D.V. Żukow, szef TCP,
jednostka strukturalna „Sieci cieplne” oddziału Omsk JSC „TGC-11”, Omsk
Miasto Omsk jest regionalnym centrum i należy do jednych z największych w Federacji Rosyjskiej z dość wysokim stopniem komfortu. Około 70% całkowitego obciążenia cieplnego scentralizowanego źródła ciepła (DH) w mieście Omsk zapewnia pięć źródeł ciepła w oddziale OAO TGK-11 w Omsku. Przyłączone obciążenie gorącej wody do sieci grzewczej wynosi 3008 Gcal / h przy średnim obciążeniu dopływu ciepłej wody. W trzech źródłach ciepła CHP-3, CHP-4, CHP-5, wytwarzanie ciepła i energii elektrycznej odbywa się zgodnie z cyklem kombinowanym, tylko energia cieplna jest wytwarzana w CHP-2 i KRK.
Długość głównych sieci grzewczych oddziału Omsk JSC „TGC-11” wynosi 262,9 km, a średnia średnica 600 mm, a dystrybucyjne sieci grzewcze obsługiwane przez inne organizacje mają ponad 730 km.
Do sieci cieplnych podłączonych jest 13,3 tys. Pojedynczych urządzeń grzewczych. Część urządzeń dostarczających ciepło (16% obciążenia cieplnego) jest podłączona przez stacje centralnego ogrzewania i przepompownie ciepła (59 TSTP i TPPS). Aby zwiększyć wydajność sieci cieplnych, zainstalowano 13 pompowni (PNS), które pracują w trybie redukcji ciśnienia w rurociągach powrotnych i jedną pompę ciśnieniową w trybie zwiększania ciśnienia w rurociągu zasilającym. Przystąpienie konsumentów do sieci ciepłowniczych odbywało się głównie według schematu zależnego, a tylko niewielka część (~ 3%) była połączona poprzez niezależny program za pośrednictwem ITP i centralnej stacji grzewczej. Doprowadzanie ciepłej wody odbywa się według otwartych (~ 49%) i zamkniętych schematów (~ 51%) różnego rodzaju. Tylko ~ 12% obciążenia cieplnego jest wyposażone w automatyczne systemy sterowania ogrzewaniem, wentylacją i ciepłą wodą. Połączenie nowych systemów zużycia ciepła odbywa się za pomocą zautomatyzowanych punktów grzewczych.
Schemat sieci cieplnych ze źródeł ciepła oddziału Omsk JSC „TGC-11” charakteryzuje się złożonością, w szczególności: układem radialnym, dużą długością sieci cieplnych od źródła do użytkownika końcowego (ponad 20 km), niską stabilnością hydrauliczną, różnymi schematami zużycia ciepła o różnym stopniu automatyzacji. Źródła ciepła pracują przy ciśnieniu roboczym 14.0-14,5 kgf / cm2 zbliżonym do projektu. Szacowany wykres temperatury 150-70 OS (z odcięciem 130 OS).
Doświadczenie w optymalizacji i regulacji trybów pracy sieci cieplnych
Optymalizacja trybów pracy sieci ciepłowniczych odnosi się do środków organizacyjnych i technicznych, które nie wymagają znacznych kosztów finansowych do wdrożenia, ale prowadzą do znacznych wyników ekonomicznych i niższych kosztów paliwa i zasobów energii.
Praktycznie wszystkie podziały strukturalne „Sieci cieplnych” biorą udział w zarządzaniu i dostosowywaniu trybów pracy sieci cieplnych, które opracowują optymalne tryby cieplne i hydrauliczne oraz środki dla ich organizacji, analizują rzeczywiste tryby, realizują opracowane środki i ustanawiają systemy automatycznej kontroli (ATS), i szybko kontrolują tryby i kontrolują zużycie energii cieplnej itp.
Rozwój trybów (w okresach ogrzewania i okresów między-grzewczych) jest przeprowadzany corocznie [1] z uwzględnieniem analizy trybów pracy sieci ciepłowniczych w poprzednich okresach, specyfikacji charakterystyk sieci cieplnych i systemów zużycia ciepła, przewidywanego podłączenia nowych ładunków, planów remontów, przebudowy i ponownego wyposażenia technicznego. Wykorzystując te informacje, przeprowadza się obliczenia termo-hydrauliczne z zestawieniem listy środków rozruchowych, w tym obliczenia urządzeń przepustnicy (dławiki i dysze windy). Obliczenia urządzeń dławiących przeprowadza się dla każdej jednostki grzewczej, biorąc pod uwagę spadek temperatury chłodziwa z powodu utraty energii cieplnej przez rurociągi od źródła do urządzenia grzewczego. Obliczenia dla okresu ogrzewania wykonywane są w 3 trybach: uruchomienie (stosunek części otwartego obiegu CWU z rurociągów zasilania i powrotu wynosi odpowiednio 60 i 40%), co określa średnice urządzeń dławiących, zima (z obliczoną temperaturą zewnętrzną i otwartym obiegiem CWU 100 % z rurociągu powrotnego) i przejściowe (przy temperaturze powietrza zewnętrznego odpowiadającej początkowi / końcowi okresu grzewczego i CWU obwodu otwartego 100% z rury zasilającej). Przy dokonywaniu obliczeń w ciągu ostatnich dwóch lat współczynniki stopniowe lub obniżające określone na podstawie rzeczywistego zużycia energii cieplnej są stosowane do obciążeń projektowych (umownych). Rozliczanie rzeczywistych obciążeń termicznych pozwala dokładniej obliczyć tryby, przeprowadzić regulację i ostatecznie zminimalizować odchylenia od trybów projektowania.
Rozwój trybów pracy sieci cieplnych w ciągu ostatnich 10 lat został przeprowadzony przy pomocy oprogramowania SCF-TS. Zgodnie ze scentralizowanym systemem zaopatrzenia w ciepło miasta Omsk, szczegółowy schemat sieci ciepłowniczych i baza danych zawierająca cechy wszystkich elementów systemu (odcinki rurociągów międzystrefowych i międzymiastowych, urządzenia pompujące, zawory odcinające i sterujące, PNS, TsTP i TPNS, obwody połączeniowe i obciążenia urządzeń grzewczych (odbiorników)) Obecnie baza danych zawiera cechy ponad 130 tysięcy pozycji (rysunek).
Oprócz obliczeń optymalnych trybów i rozwoju działań związanych z uruchomieniem, SCF-TS umożliwia również personelowi operacyjnemu i inżynieryjnemu i technicznemu wykonanie w jednej przestrzeni informacyjnej:
1) analiza stanu technicznego instalacji grzewczej, aktualnego stanu sieci, trybów, uszkodzeń rurociągu;
2) modelowanie sytuacji awaryjnych, w tym sytuacji awaryjnych;
3) optymalizacja planowania wymiany rurociągów z priorytetem zastąpienia;
4) projektowanie i modernizacja systemów grzewczych, w tym optymalizacja planowania modernizacji i rozbudowy sieci ciepłowniczych.
Głównym kryterium zadania optymalizacji w rozwoju systemów i redystrybucji obciążeń cieplnych jest zmniejszenie kosztów produkcji i transportu energii cieplnej (w szczególności załadowanie najbardziej ekonomicznych źródeł ciepła CHPP-5 i CHPP-3, rozładowanie PNS) przy istniejących ograniczeniach technologicznych (dostępna pojemność i charakterystyki urządzeń źródła ciepła, przepustowość sieci cieplnych i charakterystyka urządzeń pompowni, dopuszczalne parametry pracy systemów zużycia ciepła itd. itp.).
Opracowane tryby pracy sieci ciepłowniczych są skoordynowane ze źródłami ciepła, zatwierdzone i wysłane w celu uzyskania wskazówek i planowania trybów pracy urządzeń do źródeł ciepła i jednostek operacyjnych. W rozwoju systemów opracowuje się i zatwierdza niezbędne uzgodnienia dotyczące organizacji systemów poprzez główne sieci ciepłownicze i systemy zużycia ciepła, które są wydawane obszarom operacyjnym i konsumentom do realizacji przed rozpoczęciem okresu grzewczego. W przypadku systemów zużycia ciepła, instalacja przepustnic jest wykonywana przez firmy zarządzające mieszkaniami i innych właścicieli pod kontrolą personelu działów abonenckich obszarów termicznych po przyjęciu do ponownego użycia. Ponadto specjaliści monitorują realizację tych działań, w tym selektywnie w systemach zużycia ciepła. Po rozpoczęciu okresu grzewczego prace regulacyjne przeprowadzane są w jednostkach regulacyjnych, regulatory są regulowane, a prace regulacyjne w systemach zużycia ciepła.
W okresie grzewczym prowadzony jest wielopoziomowy monitoring i analiza dostaw i zużycia ciepła.
1) Kontrola operacyjna realizowana jest przez służbę dyspozytorską do zdalnego przesyłania danych z urządzeń pomiarowych źródeł ciepła, a także do okresowo przesyłanych danych z punktów kontrolnych.
2) Codzienne monitorowanie parametrów chłodziwa, dopływu ciepła i chłodziwa dla każdej magistrali grzewczej i, generalnie, źródło ciepła jest przesyłane do serwera (koszty sieci, uzupełnienia i wody źródłowej, temperatura i ciśnienie chłodziwa) wraz z wprowadzeniem dostosowań operacyjnych do harmonogramu wysyłania obciążeń cieplnych.
3) Kontrola zużycia energii cieplnej przez konsumentów przeprowadzana jest przez inspektorów i specjalistów działów abonenckich z częstotliwością 1 raz na miesiąc. Wydruki z urządzeń pomiarowych analizują również tryby zużycia przez urządzenia pomiarowe w celu identyfikacji naruszeń zużycia energii cieplnej (zwiększone zużycie, wzrost temperatury wody w sieci zwrotnej itp.).
4) Monitorowanie temperatury wody sieci powrotnej na granicach i wzdłuż gałęzi (przeprowadzane co tydzień przez personel obszaru grzewczego w celu identyfikacji gałęzi o podwyższonej temperaturze wody powrotnej i dokonywania regulacji).
W kwestiach regulacji dostaw ciepła i trybów regulacji odbywają się cotygodniowe warsztaty, w których uczestniczą liderzy i specjaliści z zakresu zarządzania, inspekcji, działów abonenckich, personelu operacyjnego i naprawczego obszarów termicznych. Ponadto odbywają się cotygodniowe spotkania w ramach wspólnego przedsięwzięcia „Sieci grzewcze” w związku z upływem okresu grzewczego, z uwzględnieniem wszystkich problematycznych kwestii zaopatrzenia miasta w ciepło i ciepłej wody. Na tych spotkaniach są przedstawiciele firm zarządzających zasobami mieszkaniowymi, organizacja transportowa Teplovaya Kompaniya, Omskvodokanal OJSC, administracja miasta.
Cechy rozwoju wykresu dyspozycyjnego obciążeń cieplnych
Regulacja trybów hydraulicznych jest nierozerwalnie związana z regulacją reżimów temperatury ze źródeł ciepła. Głównym zadaniem regulacji w systemach zaopatrzenia w ciepło jest utrzymanie temperatury powietrza wewnątrz ogrzewanych pomieszczeń w określonych dozwolonych granicach przy zmianie zewnętrznych i wewnętrznych czynników zakłócających.
Zgodnie z „Technicznymi zasadami działania” temperatura wody w linii zasilającej sieci ogrzewania wody zgodnie z harmonogramem jest ustawiana na średnią temperaturę zewnętrzną w okresie 12–24 godzin, określoną przez sterownik sieci ciepłowniczej w zależności od długości sieci, warunków klimatycznych i innych czynniki [1]. Ze względu na brak opracowanych metod i zaleceń, określenie określonych parametrów chłodziwa (temperatura, ciśnienie) i czasu realizacji, co do zasady, zostało przeprowadzone na podstawie doświadczenia i intuicji sterownika.
Zwiększenie udziału automatyzacji systemów zużycia ciepła i przejście na regulację ilościową i jakościową przy niskiej stabilności układu hydraulicznego prowadzi do znacznej zmienności trybów hydraulicznych, dzięki czemu wymagania dotyczące organizacji i zarządzania operacyjnego trybami termicznymi i hydraulicznymi systemów DH znacznie wzrastają.
Analiza dynamiki zmian średniej dobowej temperatury zewnętrznej w mieście Omsk podczas okresów grzewczych pokazuje, że zmiana temperatury ma charakter losowy, podczas gdy w niektórych okresach występują znaczne amplitudy zmian temperatur dobowych (do 15 ÷ 17 ° C), które odpowiednio kontrolowane, implikują zmianę temperatury w rurociągach zasilających ponad 30 systemów operacyjnych.
Stałe zmiany zewnętrznych czynników zakłócających powodują konieczność zmiany obciążenia cieplnego, trybów i składu sprzętu roboczego CHP, a także naprzemiennych napięć przemiennych w rurociągach sieci cieplnych, co zwiększa prawdopodobieństwo ich uszkodzenia i zmniejsza niezawodność.
W celu wyeliminowania negatywnych aspektów operacyjnej regulacji obciążeń cieplnych w sieciach cieplnych oddziału Omsk TGC-11, w celu uproszczenia opracowania harmonogramu wysyłek obciążeń cieplnych, opracowano „Instrukcje dotyczące określania warunków temperaturowych źródeł ciepła” i obliczenia parametrów temperatury na kolejne 24 godziny. Główne postanowienia tego podręcznika opierają się na modelu, który uwzględnia dynamiczne charakterystyki systemu grzewczego, pojemność akumulacyjną budynków, a także dynamikę zmian i wpływ głównych zakłóceń (temperatura powietrza zewnętrznego) na kilka dni (rzeczywistych i prognozowanych) na warunki cieplne ogrzewanych budynków.
Podczas tworzenia harmonogramu wysyłki zapewniane jest również dostosowanie zadania, które można wprowadzić z inicjatywy zewnętrznej lub ze znacznym odchyleniem rzeczywistych temperatur od przewidywanych temperatur. Tę temperaturę można ustawić dla okresu regulacji lub, z regulacją, dla kilku okresów regulacji.
Od 2009 r. Sieci cieplne oddziału OAO TGK-11 w Omsk są regulowane zgodnie z dynamicznymi charakterystykami systemu zaopatrzenia w ciepło. Jak pokazała praktyka, w pewnych granicach zmiany czynników zewnętrznych umożliwiają wydłużenie okresów regulacji do 24-72 godzin lub więcej, podczas gdy wzrost w tym okresie praktycznie nie wpływa na jakość dostaw ciepła do konsumentów, co umożliwia obsługę urządzeń źródeł ciepła i sieci cieplnych w bardziej „łagodnym” trybie [2].
W systemie ciepłowniczym ze źródeł ciepła w oddziale Omsk JSC „TGC-11”, w wyniku systematycznie prowadzonych prac nad optymalizacją i dostosowaniem trybów pracy sieci ciepłowniczych w ciągu ostatnich 6-7 lat, jakość dostaw ciepła do odbiorców została radykalnie poprawiona, a wydajność całego systemu scentralizowanego dostarczania ciepła ze źródeł ciepła wzrosła TGK-11, a mianowicie:
1) zagadnienia zaopatrzenia w ciepło i zaopatrzenia w ciepłą wodę w całych dzielnicach miasta (osada 40 lat października, osada Sibzavod, osada Sverdlov, dzielnice nr 5, nr 6, nr 10, nr 11 lewego brzegu, centralna część miasta, dzielnice mieszkalne na ulicy Poselkovaya, Tyulenin St., Labour Street), a także indywidualni konsumenci;
2) działanie systemów zużycia ciepła „przy rozładowaniu” jest całkowicie wykluczone z powodu niewystarczającej liczby głowic jednorazowych;
3) zmniejszono zużycie paliwa z powodu przegrzania konsumentów w okresach przejściowych;
4) zużycie energii elektrycznej na pompowanie nośnika ciepła zostało zmniejszone o 14% (z 53 do 46 mln kWh) z powodu obniżenia kosztów obiegu chłodziwa przy jednoczesnym połączeniu nowych odbiorców;
5) zmniejszone zużycie paliwa do wytwarzania energii elektrycznej poprzez zmniejszenie i normalizację temperatury wody powrotnej w sieci;
6) koszt wody do makijażu zmniejszył się o 21% (z 40,2 do 31,9 mln m3);
7) podłączeni są nowi konsumenci;
8) zmniejszone uszkodzenia rurociągu. Dzięki zintegrowanemu podejściu do trybu zarządzania procesami można zoptymalizować tryby i znacznie poprawić wydajność funkcjonowania systemu DH.
Literatura
1. Zasady działania technicznego elektrowni i sieci Federacji Rosyjskiej. - M.: SC ENAS, 2008. - 264 str.
2. Zhukov D.V., Dmitriev V.Z. Poprawa wydajności scentralizowanych systemów dostarczania ciepła poprzez optymalizację reżimów cieplno-hydraulicznych - W sob. „Prace VNPK„ Poprawa niezawodności i efektywności działania elektrowni i systemów energetycznych ”- Energia - 2010. W 2 tomach. - M.: Wydawnictwo MEI, 2010. - T. 1. 304 s. muł Str. 229-232.
