Оценка надежности транспорта тепловой энергии в системах теплоснабжения городов

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 697.1 Д 26

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

Оценка надежности транспорта тепловой энергии в системах теплоснабжения городов

Вдовенко И.А.

Николаев Ю.Е.

Аннотация

теплоснабжение город безотказный работа

Рассмотрена оценка надежности системы теплоснабжения города населением около 90 тыс. жителей, расположенного в Поволжском федеральном округе, в котором основным источником теплоты является небольшая ТЭЦ с присоединенной нагрузкой 153,5 МВт и отпуском теплоты по четырем тепломагистралям диаметрами 350-1000 мм с температурным графиком 110/70 ⁰С. Приведены результаты расчета параметров потока отказов и вероятности безотказной работы теплопроводов по основным тепломагистралям от ТЭЦ до центров теплопотребления.

Ключевые слова: надежность, система теплоснабжения, интенсивность отказов, коэффициент аккумуляции здания, параметры потока отказов, вероятность безотказной работы.

Abstract

We evaluated the reliability of heat supply system of the city the population is about 90 thousand inhabitants, located in the Volga Federal district, in which the main source of heat is a small CHP plant with a connected load 153,5 MW and heat supply for the four heating mains in diameter 350-1000 mm with temperature schedule 110/70 0C. The results of calculation of parameters of the flow of failures and the probability of failure-free operation of heat pipes on the main heating mains from the power plant to the centers of consumption.

Key words: reliability, heating system, failure rate, coefficient of accumulation of the building, the parameters of the flow of failures, probability of failure.

Как показал анализ работы существующих систем централизованного теплоснабжения РФ, выполненный в [3,4], они не обеспечивают современных требований по экономичности, надежности и качеству предоставляемых услуг. Это вызвано высоким износом сетей, достигающим 50-70%, что приводит к частым порывам трубопроводов, высоким потерям теплоты через несовершенную изоляцию, сверхнормативным утечкам теплоносителя, перерасходу топлива и электроэнергии на перекачку воды. Федеральным законом №190 «О теплоснабжении» предусматривается разработка перспективных схем теплоснабжения муниципальных образований, в которых определяются направления их модернизации с целью повышения энергоэффективности и надежности теплообеспечения потребителей[2].

В настоящей статье рассмотрена оценка надежности системы теплоснабжения города населением около 90 тыс. жителей, расположенного в Поволжском федеральном округе. Основным источником теплоты является небольшая ТЭЦ с присоединенной нагрузкой 153,5 МВт. Отпуск теплоты от станции осуществляется по четырем тепломагистралям диаметрами 350-1000 мм по температурному графику 110/70 ⁰С.

Для расчета вероятности безотказной работы сетей использована методика, разработанная ОАО «Газпромпромгаз»[5]. Вероятность безотказной работы тепловой сети, включающей последовательно соединенные участки, определяется по выражению

, (1)

где - вероятности безотказной работы всей сети и i- участка; - параметр потока отказов i- участка сети, 1/км год,

, (2)

где - интенсивность отказа участка сети, зависящая от времени его эксплуатации и способа прокладки, 1/км год; - относительная и накопленная частота событий, при которых время снижения температуры внутреннего воздуха до критических значений (+12 ⁰С) меньше времени ремонта поврежденного участка сети;n_з - число установленных задвижек на участке сети; - параметр потока отказов задвижки, 1/год.

Величина определяется по формуле:

, (3)

где - продолжительность снижения температуры внутри помещения при j - температуре наружного воздуха для i - участка сети, ч; - продолжительность ремонта i - участка, ч; - продолжительность стояния j - наружных температур в течение отопительного периода (), ч/год.

Продолжительность снижения температуры воздуха внутри помещения при отключении отопления рассчитывется по формуле

, (4)

где - коэффициент аккумуляции здания,ч; t_вн, t_кр температуры внутреннего воздуха в здании(расчетная и критическая), ⁰С; t_нв,j - текущее значение температуры наружного воздуха, ⁰С.

Интервалы температур наружного воздуха в отопительный период для города, продолжительность их в отопительном периоде и время остывания здания при отключении отопления приведены в таблице 1. При этом принято среднее значение коэффициента аккумуляции здания =40 ч, =4968 ч, t_вн =+18⁰С, t_кр=+12 ⁰С.Продолжительность ремонта участка сети в зависимости от диаметра трубопровода принята по данным [1].

Таблица 1 Температуры наружного воздуха в отопительный период города и продолжительность остывания здания

Интенсивность отказов участка сети определена как

, (5)

где - средневзвешенная интенсивность отказов трубопроводов системы теплоснабжения, 1/км год., - срок эксплуатации участка сети, лет; - коэффициент, зависящий от продолжительности эксплуатации участка;n_з - число задвижек на участке; л_з - интенсивность отказов задвижек,

Коэффициент рассчитывается следующим образом:

при - =0,8,при - =1,при - .

Для определения интенсивности отказов в системе теплоснабжения требуется статистический анализ отказов в сетях за последние 5-10 лет. Однако наблюдение за отказами сетей на предприятии «Гортеплосеть» не ведется, поэтому значение принято на основе экспертной оценки на уровне 0,1 1/км год[1,5].

Расчет для различных диаметров сети представлен в таблице2.

Таблица 2 Относительная и накопленная частота событий (), при которых время снижения температуры внутреннего воздуха до критических значений (+12 ⁰С) меньше времени ремонта поврежденного участка сети

С использованием выражений (2) - (5) и данных таблицы 2 ниже приведен расчет параметра потока отказов по основным тепломагистралям от ТЭЦ до узлов отвода теплоты потребителям. Величина параметра потока отказов для задвижек принята 0,002 1/год [1]. Значения параметра потока отказов в зависимости от срока эксплуатации, диаметра и длины участка изменялись в пределах 0,00057 - 0,028 1/км год. Результаты расчета вероятности безотказной работы транспорта теплоты по вражению (1) в зависимости от протяженности каждой тепломагистрали показаны на рисунке.

а) б)

в) г)

Рисунок Изменение вероятности безотказной работы тепломагистралей в зависимости от их протяженности а) №1,б) №2, в) №3, г) №4

Полученные вероятности безотказной работы тепломагистралей № 1-4 от источника теплоснабжениясравнивались с нормативной величиной равной 0,9 [6]. Анализ изменения вероятности безотказной работы тепломагистралей показал следующее:

1.Область надежного теплоснабжения потребителей, подключенных к тепломагистрали №1,ограничивается протяженностью 2442 м. Теплоснабжение потребителей,расположенных за пределами пределами этой величины при авариях в сетях может привести к снижению температур воздуха внутри зданий ниже допустимого значения (ниже +12 ⁰С). Поэтому здесь необходимо предусмотреть резервирование теплоснабжения путем прокладки перемычки между тепломагистралями или следует рекомендовать строительство новых источников.

2. Надежное теплоснабжение потребителей от тепломагистрали № 2 обеспечивается при длине теплотрассы 3164м.Надежное обеспечение тепловой энергией остальных потребителей может быть обеспечено за счет резервных источников.

3.Потребители, подключенные к тепломагистралям №3 и №4, имеют показатель вероятности безотказной работы более 0,9, поэтому надежно обепечены подачей тепловой энергии.

Библиографический список

1. Ионин А.А. Надежность систем тепловых сетей. М.: Стройиздат,1989. 268 с.

2. Постановление Правительства РФ № 154 «Требования к схемам теплоснабжения, порядку их разработки и утверждения» от 22 февраля 2012.

3. Развитие теплофикации в системах теплоснабжения малых городов/Ю.Е.Николаев, А.Б. Дубинин, И.А. Вдовенко, С.В. Сирдюков// Промышленная энергетика. 2013.№7. С. 2-4.

4. .Ротов П.В., Шарапов В.И. Регулирование нагрузки городских теплофикационных систем/ Ульян. Гос. техн. ун-т. - Ульяновск, 2013. - 310 с.

5. Сеннова Е.В., Кирюхин С.Н. Методика и алгоритм расчета надежности тепловых сетей при разработке схем теплоснабжения городовОАО «Газпром промгаз» М.: 2013. 102с.

6. СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети». - М.: Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2004.

Размещено на Allbest.ru