Анализ надежности паровых систем теплоснабжения

Анализ надежности паровых систем теплоснабжения

Симонов П.В.

Филиал ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ» в г.Смоленске

Научный руководитель: старший преподаватель Фокин А.М.

 

Централизованные системы теплоснабжения - системы теплоснабжения больших жилых массивов, городов, поселков и промышленных предприятий.

Централизованные системы теплоснабжения бывают: водяные и паровые.

Паровая система – система теплоснабжения, в которой в качестве теплоносителя используется водяной пар. Система состоит из источника, вырабатывающего пар, паропроводов, по которым он транспортируется к потребителям, тепловых установок потребителей, где пар конденсируется и отдает свою теплоту и конденсатопроводов, по которым конденсат возвращается в паровые котлы источника.

Основные потребители паровых систем — это технологические установки промышленных предприятий. При пароснабжении предприятий пар используют и для отопления и вентиляции зданий, а также для горячего водоснабжения (ГВС)[1].

Технический уровень надежности систем централизованного теплоснабжения (СЦТ) должен закладываться еще на стадии их разработки и проектирования и затем реализовываться при эксплуатации.

Оборудование систем централизованного теплоснабжения и их схемы выбираются из условий обеспечения бесперебойного теплоснабжения потребителей. Ущербы при нарушениях нормального теплоснабжения могут гораздо превысить экономию капитальных затрат в случае отказа от резервирования теплоснабжения или мероприятий, обеспечивающих оперативное балансирование производства и потребления теплоты. Это связано с использованием аккумуляторов теплоты различных типов, а также аккумулирующей способности отапливаемых зданий.

Под надежностью СЦТ в целом и каждой из частей этой СЦТ (источника теплоты, магистральных и распределительных сетей, теплоиспользующих установок) понимают способность СЦТ и каждой ее части обеспечивать в течение заданного времени и в заданных количествах подачу теплоты (теплоносителя с заданными параметрами) в заданных режимах при условии выполнения эксплуатационного обслуживания, включая ремонты всех элементов каждой из частей СЦТ согласно утвержденному регламенту.

Надежность является сложным свойством, которое состоит из более простых свойств, таких как безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость.

1. Безотказность.

Под безотказностью тепловых сетей понимают их способность сохранять рабочее состояние в течение заданного нормативного срока службы. Количественным показателем выполнения этого свойства может служить параметр потока отказов *, определяемый как число отказов за год, отнесенное к единице (1 км) протяженности теплопроводов.

Значение этого показателя зависит от конструкции теплопровода, качества металла и толщины стенки трубы, качества антикоррозионных покрытий и теплогидроизоляционных материалов, качества и срока эксплуатации теплопроводов, условий их укладки и др. С увеличением срока эксплуатации значение параметра потока отказов, как правило, возрастает.

В качестве одной из возможных зависимостей, описывающих динамику изменения потока отказов по времени действия теплопровода, может быть использовано уравнение:

 

(1)

 

,где t – срок действия теплопровода, отсчитанный от года ввода в работу, годы; - наработка на первый отказ,год; -число лет после первого отказа, за которые поток отказов достигнет значения

Параметры и характеризуют надежность данной конструкции теплопровода при заданных условиях его сооружения. С увеличением и снижается значение * и замедляется темп роста потока отказов.

Если по статистическим эксплуатационным данным известны значения и * за произвольно выбранный год , то параметр может быть найден расчетным путем по формуле

(2)

 

Преимущество предлагаемого решения заключается в возможности получения общей закономерности динамики отказов конкретных конструкций теплопроводов на основе статистической обработки эксплуатационных материалов или экспериментальных данных, полученных экспресс- методом путем искусственного форсирования коррозионного процесса.

Для получения объективной количественной характеристики надежности новых конструкций теплопроводов в различных грунтовых и других условиях их сооружения, вероятно, целесообразно создать сертификационные центры с соответствующей научной и экспериментальной базой, где экспресс-методом в ужесточенных коррозионных условиях будут определяться основные параметры и для новых конструкций теплопроводов.

Вычисление характеристик надежности действующих и новых конструкций теплопроводов на основе экспертных оценок должно рассматриваться как временное вынужденное решение до создания соответствующих банков данных и организации работы сертификационных центров.

 

 

2. Долговечность.

Под долговечностью участков тепловых сетей понимают свойство сохранять работоспособность до наступления предельного состояния, когда дальнейшее их использование невозможно или экономически нецелесообразно.

По мере старения действующего теплопровода и выработки заложенного в нем рабочего ресурса растут ежегодный поток отказов и ежегодные затраты на их устранение.

Экономически целесообразный срок действия теплопровода с учетом фактора надежности может быть найден из условия, что годовые расчетные затраты при сооружении нового теплопровода равны или меньше ежегодных затрат на ликвидацию отказов действующего теплопровода.

 

3. Ремонтопригодность.

Под ремонтопригодностью понимают способность к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния участков тепловых сетей путем обеспечения их ремонта с последующим вводом в эксплуатацию после ремонта.

В качестве основного параметра, характеризующего ремонтопригодность теплопровода, можно принять время , которое необходимо для ликвидации повреждения.

Этот параметр зависит от конструкции теплопровода и типа укладки (надземный или подземный), от диаметра трубопровода, расстояния между секционирующими задвижками, определяющими объем сетевой воды, который необходимо дренировать до начала ремонта, а затем восполнить после его проведения. Параметр зависит также от оснащения теплоснабжающего предприятия машинами, механизмами и транспортом, которые требуются для выполнения аварийно-восстановительных работ. Как правило, параметр должен определяться экспертным путем для каждого конкретного теплоснабжающего предприятия с учетом местных условий: типов конструкций тепловых сетей, способов их укладки, оснащения техникой, организации эксплуатации и др.

4. Сохраняемость.

Под сохраняемостью тепловых сетей понимается их способность сохранять безотказность, долговечность и ремонтопригодность в течение срока консервации[2].

До настоящего времени свойство сохраняемости сети никак не оценивается из-за отсутствия соответствующих показателей. Поэтому целесообразно такие показатели разработать.

Список использованных источников

1. http://engineeringsystems.ru/p/parovaya-sistema-teplosnabjeniya.php (дата обращения 08.06.15).
2. Соколов Е. Я. – Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов. – 7-е изд., стереот. – М.: Издательство МЭИ, 2001. – 472 с.: ил.