УКАЗАНИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ КОММУНАЛЬНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
утв. Минжилкомхозом РСФСР 26.06.1989Разделы:
Отопление; Жилищно-коммунальное хозяйство
В настоящих указаниях приводятся практические мероприятия технического и организационного характера, применение и соблюдение которых в процессе эксплуатации позволит повысить надежность систем теплоснабжения. К ним относятся мероприятия по совершенствованию эксплуатации, резервированию, защите от гидравлических ударов, применению передвижных котельных, автоматизации систем.
1. Повышение надежности систем коммунального теплоснабжения является одной из важнейших задач службы эксплуатации. Развитие крупных систем теплоснабжения, старение тепловых сетей, проложенных в годы массового строительства, увеличение повреждаемости теплопроводов до 30 - 40 и более повреждений на 100 км в год приводит к снижению надежности теплоснабжения, значительным эксплуатационным затратам и отрицательным социальным последствиям. Повреждения на трубопроводах большого диаметра приводят к длительным перерывам в подаче теплоты целым жилым районам и к выходу из строя систем отопления в десятках зданий.
Надежность функционирования системы теплоснабжения должна обеспечиваться целым рядом мероприятий, осуществляемых на стадиях проектирования и строительства, а также в период эксплуатации.
2. Под надежностью понимается свойство системы теплоснабжения выполнять заданные функции в заданном объеме при определенных условиях функционирования. Применительно к системе коммунального теплоснабжения в числе заданных функций рассматривается бесперебойное снабжение потребителей теплом и горячей водой требуемого качества и недопущение ситуаций, опасных для людей и окружающей среды. Надежность является комплексным свойством, оно в зависимости от назначения объекта и условий его эксплуатации может включать ряд свойств (в отдельности или в определенном сочетании), основными из которых являются безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость, устойчивоспособность, режимная управляемость, живучесть и безопасность.
3. Ниже приведены определения терминов свойств, характеризующих надежность.
Безотказность - свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки.
Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.
Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособлении к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения технического обслуживания и ремонтов.
Сохраняемость - свойство объекта непрерывно сохранять исправное или только работоспособное состояние в течение и после хранения.
Устойчивоспособность - свойство объекта непрерывно сохранять устойчивость в течение некоторого времени.
Режимная управляемость - свойство объекта поддерживать нормальный режим посредством управления.
Живучесть - свойство объекта противостоять возмущениям, не допуская их каскадного развития с массовым нарушением питания потребителей.
Безопасность - свойство объекта не допускать ситуации, опасные для людей и окружающей среды.
4. Степень снижения надежности выражается в частоте возникновения отказов и величине снижения уровня работоспособности или уровня функционирования системы теплоснабжения. Полностью работоспособное состояние - это состояние системы, при котором выполняются все заданные функции в полном объеме. Под отказом понимается событие, заключающееся в переходе системы теплоснабжения с одного уровня работоспособности на другой, более низкий в результате выхода из строя одного или нескольких элементов системы. Событие, заключающееся в переходе системы теплоснабжения с одного уровня работоспособности на другой, отражающийся на теплоснабжении потребителей, является аварией. Таким образом, авария также является отказом, но с более тяжелыми последствиями.
5. Наиболее слабым звеном системы теплоснабжения являются тепловые сети. Основная причина этого - наружная коррозия подземных теплопроводов, в первую очередь подающих линий водяных тепловых сетей, на которые приходится 80% всех повреждений.
6. В настоящее время не имеется какой-либо общей теории надежности системы теплоснабжения, позволяющей оценивать надежность системы по всем или большинству показателей надежности, характеризующих в совокупности надежность системы. Отсутствуют какие-либо нормативные документы по надежности систем теплоснабжения. Оценка надежности системы производится на основе использования отдельных показателей надежности. В частности, для оценки надежности системы теплоснабжения используются такие показатели, как интенсивность отказов и относительный аварийный недоотпуск теплоты.
7. Интенсивность отказов определяется по зависимости:
P = SUM M n / SUM M n,
от от
где:
M - материальная характеристика участков тепловой сети, выключенных
от
- из работы при отказе, кв. м;
- n - время вынужденного выключения участков сети, вызванное отказом
от
- и его устранением, ч;
- SUM M n - произведение материальной характеристики тепловой сети данной
системы теплоснабжения на плановую длительность ее работы за заданный
период времени (обычно за год).
Материальной характеристикой тепловой сети, состоящей из "n" участков,
n
является величина M = SUM d l, представляющая сумму произведений диаметров
1
трубопроводов на их длину в метрах (учитываются как подающие, так и
обратные трубопроводы).
8. Относительный аварийный недоотпуск теплоты может быть определен по
формуле:
q = SUM Q / SUM Q,
ав
где:
- SUM Q - аварийный недоотпуск теплоты за год;
- ав
SUM Q - расчетный отпуск теплоты всей системой теплоснабжения за год.
9. Указанные показатели в определенной мере характеризуют надежность работы системы теплоснабжения. По динамике изменения этих показателей во времени (например, из года в год) можно судить о прогрессе или деградации надежности системы теплоснабжения.
10. Объективная оценка надежности системы может быть произведена только при ведении тщательного учета всех аварий и отказов, возникающих в системе в процессе эксплуатации. Анализ зарегистрированных событий позволяет выявить наличие элементов пониженной надежности с целью принятия своевременных мер по замене или ремонту несовершенных и изношенных элементов системы. Учет аварий и отказов должен вестись на каждом предприятии в обязательном порядке. Журналы учета аварий и отказов приведены в Прил. 1, 2 и 3.
11. В соответствии со СНиП 2.04.07-86 "Тепловые сети" (М., 1988) в тепловых сетях при проектировании должно предусматриваться резервирование подачи теплоты потребителям за счет совместной работы источников теплоты, а также устройства перемычек между тепловыми сетями смежных районов.
При подземной прокладке тепловых сетей в непроходных каналах и бесканальной прокладке резервная подача теплоты предусматривается в зависимости от расчетной температуры наружного воздуха для отопления и диаметров трубопроводов, принимаемых по табл. 1.
┌────────────────────────┬───────────────────────────────────────┐ │ Минимальный диаметр │Расчетная температура наружного воздуха│ │ трубопроводов, мм │ для проектирования отопления t , ёC │ │ │ о │ │ ├───────┬───────┬───────┬───────┬───────┤ │ │ -10 │ -20 │ -30 │ -40 │ -50 │ │ ├───────┴───────┴───────┴───────┴───────┤ │ │Допускаемое снижение подачи теплоты, % │ ├────────────────────────┼───────┬───────┬───────┬───────┬───────┤ │300 │- │- │- │- │50 │ │400 │- │- │- │50 │60 │ │500 │- │- │50 │60 │70 │ │600 │- │50 │60 │70 │80 │ │700 и более │50 │60 │70 │80 │90 │ └────────────────────────┴───────┴───────┴───────┴───────┴───────┘
Примечание. Знак "-" означает, что резервной подачи теплоты не требуется.
Резервирование подачи теплоты по тепловым сетям, прокладываемым наземно и в туннелях, предусматривать не следует.
12. Для зданий, в которых не допускаются перерывы в подаче теплоты (больницы, детские дошкольные учреждения с круглосуточным пребыванием детей, картинные галереи и т.п., устанавливаемые в задании на проектирование), следует предусматривать резервирование, обеспечивающее 100-процентную подачу теплоты тепловыми сетями. Допускается предусматривать местные резервные источники теплоты.
13. В заданиях на проектирование, дополнительно к перечисленным выше объектам, следует предусматривать резервирование, обеспечивающее 100-процентную подачу теплоты тепловыми сетями для родильных домов, детских яслей и садов, детских домов, школ-интернатов, домов для инвалидов и престарелых, станций скорой помощи, музеев, АТС, теле- и радиостудий.
14. С учетом климатических условий к потребителям тепла первой категории могут быть также отнесены жилые микрорайоны с населением, для которых также должно предусматриваться 100-процентное резервирование подачи теплоты (см. ниже).
р
Население, тыс. чел. t , ёC
н
2 (-40)
5 (-40) - (-31)
10 (-30) - (-21)
20 (-20) - (-11)
50 Выше (-10)
15. Надежность существующей системы теплоснабжения в городе может быть повышена путем осуществления совместной работы нескольких источников тепла на единую тепловую сеть, создания узлов распределения, прокладки резервных перемычек.
16. При наличии в городе нескольких источников тепла должна быть проанализирована возможность работы их на единую тепловую сеть и создания для нескольких из них единой тепловой сети. В этом случае при аварии на одном из источников тепла имеется возможность частичного обеспечения тепловой нагрузки единой тепловой сети за счет других источников тепла. Предполагаемые основные тепловые и гидравлические режимы, возникающие в аварийной ситуации, должны быть рассчитаны проектной организацией и реализовываться эксплуатирующей организацией. При наличии программ гидравлического расчета и ЭВМ расчет производится при аварии.
17. Наличие автоматизированных тепловых пунктов, подключенных к тепловой сети по независимой схеме или с помощью смесительных насосов, позволяет почти в течение всего отопительного сезона компенсировать снижение расхода в тепловой сети повышением температуры сетевой воды, обеспечивая необходимую подачу тепла.
18. В крупных системах теплоснабжения от ТЭЦ и районных котельных мощностью 300 Гкал/ч и более целесообразно устройство узлов распределения (УР) (СНиП 2.04.07-86, п. 1.2) с двухсторонним присоединением к тепловой сети, обеспечивающим в случае аварии подачу тепла через перемычки между магистралями, а в идеальном случае - путем подключения к двум магистралям.
19. Наличие в тепловой сети УР позволяет получить управляемую систему теплоснабжения, т.е. обеспечить возможность точного распределения циркулирующей воды в нормальном и аварийном режимах, а при совместной работе теплоисточников - возможность изменения режима работы сети в широких пределах.
20. Надежность систем теплоснабжения может быть повышена путем устройства перемычек между магистральными сетями, проложенными радиально от одного или разных источников теплоты.
Перемычки используются как в нормальном, так и в аварийном режимах работы. Наличие перемычек позволяет обеспечить беспрерывное теплоснабжение и значительно снизить недоотпуск теплоты при аварии. Количество и диаметры перемычек определяются исходя из режима резервирования при сниженном расходе теплоносителя в соответствии с табл. 1.
21. Проработка вопросов, связанных с осуществлением совместной работы нескольких источников тепла на единую тепловую сеть, созданием узлов распределения и прокладкой резервных перемычек, должна производиться специализированной проектной и наладочной организациями.
В настоящее время указанные вопросы целесообразно решать при разработке схем теплоснабжения городов.
22. Принципиальная схема тепловых сетей с совместной работой на единую тепловую сеть двух районных котельных, устройством перемычек между магистралями и узлами распределения приведена на рис. 1 (здесь и далее рисунки не приводятся). Наличие в городе такой схемы теплоснабжения позволяет осуществлять непрерывную подачу тепла через групповые тепловые пункты в результате их двухстороннего присоединения к сети при выключении любого участка сети, на котором произошла авария. Два источника тепла обеспечивают возможность использования свободной тепловой мощности при аварии на одном из них. При работе схем теплоснабжения городов необходимо стремиться к тому, чтобы и распределительные тепловые сети, к которым подключаются центральные тепловые пункты, выполнялись аналогичным образом с двухсторонним подключением ЦТП и устройством перемычек.
23. При проектировании котельных должны предусматриваться два ввода водопровода и электроснабжения, а также резервное топливо.
24. Практика эксплуатации показывает, что при осуществлении плана ликвидации мелких котельных, замене их крупными источниками теплоты мелкие котельные, находящиеся в технически исправном состоянии, целесообразно оставлять в резерве.
25. В современных условиях комплексная автоматизация систем теплоснабжения включает как одну из основных задач автоматизацию регулирования отпуска теплоты на отопление и горячее водоснабжение в тепловых пунктах зданий (ЦТП, ИТП). Главная цель автоматизации регулирования в ЦТП, ИТП - получение экономии теплоты и соответственно топлива, обеспечение комфортных условий в отапливаемых помещениях.
Решается эта задача путем установки в тепловых пунктах средств автоматического регулирования отпуска теплоты (регуляторов для систем отопления и горячего водоснабжения) и необходимых смесительных устройств (корректирующих насосов смешения, элеваторов с регулируемым соплом) согласно СНиП 2.04.07-86 "Тепловые сети" и "Основным положениям..." [8]. Основные схемы автоматизации ЦТП и ИТП приведены на рис. 2 и 3.
26. Одновременно с решением главной задачи автоматизация тепловых пунктов способствует повышению надежности систем теплоснабжения. При наличии автоматизации могут быть достигнуты:
- улучшение состояния изоляции трубопроводов и связанное с этим снижение коррозионной повреждаемости тепловых сетей за счет поддержания температуры >= 100 ёC при 100-процентной автоматизации;
- улучшение условий работы компенсаторных устройств тепловых сетей;
- подача теплоты потребителям в требуемом количестве (соответствующем данной температуре наружного воздуха) при ликвидации аварий в сетях с резервированием;
- обеспечение устойчивого гидравлического режима работы систем отопления зданий при снижении температуры сетевой воды против требуемой по графику;
- автономная циркуляция в местных системах отопления при аварийном падении давления в тепловых сетях, позволяющая снизить вероятность повреждений систем отопления потребителей.
27. Улучшение состояния изоляции трубопроводов и улучшение условий работы компенсаторных устройств обеспечивается осуществлением центрального регулирования отпуска теплоты на теплоисточнике по ступенчатому температурному графику регулирования при постоянной температуре.
Ступенчатый температурный график регулирования (рис. 4) представляет
собой график, в каждой из ступеней которого температура подающей сетевой
воды тау поддерживается постоянной и выше 100 ёC. Отпуск теплоты по
с
такому графику обеспечивает при незначительном повышении тепловых потерь в
сети снижение повреждаемости теплопроводов от наружной коррозии благодаря
достаточно высокой температуре в зоне контакта трубопровода с его
изоляцией. Следует отметить, что увеличение затрат, связанное с повышением
тепловых потерь в сетях, в определенной степени компенсируется снижением
затрат на электроэнергию, так как ступенчатый график обусловливает резкое
снижение расходов сетевой воды.
Кроме отмеченного, указанный график обусловливает улучшение работы компенсаторных устройств в сетях благодаря сокращению диапазона изменения температуры сетевой воды (100 - 150 вместо 70 - 150 ёC) и увеличению времени работы с постоянной температурой.
По данным АКХ [9], наиболее целесообразен следующий график (см. рис. 4, кривая 1):
первая ступень - при температуре наружного воздуха t >= t (включая и
н н1
- летний период) температура подающей сетевой воды тау = 105 - 120 ёC;
- с1
вторая ступень - при t > t >= t температура подающей сетевой воды
н1 н н2
- тау = 125 - 135 ёC;
- с2
третья ступень - при t < t температура подающей сетевой воды равна
н н2
р
расчетной, т.е. тау = тау .
с с
Значения температур наружного воздуха t и t , при которых происходит
н1 н2
переход с одной ступени на другую, принимаются согласно повышенному или
отопительному графику. Меньшее значение тау и соответственно для тау
с1 с2
принимается при относительно меньшей протяженности тепловых сетей, большее
значение - при большей протяженности сетей (с учетом обеспечения у наиболее
удаленного потребителя температуры сетевой воды не ниже 100 ёC).
Для условий Москвы (расчетная температура наружного воздуха для
р
отопления t = -26 ёC, отношение нагрузок горячего водоснабжения и
н
отопления жилых зданий равно 0,25), например, может быть принята первая
ступень графика тау = 120 ёC при t >= -13 ёC, которая составляет по
с1 н
длительности 88% отопительного сезона; вторая ступень тау = 135 ёC при
с2
-13 ёC > t >= -19 ёC с длительностью 8% сезона; третья ступень тау =
н2 с3
р
тау при t < -19 ёC (длительность 4%).
с н2
Если теплоисточник не имеет избытков тепловой мощности для покрытия
максимальной нагрузки горячего водоснабжения, то график должен состоять из
двух частей: первая полностью соответствует указанной выше первой ступени
р
(при t >= t тау = 105 - 120 ёC); во второй части при t > t >= t
н н1 с1 н1 н н
температура тау изменяется по повышенному или отопительному графику (см.
с2
рис. 4, кривые 2, 3).
Для реализации такого графика необходима сплошная автоматизация отпуска теплоты на отопление, горячее водоснабжение, вентиляцию и другим потребителям в тепловых пунктах, непосредственно присоединенных к магистральной тепловой сети (в случае частичной автоматизации неавтоматизированные потребители недопустимо перегреваются). Теплоисточником при этом может быть котельная, а также может быть ТЭЦ при технико-экономическом обосновании с учетом повышения доли отбора пара повышенного давления и, следовательно, снижения экономичности выработки электроэнергии на тепловом потреблении.
28. Наличие автоматизации отпуска теплоты в тепловых пунктах тепловых сетей с резервированием (путем устройства перемычек между тепловыми сетями смежных районов согласно СНиП 2.04.07-86, п. 3.1) позволяет осуществить широкое маневрирование температурой сетевой воды.
При ликвидации аварий на отдельных участках сети можно, повысив
температуру, подать всем потребителям теплоту на отопление в полном объеме
(соответственно данной температуре наружного воздуха) при сниженном расходе
сетевой воды на отопление. Значение этого расхода определяют расчетом на
ЭВМ для каждой конкретной сети с учетом имеющихся перемычек и места аварии.
Зная этот расход W , температуру наружного воздуха t и требуемый для
о н
© Обращаем особое внимание коллег на необходимость ссылки на "DOMOVODSTVO.RU | Теория и практика управления многоквартирным домом" при цитированиии (для on-line проектов обязательна активная гиперссылка)