Д.В. Жуков, начальник ПТС,
структурний підрозділ «Теплові мережі» Омського філії ВАТ «ТГК-11», м Омськ
Місто Омськ є обласним центром і відноситься до одних з найбільших в Російській Федерації з досить високим ступенем комфортності. Приблизно 70% всієї теплової навантаження централізованого теплопостачання (ЦТ) міста Омська забезпечується п'ятьма тепловими джерелами Омського філії ВАТ «ТГК-11». Приєднана навантаження в гарячій воді до теплових мереж становить 3008 Гкал / год по середньому навантаженні ГВП. На трьох теплових джерелах ТЕЦ-3, ТЕЦ-4, ТЕЦ-5 вироблення теплової та електричної енергії здійснюється з комбінованого циклу, на ТЕЦ-2 і КРК виробляється тільки теплова енергія.
Протяжність магістральних теплових мереж Омського філії ВАТ «ТГК-11» становить 262,9 км середнім діаметром 600 мм, розподільних теплових мереж, які експлуатуються іншими організаціями, понад 730 км.
До теплових мереж підключено 13,3 тисячі індивідуальних теплових вузлів. Частина теплових вузлів (16% за тепловим навантаженням) підключена через центральні теплові пункти і теплові насосні станції (59 ЦТП та ТПНС). Для збільшення пропускної спроможності теплових мереж встановлено 13 перекачувальних насосних станцій (ПНС), які працюють в режимі зниження тиску в зворотних трубопроводах, а одна ПНС також ще і в режимі підвищення тиску в трубопроводі, що подає. Приєднання споживачів до теплових мереж виконано в основному по залежною схемою, і лише невелика частина (~ 3%) підключена за незалежною схемою через ІТП і ЦТП. Гаряче водопостачання здійснюється за відкритою (~ 49%) і закритою схемами (~ 51%) різних видів. Системами автоматичного регулювання опалювально-вентиляційної навантаження і ГВП оснащено тільки ~ 12% теплового навантаження. Приєднання нових систем теплоспоживання здійснюється за допомогою автоматизованих теплових пунктів.
Схема теплових мереж від теплових джерел Омського філії ВАТ «ТГК-11» характеризується своєю складністю, зокрема: схема радіально-кільцева, велика протяжність теплових мереж від джерела до кінцевого споживача (більш 20 км), низька гідравлічна стійкість, різноманітність схем приєднання систем теплоспоживання з різним ступенем автоматизації. Теплові джерела працюють з наближеними до проектних робочими тисками 14,0-14,5 кгс / см2. Розрахунковий температурний графік 150-70 ОС (зі зрізанням 130 ОС).
Досвід оптимізації та налагодження режимів роботи теплових мереж
Оптимізація режимів роботи теплових мереж відноситься до організаційно-технічних заходів, які не потребують значних фінансових витрат на впровадження, але призводить до значного економічного результату і зниження витрат на паливно-енергетичні ресурси.
У роботі по управлінню і налагодження режимів роботи теплових мереж задіяні практично всі структурні підрозділи «Теплових мереж», які розробляють оптимальні тепло- гідравлічні режими і заходи щодо їх організації, аналізують фактичні режими, виконують розроблені заходи і налагодження систем автоматичного регулювання (САР), а також оперативно управляють режимами і контролюють споживання теплової енергії та ін.
Розробка режимів (в опалювальний та міжопалювальний періоди) проводиться щорічно [1] з урахуванням аналізу режимів роботи теплових мереж в попередні періоди, уточнення характеристик по теплових мережах і системах теплоспоживання, очікуваного приєднання нових навантажень, планів капітального ремонту, реконструкції та технічного переозброєння. З використанням даної інформації здійснюються теплогідравлічні розрахунки зі складанням переліку налагоджувальних заходів, в тому числі з розрахунком дросельних пристроїв (дросельні діафрагми і сопла елеваторів). Розрахунок дросельних пристроїв здійснюється для кожного теплового вузла з урахуванням зниження температури теплоносія за рахунок втрат теплової енергії по трубопроводах від джерела до теплового вузла. Розрахунки на опалювальний період виконуються при 3-х режимах: налагоджувальний (співвідношення часток ГВС відкритої схеми з виходу та повернення трубопроводу відповідно 60 і 40%), в результаті якого визначаються діаметри дросельних пристроїв, зимовий (при розрахунковій температурі зовнішнього повітря і ГВП відкритої схеми 100 % із зворотного трубопроводу) і перехідний (при температурі зовнішнього повітря, відповідної початку / закінчення опалювального періоду та ГВП відкритої схеми 100% з трубопроводу, що подає). При проведенні розрахунків в останні два роки до розрахункових (договірними) навантажень застосовуються підвищувальні або знижувальні коефіцієнти, визначені за фактичним споживанням теплової енергії. Облік фактичних теплових навантажень дозволяє більш точно розраховувати режими, проводити наладку і, в кінцевому підсумку, звести до мінімуму відхилення від розрахункових режимів.
Розробка режимів роботи теплових мереж протягом останніх 10 років ведеться за допомогою програмного забезпечення «СКФ-ТС». За системою централізованого теплопостачання міста Омська сформована детальна схема теплових мереж і база даних, яка містить характеристики всіх елементів схеми (ділянки магістральних і внутрішньоквартальних трубопроводів, насосного обладнання, запірної і регулюючої арматури, ПНС, ЦТП та ТПНС, схеми приєднання і навантаження теплових вузлів (споживачів) . в даний час в базі даних містяться характеристики понад 130 тисяч елементів (рисунок).
Крім розрахунків оптимальних режимів і розробки налагоджувальних заходів «СКФ-ТС» також дозволяє оперативному та інженерно-технічного персоналу в єдиному інформаційному просторі виконувати:
1) аналіз технічного стану системи теплопостачання, фактичного стану мереж, режимів, пошкоджуваності трубопроводів;
2) моделювання позаштатних ситуацій, в тому числі аварійних;
3) оптимізацію планування замін трубопроводів з розстановкою пріоритетів заміни;
4) проектування і модернізацію систем теплопостачання, в тому числі оптимізувати планування модернізації та розвитку теплових мереж.
Основним критерієм оптимізаційної задачі при розробці режимів і перерозподілу теплових навантажень є зниження витрат на виробництво і транспорт теплової енергії (зокрема, завантаження найбільш економічних теплових джерел ТЕЦ-5 і ТЕЦ-3, розвантаження ПНС) при наявних технологічних обмеженнях (наявні потужності і характеристика обладнання теплових джерел, пропускна здатність теплових мереж та характеристики обладнання перекачувальних насосних станцій, допустимі робочі параметри систем теплопотребл ення і т.д.).
Розроблені режими роботи теплових мереж узгоджуються з тепловими джерелами, затверджуються і направляються для керівництва і планування режимів роботи обладнання на теплові джерела і в експлуатаційні підрозділи. При розробці режимів також розробляються і затверджуються необхідні заходи щодо організації режимів по магістральних теплових мереж і по системам теплоспоживання, які видаються в експлуатаційні райони і споживачам для виконання до початку опалювального періоду. За системам теплоспоживання установка дросельних пристроїв виконується житловими керуючими компаніями та іншими власниками під контролем персоналу абонентських відділів теплових районів під час приймання в повторну експлуатацію. Крім того, фахівцями здійснюється контроль за виконанням даних заходів, в тому числі вибірково по системам теплоспоживання. Після початку опалювального періоду проводяться налагоджувальні роботи на вузлах регулювання, налаштовуються регулятори, проводяться регулювальні роботи по системам теплоспоживання.
Протягом опалювального періоду здійснюється багаторівневий контроль і аналіз відпуску та споживання теплової енергії.
1) Оперативний контроль здійснює диспетчерська служба по дистанційно переданих даним з приладів обліку теплових джерел, а також по періодично переданих даним з контрольних точок.
2) Щодобовий контроль параметрів теплоносія, відпуску теплової енергії і теплоносія по кожній тепломагістралі і в цілому по тепловому джерела передається на сервер (витрати мережевий, подпиточной і вихідної води, температури і тиск теплоносія) з внесенням оперативних коригувань в диспетчерський графік теплових навантажень.
3) Контроль за споживанням теплової енергії споживачами здійснюється інспекторами і фахівцями абонентських відділів з періодичністю 1 раз на місяць. Також по роздруківках з приладів обліку проводиться аналіз режимів споживання споживачів з приладами обліку для виявлення порушень споживання теплової енергії (збільшений витрата, перевищення температури зворотної мережної води і т.д.).
4) Контроль температури зворотної мережної води по межах і по відгалуженнях (проводиться щотижня персоналом теплового району для виявлення відгалужень з підвищеною температурою зворотної мережної води і проведенням регулювання).
З питань регулювання режимів теплопостачання та налагодження щотижня проводяться робочі наради, в яких беруть участь керівники і фахівці управління, інспекції, абонентських відділів, оперативно-ремонтний персонал теплових районів. Крім того, щотижня проводяться наради в СП «Теплові мережі» з питання проходження опалювального періоду з розглядом усіх проблемних питань з теплопостачання та гарячого водопостачання міста. Тут ви швидко нарадах присутні представники Керуючих компаній житлового фонду, транспортує організації МП «Теплова компанія», ВАТ «Омськводоканал», Адміністрації міста.
Особливості розробки диспетчерського графіка теплових навантажень
Налагодження гідравлічних режимів нерозривно пов'язана з регулюванням температурних режимів від теплових джерел. Основним завданням регулювання в системах теплопостачання є підтримання температури повітря всередині опалюваних приміщень в заданих допустимих межах при зміні зовнішніх і внутрішніх факторів, що обурюють.
Відповідно до «Правил технічної експлуатації» температура води в лінії подачі водяної теплової мережі відповідно до графіка задається за усередненою температурі зовнішнього повітря за проміжок часу в межах 12-24 год, визначається диспетчером теплової мережі в залежності від довжини мереж, кліматичних умов та інших факторів [1]. У зв'язку з відсутністю розроблених методик і рекомендацій, визначення параметрів, що задаються теплоносія (температура, тиск) і часу завдання, як правило, здійснювалося на основі досвіду і інтуїції диспетчера.
Зростання частки автоматизації систем теплоспоживання і перехід на кількісно-якісне регулювання при низькій гідравлічної стійкості системи призводить до суттєвої змінності гідравлічних режимів, тому вимоги до організації та оперативного управління тепловими та гідравлічними режимами систем ЦТ істотно зростають.
Аналіз динаміки зміни середньодобової температури зовнішнього повітря в м.Києві в опалювальні періоди показує, що зміна температури носить випадковий характер, при цьому в окремі періоди мають місце значні амплітуди зміни добових температур (до 15 ÷ 17 ОС), що при якісному регулюванні передбачає зміну температури в які подають трубопроводах більше 30 ОС.
Постійні зміни зовнішніх факторів, що обурюють призводять до необхідності зміни теплового навантаження, режимів і складу працюючого обладнання ТЕЦ, а також до виникнення знакозмінних напружень в трубопроводах теплових мереж, що збільшує ймовірність їх пошкоджень і знижує надійність.
З метою виключення негативних моментів при оперативному регулюванні теплових навантажень в теплових мережах Омського філії ВАТ «ТГК-11», спрощення процесу розробки диспетчерського графіка теплових навантажень розроблена «Інструкція за завданням температурного режиму роботи теплоджерел» і форма розрахунку температурних параметрів на наступну добу. Основні положення даної інструкції, основані на моделі, що враховує динамічні характеристики системи теплопостачання, що акумулюють здатності будівель, а також динаміку зміни і вплив основних збурюючих впливів (температура зовнішнього повітря) протягом декількох днів (фактичні і прогнозні) на тепловий режим опалювальних будівель.
При формуванні диспетчерського графіка також передбачено коригування завдання, яка може бути введена із зовнішньої ініціативи, або при значному відхиленні фактичних температур від прогнозних. Дана температура може бути задана на період регулювання або, з урахуванням коригування, на кілька періодів регулювання.
У теплових мережах Омського філії ВАТ «ТГК-11» з 2009 р застосовується регулювання з урахуванням динамічних характеристик системи теплопостачання. Як показала практика, в певних межах зміни зовнішніх факторів дозволяють збільшити періоди регулювання до 24-72 год і більше, при цьому збільшення періоду практично не впливає на якість теплопостачання споживачів, що дає можливість експлуатувати обладнання теплових джерел і теплових мереж в більш «щадному» режимі [2].
В системі ЦТ від теплових джерел Омського філії ВАТ «ТГК-11» в результаті планомірно проводиться роботи по оптимізації і налагодженню режимів функціонування теплових мереж протягом останніх 6-7 років кардинально покращилася якість теплопостачання споживачів і підвищена ефективність всієї системи централізованого теплопостачання від теплових джерел ВАТ «ТГК-11», а саме:
1) вирішено питання теплопостачання та гарячого водопостачання в цілих мікрорайонах міста (пос. 40 років Жовтня, сел. Сібзавода, сел. Свердлова, мікрорайонів № 5, № 6, № 10, № 11 Лівого берега, Центральної частини міста, житлових кварталів по вул . Селищна, вул. Тюленіна, вул. Праці), а також окремих споживачів;
2) повністю виключені роботи систем теплоспоживання «на скидання» через недостатніх наявних напорів;
3) скорочені зайві витрати палива за рахунок перегріву споживачів в перехідні періоди;
4) скорочені витрати електроенергії на перекачування теплоносія на 14% (з 53 до 46 млн кВт.год) за рахунок скорочення циркуляційних витрат теплоносія при одночасному підключенні нових споживачів;
5) скорочені витрати палива на вироблення електроенергії за рахунок зниження і приведення в норму температури зворотної мережної води;
6) скорочені витрати підживлювальної води на 21% (з 40,2 до 31,9 млн м3);
7) підключені нові споживачі;
8) знижена повреждаемость трубопроводів. Таким чином, при комплексному підході до процесу управління режимами роботи можуть бути оптимізовані режими і значно підвищена ефективність функціонування системи ЦТ.
література
1. Правила технічної експлуатації електричних станцій і мереж Російської Федерації. - М .: НЦ ЕНАС, 2008. - 264 с.
2. Жуков Д.В., Дмитрієв В.З. Підвищення ефективності роботи систем централізованого теплопостачання шляхом оптимізації теплогідравлічних режимів. - В зб. «Праці ВНПК« Підвищення надійності та ефективності експлуатації електричних станцій і енергетичних систем »- Енерго - 2010. У 2 томах. - М .: Видавничий дім МЕІ, 2010. - T. 1. 304 с. мул. С. 229-232.
