Одним из существенных факторов, влияющих на безопасность и надежность систем теплоснабжения, является обеспечение защиты трубопроводов [1, 2] и оборудования тепловых сетей и потребителей тепловой энергии от гидравлических ударов, а также от повышения давления сетевой воды сверх допускаемых значений [3].
В системах теплоснабжения гидравлические удары появляются в случае отключения сетевых насосов, ввиду отказов электроснабжения при ошибочном закрытии запорной и регулирующей арматуры, а также из-за повторной конденсации вскипевшего теплоносителя при резких колебаний давления. В нашей стране, исходя из статистики, за год наблюдается более 10 случаев отключения электроснабжения собственных нужд на ТЭЦ и крупных котельных [4]. Значительно чаще происходят сбои в электроснабжении подкачивающих насосных станций, сетевых и подпиточных насосов источников тепловой энергии. Нередко возникают случаи ошибочных действий рабочих, которые и приводят к аварийным ситуациям.
Аварии, обусловленные гидравлическими ударами, сопровождаются массовыми разрывами отопительных приборов потребителей, разрушением теплопроводов, теплофикационного оборудования источника тепловой энергии. Это приводит к порче имущества, травматизму людей и, как правило, к длительному прекращению теплоснабжения, а в период стояния низких температур наружного воздуха – часто к невозможности восстановить теплоснабжение вплоть до потепления с тяжелейшими социальными последствиями. Разрывы сетевых трубопроводов приводят к затоплению помещений ТЭЦ [5].
Рис. 1. Пьезометрический график исследуемого участка тепловой сети
Рис. 2. Изменение расхода сетевой воды на ТЭЦ при отключении 1 ПСН-3(первого подъёма)
Рис. 3. Изменение расхода сетевой воды на ТЭЦ при отключении 1 ПСН-3(первого подъёма)
Во избежание последствий аварий необходимо рассчитать параметры нестационарных гидравлических режимов: расходы сетевой воды в подающей и обратной магистрали, перепад давлений на бойлерах. Расчёты проводятся с помощью программно- расчётного комплекса, моделирующего физические процессы, происходящие при стационарных и нестационарных тепловых и гидравлических режимах работы.
Компьютерная модель, созданная СТЦ ТЭЦ, позволяет сымитировать аварийные ситуации, связанные с отключением/пуском под нагрузкой сетевых насосов.
Ниже приведены результаты расчётов возможных изменений давления при нестационарных гидравлических режимах на участке тепловой сети ТЭЦ – УТ-030-4126:
– отключение одного ПСН с АВР или без АВР не приводит к изменениям давления в СЦТ Сормовской ТЭЦ сверх допускаемых значений (рис.1);
– отключение одного насоса второго подъема (групп СН3А-СН3В или СН4А-4В), как без АВР, так и с АВР может привести к повышению давления в ПСГ как первой, так второй ступеней нагрева свыше допускаемого рабочего давления 8,0 кгс/см2, до 9,4 кгс/см2; в других точках тепловой сети и ТФУ Сормовской ТЭЦ не ожидается изменения давления, выходящих за пределы допускаемых значений (рис. 2,3).
На основе выполненных предварительных расчетов в процессе эксплуатации необходимо:
– во избежание выхода значений давления за пределы допускаемых рабочих параметров ПСГ-1, ПСГ-2 снизить давление сетевой воды в напорном коллекторе насосов второго подъема на 1,4-1,5 кгс/см2 – до значения не выше 6,5 кгс/см2;
– при невозможности обеспечения безопасных режимов работы оборудования в период испытаний без отключения оборудования ТФУ ТЭЦ необходимо: провести испытания в межотопительный период с организацией циркуляции сетевой воды через перемычки и байпасы помимо оборудования с низкими значениями давления, либо ограничиться проведением расчетно-аналитического определения параметров переходных гидравлических режимов.