На главную Обратная связь Карта сайта

Статьи по теплоизоляции

Опыт сотворения компьютерных моделей систем теплоснабжения компаний ОАО "Газпром"
В.П. Вершинский
,
к.т.н.
зам. генерального директора ООО "Газпромэнергосервис"
март 2005 г.
Компании ОАО «Газпром» уже в
течение почти всех лет на сто процентов обеспечиваются теплом на технологические и
отопительные нужды, выработанным своими источниками /1/. Этими
источниками являются, сначала, утилизационные теплообменники (УТО),
использующие тепло выхлопных газов газоперекачивающих агрегатов для нагрева
воды в системах теплоснабжения. Часть нужного тепла вырабатывается в
традиционных котельных.
В тепловом потреблении компаний
ОАО «Газпром» превалируют отопительные и вентиляционные перегрузки. Некая
часть тепла употребляются в системах горячего водоснабжения, а совершенно
незначительная часть – для технологических нужд. Естественно, термо сети в
обеспечении компаний теплом играют далековато не последнюю роль.
Конкретно потому в утвержденной
Руководством ОАО «Газпром» програмке работ на 2003-2007 г.г. по созданию действенного и устойчивого теплоснабжения на объектах Общества «Эффективное
теплоснабжение Газпрома» есть особый раздел «Тепловые сети». В нем по
конкретным объектам перечислены все работы по реконструкции, ремонту, подмене
трубопроводов и тепловой изоляции, по подмене устаревших УТО, определены
необходимые деньги и исполнители. Не позабыта и наладка тепловых
сетей. Некая роль в реализации имеющихся в програмке мероприятий по
котельной технике и наладке тепловых сетей отведена ООО «Газпромэнергосервис».
Созданием компьютерных моделей
систем теплоснабжения и выполнением с их помощью расчетов для наладочных работ
ООО «Газпромэнергосервис» начал заниматься в 2002 году. Первой задачей был
выбор программного продукта для сотворения моделей. Просмотрев демоверсии
программных товаров и пообщавшись с некими из их разрабов, пришли к
выводу, что функционально все программные продукты, созданные для
расчетов и моделирования сетей теплоснабжения, во многом похожи. При помощи
любого из их можно нарисовать тепловую сеть и котельную, выполнить
гидравлический расчет сети, выстроить пьезометрические графики, рассчитать
диаметры дроссельных шайб и сопел элеваторов. Приостановили собственный выбор на
программном продукте «Теплограф», разработке ИВЦ «Поток». В нашем случае
основными аспектами выбора были предметная квалификация разрабов и их
доступность при освоении продукта и при его предстоящем использовании. Надежды
на простоту и эффективность контактов на сто процентов оправдались: реакция
разработчиков на наши запросы и просьбы была моментальной и мы получали конкретно
то, что было необходимо.
За два с излишним года использования
«Теплографа» накоплен определенный опыт сотворения на его базе компьютерных
моделей для компаний ОАО «Газпром». Это дозволяет, как подвести некие
итоги своей деятельности, так и отдать хотя и субъективную оценку
программному продукту.
Сначала нашей деятельности было
сделано, как оказалось, доверчивое предположение, что за полгода можно сделать
модель, выполнить с ее помощью наладочные расчеты, передать заказчику
результаты этих расчетов, дождаться установки в летний период дроссельных
устройств, а с началом отопительного сезона довести процесс наладки до
логического завершения. Как досадно бы это не звучало, на практике настоящие сроки получения адекватных
результатов оказываются значительно больше. И программный продукт тут ни в чем
не виноват. И даже напротив - он дозволяет создавать модель сразу на
нескольких компах, что при наличии у персонала определенного опыта
использования способностей продукта существенно уменьшает время, затрачиваемое
на создание модели. Дело в заказчике, поточнее, в отсутствии его информационной
готовности. Естественно, нужно сделать скидки на загруженность эксплуатационного
персонала текущими делами, недочет кадров, отсутствие оргтехники и остальные
причины, но факт остается фактом – документация, подходящая для сотворения модели,
отсутствует. Сбор нужной инфы – самый трудозатратный и длительный
по времени шаг сотворения модели. Как следствие, информация поступает отрывочно,
часто датирована разными годами не стыкуется вместе. В итоге
работу по созданию модели приходится временно приостанавливать, а часть работы
переделывать по пару раз. С схожими неуввязками пришлось столкнуться при
работе со всеми заказчиками.
За время, прошедшее с момента
начала нашей работы по созданию компьютерных моделей тепловых сетей, пришлось
выполнять заказы 3-х компаний. Хотя их выбор не был целенаправленным, но
каждое из их может представлять целую группу компаний ОАО «Газпром»,
имеющих термо сети и системы теплоснабжения с подобными чертами.
Первую группу компаний может
представлять Южная часть г. Новейший Уренгой. Особенностей у систем теплоснабжения
подобных компаний не чрезвычайно много. Обыденный город, в каком потребители тепла
представлены, в основном, высотными жилыми домами, но есть и микрорайоны с
малоэтажной застройкой промышленного назначения. Нрав перегрузки – отопление
и вентиляция. Система горячего водоснабжения есть, но она имеет свою свою
сеть. Источниками тепла являются несколько разных по тепловой мощности
котельных. Любая из их снабжает теплом собственный микрорайон, но термо сети
закольцованы. Это дозволяет, по мере необходимости, взаимно резервировать мощности
котельных. Не считая наличия бессчетных колец, можно именовать еще одну
особенность тепловых сетей. От магистральных тепловых сетей, обслуживаемых, как
правило, предприятиями ОАО «Газпром», имеются ответвления к сетям, стоящим на
балансе остальных юридических лиц и обслуживаемым персоналом этих лиц. Вот для
каждого из этих ответвлений потребовалось рассчитать дроссельную диафрагму, а
также диафрагмы либо сопла для всех объектов, снабжаемых теплом от каждого из
этих ответвлений. Кстати, сбор инфы о сетях на местности схожих
организаций - наибольшая неувязка. Еще одна изюминка системы
теплоснабжения – наличие бессчетных насосных станций, используемых для
снижения температуры воды со 130 до 95 градусов. Их описание и наладка имеют
некоторые трудности, о которых будет упомянуто ниже в связи с описанием
насосных групп в источнике.
При подготовке компьютерной модели
для Южной части г. Новейший Уренгой не появилось никаких технических проблем.
«Теплограф» достойно совладал с расчетом сетей со почти всеми источниками и бессчетными
кольцами. Неординарно пришлось решить делему расчета «общих» диафрагм: они
были смоделированы виртуально «прикрытой» арматурой (благо таковая возможность
предусмотрена «Теплографом»), после этого определенные по модели местные
сопротивления прижатых дроссельных задвижек были пересчитаны вручную в
эквивалентные поперечникы отверстий диафрагм. Возможность моделировать «прикрытую»
арматуру очень принципиальна. Она потребовалась еще в одном случае. Котельные
закольцованы меж собой довольно длинноватыми тупиковыми участками трубопроводов
большого поперечника без отбора тепла. В зимнюю пору, чтоб вода в этих трубопроводах не
замерзла, эксплуатационные службы на концевых участках трубопроводов открывают
перемычки. В модели тоже непременно нужно иметь перемычку с «прикрытой»
арматурой. Ежели арматуру нельзя «прикрыть», то, естественно, масса воды потечет
по пути меньшего сопротивления и о наладке таковой сети не быть может и речи.
Модель тепловых сетей Южной части г. Новейший Уренгой не завершена и повсевременно
уточняется по мере поступления данных.
Соответствующим представителем компаний
второго типа является поселок Ямбург. В тепловых отягощениях превалируют
отопительные перегрузки потребителей производственного назначения. Толика перегрузки
коммунально-бытовых потребителей довольно видна. Все термо сети и остальные
инженерные коммуникации имеют надземную прокладку. К огорчению, это имеет не
только плюсы, да и суровые минусы – возникает необходимость в бессчетных
тепловых спутниках, провождающих водопроводные и канализационные
трубопроводы. В качестве спутников употребляются или отдельные участки тепловых
сетей, или подающие и обратные трубопроводы, имеющие исходные и конечные
точки на значимом удалении друг от друга, или петли, начало и конец
которых врезаны рядом в подающий и обратный трубопроводы тепловой сети. Чтоб
понять влияние спутников на гидравлический режим системы, довольно отметить,
что при полном открытии запорной арматуры на всех спутниках расход воды в
системе относительно нужного для покрытия отопительной и вентиляционной
нагрузок в данном определенном случае возрастает в 2,5 раза! Как и для
перемычек на тупиковых трубопроводах, тут есть неувязка адекватного расчета
сужающих устройств на спутниках, так как для ответа на вопросец о степени прикрытия
виртуальной арматуры на спутниках (чтоб верно рассчитать поперечникы
отверстий в диафрагмах) нужно произвести многовариантное моделирование
всей сети. Решение ищем, пытаясь узнать, как режим работы систем отопления
отдельных потребителей либо их групп зависит от расхода воды через отдельные
спутники. Многочисленность спутников делает эту работу долговременной. Для
выполнения данной работы «Теплограф» является блестящим партнером. Возможность
создания модельных баз, являющихся копией основной модели, внесения в модельную
базу нужных конфигураций в положениях арматуры и отслеживания результатов
сокращает издержки времени на подобные расчеты. Есть надежда, что получится
разделить потребителей на группы по степени влияния спутников на работу их
систем отопления. Для каждой из групп будет нужно рассчитать поперечникы отверстий
при различных начальных данных.
Тут можно было бы отметить еще
один нужный нюанс внедрения модели. Уже выполнен проект реконструкции
значительной части системы теплоснабжения поселка Ямбург, но сроки его
реализации не определены. В наши планы заходит (ежели с сиим согласится заказчик)
дополнить модель имеющейся системы теми элементами, которые определены
проектом реконструкции. Таковым образом, еще до начала строительства можно будет
проверить корректность принятых в проекте решений и, ежели будет нужно, внести в
проект нужные коррективы. Работы такового нрава на предприятиях ОАО «Газпром»
до реального времени не проводились.
Компрессорная станция (КС) -
наиболее соответствующий представитель компаний ОАО «Газпром». Системы
теплоснабжения сотен компрессорных станций спроектированы по схожим
принципам. В состав оборудования каждого цеха КС заходит от 3 до 5
газоперекачивающих агрегатов, любой из которых имеет утилизационный
теплообменник, в каком выхлопные газы газотурбинного мотора нагревают воду
из системы теплоснабжения. По нагреваемой воде все УТО включены параллельно,
т.е. любой из их способен дать всю утилизированную теплоту в систему
отопления. В составе КС быть может несколько цехов. Таковым образом, оказывается,
что на КС имеется не один либо два источника тепла, а время от времени 10-ки. Не считая
того, на КС непременно имеется маленькая резервная котельная, а время от времени и две.
Учтем некие причины:
&11126; газоперекачивающие
агрегаты работают по графику, обеспечивающему перекачку нужного количества
газа, в течение суток время от времени приходится некие агрегаты отключать либо
включать, при всем этом УТО на их соответственно выключаются либо врубаются;
&11126; тепловая мощность каждого УТО, почаще всего, превосходит либо составляет
значительную долю потребности всех спостроек и сооружений КС в тепле для отопления
и вентиляции;
&11126; тепловая мощность отдельного УТО регулируется вручную шиберами,
меняющими расход выхлопных газов через поверхность нагрева;
&11126; шибера как средства регулирования расхода выхлопных газов не выдерживают
никакой критики, весят 10-ки килограмм и требуют существенных физических
усилий для конфигурации собственного положения;
&11126; никаких средств автоматизации процесса регулирования отпуска тепла не
предусмотрено.
Оставим в стороне обсуждение
вопроса о том, почему это так, а не по другому. Факт есть факт. Тем более, эти
факты определяют индивидуальности систем теплоснабжения эксплуатируемых КС. Эти
особенности следует выделить:
&11126; наличие бессчетных
«плавающих» источников тепла, т.е. перемещающихся от 1-го газоперекачивающего
агрегата к другому по непредсказуемым правилам, что эквивалентно подключению
котельной в различных точках тепловой сети;
&11126; возможность «перемещения» источника теплоты на расстояния в несколько
десятков, а время от времени и сотен метров, меняющее гидравлику сети;
&11126; установка сетевых насосов лишь в котельных, которые, естественно,
остаются на одном месте;
&11126; непостоянность гидравлического режима, сплетенная с необходимостью
перераспределения нагреваемой воды меж работающими и отключенными УТО;
&11126; внедрение неких участков трубопроводов в различных режимах либо в
качестве подающих, или в качестве обратных трубопроводов;
&11126; параллельная прокладка 3-х либо 4 трубопроводов системы
отопления, проходящих через одни и те же камеры и являющихся по существу подающими
и обратными коллекторами меж сетевыми насосами, работающими УТО и
потребителями.
Кажется полностью естественным, что
перемещение источника тепла и сплетенная с ним корректировка гидравлического
режима не могут не сказаться в той либо другой степени на распределении воды меж
отдельными потребителями.
Все перечисленные индивидуальности не
помешали сделать модель тепловой сети КС. В «Теплографе» для этого оказалось
достаточно способностей. Сначало появились трудности с построением
пьезометрических графиков на участках с 3-мя и 4-мя параллельно
проложенными трубопроводами. Посодействовала имеющаяся возможность выбора пути меж
двумя точками по различным признакам, и неувязка построения пьезометра была
решена. «Заставить» отдельные участки трубопроводов работать в подходящих вариантах
как подающие либо как обратные оказалось просто при помощи включения в модель
«виртуальной» (т.е. отсутствующей практически) арматуры.
Сделанная средствами «Теплографа»
компьютерная модель наглядно указывает ошибки и некорректности, допущенные при
первоначальном проектировании системы теплоснабжения. Если б система
теплоснабжения проектировалась поновой, то при помощи таковой модели можно было бы
исключить влияние «плавающих» источников теплоты. Для этого потребовалось бы
уравнять утраты давления по всем вероятным контурам движения воды от нагнетания
до всаса сетевых насосов.
Компьютерная модель КС закончена и
сдана заказчику совместно с выработанными советами по установке дроссельных
устройств.
Можно увидеть, что индивидуальности
систем теплоснабжения КС окажутся во многом присущи газотурбинным
теплоэлектроцентралям (ГТЭЦ), стройку которых в текущее время набирает
темпы, а перспективы их предстоящего развития оцениваются чрезвычайно высоко. На
многоагрегатных ГТЭЦ также будут «плавать» источники тепла, представляющие из
себя те же УТО. Будет нужно решить делему стабилизации перепада давлений
между подающим и обратными трубопроводами на выходе с ГТЭЦ.
Охото отметить несколько
моментов, имеющих отношение ко всем построенным моделям и «Теплографу».
В «Теплографе» понятие «Источник»
включает сведения о группах сетевых и подпиточных насосов. Ввод данных по
описанию источника нередко вызывает некие трудности, связанные с отсутствием
у заказчиков паспортных данных насосов, формированием насосных станций из
нескольких насосов, часто с различными чертами. В таковых вариантах
приходится в процессе работы накапливать сведения о насосах, строить раздельно
характеристики насосных станций и применять эти сведения для описания
источников. В принципе, можно воспользоваться пополняемой базой данных насосов,
имеющейся в «Теплографе», а совокупную характеристику насосной станции либо
источника строить автоматом в зависимости от композиции включенных
агрегатов, что также предвидено програмкой. Но не все имеющиеся и
применяемые в практике насосы включены в поставляемый с програмкой справочник
насосных агрегатов, а для прибавления туда новейшего насоса нужно как минимум иметь
его паспортную характеристику, что не постоянно может быть.
При построении и калибровке
математической модели сети традиционно огромные трудности вызывает верный выбор
значения шероховатости внутренней поверхности трубопроводов. Трубопроводы, как
правило, старенькые. Принять шероховатость по данным технической литературы? Может
быть, измерить? Измерять пробовали. Опосля обработки экспериментальных данных
только каждый 4-ый итог кажется правдоподобным. Полезной оказывается
заложенная в «Теплографе» возможность одновременного конфигурации шероховатости на
всех участках сети. Довольно быстро можно осознать влияние шероховатости на
результаты наладочных расчётов и сделать нужные выводы. При малеханьких
скоростях воды (наименее 1 м/с) влияние шероховатости традиционно некординально.
Чрезвычайно принципиально иметь тесноватую связь с
представителями служб заказчика, которые эксплуатируют систему теплоснабжения и
знают ее конкретно. При разработке модели, имеющей сотки потребителей и тыщи
участков, ошибки фактически неизбежны. «Теплограф» имеет развитые инструменты
для нахождения ошибок, но никакой программный продукт не способен отыскать почти все
принципиальные ошибки, к примеру, некорректности в схемах, неправильное размещение
элементов сети. Потому окончательную наладку следует создавать лишь опосля
совместного просмотра заложенных в модель частей представителями разраба
модели и заказчика и исключения вероятных суровых ошибок.
Программный продукт «Теплограф»
достаточно сложен, что полностью обосновано сложностью моделируемых с его помощью
технических объектов и действий. Производственный персонал подразделений, эксплуатирующих
тепловые сети, за редкими исключениями, не владеет минимальными способностями
«компьютерной грамотности» и без подабающего размера обучения не в состоянии
эксплуатировать компьютерную модель. В процессе эксплуатации модели непременно
должны участвовать представители подразделений, специализирующиеся на
обслуживании компьютерной техники. В составе компаний ОАО «Газпром» такие
подразделения есть. Персонал, который занят обслуживанием тепловых сетей и
будет эксплуатировать модель, непременно должен учиться способностям работы с
нею. Лучше, чтоб процесс обучения начинался не опосля готовности модели
для данного заказчика, а шёл в процессе ее подготовки через конкретное
участие в подготовке, вводе и выверке данных. У обучаемого возникает представление
о способностях модели, особенностях ее сотворения. Цель – сделать обучаемого
энтузиастом внедрения модели на собственном предприятии.
Чрезвычайно сложными представляются
оценки экономической эффективности сотворения компьютерных моделей. За счет
разовых издержек, понесённых заказчиком, создается инструмент, позволяющий в
течение почти всех следующих лет фактически исключить издержки на выполнение
наладочных расчетов, снабдить персонал, который на предприятиях ОАО «Газпром»
часто изменяется либо работает вахтовым способом, полностью четкой информацией о
элементах системы теплоснабжения. Можно было бы написать чрезвычайно много о
облегчении работы по составлению разных статистических справок и отчетов.
Единственное, что поддается расчету в больших системах теплоснабжения, это
снижение расхода электроэнергии на перекачку воды. В маленьких системах нельзя
сделать даже этого, так как расход воды в сетях не измерялся до начала
проведения наладочных работ не измеряется опосля их завершения.
Одним словом, с созданием и
последующей грамотной эксплуатацией компьютерных моделей систем теплоснабжения
достигается принципиально новенькая организация эксплуатации. Оценить эффективность
таких новаций в деньгах представляется фактически неосуществимым.
Винниченко Н.В., Вершинский В.П.
Отраслевая теплоэнергетика сейчас и завтра //Газовая индустрия. - 2000, -
№ 5. – С. 9-10
Наши филиалы: Самара / Омск / Казань / Челябинск / Ростов-на-Дону / Уфа / Москва /