Размещено на http://www.allbest.ru/

Определение остаточного ресурса тепловых сетей по статистическим данным об авариях

Определение остаточного ресурса тепловых сетей должно характеризовать реальную степень готовности системы и ее элементов к надежной работе в течение заданного временного периода.

Определение готовности обычно проводят с помощью инженерной диагностики - это надежный, но трудоемкий и дорогостоящий метод обнаружения потенциальных мест отказов. Поэтому для определения перечня участков тепловых сетей, которые в первую очередь нуждаются в комплексной диагностике, следует проводить расчет надежности.

Надежность работы действующих тепловых сетей и в целом системы централизованного теплоснабжения, в свою очередь, определяют согласно СНиП 41 -02-2003 по трем показателям (критериям) надежности:

* коэффициент готовности системы (Eг) - вероятность работоспособного состояния системы, ее готовности поддерживать в отапливаемых помещениях расчетную внутреннюю температуру более установленных нормативами числа часов в год;

* вероятность безотказной работы системы (Pтс) - способность системы не допускать отказов, приводящих к падению температуры в отапливаемых помещениях жилых и общественных зданий ниже +12 ОС, в промышленных зданиях ниже +8 ОС, более числа раз, установленных нормативами;

* живучесть системы (Ж) - способность системы сохранять свою работоспособность в аварийных (экстремальных) условиях, а также после длительных остановов (более 54 ч).

Оценка коэффициента готовности и вероятности безотказной работы системы

В основу оценки состояния теплопроводов и определения их остаточного ресурса была положена карта повреждения и критерии оценки остаточного ресурса теплопроводов (табл. 1), предоставленные ОАО «Московская теплосетевая компания» (ОАО «МТК»).

Сложившаяся практика осмотра и фиксирования повреждений в ОАО «МТК» позволяет достаточно объективно отражать состояние тепловых сетей. Однако для определения очередности замены отдельных участков системы теплоснабжения (определения их остаточного ресурса) ОАО «ВНИПИэнергопром» были предложены балльные критерии оценки остаточного ресурса теплопроводов (табл. 2-4).

Эти критерии позволяют определить степень повреждений отдельных участков тепловых сетей по балльной системе, т.е. необходимость и очередность перекладки тепловых сетей рассматриваемых магистралей. Критерии оценки остаточного ресурса теплопроводов экспертны и могут корректироваться по мере накопления исходных данных по повреждениям.

Разработанная ОАО «ВНИПИэнергопром» и ОАО «МТК» программа определения остаточного ресурса теплопровода базируется на данных по повреждениям, зафиксированным ОАО «МТК» на 1219 участках за последние 5 лет.

Программа предусматривает проведение оценки коэффициента готовности и вероятности безотказной работы по отдельным участкам. При этом для них сохраняются нормативные (минимально допустимые) соответствующие показатели согласно СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети».

В основу расчета коэффициента готовности системы Eг и вероятности безотказной работы системы Pтс положено понятие плотности потока отказов щ, 1/(км.год). При этом сама вероятность отказа системы равна произведению плотности потока отказов на длину трубопровода (км) и времени наблюдения (год).

Плотность потока отказов для участка тепловой сети с постоянным диаметром d=const (в метрах):

На рис. 1 показана зависимость коэффициента старения трубопровода kс от срока его службы n. Из рис. 1 видно, что скорость старения сначала плавно возрастает, достигая максимального значения для n=30 лет, и затем начинает убывать. Это связано с тем, что трубопроводы, выдержавшие эксплуатацию более 30 лет, вероятнее всего, находятся в более благоприятных условиях по сравнению с остальными.

Вычисленные на предварительном этапе по формуле (1) плотности потока отказов coj корректируются по статистическим данным аварий за последние 5 лет в соответствии с оценками показателей остаточного ресурса участка теплопровода (табл. 2-4) для каждой аварии на данном участке путем ее умножения на соответствующие коэффициенты.

В связи с тем, что поток отказов элементов систем теплоснабжения составляет однородный процесс Пуассона, характеризуемый стационарностью, отсутствием последействия и ординарностью, плотности потоков отказа для каждого участка суммируются по всем авариям. Вычисляются величины coj', равные сумме плотностей потоков отказов по авариям. тепловой сеть готовность безотказный

Следующий этап вычислений - умножение полученных величин щj” на длину j-го участка lj

После вычисления величины z3 рассчитывается коэффициент готовности для j-го участка по формуле:

Er=(5136-z1-z2-z3-z4)/5136,

где z1 - число часов ожидания нерасчетных температур наружного воздуха в данной местности (для Москвы z1=81,9 ч); z2 - число часов ожидания неготовности источника тепла (при отсутствии данных принимается равным 50 ч); z3 - число часов ожидания неготовности участка тепловой сети; z4 - число часов ожидания неготовности систем теплоиспользования абонента (при отсутствии данных принимается равным 10 ч).

Минимально допустимый показатель готовности систем центрального теплоснабжения к исправной работе согласно п. 6.31 СНиП 41-02-2003 равен 0,97.

С помощью потока отказов щйС вычисляется вероятность безотказной работы Pтс для каждого j-го участка трубопровода в течение одного года:

Pтс=exp(-щjр).

Минимально допустимое значение этого показателя согласно п. 6.28 СНиП 41-02-2003 равно 0,9. В качестве примера работы программы в табл. 5 приведены характеристики участков теплотрассы 7-го района 10-й магистрали ОАО «МТК».

На рис. 2 показана диаграмма, иллюстрирующая результаты табл. 5.

На диаграмме сгруппированы участки с близкими характеристиками. В результате этого оказываются выделенными участки, на которых необходимо в первую очередь провести техническую диагностику. В табл. 5представлены не все участки 7-й магистрали. Отметим также, что в этой таблице некоторые участки (например, к1010 -- 1010/1) с большим сроком службы имеют допустимые показатели по безотказности и готовности, что, по-видимому, связано с тем, что эти участки находятся в лучших условиях эксплуатации по сравнению с остальными. Тем самым оправдывается введение коэффициента старения при сроках службы более 30 лет.

Об обеспечении живучести систем

Перечень мер по обеспечению живучести систем включает следующие мероприятия.

1. Мероприятия организационного характера:

* спуск сетевой воды из систем абонентов;

* организация локальной циркуляции сетевой воды в квартальных тепловых сетях абонентов после ЦТП;

* спуск сетевой воды из тепловых сетей;

* организация заполнения и прогрева системы.

2. Мероприятия конструктивного характера:

* проверка прочности элементов с учетом экстремальных условий;

* обеспечение при проектировании запаса прочности у компенсирующих устройств величины пригруза бесканально проложенных теплопроводов при нерасчетных затоплениях;

* проверка необходимости утепления зданий.

3. Мероприятия по временному теплоснабжению абонентов: временные байпасные надземные линии, передвижные источники тепла и т.п.

Прочностной расчет элементов с учетом живучести необходимо вести по предельным состояниям, а не по обычным для энергетики допускаемым напряжениям (РД 10-249-98).

Понятия надежности и живучести требуют максимально полного учета вероятных концентраций напряжений, включая возможные колебания:

* собственного веса - 1,2-0,9;

* веса изоляции - 1,2-0,9;

* веса и давления грунта - 1,2-0,8;

* снеговых и ветровых нагрузок - 1,4;

* гололедных - 1,3;

* нерасчетных температурных деформаций -1,2-0,8;

* абсолютного минимума температур наружного воздуха- 1,1;

* перегрузок от подвижного состава (СНиП 2.05.03-84).

Размещено на Allbest.ru