Анализ методов расчёта надёжности тепловых сетей при перспективном развитии систем теплоснабжения - Дипломная работа

Ни одна страна в мире не может сравниться с Россией по масштабам систем теплоснабжения. Потребление тепловой энергии в Москве выше ее потребления в Голландии и Швеции вместе взятых, а потребление тепла в Санкт-Петербурге превышает потребление в Финляндии и Дании - странах, с наиболее развитым теплоснабжением [1]. На производство тепловой энергии для систем теплоснабжения расходуется около 330 млн. т. у. т., или 34 % всего потребления первичной энергии в России, что равно потреблению первичной энергии в таких странах, как Великобритания или Южная Корея [2]. Чтобы понять, как надежность системы в долгосрочной перспективе изменится с усложнением структуры тепловых сетей, появлением предварительно изолированных трубопроводов и прокладки каналов, необходимо знать, в каком состоянии система на данный момент. В связи с обновлением программ развития сетей инженерно-технического обеспечения в соответствии с законом №190-ФЗ «О теплоснабжении» [4],определены требования к схемам теплоснабжения, порядку их разработки и утверждения, а затем в целях обеспечения единого методологического подхода разработаны методические рекомендации по разработке схем теплоснабжения, где содержится обзор оценки надежности системы теплоснабжения.В случае повреждения нерезервированной тепловой сети увеличивается нагрузка на дополнительные местные источники тепла: газовые плиты и электронагреватели [16]. Анализ состояния тепловых сетей показал: •заниженный, по сравнению с реальным, уровень потерь в тепловых сетях, включаемый в тарифы на тепло, что существенно преуменьшает экономическую эффективность расходов на реконструкцию тепловых сетей; Для обеспечения надежной работы тепловых сетей, включенных в системы теплоснабжения, организациям теплосетей и теплоснабжения необходимо: •обеспечивать работоспособность эксплуатационной, диспетчерской и аварийной служб; Несомненно, самое современное и рациональное строительство трубопроводов для систем теплоснабжения - предварительно изолированные трубопроводы с теплоизоляцией из пенополиуретана (ППУ) - должны использоваться для нового строительства и реконструкции тепловых сетей, которые являются предпочтительными для всех основных технических характеристики: величина потерь тепла; надежность; прочность; доступность, скорость диагностики утечек и т. д. Несмотря на то, что капитальные ремонты проводятся ежегодно, замена трубопроводов осуществляется на более энергоэффективные, процент износа тепловых сетей снижается медленно и большая часть тепловых сетей все же остается недоступной для непосредственного осмотра.Современный потребитель, чьи основные потребности удовлетворяются продуктами и услугами коммунальных предприятий, должен, прежде всего, иметь как минимум стандартный набор следующих услуг: электричество, тепло, газ, горячая вода, канализация. Связь между энергетической системой, ее элементами и внешней средой носит вероятностный характер, и можно говорить только о вероятности полного достижения энергетической системой своей цели - передачи энергии потребителю. Для каждой ситуации указывается дата ее появления; количество домов, объектов или потребителей, которые были отключены от систем отопления или электроснабжения, а также других инженерных систем, если отказ от тепловой или электрической сети спровоцировал их ненадлежащую работу [20]. Летом в двух городах (Москве и Петрозаводске) были отмечены крупномасштабные аварии, под воздействием которых более 6500 человек были отключены от систем электроснабжения или теплоснабжения. Поскольку при отсутствии избыточности отказ в отопительной сети может повлиять на электрическую сеть (когда подключены потребители нагревательных электроприборов), а неисправность в работе электросети может привести к замораживанию сетей водоснабжения и теплоснабжения (изза неисправности циркуляционных насосов) и т. д.Среди наиболее распространенных причин, влияющих на снижение надежности тепловых сетей, выделяют следующие: материал применяемых труб; Существует два подхода к определению остаточного ресурса и срока службы тепловых сетей: технический (по причине отказа) и экономический (равный или превышающий годовые затраты на устранение сбоев за годовые затраты при строительстве новой тепловой трубы или секции тепловой трубы). Однако чрезвычайно сложно выделить затраты на ремонтные работы (в первую очередь затраты на ремонт повреждений) в тепловых сетях из существующей документации теплоснабжающих компаний, и сравнивать эти затраты с картой тепловой сети практически невозможно. Показатели оценки эффективности системы управления в части обеспечения надежности и энергоэффективности работы тепловых сетей приведены в таблице 2 [23]. Управление надежностью на предприятии 5.1.Мониторинг показателей надежности (готовность, безотказность, живучесть) 5.2.Полнота выполнения функций, обеспечивающих надежность 5.3.Отчетность подразделений и предприятия в вышестоящую организацию 5.4.Качество раздела «Надежность» в схеме теплоснабженияВ связи с этим научные исследования появились в области

Содержание

Введение

1. Надежность системы теплоснабжения средних городов России. Взаимосвязь инженерных систем энергетического комплекса

1.1 Современное состояние систем теплоснабжения в России

1.2 Влияние надежности тепловых сетей на функционирование других инженерных систем

1.3 Проблема сохранения надежности тепловых сетей

2. Анализ существующих методик по определению показателей надежности тепловых сетей

2.1 Обзор исследований в области расчета надежности для энергетических систем, смежных с тепловыми сетями

2.2 Обзор методик по расчету надежности тепловых сетей

2.3 Алгоритм и методика расчета надежности тепловых сетей различных структур

3. Оценка надежности тупиковой системы теплоснабжения на примере тепловых сетей Вологды

3.1 Структура системы теплоснабжения города Вологды и анализ статистики по тепловым сетям

3.2 Оценка надежности системы теплоснабжения третьего сетевого района Вологды

4. Безопасность жизнедеятельности при строительстве тепловых сетей

4.1 Безопасность жизнедеятельности при обслуживании подземных теплопроводов, камер и каналов

5. Технико-экономическая оценка эксплуатации недостаточно надежной системы тепловых сетей

6. Экология при строительстве и эксплуатации тепловых сетей

Заключение

Список использованных источников

Система теплоснабжения России состоит из более чем 50 тыс. локальных систем теплоснабжения, обслуживаемых 17 тыс. предприятий. Ни одна страна в мире не может сравниться с Россией по масштабам систем теплоснабжения. Потребление тепловой энергии в Москве выше ее потребления в Голландии и Швеции вместе взятых, а потребление тепла в Санкт-Петербурге превышает потребление в Финляндии и Дании - странах, с наиболее развитым теплоснабжением [1].

На производство тепловой энергии для систем теплоснабжения расходуется около 330 млн. т. у. т., или 34 % всего потребления первичной энергии в России, что равно потреблению первичной энергии в таких странах, как Великобритания или Южная Корея [2].

Система теплоснабжения входит в состав энергетического комплекса, который включает в себя источник тепла с бойлерами, насосом и другим оборудованием, главными и внутренними городскими тепловыми сетями и внутренними системами теплоснабжения для зданий. Совокупность этих устройств обеспечивает функционирование системы в целом. В этом случае повреждение одного звена этой системы влияет на всю систему теплоснабжения. Поэтому внедрение оптимизации, корректировки и регулирования должно применяться в течение всего срока службы всех компонентов энергетических элементов, включая системы электричества, тепла, газа, водоснабжения, санитарии и т. д. [3].

Надежность энергетических объектов обеспечивается взаимосвязанной и скоординированной работой всех систем единого энергетического комплекса. Актуализация и пересмотр законодательной базы в разделах развития систем жизнеобеспечения, включая систему теплоснабжения, диктует необходимость обеспечения надежного теплоснабжения в соответствии с требованиями технических регламентов. Чтобы понять, как надежность системы в долгосрочной перспективе изменится с усложнением структуры тепловых сетей, появлением предварительно изолированных трубопроводов и прокладки каналов, необходимо знать, в каком состоянии система на данный момент. Термины ранее разработанных схем теплоснабжения, которые должны были решить эти проблемы, закончились в 1990-х годах, новые схемы долгое время не разрабатывались.

В связи с обновлением программ развития сетей инженерно-технического обеспечения в соответствии с законом №190-ФЗ «О теплоснабжении» [4],определены требования к схемам теплоснабжения, порядку их разработки и утверждения, а затем в целях обеспечения единого методологического подхода разработаны методические рекомендации по разработке схем теплоснабжения, где содержится обзор оценки надежности системы теплоснабжения. Однако данные указания охватывает крайне узкую область исследования надежности и не поясняют, каким образом рассчитываются и оцениваются те или иные показатели в случае отсутствия или нехватки исходных данных для расчета. Более углубленно вопрос оценки уровня надежности тепловых сетей исследовался Юфа А.И., Калинин Н.В., Кикичев Н.Г., Ионин А.А., Самойленко Н.И., Плавич А.Ю., Сеннова Е.В. и др. [5]-[15]. Однако применение разработанных методик на практике по ряду причин трудноосуществимо. Вышесказанное обуславливает актуальность расширения методической базы по оценке надежности систем теплоснабжения с целью практического применения при проектировании.

Предметом исследования являются методы расчета надежности тепловых сетей при разработке схем теплоснабжения городов.

Объектом исследования в настоящей диссертационной работе является магистральные тепловые сети населенных пунктов.

Целью диссертационной работы является совершенствование методов расчета надежности тепловых сетей с точки зрения перспективного развития систем теплоснабжения, исследование влияния надежности систем теплоснабжения на живучесть энергосистемы.

Задачи исследования: 1.Выполнить анализ существующих методик оценки надежности систем теплоснабжения различных структур (кольцевой, тупиковой, разветвленной) на предмет практической применимости.

2.Разработать алгоритм и методику определения зоны подключения новых потребителей с сохранением надежности системы теплоснабжения существующих потребителей.

3.Разработать алгоритм и методику оценки надежности систем теплоснабжения различных типов (тупиковая, разветвленная; кольцевая) в условиях перспективного наращивания тепловой мощности.

4.На основе разработанных алгоритма и методик определить надежность системы теплоснабжения г. Вологды в настоящее время и на перспективу.

5.Оценить влияние надежности тепловых сетей на функционирование других составляющих энергетического комплекса.

Достоверность и обоснованность полученных результатов обусловлена применением современных методов и средств теоретических и статистических исследований, применением действующих нормативных документов оценки надежности тепловых сетей, апробацией и внедрением результатов работы при решении задач перспективного развития систем теплоснабжения различных структур при разработке схем теплоснабжения г. Вологды, а также схождением полученных значений показателей надежности, рассчитанных по разработанным методикам со статистикой отказов тепловых сетей.

Научная новизна работы: 1. Разработан алгоритм развития системы теплоснабжения в среднем городе России при увеличении потребления тепла с точки зрения надежности тепловой системы.

2. Разработан алгоритм поиска зоны подключения для новых потребителей, что позволяет оценить вероятность получения хладагента конкретному потребителю на основе предварительной оценки надежности системы теплоснабжения.

3. Метод зон аварийного ремонта использовался для оценки надежности тупиковых тепловых сетей с учетом сбоев, что позволяет адекватно оценить надежность теплоснабжения отдельных потребителей.

Практическая ценность работы заключается в том, что полученные результаты дают возможность решать задачи формирования и последующей актуализации планов развития систем теплоснабжения городов в условиях наращивания тепловой мощности с позиций сохранения надежности теплоснабжения существующих потребителей.