Схема теплоснабжения Бакальского городского поселения (стр. 2 )

Тепловая нагрузка на магистраль 9,33 Гкал/ч, удельная материальная характеристика вывода µ=316,9 м. кв./Гкал/ч.

Протяжённость участков различных диаметров составляют:

·  диаметром до 100 мм, протяжённость 5 511 п. м. – 65%,

·  от 100 до 200 мм, протяжённость 652 п. м. – 8%,

·  от 200 до 400 мм, протяжённость 2 291 п. м. – 27%.

На Южной тепломагистрале установлена насосная станция (на пересечении улиц Шевченко и Жданова) – служит для повышения пропускной способности теплотрассы и повышения давления в подающем трубопроводе (установлено 6 насосов с суммарной производительностью 880 т/ч).

3.6.2  Северная магистраль

Северная магистраль относится к Северному эксплуатационному району и имеют суммарную протяжённость трубопроводов 8,16 км в двухтрубном исчислении, от котельной до камер: 2ТУ100, 2ТУ127. Высотные отметки магистрали колеблются от 560 до 618 метров.

Зона действия Южной магистрали представлена на рисунке 4.7

Основной способ прокладки магистральных трубопроводов – подземный в непроходных сборных железобетонных каналах (67%), в проходных каналах – 13%, на эстакадах – 4% и на низких опорах – 17%. Тепловая изоляция магистральных трубопроводов тепловых сетей выполнена из минеральной ваты обёрнутой рубероидом. Теплосеть оснащена теплофикационными с запорной арматурой на ответвлении, дренажной арматурой, арматурой для выпуска воздуха, приборами КИП.

Тепловая нагрузка на магистраль 11,9 Гкал/ч, удельная материальная характеристика вывода µ=246,9 м. кв./Гкал/ч (более загруженная чем Южная магистраль).

Протяжённость участков различных диаметров составляют:

·  диаметром до 100 мм, протяжённость 3 120 п. м. – 38%,

·  от 100 до 200 мм, протяжённость 2 688 п. м. – 33%,

·  от 200 до 400 мм, протяжённость 2 355 п. м. – 29%.

На Северной тепломагистрале установлена насосная станция (на пересечении улиц Кирова и Костылёва) – служит для повышения пропускной способности теплотрассы и повышения давления в обратном трубопроводе (установлено 5 насосов с суммарной производительностью 1 260 т/ч).

3.6.3  Центральная магистраль

Центральная магистраль относится к Центральному эксплуатационному району и имеют суммарную протяжённость трубопроводов 10,20 км в двухтрубном исчислении, от котельной до камер: 3ТУ134, 3ТУ153, 3ТК71, 3ТУ266, 3ТУ257. Высотные отметки магистрали колеблются от 618 до 685 метров.

Зона действия Центральной магистрали представлена на рисунке 4.8

Основной способ прокладки магистральных трубопроводов – надземный на низких опорах (63%), остальные 37% проложены в непроходном канале. Тепловая изоляция магистральных трубопроводов тепловых сетей выполнена из минеральной ваты обёрнутой рубероидом. Теплосеть оснащена теплофикационными с запорной арматурой на ответвлении, дренажной арматурой, арматурой для выпуска воздуха, приборами КИП.

Тепловая нагрузка на магистраль 11,8 Гкал/ч, удельная материальная характеристика вывода µ=232,3 м. кв./Гкал/ч (более загруженная, чем Южная и Северная магистрали, но меньше чем Центральная).

Протяжённость участков различных диаметров составляют:

·  диаметром до 100 мм, протяжённость 5 537 п. м. – 60%,

·  от 100 до 200 мм, протяжённость 1 542 п. м. – 17%,

·  от 200 до 400 мм, протяжённость 2 125 п. м. – 23%.

На Микрорайон тепломагистрале установлена насосная станция (возле школы № 23) – служит для повышения пропускной способности теплотрассы и повышения давления в подающем трубопроводе (установлено 6 насосов с суммарной производительностью 850 т/ч).

3.6.4  Микрорайон магистраль

Микрорайон магистраль относится к Калининскому эксплуатационному району, и имеют суммарную протяжённость трубопроводов 9,20 км в двухтрубном исчислении, от котельной до МОУ Детский дом-школа №1, и до камеры 1ТУ49. Высотные отметки магистрали колеблются от 561 до 618 метров.

Зона действия Микрорайон магистрали представлена на рисунке 4.9

Основной способ прокладки магистральных трубопроводов – надземный на низких опорах (65%), в непроходном канале проложены 36% и в проходном канале – 4%.

Тепловая изоляция магистральных трубопроводов тепловых сетей выполнена из минеральной ваты обёрнутой рубероидом. Теплосеть оснащена теплофикационными с запорной арматурой на ответвлении, дренажной арматурой, арматурой для выпуска воздуха, приборами КИП.

Тепловая нагрузка на магистраль 12,1 Гкал/ч, удельная материальная характеристика вывода µ=232,29 м. кв./Гкал/ч (более загруженная, чем Южная и Северная магистрали).

Протяжённость участков различных диаметров составляют:

·  диаметром до 100 мм, протяжённость 6 853 п. м. – 67%,

·  от 100 до 200 мм, протяжённость 2 850 п. м. – 28%,

·  от 200 до 400 мм, протяжённость 498 п. м. – 5%.

На Микрорайон тепломагистрале установлена три насосных станции:

·  насосная на ул. Железнодорожная – служит для повышения пропускной способности теплотрассы и повышения давления в обратном трубопроводе (установлено 2 насоса с суммарной производительностью 40 т/ч);

·  насосная на ул. Пугачёва – служит для повышения пропускной способности теплотрассы и повышения давления в обратном трубопроводе (установлено 2 насоса с суммарной производительностью 180 т/ч);

·  ЦТП Калининского района – служит для повышения пропускной способности теплотрассы и повышения давления в обратном трубопроводе (установлено 4 насосов с суммарной производительностью 1 600 т/ч).

3.7  Тепловые сети котельной пос. Иркускан

Протяженность тепловых сетей в п. Иркускан составляет 7 664 м в двухтрубном исчислении. Год ввода в эксплуатацию – 1962 г., износ тепловых сетей доходит до 90 %. Способ прокладки в основном надземный и частично подземный. Тепловые сети к потребителям частного сектора проложены жителями самостоятельно, что значительно ухудшает гидравлические режимы всей системы теплоснабжения.

Изоляция тепловых сетей минераловатная с покрытием из рубероида. Изношенные сети, как показывает практика, способны выполнять свои функции, если давление в них не превышает 3,5-4 атм., при дальнейшем повышении увеличивается число аварийных ситуаций.

Схема тепловых сетей пос. Иркускан представлена на рисунке 4.10.

Старение зданий муниципального фонда приводит к тому, что многие из них имеют не плотности в кровле и стенах, вызывающие протечки и повышенную инфильтрацию наружного воздуха. Требуют осушения и капитального ремонта подвалы. Обветшание наружных ограждений приводит к ухудшению их теплотехнических характеристик. Всё это вызывает увеличение потребления тепловой энергии для целей отопления.

3.8  Тепловые сети котельной пос. Рудничный

Протяженность тепловых сетей в пос. Рудничный составляет 5 301 м в двухтрубном исчислении. Год ввода в эксплуатацию – 1963 г., износ составляет 82%. Способ прокладки – надземный. Тепловые сети к потребителям частного сектора проложены жителями самостоятельно, что значительно ухудшает гидравлические режимы всей системы теплоснабжения.

Изоляция тепловых сетей минераловатная с покровным слоем из рубероида.

Схема тепловых сетей пос. Рудничный представлена на рисунке 4.11.

Старение зданий муниципального фонда приводит к тому, что многие из них имеют неплотности в кровле и стенах, вызывающие протечки и повышенную инфильтрацию наружного воздуха. Требуют осушения и капитального ремонта подвалы. Обветшание наружных ограждений приводит к ухудшению их теплотехнических характеристик. Всё это вызывает увеличение потребления тепловой энергии для целей отопления.

·  службы тепловых сетей Калининского мкр, значительно меньше срока службы остальных тепловых сетей, и 70% прокладки – надземная прокладка и в проходных каналах;

·  Величина подпитки теплосетей объектов примем 10% от общей подпитки, что составит 8 м3/ч;

·  Оставшуюся величину подпитки распределим между выводами Южный, Северный и Центральный пропорционально объёму теплоносителя в тепловых сетях соответствующих выводов.

3.8.1  Пропускная способность головных участков тепловых сетей

Расчётные величины расхода теплоносителя по выводам тепловых сетей с учётом выше перечисленных допущений представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 Расчётные расходы сетевой воды на головных участках подающей линии магистральных тепловых сетей центральной котельной

Вывод	Тепловая нагрузка, Гкал/ч	Расход теплоносителя, м3/ч	Величина подпитки, м3/ч	Расход с учётом подпитки, м3/ч
Южный	8,8	350,7	28,0	378,7
Северный	11,9	476,9	24,4	501,3
Центральный	12,7	508,0	14,4	522,4
Микрорайон	12,1	484,8	5,2	490,0
ИТОГО:	39,9	1 783,1	72,0	1 855,1

Диаметры головных участков тепловых сетей (условный проход) и их пропускная способность (при удельном сопротивлении 8,0 кг/м2·м) по выводам представлены в таблице 4.3.

Таблица 4.3 Запас пропускной способности головных участков выводов тепловых сетей центральной котельной

Вывод	Условный проход, мм.	Пропускная способность, т/ч	Расчётный расход, т/ч	Запас по расходу, т/ч	Запас по нагрузке, Гкал/ч
Южный	400	800	378,7	421,3	10,5
Северный	400	800	501,3	298,7	7,5
Центральный	400	800	522,4	277,6	6,9
Микрорайон	350	580	490,0	90,0	2,3
ИТОГО:	2 980	1 855,0	1 125,0	28,1

Из таблиц 4.2 и 4.3 видно следующее:

·  Наибольший запас пропускной способности головных участков выводов по тепловой нагрузке имеет Южный вывод (более 100%);

·  Наименьший запас пропускной способности головных участков выводов имеет вывод Микрорайон (около 18%);

·  Головные участки Северного и Центрального выводов имеют примерно одинаковый запас пропускной способности (около 60%).

Запас пропускной способности головных участков выводов Южный Северный и Центральный вполне достаточен на перспективу развития города. Запас пропускной способности по выводу Микрорайон незначительный (2,3 Гкал/ч) и возможность оставить существующий диаметр или необходимость перекладки с увеличением диаметра будет оценено на следующем этапе работы, при рассмотрении перспективы развития СЦТ города.

3.8.2  Существующие гидравлические режимы тепловых сетей

Из предоставленных исходных данных видно, что система централизованного теплоснабжения Бакальского ГП гидравлически разрегулирована, что сказывается на качестве теплоснабжения потребителей, находящихся на концевых участках.

На рисунках 4.11 и 4.12 представлены абоненты с некачественным теплоснабжением (согласно с данными -сервис»).

Количество потребителей с не качественным теплоснабжением тридцать два, с суммарной тепловой нагрузкой 7,7 Гкал/ч (ГВС максимальное) и числом жителей – 3 015 человек.

На гидравлических режимах тепловых сетей систем централизованного теплоснабжения города отрицательно сказывается тот фактор, что значительная часть абонентов частного сектора г. Бакала и посёлков Иркускан, Рудничный подключены к тепловым сетям котельный хозяйственным способом. У многих абонентов установлены на вводах не расчётные циркуляционные насосы.

3.9  Анализ повреждений в тепловых сетях

3.9.1  Общие данные

В отсутствуют организованные базы данных по инцидентам в тепловых сетях, например такая, как разработанная в теплосетевая компания» () и принятая за эталон в отрасли.

Данные по повреждениям тепловых сетей во время работы СЦТ записываются в оперативном журнале дежурного персонала на котельных. Данные по ремонтам тепловых сетей в неотопительный период отсутствуют.

В связи с чем, невозможно установить наиболее распространённые тип и причины повреждений, например, распределение инцидентов по элементам тепловых сетей и зависимость удельного количества повреждений от срока эксплуатации тепловых сетей.

3.9.2  Анализ повреждаемости тепловых сетей

Количество повреждений в тепловых сетях зависит от протяжённости трубопроводов одинаковым сроком эксплуатации. Для исключения влияния фактора протяжённости тепловых сетей на количество повреждений при анализе, как правило, определяется удельное количество повреждений тепловых сетей, которое вычисляется как отношение абсолютного количества повреждений оборудования и трубопроводов тепловых к материальной характеристике тепловых сетей, имеющих данный срок службы.

Наиболее типичная картина повреждаемости тепловых сетей представлена на рисунке 4.14.

Рисунок 4.6 Влияние срока службы на повреждаемость тепловых сетей

В первые десять лет эксплуатации, как правило, происходит увеличение числа повреждений тепловых сетей вместе с ростом срока их службы. В дальнейшем интенсивность появления дефектов стабилизируется и только, начиная со срока эксплуатации в 30÷35 лет, повреждаемость тепловых сетей интенсивно возрастает.

В связи с тем, что данные по статистики повреждаемости тепловых сетей у ОАО«Челябкоммунэнерго» отсутствуют, для расчета надежности тепловых сетей будет принята статистика влияния срока службы на повреждаемость тепловых сетей, представленная на рис. 4.14. Так например, если срок службы участка трубопровода тридцать лет, то показатель потока отказов [1/м2] будет равна 0,0019.

4  Безопасность и надёжность систем теплоснабжения

4.1  Общие положения

Система теплоснабжения Бакальского ГП была запроектирована и построена в соответствии с действовавшими на период проектирования нормативно-техническими документами (НТД), в частности – СНиП , СНиП 11-Г.10-62, СНиП , СНиП 2.04-86, ВНТП-81 и др.

В соответствии с данными НТД все котельные запроектированы и построены как котельные второй категории по надёжности отпуска тепловой энергии, то есть эти котельные не могут гарантировать бесперебойную подачу тепловой энергии потребителям первой категории. При выходе из строя одного котла количество тепловой энергии, отпускаемой потребителям второй категории, не нормировалось. Тепловые сети, согласно требованиям СНиП 11-Г.10-62, введённым в действие с 01.01.1964, проектировались, как правило, тупиковыми.

Существующая система теплоснабжения по надёжности должна отвечать действовавшим на период проектирования и строительства нормам. Учитывая, что с 01.09.2003 действуют более жёсткие нормы по надёжности, анализ на соответствие требованиям надёжности существующей системы теплоснабжения будет проведён по СНиП .

В качестве основных критериев надёжности тепловых сетей и системы теплоснабжения приняты:

·  вероятность безотказной работы [Р];

·  коэффициент готовности системы [КГ];

·  живучесть системы [Ж].

Минимально допустимые значения показателя вероятности безотказной работы:

·  источника тепловой энергии – РИТ = 0,97;

·  тепловых сетей – РТС = 0,9;

·  потребителя тепловой энергии – РПТ = 0,99;

·  системы в целом – РСЦТ = 0,86;

·  коэффициент готовности системы теплоснабжения КГ = 0,97.

Соблюдение данных нормативных показателей в конкретной системе теплоснабжения (источник тепловой энергии, тепловая сеть, потребитель) означает, что:

·  при отказах в системе теплоснабжения температура в отапливаемых помещениях жилых и общественных зданий в период отказа не будет опускаться ниже плюс 12°С, в промышленных зданиях - ниже плюс 8 °С. Математическое ожидание отказа не более 14 раз за 100 лет;

·  расчётная температура воздуха в отапливаемых помещениях плюс 18 ÷ 20°С будет поддерживаться в течение всего отопительного периода, за исключением 264 часов. В течение 264 часов температура воздуха может опускаться до плюс 16 – 18 °С.

4.2  Вероятность безотказной работы тепловых сетей РТС

При расчете надежности системы транспорта теплоносителя Бакальского ГП использовались следующие исходные данные:

·  расчетная температура наружного воздуха для систем отопления Бакальского ГП – минус 34°С;

·  расчетная температура внутреннего воздуха для жилых помещений – плюс 20°С;

·  повторяемость температур наружного воздуха определена по СНиП 2.01.01-82;

·  внутренние тепловыделения – 40% от фактической расчетной нагрузки отопления при соответствующей температуре наружного воздуха;

·  коэффициент тепловой аккумуляции здания – =40;

·  минимальная внутренняя температура воздуха, сохраняемая в течение всего ремонтно-восстановительного периода – - плюс 12°С;

·  нормативный показатель вероятности безотказной работы тепловых сетей - =0,9 (по СНиП );

·  время восстановления поврежденного элемента трубопровода рассчитывалось по методике, предложенной профессором :

[часов], где:

·  - внутренний диаметр участка, м.;

·  параметр потока отказов [1/м2] приняты на основании рисунка 4.14.

Одной из важнейших характеристик надежности элементов является интенсивность отказов , которую можно определить как вероятность того, что элемент, проработавший безотказно время , откажет в последующий отрезок времени .

Вероятность безотказной работы за время равна:

,

где:

- вероятность безотказной работы элемента за время ;

- интенсивность отказа элемента.

Таким образом, можно считать, что функция надежности элементов системы теплоснабжения подчиняется экспоненциальному закону.

Вероятность же отказа элемента за время будет иметь вид:

.

А плотность вероятности отказов

.

Из теории вероятностей известно, что вероятность совместного появления двух событий или вероятность их произведения равна произведению вероятности одного из них на условную вероятность другого при условии, что первое событие произошло. Таким образом, вероятность появления двух и более отказов на тепловых сетях одновременно ничтожно мала и не будет учитываться в данной работе.

Расчет безотказной работы проводился для каждого участка тепловой сети. На основе анализа полученных данных расчётов будут, при рассмотрении перспективы развития СЦТ, рекомендованы к строительству новые участки, а также реконструкция существующих со сроком службы близким к критическому возрасту.

Далее будут показаны результаты расчетов надежности двух наиболее показательных магистралей тепловых сетей центральной котельной:

·  магистраль от котельной до проблемных многоквартирных домов Калининского микрорайона (см. рисунок 4.13), суммарной протяжённостью 2 140 п. м.;

·  магистраль от котельной до проблемных многоквартирных домов Северного района (см. рисунок 4.13), суммарной протяжённостью 2 050 п. м.

Данные магистрали выбраны для расчёта надёжности по критерию наиболее худших гидравлических режимов.

На рисунке 9.1 и в таблице 9.1 представлена интенсивность изменения показателей надежности участков тепловой сети по пути теплоносителя от котельной до потребителя, для теплового вывода Калининского микрорайона.

Рисунок 5.1 Показатели безотказной работы тепловых сетей теплового вывода Калининского микрорайона

На рисунке 9.2 и в таблице 9.2 представлена интенсивность изменения показателей надежности участков тепловой сети по пути теплоносителя от котельной до потребителя, для теплового вывода Калининского микрорайона.

Рисунок 5.2 Показатели безотказной работы тепловых сетей Северного теплового вывода

Таблица 5.1 Расчёт надёжности транспорта тепла по магистральному выводу Калининского микрорайона

№ п/п	Начальная тепловая камера	Конечная тепловая камера	Длина участка в дв. тр. исчислении	Диаметр	Год монтажа	Способ прокладки	Поток отказов λ, 1/год*уч	Вероятность безотказной работы Р
[м]	[мм]	[год]
1	Котельная	1 ТУ 1	712	350	1980	надземная	0,2492	0,779424
2	1 ТУ 1	1 ТУ 3	169	350	1980	надземная	0,05915	0,734658
3	1 ТУ 3	1 ТУ 5	118	350	1980	надземная	0,0413	0,704935
4	1 ТУ 5	1 ТУ 11	236	350	1980	надземная	0,0826	0,649047
5	1 ТУ 11	1 ТУ 12	94	350	1980	надземная	0,0329	0,628041
6	1 ТУ 12	1 ТУ 13	260	350	1980	надземная	0,091	0,573412
7	1 ТУ 13	1 ТУ 14	50	350	1980	подземная	0,0175	0,563465
8	1 ТУ 12	ЦТП	100	350	1980	подземная	0,035	0,544085
9	ЦТП	1 ТУ 15	34	300	1980	подземная	0,0102	0,538563
10	1 ТУ 15	1 ТК 4	48	300	1980	подземная	0,0144	0,530864
11	1 ТК 4	1 ТК 5	16	300	1980	подземная	0,0048	0,528322
12	1 ТК 5	1 ТК 6	50	300	1980	подземная	0,015	0,520456
13	1 ТК 6	1 ТК 7	30	150	1980	подземная	0,0045	0,518119
14	1 ТК 7	1 ТК 8	52	150	1980	подземная	0,0078	0,514094
15	1 ТК 8	1 ТК 9	144	150	1980	подземная	0,0216	0,503108
16	1 ТК 9	д. №6 по ул. Пугачёва	22	100	1980	подземная	0,0022	0,502003

Таблица 5.2 Расчёт надёжности транспорта тепла по Северному тепловому выводу