Размещено на http://allbest.ru

Планирование работ по капитальному ремонту и реконструкции на тепловых сетях

Введение

тепловая сеть реконструкция

Предприятие «Тепловая сеть» филиала «Невский» ОАО «ТГК-1» (далее Предприятие) обслуживает в Санкт-Петербурге и Ленинградской области свыше 800 км трубопроводов (в однотрубном исчислении) со средним диаметром 500-600 мм. При этом трубопроводы тепловых сетей подземной прокладки составляют 90% от их общей протяженности. Это означает, что большая часть трубопроводов недоступна для визуально-измерительного контроля их технического состояния.

В настоящее время нормативный срок службы тепловых сетей директивно определен равным 25 годам. Этим же временным интервалом задан и срок полной амортизации оборудования тепловых сетей, но во многих случаях он не соответствует реальному эксплуатационному ресурсу трубопроводов тепловых сетей. Снижению нормативного срока службы способствует наличие ряда факторов, ускоряющих процесс коррозионного износа трубопроводов: высокий уровень грунтовых вод; высокая коррозийная активность грунта; наличие большого числа сопутствующих подземных коммуникаций (вредное влияние кабелей постоянного тока ЛКС, телефонных линий, газопровода, водопровода, канализации); вредное влияние электротранспорта. Все перечисленные коррозионные факторы приводят, в конечном итоге, к повышенной повреждаемости тепловых сетей.

В настоящее время из всех принадлежащих Предприятию трубопроводов 26% полностью выработали свой нормативный ресурс, и каждый год в эту категорию переходят те тепловые сети, которые эксплуатируются около 25 лет (рис. 1). Для качественного повышения надежности теплоснабжения необходимо за короткое время заменить от 200 до 300 км трубопроводов, что не реализуемо, исходя из технических и финансовых возможностей Предприятия. Средства, ежегодно выделяемые теплоснабжающей организации на реконструкцию и капитальный ремонт, обеспечивают выполнение замены не более 40-50 км трубопроводов. Поэтому программа реконструкции и модернизации тепловых сетей рассчитана на несколько лет, в течение которых надежность системы теплоснабжения должна постоянно повышаться.

В этих условиях планирование работ по реконструкции и капитальному ремонту на ближайшую перспективу (следующий год) предполагает решение оптимизационной задачи, которая состоит в следующем: направить выделенные теплоснабжающей организации средства 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 теплоснабжающей организации необходимо руководствоваться множеством факторов, в большинстве своем не поддающихся численной оценке.

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 тепловых сетей в капитальный ремонт. 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 (МНК), позволяющими с различной степенью достоверности определять участки трубопроводов с критической величиной остаточного ресурса. На Предприятии используется несколько МНК, такие как: метод акустической эмиссии; акустический метод разработки НПК «Вектор»; ультразвуковой метод диагностики Wavemaker; метод тепловизионной аэросъемки (более подробно об опыте использования этих методов на Предприятии см. статью А.И.Хейфеца «Внедрение системы мониторинга состояния технологического оборудования тепловых сетей, опыт и перспектива использования», журнал «НТ», 2008, № 4, с. 42-46 - прим. ред.).

В то же время, с достаточной степенью достоверности оценить физический износ трубопроводов можно и по косвенным признакам, таким как: срок службы; удельная повреждаемость; наличие вредных факторов, способствующих ускоренному коррозионному износу.

Хотя степень коррозионного износа трубопроводов и является определяющим фактором при планировании сроков замены участка трубопровода тепловой сети, этот фактор далеко не единственный. При составлении программы реконструкции тепловых сетей необходимо также руководствоваться принципом минимизации экономического ущерба и отрицательных социальных последствий, связанных с аварийными ситуациями на тепловых сетях (в первую очередь, в зимний период).

Таким образом, принимая решение об очередности вывода участка тепловых сетей в капитальный ремонт, необходимо руководствоваться многими разнородными факторами, методики численной оценки которых отсутствуют.

Поэтому 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 существование, носит субъективный характер и в ряде случаев не позволяет убедительно обосновать, почему именно данный участок включен в программу реконструкции, а не другой. 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. Причем часто значительное число повреждений давали участки тепловых сетей, по тем или иным соображениям исключенные из программы реконструкции и перенесенные на более поздний срок.

Стремление в кратчайшие сроки решить поставленную перед ОАО «ТГК-1» задачу кардинального повышения надежности системы теплоснабжения г. Санкт-Петербурга привело к осознанию необходимости разработки, на основании всей имеющейся информационной базы, такой методики составления ежегодных программ реконструкции и капитального ремонта, которая обеспечила бы максимальное повышение эффективности использования выделяемых на эти цели средств.

1.О разработанной методике. Первые результаты

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 некоему критерию, определяющему актуальность вывода теплопровода в ремонт: чем данный критерий выше, тем более остро стоит задача его реконструкции.

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

К первой группе факторов относятся:

1. Срок службы трубопроводов.

2. Удельная повреждаемость трубопроводов.

3. Вредное влияние на теплосеть внешних факторов, ускоряющих коррозионный износ трубопроводов (в том числе выявленных при диагностике МНК).

4. Вредное влияние на трубопроводы агрессивности сетевой воды, которая определяется состоянием водоподготовительных установок на теплоисточнике, снабжающем данную сеть.

5. Актуальность реконструкции данного участка трубопровода с целью увеличения его пропускной способности в соответствии с планами перспективного развития системы теплоснабжения.

Ко второй группе факторов относятся:

6. Технологическая значимость данного участка тепловой сети, которая напрямую связана с величиной прогнозируемого недоотпуска тепловой энергии при аварийном устранении повреждения на трубопроводе в зимний период.

7. Социальная значимость, которая определяется тяжестью возможных социально-экономических последствий аварийных вытеканий из трубопроводов при возникновении дефектов (значение этого фактора зависит, в первую очередь, от ситуационного положения трассы прокладки теплопровода).

Для каждого из вышеперечисленных факторов был определен свой критерий численной оценки (Ki), а итоговый критерий актуальности вывода участка тепловой сети в ремонт (KУ) определяется как комбинация этих частных критериев по формуле: 7

К^^+МчР+УКй).

Для расчета частных критериев (Ki=3i) разработаны алгоритмы, учитывающие фактические параметры трубопроводов, эксплуатационные параметры транспортируемого теплоносителя, трассировку теплопроводов относительно городских улиц и социально значимых объектов, данные замеров электрического потенциала трубопроводов. Принципиально число критериев может быть увеличено.

Для использования данной методики 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 реализовать разработанную методику удалось с использованием имеющейся геоинформационной модели тепловых сетей. На ее основе была создана и функционирует «Информационно-аналитическая система определения остаточного ресурса трубопроводов» («ИАС ОРТ»), которая позволяет автоматизировать процесс составления ежегодных программ реконструкции и капитального ремонта.

«ИАС ОРТ» использует в своей работе большое количество разнородных данных:

* пространственная модель тепловых трасс -положение участков трубопроводов на карте города;

* 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 МНК, 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. На рис. 2 приведен внешний вид программной части системы.

Помимо решения целого ряда задач «ИАС ОРТ», очевидна и автоматизация процесса составления ежегодных программ реконструкции и капитального ремонта на ее базе. Действительно, большое количество объектов, по каждому из которых необходимо задавать все параметры, необходимые для реализации методики, превращают расчет по выделению участков, требующих первоочередного вывода в капитальный ремонт, в занятие чрезмерно рутинное и требующее больших временных затрат.

Процесс составления ежегодных программ проходит по следующему сценарию. 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. На рис. 3 приведен результат работы в табличном и графическом виде. Перечень сформированных участков, при необходимости, может быть отредактирован специалистами и таким образом сформирована окончательная программа реконструкции и капитального ремонта тепловых сетей.

Эффект от внедрения «ИАС ОРТ» на Предприятии «Тепловая сеть» филиала «Невский» ОАО «ТГК-1» можно оценить по итогам прохождения отопительного сезона 2007-2008 гг. (после выполнения программы реконструкции, составленной на основании описанной методики), путем сравнения данных о повреждаемости тепловых сетей и недоотпуску тепловой энергии за этот период с аналогичными данными за предыдущий отопительный сезон. Результаты такого сравнения показывают, что число аварийных отключений на тепловых сетях из-за повреждений трубопроводов, а также связанный с этими отключениями недоотпуск тепловой энергии снизились в отопительном сезоне 2007-2008 гг. примерно на 40%.

Размещено на Allbest.ru