ГЛАВА 3 РАСЧЁТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЁЖНОСТИ ПО МЕТОДИКЕ РД-7-ВЭП

Категории потребителей тепла

Потребителей тепла по надежности теплоснабжения следует делить на три категории:

Первая категория - потребители, не допускающие перерывов в подаче расчетного количества тепла и снижения температуры воздуха в помещениях ниже предусмотренных ГОСТ 30494-96 или договором между поставщиком и потребителем тепла.

Например, больницы, родильные дома, детские дошкольные учреждения с круглосуточным пребыванием детей, картинные галереи, химические и специальные производства, шахты, операционные, реанимационные помещения и т.п.

Вторая категория - потребители допускающие временное снижение температуры в отапливаемых помещениях:

а) жилых и общественных зданий - до +12 °С;

б) промышленных зданий - до +8 °С;

Третья категория - остальные потребители. Например, временные здания и сооружения, вспомогательные здания промышленных предприятий, бытовые помещения и т.п.

Тепловые нагрузки при отказах

При авариях (отказах) на источнике тепла на его выходных коллекторах в течение всего ремонтно-восстановительного периода должна обеспечиваться:

подача 100 % тепла потребителям первой категории (если иные режимы не предусмотрены договором);

заданный потребителем аварийный режим расхода пара и технологической горячей воды;

заданные потребителем, аварийный тепловой режим работы не отключаемых вентиляционных систем;

среднечасовой расход тепла за отопительный период на горячее водоснабжение (при невозможности его отключения);

подача тепла на отопление и вентиляцию жилищно-коммунальным и промышленным потребителям второй и третьей категории в размерах, указанных в таблице 1.

Таблица 3.1

Примечание: Таблица составлена при температурах наружного воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92.

Резервирование

Следует рассматривать следующие способы резервирования:

· применение на источниках тепла рациональных тепловых схем с дублированными связями, обеспечивающих заданный уровень готовности энергетического оборудования;

· установку резервного оборудования;

· организацию совместной работы нескольких источников тепла на единую систему транспорта тепла;

· внедрение взаимного резервирования источников тепла и тепловых сетей смежных СЦТ,

· устройство резервных насосных и трубопроводных связей,

· установку баков-аккумуляторов и т.п.

При подземной прокладке тепловых сетей в непроходных каналах и бесканальной прокладке величина резервной подачи тепла для обеспечения внутренней температуры воздуха в отапливаемых помещениях жилищно-коммунальных и промышленных потребителей второй и третьей категорий в размерах, указанных в таблице 4.2.

Таблица 3.2

Примечания:

1. Температура внутреннего воздуха в помещениях принята:

+18 °С - для районов с расчетной температурой наружного воздуха для отопления выше -30 °С

+20 °С - для районов с расчетной температурой наружного воздуха для отопления ниже -30 °С.

2. Коэффициент аккумуляции зданий принят β = 40.

Участки надземной прокладки протяженностью до 5 км допускается не резервировать. Исключение составляют трубопроводы диаметром 1200 - 1400 мм в районах с расчетными температурами воздуха для проектирования отопления ниже минус 40 °С.

Резервирование подачи тепла по тепловым сетям, прокладываемым в тоннелях и проходных каналах, допускается не предусматривать.

Для потребителей 1 категории следует предусматривать установку местных резервных источников тепла (стационарных или передвижных). Допускается при соответствующем обосновании предусматривать схему резервирования, обеспечивающую при отказах подачу тепла от смежных СЦТ.

Для резервирования теплоснабжение промышленных предприятий допускается предусматривать местные источники тепла.

Действующие указания. по расчету показателей готовности

В эксплуатационной практике в соответствии с методическими указаниями Госэнергонадзора: МУ 34-70-171-87 «Методические указания по определению готовности систем теплоснабжения к прохождению отопительного сезона», расчетная подготовленность теплофикационной системы к функционированию определяется:

· сбалансированностью тепловой мощности источника тепла и тепловых нагрузок;

· соответствием мощности подпиточных устройств величине потерь сетевой воды теплофикационной системой;

· качеством подпиточной и сетевой воды, определенным «Нормами качества подпиточной и сетевой воды...»;

· обеспеченностью источника тепла топливом;

· выполнением к установленному сроку (за 20 дней до начала отопительного сезона) в полном объеме текущих и плановых ремонтно-восстановительных и профилактических работ по подготовке всех звеньев теплофикационной системы к отопительному сезону: источников тепла, тепловых сетей, систем регулирования и теплоиспользования потребителей.

Методические указания Госэнергонадзора, разработанные 26 лет назад, устарели и отражают лишь расчетное (желаемое) состояние теплофикационной системы.

Надежность

Способность проектируемых и действующих источников тепла, тепловых сетей и в целом СЦТ обеспечивать в течение заданного времени требуемые режимы, параметры и качество теплоснабжения (отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, а также технологических нужд предприятий в паре и горячей воде), следует определять по трем показателям (критериям):

безотказности [Р], т.е. вероятности безотказной работы системы, ее способности не допускать отказов, приводящих к падению температуры в не угловых отапливаемых помещениях ниже +12 °С, более установленного нормативом числа раз за 100 лет;

готовности [Е], т.е. вероятности исправного состояния системы, ее готовности не допускать отказов, приводящих к падению температуры в не угловых отапливаемых помещениях ниже расчетной внутренней температуры, более установленного нормативом числа часов в год;

живучести [Ж], т.е. способности системы сохранять свою работоспособность в экстремальных условиях, а также после длительных остановок (более 54 часов).

Далее в лабораторной работе будут рассмотрены основные расчётные формулы и сам расчёт реализованный в среде Microsoft Excel 2007 по двум показателям надёжности: безотказности и готовности.

Безотказность

При проектировании - это основной показатель соответствия предлагаемых в проекте технических решений нормативному требованию к безотказности.

В эксплуатации - это показатель способности СЦТ к безотказной работе при текущем техническом состоянии СЦТ.

Вероятность безотказной работы [Р] определяется по формуле:

Р = е^-ω,                                               (3.1)

где:

ω - плотность потока учитываемых отказов, сопровождающихся снижением подачи тепла потребителям:

ω = a · m · K_с · d^0,208, 1/год. км                         (3.2)

где:

а - эмпирический коэффициент. При нормативном уровне безотказности а = 0,00003;

m - эмпирический коэффициент потока отказов, полученный на основе обработки статистических данных. Принимается равным 0,5 при расчете безотказности и 1,0 при расчете готовности;

К_с - коэффициент, учитывающий старение (утрату ресурса) конкретного участка теплосети. При проектировании К_с = 1. Во всех других случаях коэффициент старения рассчитывается в зависимости от времени эксплуатации по формуле:

К_с = 3 · И^2,6                                                                     (3.3)

И = n/n₀                                             (3.4)

где:

И - индекс утраты ресурса;

n - возраст теплопровода;

n₀ - расчетный срок службы трубопровода.

Значения К_с при расчетном сроке службы трубопровода, например, 30 лет даны в табл. 3.3.

Таблица 3.3 Коэффициент старения трубопровода в зависимости от числа лет эксплуатации

Нормативные (минимально допустимые) показатели надежности установлены в 1976 году на Всесоюзной конференции по теплоснабжению в г. Минске. В частности, вероятность безотказной работы для:

источника тепла  - р_ит = 0,97 (3 отказа за 100 лет);

тепловых сетей  - р_тс = 0,90 (10 отказов за 100 лет);

абонента - р_тп = 0,99 (1 отказ за 100 лет);

СЦТ - р_тф = 0,9 · 0,97 · 0,99 = 0,86 (14 отказов за 100 лет).

После десятилетней апробации в проектной практике на основе этих показателей был разработан и введен в действие СНиП 2.04.07-86 и взамен его с 01.09.2003 СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети».

Заказчик вправе устанавливать более высокие показатели безотказности.

Готовность

При проектировании - это показатель соответствия проекта нормативному уровню готовности.

В эксплуатации - это показатель фактического состояния и готовности СЦТ к исправной работе.

Готовность к исправной работе системы определяется по уравнению:

;                                    (3.5)

z₁ - число часов ожидания неготовности СЦТ в период стояния нерасчетных температур наружного воздуха в данной местности;

Определяется по климатологическим данным с учетом способности системы обеспечивать заданную температуру в помещениях;

z₂ - число часов ожидания неготовности источника тепла. Принимается по среднестатистическим данным z₂ ≤ 50 часов;

z₃ - число часов ожидания неготовности тепловых сетей.

z₄ - число часов ожидания неготовности абонента. Принимается по среднестатистическим данным z₄ ≤ 10 часов;

Нормативный (минимально допустимый) показатель готовности к исправной работе, приведенный ниже, также принят в 1976 году на Всесоюзной конференции по теплоснабжению в г. Минске:

;                        (3.6)

z_год - число часов неготовности СЦТ к исправной работе при нормативном (минимальном) значении Е_СЦТ = 0,97 принимается:

z_год = z₁ + z₂ + z₃ + z₄ = 264 часа.                        (3.7)

Заказчик вправе устанавливать более высокие показатели безотказности.