CC BY
5УДК 621.18-182.2.
АНАЛИЗ РАБОТЫ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ КОНЦЕВЫХ ТЕПЛОВЫХ ПУНКТОВ
Криковцов Константин Игоревич, магистрант, направление подготовки 08.04.01 Строительство, Оренбургский государственный университет, Оренбург e-mail: [email protected]
Научный руководитель: Закируллин Рустам Сабирович, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры теплогазоснабжения, вентиляции и гидромеханики, Оренбургский государственный университет, Оренбург
e-mail: [email protected]
Аннотация. Рассмотрение главных проблем работы магистральных тепловых сетей является важной задачей ввиду того, что для проектирования и строительства тепловых сетей в 1960-70-х годах в г. Оренбург основанием служили нагрузки потребителей того времени. Сейчас же нагрузки на тепловые сети увеличились из-за расширения плотности застройки. В данный период необходимо техническое перевооружение как отдельных участков, так и всех магистралей. Замена изоляционного покрова, насосного оборудования, компенсирующего оборудования, также замена материалов трубопровода на более современные и с большим сроком эксплуатации для достижения бесперебойности и надежности работы систем теплоснабжения. Теплоснабжение потребителей города Оренбурга осуществляется от нескольких групп энергоисточников: от Сакмарской теплоэлектроцентрали (Сакмарская ТЭЦ), от локальных и ведомственных котельных, относящихся к Оренбургским тепловым сетям (ОТС) и от прочих ведомственных котельных, не относящихся к ОТС.
Ключевые слова: энергоисточник, магистральные сети, теплогидравлический режим, уровень автоматизации, теплоизоляционные материалы.
Для цитирования: Криковцов К. И. Анализ работы тепловых сетей с целью повышения эффективности функционирования концевых тепловых пунктов // Шаг в науку. - 2021. - № 1. - С. 86-89.
ANALYSIS OF THE OPERATION OF HEATING NETWORKS
IN ORDER TO INCREASE THE EFFICIENCY OF THE FUNCTIONING OF TERMINAL HEATING POINTS
Krikovtsov Konstantin Igorevich, post-graduate student, training program 08.04.01 Construction, Orenburg
State University, Orenburg
e-mail: [email protected]
Research advisor: Zakirullin Rustam Sabirovich, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Professor, Department of Heat and Gas Supply, Ventilation and Hydromechanics, Orenburg State University, Orenburg e-mail: [email protected]
Abstract. Consideration of the main problems of the main heating networks is an important task due to the fact that the design and construction of heating networks in the 1960-70s in Orenburg was based on the load of consumers at that time. Now, the load on the heating network has increased due to the expansion of residential development. During this period, it is necessary to re-equip both individual sections and all highways. Replacement of insulation cover, pumping equipment, compensating equipment, as well as replacement of pipeline materials with more modern and longer service life to achieve uninterrupted and reliable operation of heat supply systems. The heat supply of the city is from multiple sources: from Sakmarskaya thermal power (Sakmarskaya CHPP), from the local and departmental boiler-houses belonging to the Orenburg heat networks (OTS) and other departmental boiler houses not belonging to OTS.
Key words: energy source, trunk networks, thermal-hydraulic regime, level of automation, heat-insulating materials.
Cite as: Krikovtsov, K. I. (2021) [Analysis of the operation of heating networks in order to increase the efficiency of the functioning of terminal heating points]. Shag v nauku [Step into science]. Vol. 1, рр. 86-89.
Статья посвящена вопросам анализа основных проблем магистральных тепловых сетей на примере города Оренбурга [8].
Основные причины нарушений работы магистральных тепловых сетей [6]:
1) коррозия магистральных трубопроводов;
2) способ прокладки магистральных тепловых сетей;
3) тепло и гидроизоляция трубопроводов;
4) уровень автоматизации центральных тепловых пунктов;
Источник: разработано автором
Бесканальная прокладка тепловых сетей является экономически выгодным направлением. Перспектива развития строительства сетей таким способом должна быть наиболее актуальной в наше время, так как соответствует нормативно-технической документации в плане надежности, применения трубопроводов с изоляционным покровом заводского из-
Таблица № 2. Изоляционные материалы.
5) заужение диаметра трубопроводов;
6) нарушение работы оборудования как в насосной станции на магистральном трубопроводе, так и в тепловом пункте.
Появление свищей и разрывов металла вызвано локальной наружной коррозией атмосферного типа, а также длительным сроком эксплуатации и неудовлетворительным состоянием стыков плит перекрытий каналов.
Способы прокладки и устройство применяемых конструкций представлены в таблице № 1.
готовления. По сравнению с канальной и наземной прокладками трубопроводов, бесканальный способ выигрывает простотой условий строительства, не требуемой больших экономических вложений.
Материалы и их характеристики, применяемые при изоляции трубопроводов, представлены в таблице № 2 в соответствии с СП 61.13330.2012 [7].
Материал тепло и гидроизоляции Теплопроводность, Вт/(м-оС) Температура применения, оС Группа горючести
Маты минераловатные прошивные 0,041-0,032 От -180 до +450 Негорючие (НГ)
Шлаковата 0,46-0,48 До +250 НГ
Стекловата 0,038-0,046 От -60 до+450 НГ
Каменная вата 0,035-0,042 1000 НГ
Теплоизоляционные изделия из пенополистирола 0,044 От -180 до +70 Г3-Г4
ППМИ 0,041 От -180 до +150 Г2
ППУ 0,033-0,024 От -180 до +130 Г2-Г4
Пенобетонные трубы 0,057-0,06 От -180 до +600 НГ
Таблица № 1. Способы прокладки трубопроводов
№ п/п Канальная прокладка Бесканальная прокладка Наземная
Устройство конструкций Применение железобетонных лотков заводского изготовления. Отсутствие ограждающих конструкций. Строительство опор с использованием блоков типа ФБС в качестве опор для защиты от повреждений трубопроводов.
Применяемые способы изоляции Применение навесных типов теплоизоляции (например: мин. вата и обертывание стеклопластиком и т. п.) Применения трубопроводов с предварительным нанесением заводской теплоизоляции. Так же как и для канальной прокладки - использование навесных типов изоляции.
Дополнительное строительство Дополнительное строительство тепловых камер с установкой запорной арматуры, спускников и воздушников. Отсутствует необходимость строительства камер, что уменьшает сроки строительства. Строительство дополнительной защиты (павильонов) запорной арматуры, воздушников и спускников от неслужебного доступа.
Источник: разработано автором на основе СП 61.13330.2012
По проведенному анализу теплоизоляционных материалов можно сделать выводы, что пенобетон обладает хорошими теплофизическими характеристиками. При использовании такой изоляции уменьшаются капиталовложения для эксплуатационных условий, так как пенобетонная изоляция имеет большой срок службы, а также отвечает всем нормам надежности, что сказывается на качественной подаче теплоносителя потребителю. Но, при условиях, когда транспортировка пенобетонной изоляции является финансово затратной, можно рассмотреть изоляцию ППМ, которая соответствует нормам для применения ее в климатической зоне города Оренбурга.
Для качественной поставки тепла нужно заострить внимание на уровне автоматизации центральных тепловых пунктов по следующим факторам [4]:
1. При проектировании систем автоматизации тепловой нагрузки, так как существуют случаи несоответствия нагрузок в технических условиях и практических данных.
2. Особое внимание уделить выбору оборудования, которое требует установки взамен старого. Отдать предпочтение хорошо зарекомендовавшим в работе моделям от известных производителей.
3. Выбор системы автоматизации должен быть направлен на простоту, а также на точность и быстроту выявления отклонений основных параметров теплоносителя (температура и давление) для скорого решения при аварийных ситуациях.
Практически на всех центральных тепловых пунктах установлено насосное оборудование со сроком эксплуатации более 15 лет, что тоже влияет на параметры приходящего теплоносителя из магистральных тепловых сетей. В связи с тем, что нагрузки по теплопотреблению растут, установленные насосы некорректно отрабатывают свои функции, поэтому требуется перевооружение в этом направлении. Чтобы подобрать необходимый совре-
Анализ реальных данных по теплоснабжению города Оренбурга за 2018-2019 год (таблица № 3) дает основание предполагать, что вышерассмо-тренные проблемы в совокупности влияют на невыдерживание теплогидравлического режима магистральных тепловых сетей.
менный насос, необходимо выполнить следующий комплекс мероприятий: сбор и обработку информации о состоянии, рабочих характеристиках, объеме потребляемых энергоресурсов и условиях работы насосного оборудования. Но проблема занижения напоров может крыться в неправильно подобранных диаметрах при проектировании и строительстве магистральных сетей. Из этого следует, что замена насосного оборудования не в каждом случае будет рентабельна, поэтому анализ теплогидравли-ческого режима поможет определить проблему на участках тепломагистрали.
В то же время по результатам анализа опыта эксплуатации систем теплоснабжения жилых районов города Оренбурга от ЦТП выявлено, что даже в системах теплоснабжения от тех ЦТП, на которых в полной мере выполнены мероприятия по автоматизации (ЦТП-9, ЦТП-86) и наладке, качество теплоснабжения нарушается при невыдерживании теплогидравлического режима на вводе в ЦТП, то есть в подводящей тепловой сети от тепломаги-страли. При ненадлежащей работе магистральной тепловой сети никакие мероприятия в ЦТП, квартальной сети, ИТП и теплопотребляющих установок не будут эффективными [2]. В связи с этим на передний план выходит проблема анализа работы магистральных тепловых сетей с разработкой мероприятий и рекомендаций по наладке их теплоги-дравлического режима с целью повышения эффективности функционирования тепловых пунктов. В наиболее неблагоприятных условиях находятся тепловые пункты, расположенные на концевых ветвях тупиковых тепловых сетей (концевые тепловые пункты), и именно их потребители требуют первоочередного решения обозначенной проблемы.
Разбивка жалоб потребителей на качество теплоснабжения по расположению в различных точках магистральных тепловых сетей за 2019 год приведена в таблице № 3.
Данный анализ дает основание предполагать, что комплекс описанных проблем можно рассмотреть в качестве 2 основополагающих факторов, которые ставятся в первую очередь для решения:
1. Превышение фактических тепловых потерь над нормативными из-за ненадлежащего качества
Таблица №2 3. Разбивка жалоб потребителей на качество теплоснабжения за 2018-2019 год в Оренбурге
Теплоснабжение потребителей Доля жалоб, %
На прямых врезках от тепломагистралей 50
От концевых тепловых пунктов (независимая схема) 10
От концевых тепловых пунктов (зависимая схема) 25
От тепловых пунктов, не являющихся концевыми 15
Источник: разработано автором
изоляции теплопроводов, завышенных объёмов утечек теплоносителя ввиду наличия негерметичных элементов (сальниковые компенсаторы, задвижки и т. д.), а также низкой скорости движения теплоносителя (несоответствие диаметров трубопроводов подключённой тепловой нагрузке, разрегулировка и т. д.). Из-за этого на вводах концевых тепловых пунктов температура теплоносителя ниже утверждённой по температурному графику, что обуславливает невыдерживание теплового режима в самом
тепловом пункте и присоединённой системе теплоснабжения [6].
2. Завышенные потери напора в магистральной тепловой сети (зауженные диаметры, зарастание трубопроводов), вследствие чего на вводах концевых тепловых пунктов давление теплоносителя ниже требуемого для обеспечения нормального режима работы самого теплового пункта и присоединённой системы теплоснабжения [5], [6].
Литература
1. Гордеева Г. В., Замятин А. В. Влияние технического и приборного оснащения магистральных тепловых сетей на потери теплоносителя. // Достижения вузовской науки. - 2015. - С. 69-80.
2. Илюхин К. Н., Мельников А. П., Алейников Д. А. Анализ эффективности гидравлических режимов магистральных тепловых сетей в городе Тюмени // Новости теплоснабжения. - 2014. - № 08. - С. 168.
3. Макотрина А. В., Селех Е. В. Энергосбережение в центральных тепловых пунктах. // Вестник Иркутского государственного технического университета. - 2012. - № 7 (66).
4. Пырков В. В. Современные тепловые пункты. Автоматика и регулирование // Данфосс. - 2007 г. -С. 252.
5. Сикерин И. Е., Голяк С. А. Влияние гидравлического режима сети теплоснабжения на тепловую устойчивость абонентов //Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. - Магнитогорск. - 2010. - № 68. - С. 20-22.
6. Снегерева Я. В., Чернов С. С. Проблема существующей системы магистральных и внутриквар-тальных тепловых сетей города. // Инфраструктурные отрасли экономики: проблемы и перспективы развития. - 2015 г.
7. СП 61.13330.2012 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. Актуализированная редакция СНиП 41-03-2003 (с Изменением № 1).
8. Схема теплоснабжения муниципального образования «город Оренбург» на период до 2033 года // ЗАО «ИВЭНЕРГОСЕРВИС». - Книга 3. - Том 1. - 183 с.
9. Шальнов С. А. Показатели эффективности работы центральных тепловых пунктов. // Инновационная наука. - 2017. - № 6. - С. 23-26.
Статья поступила в редакцию: 28.09.2020; принята в печать: 19.01.2021.
Автор прочитал и одобрил окончательный вариант рукописи.
