Трудности и пути решения всеохватывающей защиты оборудования систем теплоснабжения в аварийных переходных гидравлических режимах в термических сетях

Канина Л.П., канд. техн. наук,
бригадный инженер ЦЭСТТИ филиала
ОАО «Инженерного центра ЕЭС» — Компания «ОРГРЭС»

Одним из требований нормативных документов: Правила технической эксплуатации электростанций и сетей РФ. М.: СПО ОРГРЭС, 2003 г., 2.04.07-86*, СНиП «Термические сети». М.: Стройиздат,1994., содействующих увеличению надежности и безопасности работы оборудования энергосистем, является требование о необходимости выполнения всеохватывающей защиты оборудования системы теплоснабжения от недопустимых конфигураций давлений в переходных и послеаварийных гидравлических режимах.

Неустановившийся гидравлический режим, определяющий переход гидравлической системы из 1-го стационарного состояния в другое (к примеру, к послеаварийному режиму), именуется переходным гидравлическим режимом.

Зависимо от инерционных параметров трубопроводной системы и черт возмущающего воздействия переходные гидравлические режимы могут иметь нрав гидравлического удара либо квазистационарного режима. Гидравлические удары характеризуются существенными значениями моментальных давлений и вызываются, обычно, аварийным отключением (включением) под нагрузкой сетевых и перекачивающих насосных агрегатов, несанкционированным закрытием (открытием) запорно-регулирующей арматуры, резвыми разрывами теплопроводов, обусловливающими понижение давления в отдельных точках системы теплоснабжения до давления вскипания. Квазистационарные режимы имеют однообразный нрав и вызываются продолжительными возмущениями, к примеру, плановым закрытием головных задвижек при выключении магистралей. В этих режимах опасность, обычно, может представлять конечное давление.

Основополагающие предпосылки методик расчета переходных гидравлических процессов были разработаны еще Н.Е. Жуковским и развиты многими русскими и забугорными учеными.

Исследованиям переходных гидравлических режимов в системах теплоснабжения и средствам защиты оборудования систем теплоснабжения посвящены работы Громова Б.Н., Свинухова Б.И., Сидлера В.Г., Лаврентьева В.Л. В обозначенных работах тщательно изложены способы расчета переходных гидравлических режимов, приведены результаты расчетного и экспериментального исследования переходных гидравлических режимов, показана адекватность применяемых методик расчета реальным физическим процессам.

Для систем теплоснабжения по сопоставлению с другими системами транспорта воды имеет место значимая разница допустимых давлений для различного оборудования систем теплоснабжения. При всем этом меньшее допустимое давление типично для зависимоприсоединенных отопительных установок – не выше 0,6 МПа. Аварийные отключения сетевых насосов, обычно, обусловливают увеличение давления в оборотных теплопроводах, недопустимое для зависимоприсоединенных отопительных установок теплопотребителей. Как следствие, разрывы отопительных устройств вызывают огромные вещественные вреды и суровые социальные трудности. Не считая того, вероятны разрушения сетевых подогревателей и интегрированных теплофикационных пучков в конденсаторах.

Кроме увеличения давления для оборудования системы теплоснабжения представляют опасность резкое понижение давления до давления вскипания теплоносителя и возможность появления следующей нестационарной (резвой) конденсации, сопровождающейся значимым локальным повышением давления. Более нередко встречающаяся аварийная ситуация такового рода – вскипание теплоносителя за водогрейными котлами источников тепла при выключении сетевых насосов и следующая нестационарная конденсация (конденсационные удары) при повторном пуске сетевых насосов либо включении запасного насоса. При всем этом вероятны разрушения подающих теплопроводов, ожоговый травматизм персонала. Не считая того, существенную опасность представляет понижение давления в переходных гидравлических режимах на поглощающих патрубках сетевых насосов до давления кавитации. Срыв в работе сетевого насоса и следующий выход из режима кавитации сетевого насоса обусловливает резкий рост давления, которое, распространяясь по системе теплоснабжения со скоростью звука, может вызвать разрушение теплопроводов. Подобные режимы были зафиксированы в неких системах теплоснабжения.

Возможность появления неустановившихся гидравлических режимов, сопровождающихся недопустимыми давлениями по условиям прочности оборудования, обусловливает необходимость внедрения способов защиты в обозначенных режимах. Для защиты оборудования систем теплоснабжения разработаны и употребляются разные противоударные устройства и мероприятия. Наибольшее применение отыскали быстродействующие сбросные устройства: гидрозатворы-переливы, быстродействующие сбросные клапаны, мембрано- предохранительные устройства.

Долголетняя работа профессионалов ОАО «ВНИПИэнергопром», «Компании ОРГРЭС» и других организаций позволила выполнить разработку и внедрение мероприятий по защите оборудования систем теплоснабжения от недопустимых конфигураций давлений в переходных гидравлических режимах.

Разработанные системы защит от недопустимых давлений в переходных гидравлических режимах внедрены в действующих системах теплоснабжения ряда городов: Москва, Кострома, Кисловодск, Ульяновск, Нерюнгри, Саратов, Рязань, Тюмень, Томск, Омск, Петропавловск- Камчатский, Владивосток, Сургут, Нижневартовск, Санкт-Петербург, Кемерово, Железноводск, Чебоксары, Нижнекамск, Ижевск, Белгород, Минск, Харьков, Кишинев, Таллин, Шяуляй, Рига, Тарту и др.

Выбор защитных устройств и мероприятий в системах теплоснабжения нужно производить на базе расчетных данных и (либо) экспериментальных исследовательских работ переходных гидравлических режимов при более нередко встречающихся в практике эксплуатации возмущениях, вызванных отказами в работе оборудования систем централизованного теплоснабжения.

Защита оборудования в технологически и гидравлически единой системе теплоснабжения должна быть всеохватывающей для того, чтоб предупредить появление недопустимых давлений на оборудовании всех частей системы теплоснабжения (источника тепла, термических сетей, систем теплопотребления) и учитывать взаимовлияние средств защиты, установленных в разных точках системы теплоснабжения. Необходимо подчеркнуть, что вопросы защиты оборудования систем теплоснабжения от недопустимых давлений в переходных гидравлических режимах должны решаться, в особенности для источников тепла, вместе с вопросами нарушения электроснабжения электродвигателей сетевых насосов и анализа соответственных систем защиты в схемах электроснабжения источника тепла. Внедрение противоударных устройств, просит внесения конфигураций в имеющиеся схемы защиты и автоматизации источников тепла и насосных станций (к примеру, внедрение автоматики включения резерва (АВР) сетевых насосов, уставки защиты малого напряжения на отключение электродвигателей сетевых насосов, изменение схем рассечки термических сетей на гидравлически изолированные зоны и др.).

Раздельно следует разглядеть вопрос о внедрении средств защиты без подготовительного обоснования (расчетного либо экспериментального) системы защит и определения требований к конструктивным характеристикам и настройке противоударных устройств. Избранные ошибочно средства защиты или просто не обеспечивают защиту оборудования системы теплоснабжения в аварийных переходных гидравлических режимах, или могут привести к развитию аварии. Нужно принять во внимание, что установка сбросного устройства должна не только лишь обеспечивать защиту теплопотребляющих установок в аварийных переходных гидравлических режимах, но также не ухудшить аварийную ситуацию при частичном выключении сетевых насосов источника тепла. Так, к примеру, при аварийном выключении сетевых насосов первой ступени и срабатывании сбросного устройства (гидрозатвора) произойдет понижение давления во поглощающем коллекторе сетевых насосов 2-ой степени ТЭЦ. В случае понижения давления до уровня кавитации сетевых насосов 2-ой ступени может появиться срыв в работе сетевых насосов с следующим понижением давления в подающем коллекторе ТЭЦ и на водогрейных котлах. Это в свою очередь может вызвать вскипание высокотемпературной сетевой воды. При выходе сетевых насосов из режима кавитации, или срабатывании электронных защит (АВР) из- за аварийного отключения сетевых насосов (первоначальное возмущение) может быть появление нестационарной конденсации с следующим развитием аварии. При чем время прохождения этих процессов составляет менее 10-20с.

Таким макаром, выбор защитных устройств и мероприятий при аварийных переходных гидравлических режимах в системах теплоснабжения нужно базировать на данных расчетного и (либо) экспериментального исследования переходных гидравлических режимов при более нередко встречающихся в практике эксплуатации возмущениях, вызванных отказами в работе оборудования систем теплоснабжения.

Выводы:

1. Возможность появления аварийных переходных гидравлических режимов, сопровождающихся недопустимыми переменами давления, обусловливает необходимость защиты оборудования систем теплоснабжения в обозначенных режимах. Требования выполнения защиты оборудования ТЭЦ, котельных, термических сетей и потребителей тепла от недопустимых конфигураций давлений в переходных гидравлических режимах предусмотрены в нормативно- технических документах: “Правила технической эксплуатации электростанций и сетей РФ”, 2.04.07-86* СНиП “Термические сети”.

2. Выбор защитных устройств и мероприятий при аварийных переходных гидравлических режимах в системах теплоснабжения нужно базировать на данных расчетных и (либо) экспериментальных исследовательских работ переходных гидравлических режимов при более нередко встречающихся в практике эксплуатации возмущениях, вызванных отказами в работе оборудования систем теплоснабжения.

3. Защита оборудования в гидравлически единой системе теплоснабжения должна быть всеохватывающей, предотвращающей появление недопустимых давлений на оборудовании источника тепла, термических сетей и систем теплопотребления.

4. Вопросы защиты оборудования системы теплоснабжения от недопустимых давлений в переходных гидравлических режимах должны решаться вместе с вопросами вероятных нарушений электроснабжения движков сетевых насосов и устранения того либо другого аварийного перерыва в электроснабжении.

5. По окончании монтажа системы защиты от недопустимых конфигураций давлений нужно проведение натурных испытаний для проверки работоспособности системы защиты и уточнения уставок смонтированной системы защиты в согласовании с РД 153-34.1-20.365-98 (Методические указания по проведению испытаний источников термический энергии и термических сетей в системах централизованного теплоснабжения при нестационарных гидравлических режимах их работы. М.:СПО ОРГРЭС, 2000г.).

6. Нужно уже на стадии выбора схемы теплоснабжения определять места установки насосных станций и запорно-регулирующих устройств и режимы их работы с тем, чтоб при вероятных нарушениях в работе оборудования уменьшить последствия аварийных гидравлических режимов.

РосТепло.ру, http://www.rosteplo.ru

Поглядеть другие доклады с конференции «Термические сети. Современные решения»

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

recuperatio.ru