Организация эксплуатации систем теплоснабжения

Системы централизованного теплоснабжения являются важными звеньями энергетического хозяйства и инженерного оборудования городов и промышленных районов. На надежность, качество и экономичность теплоснабжения городов существенное влияние оказывает организационная структура эксплуатации СЦТ этих городов.

Выбор оптимальной структуры определяется конкретно для каждого города (промышленного района) в зависимости от масштабов СЦТ, а также технических характеристик этой системы.

Наиболее целесообразно единое управление СЦТ: источниками теплоты, магистральными и распределительными тепловыми сетями. Эксплуатацией теплоиспользующих установок и систем, как правило, должны заниматься их владельцы (потребители) либо своими силами и средствами, либо с привлечением специализированных предприятий.

Возможен вариант, когда энергоснабжающая организация будет выполнять также функции по эксплуатации теплоиспользующих установок у потребителей. Но это должно осуществляться по отдельному договору с потребителем. При этом энергоснабжающая организация будет оказывать услуги по теплоснабжению, а не продавать тепловую энергию, т.е. предметом договора теплоснабжения между энергоснабжающей организацией и потребителем будет обеспечение комфорта в отапливаемых помещениях и температуры горячей воды в водо разборных кранах, требуемой санитарными правилами, независимо от количества теплоты, израсходованной потребителем.

В этом случае процессы производства, транспортировки, распределения теплоты и ее подачи потребителям будут находиться под единым техническим и организационно-экономическим управлением одной энергоснабжающей организации. Такая форма организации эксплуатации СЦТ дает возможность снизить затраты на административное управление и эксплуатацию СЦТ в целом, исключает «ведомственные перегородки» в технологически единой системе теплоснабжения и существенно повышает ее управляемость.

Для эксплуатации городских магистральных и распределительных тепловых сетей создаются специализированные предприятия «Тепловые сети» («Теплосеть»), Эти предприятия могут быть в составе энергосистем (АО-энерго), которые эксплуатируют ТЭЦ, или в составе муниципалитетов, отвечающих за теплоснабжение городов.

В сверхкрупных СЦТ (мощностью, например, более 1000 Гкал/ч) возможно разделение городских тепловых сетей между АО-энерго и муниципалитетами: магистральные тепловые сети закрепляются за АО-энерго, а распределительные — за муниципалитетами. Однако такое организационное решение требует четкого технологического структурирования СЦТ с созданием на границах передачи теплоносителя от одного предприятия другому технологических узлов управления и коммерческого учета тепловой энергии и теплоносителей.

Одна из основных задач, которую должны решать предприятия «Тепловые сети»,—организация работы СЦТ в целом с координацией действий персонала источников теплоты, собственного персонала и персонала потребителей.

Предприятие «Теплосеть» должно обеспечивать подачу теплоносителей с заданными (зафиксированными в договорах теплоснабжения) параметрами (температурой и давлениями) на границах раздела с потребителями теплоты. При этом источники теплоты должны обеспечивать задаваемые диспетчером «Теплосети» параметры теплоносителя на выводных коллекторах, а персонал «Теплосети» — соответствующие параметры теплоносителя на границах раздела с потребителями.

Количество теплоносителя (а следовательно, и теплоты), отбираемого из тепловой сети, зависит от спроса на теплоту потребителей. При этом потребители обязаны соблюдать режимы отбора (потребления) тепловой энергии и теплоносителя из СЦТ: не допускать превышения расходов теплоносителя выше договорных величин и охлаждать теплоноситель на величину не менее, указанной в договоре теплоснабжения. Только в этом случае все потребители теплоты смогут обеспечить надежное и качественное теплоснабжение (естественно, при условии нормального состояния теплоиспользуюших установок). Любые серьезные нарушения в режимах подачи и использования теплоносителя будут приводить к нарушениям в теплоснабжении потребителей. Причем указанные нарушения в теплоснабжении зачастую испытывают дисциплинированные потребители, которые выполняют указания «Теплосети». Связано это с тем, что менее квалифицированные и менее дисциплинированные потребители нарушают режимы теплопотребления: перерасходуют сверх договорных значений теплоноситель, перегружая при этом тепловую сеть, но не отбирают от теплоносителя тепловую энергию в полном объеме (возврищают теплоноситель на источник теплоты с температурой более высокой, чем это предусмотрено договором).

В результате нарушений в режимах теплопотребления снижаются располагаемые напоры в тепловой сети, а в случае если источником теплоты является ТЭЦ, снижается ее тепловая экономичность, потому что сокращаются объемы производства электроэнергии на тепловом потреблении.

Сказанное выше подчеркивает важную роль персонала «Теплосети» не только в теплоснабжении присоединенных к обслуживаемой сети потребителей, но и в повышении экономичности работы ТЭЦ и СЦТ в целом.Организация работы персонала «Теплосети» регламентируется «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей», «Правилами техники безопасности при обслуживании тепловых сетей», Правилами Госгортехнадзора РФ, другими нормативно-техническими документами, действующими в электроэнергетическом комплексе страны, в коммунальной и промышленной энергетике.

Рисунок 42. Примерная организационная структура предприятия «Теплосеть»

На рис. 42 приведена примерная организационная структура предприятия «Тепловые сети». Основной производственной единицей «Теплосети» является сетевой район, персонал которого обычно обеспечивает эксплуатацию тепловых сетей и СЦТ от одного (в редких случаях двух) источников теплоты.

Сетевые районы осуществляют эксплуатацию находящихся на балансе (в собственности) «Теплосети» тепловых сетей, надзор за тепловыми сетями, находящимися на балансе других предприятий, например, предприятий — оптовых потребителей (перепродавцов), а также обеспечивают режимы работы обслуживаемых СЦТ путем распределения теплоносителя между потребителями в соответствии с договорами теплоснабжения и указаниями диспетчерской службы «Теплосети». В задачу сетевого района входит также решение ряда проблем, связанных с продажей теплоты организация коммерческого учета тепловой энергии и теплоносителей у своих потребителей, определение объемов этой теплоты и теплоносителей для оплаты потребителями и т п.

Диспетчерская служба (ДС) «Теплосети» создается для обеспечения согласованной работы всех звеньев СЦТ В зависимости от масштабов СЦТ ДС может иметь разную структуру: в относительно небольших системах — одноступенчатую, а в крупных системах — двухступенчатую, состоящую из центрального диспетчерского пункта (ЦДП) и районных диспетчерских пунктов (РДП).

Для успешного выполнения их функций на диспетчерские пункты (ДП) должна постоянно поступать информация о параметрах теплоносителя в характерных точках СЦТ: на источниках теплоты, в насосных подстанциях, в узловых камерах сети, у крупных потребителей. Эти характерные точки находятся на значительном расстоянии от ДП. Поэтому для сбора информации используются средства телеизмерения по каналам связи городской телефонной сети и (или) по специальным кабельным линиям. Эти каналы связи используются не только для телеизмерений, но и для телеуправления отдельными элементами СЦТ (например, насосными подстанциями, важными коммутационными узлами в сети и т.п.).

Большое распространение получили автоматизированные системы диспетчерского управления (АСДУ) в составе автоматизированной системы управления предприятия (АСУП). Построение АСУП на каждом предприятии является индивидуальной задачей, так как нет двух одинаковых СЦТ и двух одинаковых предприятий «Теплосеть». В то же время в решении указанной проблемы разными предприятиями есть очень много обшего. Поэтому в качестве рекомендаций могут быть использованы «Основные положения по созданию автоматизированных систем управления предприятиями «Тепловые сети» (АСУ-«Тепло- сеть»), разработанные и утвержденные РАО «ЕЭС России».

С помощью АСДУ персонал ДС предприятия «Теплосеть» выполняет много важных задач по эксплуатации СЦТ, таких как: разработка и оптимизация режимов отпуска тепла от ТЭЦ и котельных и контроль за их выполнением; разработка и оптимизация гидравлических и тепловых режимов работы тепловых сетей и контроль за их выполнением; телеконтроль и телеуправление оборудованием насосных подстанций, крупных коммутационных узлов в сети, блокировочных связей, дренажных насосных и т.п. руководство операциями по обнаружению и локализации повреждений тепловых сетей и сетевого оборудования; координация работ и руководство оперативными действиями персонала источников теплоты, сетевых районов и потребителей теплоты в нормальных и аварийных ситуациях.

Выше отмечалось, что в целях проведения более эффективной работы по поддержанию режимов работы СЦТ в задачу сетевых районов входит также распределение теплоносителя между потребителями и контроль за режимами его потребления. Эту задачу сетевой район решает совместно с ДС.

Для поддержания высокой эксплуатационной надежности тепловых сетей и сетевого оборудования должен своевременно проводиться ремонт теплопроводов и оборудования. Ремонт осуществляется на основании результатов постоянного мониторинга и диагностики с использованием современных диагностических средств. Мелкий ремонт обеспечивается обычно силами сетевого района. Более-крупные ремонты, связанные с выводом теплопроводов в ремонт в заранее запланированные сроки, выполняются силами специализированных подрядных организаций либо собственными ремонтными цехами, если объемы ремонтных работ достаточны для постоянной загрузки ремонтного персонала в течение года.

Важное место в работе «Теплосети» занимает организация аварийных ремонтов тепловых сетей. Выше отмечалось, что в настоящее время состояние теплопроводов в большинстве российских СЦТ недостаточно надежное. Не исключены случаи, когда в период низких наружных температур может произойти выход из строя теплопроводов с прекращением подачи теплоносителя потребителям теплоты. Поэтому необходимо считаться с этим обстоятельством. В большинстве крупных предприятий «Теплосеть» создаются аварийно-восстановительные службы (АВС). В задачу АВС входит ликвидация повреждений теплопроводов в кратчайшие сроки при тесном взаимодействии с сетевым районом и ДС.

Для решения поставленных задач АВС должна быть оснащена соответствующими средствами механизации (автотранспортом, экскаваторами, грузоподъемными машинами и механизмами, иередвижными сварочными агрегатами и т.п., включая средства малой механизации).

Эксплуатацией автотранспорта, машин и механизмов занимается служба механизации, если эта функция не централизована в АО-энерго.

В «Теплосети» эксплуатируется большое количество электротехнического оборудования: крупных и мелких электродвигателей в насосных и дренажных подстанциях, в узловых камерах, на ГТП, в трансформаторных и (или) распределительных подстанциях, питающих насосные станции, много осветительного и другого электротехнического оборудования. Для его эксплуатации создаются электротехническая служба (цех).

Для эксплуатации средств автоматики, связи и АСУ, организации технологического контроля и коммерческого учета тепловой энергии и теплоносителей в сетевых районах и у потребителей создаются соответствующие подразделения: служба автоматизации и измерений, служба АСУП. 

Их структуры зависят от объемов обслуживаемого оборудования и организации Важной задачей в работе «Теплосети» является анализ результатов работы предприятия, в том числе учет и анализ повреждений, разработка мероприятий по совершенствованию эксплуатации, применению новой техники, обучению персонала эффективным приемам труда, разработка соответствующих нормативных документов (инструкций по эксплуатации конкретных видов оборудования и т.п.). Указанные задачи в «Теплосети» решает производственно-технический отдел (служба).

Кроме технических служб в «Теплосети», как и на любом промышленном предприятии, имеются экономические и вспомогательные службы (планово-экономический и финансовый отдел(ы), бухгалтерия, служба снабжения и др.).

Все подразделения «Теплосети» должны работать согласованно в соответствии с положениями о каждом из них, чтобы исключить дублирование в работе и, наоборот, не оставить важный участок работы без ответственных исполнителей. Задачи по координации работы технических служб осуществляет главный инженер, а предприятия в целом — директор.

«Теплосеть» во многом влияет на надежность и качество теплоснабжения многочисленных потребителей города. Поэтому необходима активная работа «Теплосети» с городскими службами и предприятиями, несущими ответственность за теплоснабжение города, а также с промышленными потребителями, которые присоединены к тепловым сетям в данной СЦТ.

Не менее важной является работа «Теплосети» с источниками теплоты: ТЭЦ, котельными, источниками сбросной теплоты промышленных предприятий и т.п. по координации их работы в технологическиединой СЦТ города.

Контрольные вопросы

1. Что понимается под аварией и что понимается под отказом системы теплоснабжения?

2. Напишите формулу для определения времени, необходимого для ликвидации повреждения магистрального теплопровода.

3. Почему минимальный диаметр магистрали, начиная от которого необходимо системное резервирование теплоснабжения, зависит от коэффициента аккумуляции отапливаемых зданий и расстояния между секционирующими задвижками? Приведите расчетное уравнение для определения этого диаметра.

4. На чем базируется метод поучастковых гидравлических испытаний сетей для выявления участков, пораженных коррозией?

5. Назовите основные пути повышения надежности водяных систем теплоснабжения.

6. Перечислите методы обнаружения и ликвидации разрывов и неплотностей в тепловых сетях.

7. Укажите основные виды гидравлических и тепловых испытаний тепловых сетей.

Список рекомендуемой литературы

1. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. М: Энергоиздат, 1982. 360с.

2. Сафронов А.П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям. – М: Энергоатомиздат, 1985. – 230с.

Список используемой литературы

Основная:

1. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей. Справочник / Манюк В.И., Каплинский Я.И., Хиж Э.Б. и др. М: Стройиздат., 1988г. – 359с

2. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. М: Энергоиздат, 1982. 360с.

3. Сафронов А.П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям. – М: Энергоатомиздат, 1985. – 230с.

Дополнительная:

4. Лямин А.А., Скворцов А.А., Проектирование и расчет конструкций тепловых сетей. М: Стройиздат., 1965г. – 296с.

5. Теплоснабжение / Козин В.Е. и др. М: Высшая школа., 1980г. – 408с.

6. Шубин Е.П. Основные вопросы проектирования систем теплоснабжения городов. М: Энергия, 1979г. – 359с.

Планы проведения семинарских (практических) занятий

Тема 1. Энергетическая эффективность теплофикации.

Расчет эффективности использования комбинированной выработки теплоты электроэнергии по сравнению с раздельной. Определение удельного расхода топлива при раздельной и комбинированной выработке теплоты и электроэнергии, а также абсолютной и удельной экономии топлива.

Тема 2. Тепловое потребление

Определение удельных теплопотерь и расчетных теплопотерь и тепловыделений в производственных цехах. Определение расчетной и годовой потребности в теплоте на отопление. Построение графиков отпуска тепла на отопление. Определение расчетного количества теплоты на вентиляцию и горячее водоснабжение. Построение годового графика тепловой нагрузки.

Тема 3. Системы централизованного паро- и теплоснабжения промышленных предприятий

Расчет аккумулирующей способности трубопроводов системы теплоснабжения

Тема 4. Режимы регулирования отпуска тепла в системах теплоснабжения

Расчет и построение графиков температур воды и расходов теплоносителя при качественном и качественно-количественном регулировании тепловых нагрузок.

Тема 5. Выполнение гидравлического расчета транзитного и разветвленного теплопроводов. Построение пьезометрического графика.

Тема 6. Теплофикационное оборудование ТЭЦ

Расчет и выбор оборудования тепловых пунктов и тепловых сетей.

Тема 7. Технико-экономические расчеты системы теплоснабжения

Методика технико-экономического расчета.

Тема 8. Эксплуатация тепловых сетей

Расчет и выбор оборудования сетевой подогревательной установки ТЭЦ.