Исследование защиты оборудования источников тепловой энергии и разработка информационно-технологического обеспечения средств защиты трубопроводов от гидравлического удара

Защита оборудования источников тепловой энергии от повышения давления сетевой воды и гидравлических ударов является важным аспектом обеспечения безопасности теплоснабжения и энергетической эффективности [1].

Цель работы: исследование защиты оборудования источников тепловой энергии информационно-технологического обеспечения средств защиты трубопроводов от гидравлического удара.

Безопасное и надежное теплоснабжение населенных пунктов и промышленных предприятий России может быть обеспечено при условии минимизации риска негативного воздействия на здоровье людей (обслуживающего персонала и населения), а также исключения случаев прекращения или перерывов подачи потребителям тепловой энергии, уничтожения или порчи имущества юридических и физических лиц.

Одним из существенных факторов, влияющих на безопасность и надежность теплоснабжения, является обеспечение защиты трубопроводов и оборудования водоподогревательных установок источников тепловой энергии (ТЭЦ, ГРЭС и котельных) от повышения давления сетевой воды сверх допускаемых значений, в том числе от гидравлических ударов.

При проведении энергоаудита действующих котельных [2, c. 132] проводились измерения режимных параметров работы котлов, что позволило оценить настройку котла на оптимальный режим работы и выявить нарушения в работе оборудования котельной. Исследование причин сбоев котельных установок показало, что гидравлические удары в системах теплоснабжения возникают при отключении под нагрузкой групп сетевых и подпиточных насосов источников тепловой энергии.

Анализ статистических данных показал, что в течение года происходит более 10 случаев потери собственных нужд на ТЭЦ и котельных по Российской Федерации. При этом нередки случаи несанкционированных действий персонала или посторонних лиц, приводящие к подобным аварийным ситуациям.

Аварии, вызванные гидравлическими ударами, сопровождаются разрушением теплофикационного оборудования источника тепловой энергии, трубопроводов и оборудования тепловых сетей, массовыми разрывами отопительных приборов потребителей. Это приводит к порче и утрате имущества, ожоговому травматизму людей, как правило, длительному прекращению теплоснабжения, а в период стояния низких температур наружного воздуха — часто к невозможности восстановить теплоснабжение вплоть до потепления с тяжелейшими социальными последствиями [5, c. 198]. Разрывы сетевых станционных трубопроводов нередко приводят к затоплению сетевой водой источника тепловой энергии со стороны тепловых сетей с «посадкой на ноль».

Такие аварии имели место в различных городах России и сопровождались ожоговым травматизмом персонала и населения, приводили к серьезным материальным ущербам, социальным последствиям.

Гидравлические удары в водоводах вызываются быстрым изменением скорости движения жидкости (вследствие изменения степени закрытия затвора, а также включения и выключения из работы насосов) и сопровождаются большим повышением давления. Меры, ограничивающие это повышение допустимым пределом, принимаются на основании расчетов гидравлического удара, с учетом условий работы данного водовода.

Расчеты нестационарных процессов отличаются большой сложностью.

Поэтому разработка информационно-технологического обеспечения водопроводных сетей и средств защиты их защиты от гидравлического удара является важной и актуальной задачей [4. c. 214].

Ниже приводится оценка гидравлического удара при применении противоударных мероприятий, выполненная на основе прикладной среды MathCad.

Практика эксплуатации систем теплоснабжения населенных пунктов в последние годы, результаты расследования причин и анализ последствий аварий в различных городах России свидетельствуют о том, что проблема защиты от гидравлических ударов остается практически не решенной в подавляющем большинстве систем централизованного теплоснабжения от центральных котельных или же решена частично и лишь в единичных случаях.

Выводы.

1.         Необходимо принять меры, направленные как на снижение риска возникновения аварийных ситуаций, связанных с гидравлическими ударами и повышением давления сетевой воды, так и по предотвращению их разрушительных последствий.

2.         В связи со сложностью гидроударных процессов внедрению в практику проектирования должен предшествовать расчет нестационарных процессов, реализованный в прикладной автоматизированной программной среде.

3.         В процессе расчета должны быть определены условия возникновения гидравлического удара.

4.         После выбора противоударной системы следует производить проверку эффективности предлагаемых мероприятий на основе автоматизированного расчета и необходимых экспериментальных исследований.

Литература:

1.                  Федеральный закон от 23.11.2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты РФ» [Текст]: [федер. закон: принят Гос. Думой 11 нояб. 2009 г.: одобрен Советом Федерации 18 нояб. 2009 г.: в ред. Федеральных законов от 02.07.2013 г. № 185-ФЗ]. — М., 2013. — 3 с..

2.                  Варнавский Б. П. Энергоаудит промышленных и коммунальных предприятий. [Текст]/ Б. П. Варнавский, А. И. Колесников, М. Н. Федоров: Учебное пособие/М.: Ассоциация менеджеров, 1999. — 214 с.

3.                  Макаров, Е. Г. Инженерные расчеты в Matchcad. Учебный курс/ Е. Г. Макаров. — СПб.: Питер, 2003. — 448 с.

4.                  Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов. —7-е изд., — М.: Издательство МЭИ, 2001. — 472 с.