сложный комплекс, в который входят нормальная и аварийная системы подачи запирающей воды, контур охлаждения.

4. Хотя паропроизводительность котла при работе на эмульсиях с содержанием воды до 25% снижалась на 15—18% вследствие ограниченных возможностей форсунки, в течение всего периода испытаний даже на затяжных подъемах вынужденных остановок поезда из-за недостачи пара не было.

Как и в предыдущей серии опытов, паровозная топка работала безотказно, при этом не было вынужденных остановок и снижения скорости поезда в пути, а также нарушения графика движения поезда. Выход на режим остановки поезда происходил также без каких-либо осложнений.

Предварительная оценка качества ремонта утверждается как окончательная, если в течение месячного срока после пуска котла не имелось вынужденных остановок, вызванных недостатками ремонта и не было ухудшения технико-экономических показателей работы, кроме обычных эксплуатационных изменений, связанных с особенностями конструкции и режима работы.

Показатели надежности. Первым элементарным показателем надежности работы парогенератора является число вынужденных остановок. Чем меньше вынужденных остановок, тем более надежно работает парогенератор, тем лучше показатели его использования и выше показатели экономичности. Поэтому при проектировании и в эксплуатации уделяют большое внимание обеспечению высокой на-

дежности парогенератора. Однако только число вынужденных остановок полностью не характеризует надежность, а потому введены следующие показатели надежности:

где Гпер — плановое время остановки на перегрузку топлива; ТП.Л.Р — плановое время на профилактический осмотр и ремонт; ТВ.о — время неплановых или вынужденных остановок по различным причинам; Гав.с — время аварийных остановок и время, затраченное на аварийные ремонты.

где Гпер — плановое время остановки на перегрузку топлива; TVn.p ~ плановое время на профилактический осмотр и ремонт; TB.Q — время неплановых или вынужденных остановок по различным причинам; Гав.с — время аварийных остановок и время, затраченное на аварийные ремонты.

Распределение неравновесных носителей по энергиям описывается также функциями Ферми, но уровни Ферми для электронов и дырок будут различными — это так называемые квазиуровни Ферми: WF для электронов и WF для дырок. На рис. 41 представлен вид функции распределения для данного случая. Как видно из рисунка, расстояние между квазиуровнями Ферми оказывается больше ширины запрещенной зоны: WP — WF > AW. В области р—-«-перехода образуется инверсное состояние. Последующая затем рекомбинация неравновесных электронов и дырок вызывает излучение квантов, частота которых определяется разностью энергетических уровней соответствующих переходов. Через некоторое время "взаимодействие электронов и дырок приведет их в равновесное состояние, при этом уровни Ферми совместятся. Приложение следующего импульса напряжения вызывает повторение процесса и т. д. Чем выше будет приложено напряжение, тем большее количество носителей инжектируется в область р—«-перехода и тем выше осуществляется инверсия. При достижении инверсии в р—«-переходах, как и во всех других типах лазеров, оказывается возможным усиление излучения вследствие вынужденных переходов, а при наличии обратной связи и генерация.

Как видно из (1-21), вероятность вынужденных переходов с более высокого энергетического уровня на низший равна вероятности обратных вынужденных переходов с низшего энергетического уровня на более высокий. Это означает, что вероятность поглощения атомом или молекулой падающего на них излучения равна вероятности вынужденного испускания. Коэффициенты Ьпт и Ьтп называются соответственно коэффициентами вынужденного испускания и поглощения по Эйнштейну.

Вероятности вынужденных переходов Ww и W2i в единицу времени пропорциональны объемной плотности резонансных квантов пр, или, что то же самое, спектральной плотности энергии внешнего поля, т. е.

Из физических соображений ясно, что наличие уширения энергетических уровней и излучаемых линий, не влияя на интегральную частоту вынужденных переходов, приводит к уменьшению вероятности переходов с конкретной длиной волны. Действительно, так как линия излучения имеет спектральную форму q(v), то вероятность спонтанного излучения с заданной частотой будет определяться полной вероятностью соответствующих переходов АЧ\ и видом форм-фактора q(v), т. е.

Вероятности спонтанных и вынужденных переходов связаны между собой соотношениями (1.24) и (1.25), поэтому вероятность индуцированных излучений с заданной частотой WVi(v) также зависит от v:

Выясним, от каких факторов зависит коэффициент усиления среды. Для этого рассмотрим стационарные уравнения баланса возбуждения частиц на уровнях / и 2. Так как уровни / и 2 не являются в общем случае единственными, то при составлении баланса частиц помимо вынужденных переходов с участием резонансных квантов необходимо учитывать всевозможные процессы возбуждения и тушения уровней за счет других, не связанных с наличием резонансных квантов процессов (релаксационные переходы, спонтанное испускание квантов и т. д.), изображенных на рис. 1.2, а, г, д.

С ростом электромагнитного поля роль вынужденных переходов возрастает и баланс частиц принимает вид

Из выражения (1.64) легко видеть физический смысл концентрации фотонов и интенсивности насыщения. Так как nsaoc является частотой вынужденного излучения возбужденной частицы под действием резонансного излучения с плотностью фотонов ns (или интенсивностью Is), то плотность насыщения фотонов п$ и интенсивность насыщения Is соответствуют такому электромагнитному излучению, при котором вероятность вынужденных переходов сравнивается с вероятностью гибели возбужденного уровня за счет остальных (не вынужденных) про-цессов тушения. ________ _________________

Изученное в предыдущих разделах явление вынужденных переходов открывает принципиальную возможность когерентного усиления электромагнитной волны при прохождении ее через активную среду с инверсной заселенностью и создания, таким образом, квантовых усилителей света. Так как задача таких усилителей сводится практически к увеличению амплитуды электромагнитной волны, подаваемой на их вход, то квантовый усилитель аналогичен своим предшественникам — электронным усилителям.

однако эффективность преобразования энергии возбуждения среды в когерентное излучение, равная отношению вероятности вынужденных переходов (сх>/) к вероятности тушения возбужденного уровня за счет ос-

являющимся математическим выражением условия восполнения потерь излучения за счет вынужденных переходов. Значение порогового коэффициента усиления с учетом того, что, как правило, Х?<С1, равно