Формирование адресных программ реконструкции и капитального ремонта тепловых сетей

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Формирование адресных программ реконструкции и капитального ремонта тепловых сетей

Предпосылки формирования адресных программ

ОАО «Теплосеть Санкт-Петербурга» обслуживает в городе и области 2479 км трубопроводов тепловых сетей (в однотрубном исчислении): магистральные и распределительные средним диаметром около 600 мм - 726 км; внутриквартальные средним диаметром 125 мм - 1753 км. При этом 90% магистральных и 53% внутриквартальных сетей (в общей сложности почти 1600 км) имеют подземную прокладку, а значит, не доступны для визуально-измерительного контроля их технического состояния.

Нормативный срок службы трубопроводов во многих случаях не соответствует реальному эксплуатационному ресурсу. Снижению нормативного срока службы способствует наличие ряда факторов, ускоряющих процесс коррозионного износа трубопроводов:

¦высокий уровень грунтовых вод;

¦высокая коррозийная активность грунта;

¦агрессивность сетевой воды;

¦наличие большого числа сопутствующих коммуникаций.

Все перечисленные коррозионные факторы приводят к повышенной повреждаемости тепловых сетей.

Протяженность тепловых сетей, отработавших нормативный срок службы, составляет 564 км, в том числе: 98 км - магистральные тепловые сети (14% от общей протяженности магистральных тепловых сетей); 466 км - внутриквартальные тепловые сети (27% от общей протяженности внутриквартальных тепловых сетей). Каждый год в эту категорию переходят те тепловые сети, которые эксплуатируются уже около 25 лет. Для магистральных тепловых сетей эта величина ежегодно составляет порядка 20 км, для внутриквартальных -50 км. На рис. 1 представлен ежегодный прирост протяженности магистральных тепловых сетей со сверхнормативным сроком службы.

Исключение из эксплуатации трубопроводов со сверхнормативным сроком службы предполагает, что объемы ежегодной реконструкции обеспечат замену всех тепловых сетей, достигших за предшествующий период нормативного срока эксплуатации. Но для того, чтобы выйти на этот «стационарный» уровень ежегодной реконструкции требуется первоначально заменить весь накопившийся за предыдущие годы «недоремонта» объем трубопроводов со сверхнормативным сроком службы. Для этого необходимо в течение 7 лет проводить реконструкцию магистральных тепловых сетей в объеме 40 км в год и реконструкцию внутриквартальных тепловых сетей в объеме 100 км в год в течение 10 лет.

Для качественного повышения надежности теплоснабжения необходимо за короткое время заменить около 300 км магистральных и 1000 км внутриквартальных трубопроводов, что не реализуемо, исходя из технических и финансовых возможностей компании. Поэтому программа реконструкции и модернизации тепловых сетей рассчитана на относительно длительный срок, в течение которого надежность системы теплоснабжения должна постоянно повышаться. В этих условиях планирование работ по реконструкции и капитальному ремонту на ближайшую перспективу предполагает решение оптимизационной задачи. Выделенные средства необходимо направить на реконструкцию тех участков теплопроводов, которые на данный момент наиболее остро нуждаются в замене. Но как выделить эти участки из общего объема тепловых сетей? Сложность решения этой задачи обусловлена тем, что при определении очередности реконструкции тепловых сетей необходимо руководствоваться множеством факторов.

До 2006 г. выбор участков тепловых сетей для включения в программы реконструкции и капитального ремонта производился решением узкого круга специалистов на основании их эксплуатационного опыта. Такая практика, хотя и имеет право на жизнь, носит субъективный характер и в ряде случаев не позволяет убедительно обосновать, почему именно данный участок, а не другой, включен в программу реконструкции. Это приводило к тому, что программы реконструкции составлялись неоптимальным образом, вследствие чего часто не достигался желаемый эффект от ее выполнения, а именно: число повреждений на тепловых сетях и связанный с ними экономический ущерб от недоотпуска тепловой энергии потребителям из года в год не сокращались (рис. 2). Причем часто значительное число повреждений выявлялось на участках тепловых сетей, по тем или иным соображениям, исключенных из программы реконструкции и перенесенных на более поздний срок.

Оптимизация адресных программ

ремонт тепловой сеть трубопровод

Один из путей повышения качества и надежности теплоснабжения потребителей - формирование ежегодных адресных программ реконструкции и капитального ремонта тепловых сетей с максимально эффективным использованием выделенных на эти цели денежных средств.

Результатом работы технических специалистов в этом направлении было создание методики, позволяющей формализовать и автоматизировать процесс составления программ реконструкции и капитального ремонта тепловых сетей. Суть этой методики сводится к разработке алгоритма, позволяющего ранжировать все участки тепловых сетей по критерию, определяющему актуальность вывода теплопровода в ремонт: чем данный критерий выше, тем более остро стоит задача реконструкции объекта тепловой сети.

При выполнении программ реконструкции и капитального ремонта 2006-2010 гг., составленных на основании данной методики, наблюдается снижение повреждаемости тепловых сетей (рис. 3).

Алгоритм расчета предлагаемого критерия учитывает две группы факторов, первая из которых определяет техническое состояние трубопроводов, а вторая - значимость последствий от возможных технологических отказов при работе в зимний период.

В первую очередь при выборе участка реконструкции следует учитывать техническое состояние тепловых сетей: чем больше степень физического износа трубопроводов, тем выше приоритет, определяющий срочность вывода рассматриваемого участка теплосети в реконструкцию. Большую сложность представляет определение степени физического износа трубопроводов. Детально обследовать на этот предмет все тепловые сети (особенно при подземной прокладке) практически невозможно. Исключение составляют те участки тепловых сетей, которые ежегодно диагностируются методами неразрушающего контроля и методами внутритрубной диагностики, позволяющими с различной степенью достоверности определять участки трубопроводов с критической величиной остаточного ресурса.

К первой группе факторов, связанных с техническим состоянием трубопроводов, относятся срок службы и удельная повреждаемость трубопроводов. Повреждаемость наиболее точно характеризует эксплуатационное состояние участка тепловой сети. При расчете критерия, связанного с повреждаемостью, учитывается не только актуальная удельная повреждаемость, но и скорость увеличения числа дефектов на рассматриваемом участке тепловой сети, которая в свою очередь зависит от вредного влияния на трубопроводы теплосети внешних факторов, ускоряющих их коррозионный износ:

¦подтапливание труб грунтовыми водами в каналах и тепловых камерах (следует обратить внимание на высокую коррозионную активность воды из реки Невы);

¦наличие смежных коммуникаций, создающих сильные электромагнитные поля (электрических кабелей, ЛЭП, трамвайных линий, газопроводов и опасного влияния блуждающих токов, выявленных по результатам замеров электрического потенциала трубопроводов);

¦агрессивность сетевой воды, которая зависит от состояния водоподготовительных установок на теплоисточнике, снабжающем данную сеть (агрессивность сетевой воды ежегодно определяется по результатам обработки индикаторов коррозии, устанавливаемых на трубопроводах).

Вредное влияние на участок тепловой сети совокупности вышеперечисленных факторов приводит к росту повреждаемости и сокращению срока службы трубопроводов по сравнению с нормативным.

Актуальность реконструкции теплопровода возрастает, если планы перспективного развития системы теплоснабжения города предусматривают увеличение пропускной способности участка тепловой сети.

Ко второй группе факторов, которые учитываются при формировании адресных программ реконструкции и капитального ремонта, относятся следующие:

¦технологическая значимость данного участка тепловой сети, которая напрямую связана с величиной прогнозируемого недоотпуска тепловой энергии при аварийном устранении повреждения на трубопроводе в зимний период;

¦социальная значимость, которая определяется тяжестью возможных социально-экономических последствий аварийных утечек из трубопроводов при возникновении дефектов.

Социальная значимость возрастает в случае, если трубопроводы проходят по проезжей части проспектов с интенсивным движением транспорта, рядом с выходами/входами из метрополитена, вблизи мест массового скопления людей (остановок общественного транспорта, школ, поликлиник).

При составлении программы реконструкции тепловых сетей необходимо руководствоваться принципом минимизации экономического ущерба и отрицательных социальных последствий, связанных с аварийными ситуациями на тепловых сетях (в первую очередь, в зимний период).

Опыт использования геоинформационной модели тепловых сетей

Тепловые сети Санкт-Петербурга связаны в единую систему, для управления которой очень важны пространственные факторы: конфигурация и протяженность тепловых сетей; удаленность от теплоисточников и насосно-перекачивающего оборудования; местоположение сетей; взаимное положение относительно других подземных коммуникаций города и объектов теплоснабжения.

Для использования методики расчета критерия, определяющего эксплуатационное состояние участка тепловой сети, необходимо иметь соответствующую расчетную модель тепловых сетей, состоящую из «элементарных» участков теплопроводов, в пределах которых сохраняются постоянными основные характеристики трубопроводов (год последней замены, тип прокладки), расход транспортируемого теплоносителя, а также другие факторы, по которым осуществляется расчет критерия вывода участка в ремонт.

Для предприятия ОАО «Теплосеть Санкт-Петербурга» реализовать разработанную методику удалось с использованием геоинформационной модели тепловых сетей ГИАС «Теплосеть».

ГИАС «Теплосеть» использует в своей работе большое количество разнородных данных:

¦положение участков трубопроводов на карте города (пространственная модель тепловых трасс);

¦основные характеристики трубопроводов (годы прокладки, диаметры, тип изоляции, тип прокладки и др.);

¦информация по возникшим дефектам на трубопроводах за последние несколько лет;

¦дополнительная информация об участках трубопроводов (результаты диагностики методами неразрушающего контроля, вредное влияние внешней среды, социальная значимость и др.);

¦расходы теплоносителя, перекачиваемого по каждому участку тепловых сетей, для определения их технологической значимости (из результатов гидравлического расчета эксплуатационного режима системы теплоснабжения).

Все эти данные введены в систему и с помощью постоянного режима коррекции и редактирования, в соответствии с происходящими изменениями, поддерживаются актуальными и достоверными, что очень важно для процессов принятия решения. В ГИАС «Теплосеть» проводится техническая паспортизация и инвентаризация сетей, отображение текущего состояния тепловых сетей, ведение статистики и анализ повреждаемости.

В настоящее время заносится информация по внутриквартальным тепловым сетям, переданным в собственность компании городским предприятием ГУП «ТЭК СПб». По каждому кварталу на основании полученной исполнительной документации, тепловизионной аэрофотосъемки, карт города, информации эксплуатационных районов уточняется положение тепловых сетей и зданий в ГИАС «Теплосеть», определяются узловые элементы и присваиваются корректные названия, уточняются адреса потребителей.

По данным повреждаемости, наличия рядом проходящих коммуникаций, коррозионных измерений, в ГИАС «Теплосеть» формируются слои, сопоставление которых позволяет выявить участки трубопроводов тепловых сетей с высокой повреждаемостью вследствие влияния на них вредных факторов. Таким образом, учитываются фактические параметры трубопроводов, эксплуатационные параметры транспортируемого теплоносителя, трассировка теплопроводов относительно городских улиц и социально значимых объектов, данные замеров электрического потенциала трубопроводов.

Каждому участку тепловой сети присваивается ряд значений, по которым рассчитывается общий суммарный бал «важности» участка и формируется перечень участков, проранжированных по «важности» (см. таблицу).

Полученные данные позволяют определить очередность вывода участков тепловых сетей в ремонт, на основании чего формируются адресные программы реконструкции и капитального ремонта тепловых сетей. При этом планирование реконструкции тепловых сетей, выработавших нормативный срок службы, происходит с учетом городских адресных координационных программ реконструкции улиц и планов перспективного развития системы теплоснабжения Санкт-Петербурга.

Для тепловых сетей, не выработавших нормативный срок службы, но имеющих низкий остаточный эксплуатационный ресурс планируется проведение диагностических обследований с целью определения технического состояния трубопровода, необходимости капитального ремонта участка тепловой сети, строительства установок электрохимической защиты.

На базе ГИАС «Теплосеть» автоматизирован процесс составления ежегодных программ реконструкции и капитального ремонта. Используя введенную информацию и заложенную методику, система рассчитывает значение численного критерия для каждого элемента пространственной модели. Затем на основе дополнительной информации об общем объеме возможных ремонтов, минимальной протяженности участков ремонта, расстояний между участками ремонта, происходит объединение отдельных элементов пространственной модели в участки ремонта. Результаты работы представляются в графическом (рис. 4) и табличном виде.

Перечень сформированных участков при необходимости может быть отредактирован специалистами и таким образом сформирована окончательная программа реконструкции и капитального ремонта тепловых сетей.

Выводы

1.Планирование работ по реконструкции и капитальному ремонту тепловых сетей предполагает решение оптимизационной задачи. Выделенные средства необходимо направлять на реконструкцию тех участков тепловых сетей, которые наиболее остро нуждаются в замене.

2. Очередность вывода в ремонт определяется эксплуатационным состоянием трубопроводов и значимостью последствий от возможных технологических отказов при работе в зимний период.

3.На предприятии «Теплосеть Санкт-Петербурга» формирование адресных программ происходит с использованием программного комплекса ГИАС «Теплосеть», который позволяет не только визуализировать имеющуюся техническую информацию на карте города, но и автоматизировать процесс составления программ реконструкции и капитального ремонта тепловых сетей.

4. Максимально эффективное использование денежных средств на реконструкцию и капитальный ремонт ведет к снижению повреждаемости и, как следствие, к уменьшению недоотпуска тепловой энергии потребителю.

Размещено на Allbest.ru