Теплоснабжение больших городов

Рис. 1.2. Схема, иллюстрирующая ведомственную принадлежность элементов СЦТ (вариант) 1 — ТЭЦ; 2 — котельная; 3 — центральный тепловой пункт (ЦТП) зданий местных советов; 4 — индивидуальный тепловой пункт (�ТП) зданий местных советов; 5 — ЦТП промпредприятий; 6 — �ТП промпредприятий; I — РАО «ЕС Россия»; II — промышленное министерство; III — топливно-энергетический комплекс; IV — жилищные организации. Недостаток применяемого метода распределения тепловой энергии по многочисленным тепловым пунктам особенно проявляется в критических ситуациях, когда по тем или иным причинам температура воды, подаваемой от теплоисточника, оказывается ниже требуемой. В эти периоды вмешательство персонала потребителей в регулировку сети при невозможности действенного контроля со стороны персонала теплоснабжающей организации приводит к нарушениям гидравлического режима, к возможности возникновения аварий. Свыше 80% тепловых пунктов присоединялось в СССР по зависимой схеме с помощью водоструйных насосов-элеваторов. Предложенный в 20 гг. элеватор представляет собой простое и надежное устройство, но вместе с тем принцип его действия находится в противоречии с условиями местного автоматического регулирования расхода тепла на отопление: элеватор работает практически с постоянным коэффициентом смешения, а при местном автоматическом регулировании (для предотвращения разрегулировки абонентских систем отопления) этот коэффициент должен быть переменным. Для индивидуального автоматического регулирования теплоотдачи нагревательных приборов малопригодны вертикальные однотрубные системы водяного отопления, наиболее распространенные в массовом жилищном строительстве во времена СССР. �з-за высокой остаточной теплоотдачи нагревательных приборов (при закрытии регулирующего органа), существенного взаимного влияния приборов при работе регуляторов и других факторов возможности эффективного индивидуального регулирования в этих системах оказываются весьма низкими. �, наконец, следует отметить, что технологические схемы районных водогрейных котельных, выполненные по типовым проектам, не отвечают требованиям комплексной автоматизации систем теплоснабжения. Эти схемы ориентированы на качественный график отпуска тепловой энергии, т. е. на поддержание постоянного расхода воды в подающем трубопроводе (или постоянного напора на коллекторах котельной). Вместе с тем, в автоматизированных системах теплоснабжения при местном автоматическом регулировании у потребителей, а также в условиях совместной работы нескольких источников на общие тепловые сети гидравлический режим в тепловой сети на выходе из котельной должен быть переменным. �з изложенного следует, что все звенья системы теплоснабжения (источник, тепловые сети, тепловые пункты, абонентские системы отопления) проектировались без учета требований автоматизации управления режимами их работы. В связи с этим на практике при выборе возможных технических решений по автоматизации существующей системы теплоснабжения (учитывая ее несовершенство как объекта управления) приходится отступать от оптимального (по эффективности управления) варианта, идти на определенные компромиссы, а в ряде случаев учитывать необходимость выполнения серьезных реконструктивных мероприятий. Важной особенностью большинства городских систем централизованного теплоснабжения является то, что ее отдельные звенья (источник—сети—абонент), функционально связанные между собой в едином технологическом процессе производства — потребления тепловой энергии, разобщены в организационном отношении, так как находятся в ведении различных организаций с различными формами собственности. Для иллюстрации на рис. 1.2 показан конкретный вариант организационной структуры управления системы теплоснабжения большого города, из которого видно, что ТЭЦ и районные котельные, тепловые сети, узлы присоединения абонентов, теплопотребляющие установки этой системы находятся в ведении многих организаций. Указанное обстоятельство, естественно, не может не учитываться при создании автоматизированных систем управления теплоснабжением. Как известно, одним из важнейших свойств больших систем в энергетике является их экономическая устойчивость, т. е. пропорциональность зависимости приведенных затрат от внешних факторов. Учитывая неполноту и недостаточную достоверность исходных данных о количественных значениях технико-экономических показателей разрабатываемых автоматизированных систем теплоснабжения, принципиально невозможно выбрать один оптимальный по финансовым затратам вариант. Речь может идти о сравнительной оценке достаточно большого количества вариантов, по которым приведенные затраты находятся в зоне примерно равноэкономичных значений. При этом должны быть приняты во внимание дополнительно такие факторы, как надежность функционирования автоматизированных систем, удобство в обслуживании, совместимость с организационными формами эксплуатации, дефицитность оборудования, степень риска при использовании новых технических решений, уровень подготовки персонала и др. Ввиду невозможности формализованного описания и строгой количественной оценки всех перечисленных факторов характер и совершенство принятого технического решения в конечном итоге будет существенно зависеть от опыта и интуиции разработчика. Пути совершенствования управления режимами теплоснабжения и отопления Многообразие условий теплоснабжения обусловливает неоднозначность принципиальных решений, используемых при выборе методов, уровней и технических средств автоматизации. �х выбор зависит от назначения отапливаемых зданий и сооружений, характера теплоснабжающей системы, природно-климатических, социальных и других факторов. Вместе с тем анализ отечественного и зарубежного опыта позволяет составить представление о путях научно-технического прогресса в рассматриваемой области и сформулировать требования, предъявленные к современным автоматизированным системам теплоснабжения. Режимы отпуска тепловой энергии в этих системах должны быть маневренными и гибкими, учитывать многообразие возмущающих воздействий на функционирование системы и специфические условия температурного режима отдельных потребителей, рационально использовать динамические свойства составляющих ее звеньев, основываться на рациональном сочетании нескольких ступеней управления (на источнике, в тепловых сетях и в абонентских установках, см. табл. 1.2), обеспечивать возможность программного изменения температуры воздуха в зданиях, предусматривать параллельную работу нескольких источников на общие тепловые сети и участие теплоэлектроцентралей в прохождении пиков (провалов) электрической нагрузки. При этом затраты на производство и распределение тепловой энергии с учетом взаимосвязей между источниками тепла и электроэнергетической системой, а также между различными системами инженерного обеспечения населенных мест, промышленных узлов, отдельных зданий должны быть минимальными. Краткая характеристика основных задач, решаемых автоматизированной системой управления технологическими процессами теплоснабжения, приведена в табл. 1.3. К сожалению, как было отмечено выше, существующая структура построения систем централизованного теплоснабжения больших городов, сложившаяся еще в довоенные годы, имеет существенные недостатки и не является оптимальной для условий комплексной автоматизации. Для устранения указанных недостатков были предложены новые принципы построения тепловых сетей. От тепловых источников прокладывается кольцевая магистральная тепловая сеть, разделенная задвижками на секции с телеуправлением, к которой через контрольно-распределительные тепловые пункты (КРП) оптимальной мощностью 25—50 МВт присоединяются распределительные тепловые сети жилых микрорайонов или промышленных комплексов. Опыт эксплуатации систем теплоснабжения Харькова и Челябинска показал преимущества такого решения: повышение управляемости сетей, возможность рационального сочетания центрального и децентрализованного регулирования, повышение живучести системы в экстремальных ситуациях. С целью повышения технологических возможностей местного автоматического регулирования следует при автоматизации теплопотребляющих установок отказаться от традиционной элеваторной схемы и ориентироваться на другие технологические схемы абонентских тепловых вводов: независимые — с присоединением абонентских систем отопления через теплообменные аппараты либо зависимые — с присоединением их с помощью смесительных циркуляционных насосов.