CC BY
27
выявление признаков предельного состояния оборудования при котором дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна либо восстановление его работоспособности невозможно или нецелесообразно.
Итогом работы второй ступени диагностики должно стать разделение оборудования на подгруппы, для каждой из которых будут приниматься решения, обозначенные на третьей ступени диагностики.
Третья ступень — комплексное обследование с целью принятия решений:
об учащенном хромотографическом анализе растворенных газов;
о проведении минимального ремонта и замены компонентов для продления срока службы с последующим комплексным обследованием;
о постановке оборудования на постоянный мониторинг технического состояния;
о проведении капитального ремонта или замене оборудования на новое.
Итогом диагностики на третьей ступени должно стать принятие решение о дальнейшей эксплуатации оборудования, основанное на экономических и технических критериях.
Приведенная трехступенчатая система диагностики ВВЭО, включающая в себя электромагнитный контроль, может быть положена в основу разрабатываемых на электроэнергетических предприятиях современных диагностических комплексов, обеспечивающих создание экономически выгодных и надежных систем технического обслуживания и ремонта высоковольтного оборудования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Концепция диагностики электротехнического оборудования подстанций и линий электропередачи электрических сетей |Текст| / ОАО "ФСК ЕЭС". М. - 2004. - 172 с.
2. Поляков, B.C. Оценка эффективности эксплуатации и диагностики высоковольтного электрооборудования [Текст] / B.C. Поляков / ПЭИПК // Методы и средства оценки состояния энергетического оборудования. СПб. 2009. — Вып. 32. — 250 с.
3. Овсянников, А.Г. Стратегии ТОиР и диагностика оборудования [Текст] / А.Г. Овсяников // Новости электротехники. — 2008. — N° 2. — С. 21-28.
4. Силин, Н.В. Контроль состояния электроэнергетического оборудования по спектральным характеристикам его электромагнитного излучения |Текст] / Н.В. Силин // Энергетика. — 2008. — N° 3. - С. 86-91.
УДК620.9:662.92:658.264
А.А.Середкин, М.С. Басс, СЛ. Иванов
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭНЕРГООБСЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ г. ЧИТЫ
Низкая энергоэффективность российской экономики стала одной из главных причин напряженности в энергоснабжении страны. На всех последовательных этапах добычи, переработки, преобразования и распределения энергии первичных источников и на всех ступенях использования энергии в материальном производстве, сфере услуг в целом теряется более половины энергии.
Основная часть научных исследований по проблеме энергосбережения посвящена конкрет-
ным объектам (ТЭЦ, котельные, тепловые сети, теплообменные аппараты и т. п.), в то время как рассмотрение больших комплексов и взаимного влияния входящих в них элементов практически отсутствует. Однако именно комплексный подход (например, исследование проблемы энергосбережения применительно к комплексу «ТЭЦ — потребитель») может дать наибольший энергосберегающий эффект.
В рамках исследования данной проблемы были выполнены энергоаудиты нескольких десят-
ков потребителей, тепловых сетей, проанализированы параметры работы ТЭЦ по отпуску тепла. Подавляющая часть потребителей г. Читы — это жилые, общественные и административные здания, подключенные к теплоснабжению от ТЭЦ (у которых технологическая нагрузка в виде отпуска пара отсутствует). Все потребители, подключенные к теплоснабжению от ТЭЦ, имеют следующие схемы подсоединения: отопление — зависимая схема; горячее водоснабжение — закрытая одно-или двухступенчатая схемы.
Автоматическое групповое и местное регулирование практически отсутствует. В качестве подогревателей горячего водоснабжения в большинстве случаев используются кожухотрубные теплообменники.
Присоединенная тепловая нагрузка ( МВт) по категориям потребителей характеризуется следующим образом:
Жилые здания — 470
Промышленность (отопление и ГВС) — 14
Другие объекты —251
Всего — 735
В соответствии с ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» от 23 ноября 2009 года № 261-ФЗ основными целями энергетического обследования было: получение объективных данных об объеме используемых энергетических ресурсов;
определение показателей энергетической эффективности;
определение потенциала энергосбережения и повышения энергетической эффективности;
разработка перечня типовых, общедоступных мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности с проведением их стоимостной оценки.
Наиболее ярким детальным примером энергоаудита потребителей тепловой энергии стал энергоаудит объектов Читинского государственного университета. ЧитГУ включает в себя 9 учебных корпусов и 4 общежития, подключенные к теплоснабжению в различных частях города. Структура затрат на энергоресурсы и воду в рассматриваемый период 2008—2009 годов представлена на рис. 1. Затраты на все энергоресурсы растут по отношению к предыдущим годам. Это связано с постоянным увеличением тарифов на все виды энергоресурсов. Преобладают затраты
Затраты,
Рис. 1. Структура распределения финансовых затрат ЧитГУ на энергоресурсы и воду
□ — тепловая энергия; Н— электроэнергия; ■ — водопроводная вода
на тепловую энергию, что связано в основном с климатической зоной расположения (продолжительность отопительного периода по СНиП — 238 суток). Учитывая постоянную, относительно пропорциональную тенденцию к росту тарифов на все виды ресурсов, данное распределение будет сохраняться и в дальнейшем. Соответственно при проведении энергоаудита основное внимание было уделено тепловой энергии.
Суммарная расчетная нагрузка системы теплоснабжения — 7,333 Гкал/ч, из которой на отопление приходится 6,519 Гкал/ч (89 %), на горячее водоснабжение — 0,814 Гкал/ч (11%). Годовое фактическое теплопотребление вуза в 2008 году составило 18347 Гкал. Расчетные оценки нормативного потребления тепловой энергии позволяют отметить, что расход тепловой энергии на отопление составляет большую часть — 83 % (15580 Гкал), а на горячее водоснабжение 17 % (3156 Гкал) от общего расчетного теп-лопотребления ЧитГУ. Соответственно приоритетным направлением сбережения тепловой энергии является отопление.
В ходе энергоаудита был выполнен анализ теплопотребления учебных корпусов и общежитий. Расчетное теплопотребление с учетом потерь в теплосетях составляло 20540 Гкал/год. Фактическое теплопотребление за тот же период — 18347 Гкал/год, или 89 % от расчетного значения. Величина фактического теплопотребления составила 87 % от расчетного значения по учебным корпусам и 94 % по общежитиям (рис. 2).
Отклонение от расчетного теплопотребления свидетельствует о погрешностях в расчете тепловых нагрузок и нарушениях в эксплуатации систем теплоснабжения. Как следствие — отклонение температур внутреннего
Теплопотребление, Гкал/год
12000 юооо 8000 6000 4000 2000
1
Учебные корпуса
Общежития
Рис. 2. Фактическое и расчетное теплопотребление объектов ЧитГУ
□ — факт; □ — расчет
воздуха и обратной сетевой воды от нормативов. Из-за отсутствия приборного учета не возможно определить фактическое потребление горячей воды и, следовательно, долю из общего количество тепловой энергии, идущую на ее приготовление.
Ранее был выполнен более представительный анализ теплопотребления в г. Чите (рис. 3). Проанализировано теплопотребление 100 потребителей, что составляет около 1/5 от количества объектов, оборудованных приборами учета. Среди них жилые (20) и административно-общественные (80) здания.
Анализ теплопотребления по рассматриваемым 100 объектам показал:
1. При суммарном расчетном годовом тепло-потреблении 181521 М Вт-ч фактическое потребление составило 132989 МВт-ч, или 73 % от расчетного.
2. У 28 потребителей, из которых 16 (более половины) составили жилые здания, в течение определенного времени (в основном осенне-ве-сенние месяцы) отмечалось превышение фактически потребленного тепла относительно расчетного на величину до 76 %, что свидетельствует о низкой эффективности энергоиспользования на данных объектах.
3. У 72 потребителей (из них 4 — жилые здания) превышения фактически потребленного тепла относительно расчетного не наблюдалось. Эти объекты потребляли тепла меньше расчетного в среднем на 30 % в течение всего отопительного сезона, что либо свидетельствует об относительно хорошей эффективности энергоиспользования, либо (наиболее вероятно) объясняется следующими причинами:
при заключении договора на теплоснабжение осуществляется приблизительный (на большинстве объектов) расчет теплопотерь здания по удельным тепловым характеристикам;
состояние внутренней и наружной поверхностей нагревательных приборов, особенно в старых зданиях (отложение шлама, солей жесткости, многократная окраска и т.д.), приводит к пониженному тепл осъему;
у потребителей в силу сложной экономической ситуации наблюдается переориентация назначения помещений и сокращение численности сотрудников, что влечет уменьшение потребления тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.
Теплопотребление, МВт-ч
40000 30000 20000 10000
ШшМ
октябрь ноябрь декабрь январь февраль март апрель
Рис. 3. Статистические данные по фактическому и расчетному теплопотреблению 100 объектов г. Читы, оборудованных приборами учета тепловой энергии, за один отопительный период
■ — фактическое теплопотребление; □— расчетное потребление
Для анализа состояния ограждающих конструкций были проведены тепловизионные обследования учебных корпусов и общежитий ЧитГУ. По их результатам можно сделать вывод: реальные тепловые потери по некоторым ограждениям превышают нормативные до 70 % (окна, наружные двери). Следует отметить, что проведенные аналогичные обследования для нескольких новостроек Читы показывают превышение нормативных теплопотерь в среднем на 10 %. В большинстве случаев причинами сверхнормативных потерь можно назвать некачественные строительно-монтажные работы и использование низкокачественных строительных материалов.
По результатам энергетического обследования ЧитГУ было определено и намечено следующее:
1. В общей структуре финансовых затрат в 2008 году на долю тепловой энергии приходится 59 %, на электрическую энергию — 27 %, на холодную воду — 14 %. Соответственно наибольший экономический эффект можно получить при внедрении мероприятий по экономии тепловой энергии.
2. В качестве основных направлений повышения энергоэффективности системы теплоснабжения и снижения финансовых затрат предлагаются:
дальнейшая автоматизация тепловых пунктов семи учебных корпусов. По выполненной оценке затраты составят 4,7 млн руб., ожидаемый срок окупаемости по разным корпусам 2,8— 4,6 года, ожидаемая экономия тепловой энергии — 1200 Гкал/год, или около 1,3 млн руб. (Установленная в 2003 году система автоматики на тепловом пункте учебного корпуса "Э" позволила сэкономить за первый же отопительный сезон финансовые средства, сопоставимые со стоимостью оборудования автоматики). Если учесть, что срок службы оборудования автоматики — в среднем 15 лет, то за весь этот период экономия средств при оплате тепловой энергии будет весьма значительна;
замена кожухотрубных теплообменников ГВС на пластинчатые в тепловых пунктах учебных корпусов (тритеплообменника). По выполненной оценке затраты составят 650 тыс. руб., ожидаемый срок окупаемости по разным корпусам — 1,5—3,6 года, ожидаемая экономия тепловой энергии — 225 Гкал/год, или около 250 тыс. руб.
3. Внедрение мероприятий по повышению эффективности использования тепловой энергии позволит сократить ее потребление ориентировочно на 1400 Гкал/год, или 1,5 млн руб. Ожидаемые сроки окупаемости разработанных энергосберегающих мероприятий составляют 1,5—4,6 года. Для энергосберегающих мероприятий эта величина вполне приемлема.
Можно с достаточной достоверностью предположить, что аналогичная вышеописанной картина с энергопотреблением и эффективностью энергоиспользования имеет место на большинстве объектов города. В потери, перекладываемые на потребителей, не оборудованных приборами учета тепловой энергии, попадает разница между расчетным и фактическим потреблением. На некоторых объектах Читы эта цифра доходит до 30 % от расчетного теплопо-требления. Учитывая, что приборами учета тепловой энергии в городе оснащены еще далеко не все объекты, оценить фактическое значение теп-лопотребления по всему городу затруднительно. Потенциал энергосбережения сосредоточен соответственно либо в тепловых сетях, либо на источниках теплоснабжения.
Технико-экономические показатели ТЭЦ находятся в пределах установленных для них нормативов (удельный расход топлива и КПД).
Проведенные испытания тепловых сетей Читы показали, что фактические тепловые потери превышают расчетные нормативные на 24—28 %, при этом брались расчетные нормы за 1959—1990 годы, которые уже давно не соответствуют современным требованиям, предъявляемым ктепловой изоляции. В значительной мере это относится к внутриквартальным тепловым сетям. Потери тепла с утечками сетевой воды превышают установленные нормативы (рис. 4). Соответственно после потребителей наибольшее внимание должно быть сосредоточено на тепловых сетях.
Кроме ТЭЦ источниками централизованного теплоснабжения в некоторых районах Читы служат котельные. Проведенные обследования ряда котельных показали, что КПД их лежит в пределах49-64 % при норме 70-75 %.Длядемон-страции низкой экономичности работы котельного агрегата возьмем 1 котел мощностью Q = = 1,16 МВт (1 Гкал/ч), работающий нахаранор-
ском угле с теплотой сгорания =11467кДж/кг
Подпитка кг/с
Рис. 4. Подпитка тепловой сети "ТЭЦ-1 — город" □ — расчетная; □ — фактическая среднечасовая; ■ — фактическая максимальная
(« 2730 ккал/кг) с паспортным КПД 75 %. Цена топлива 700 руб./т. Если фактический КПД (после испытания) равен 60 %, то документально не обоснованный пережог топлива составляет 87,4 т в месяц или свыше 60 тыс. руб. в месяц с одного котла:
Д5 = -
0
1,16-106
Длк^ 0,15-11,467-Ю6 " = 0,135 кг/с (~87,4т/мес.).
Основные выявленные недостатки: ни один котел не несет номинальную нагрузку (нагрузка меньше на 30—90 %);
у всех котлов на всех режимах завышены расходы воздуха, что приводит к снижению нагрузки и к увеличению потерь с уходящими газами;
по причине неудовлетворительного режима горения наряду с повышенным расходом воздуха фиксировались значительные концентрации монооксида углерода. С одной стороны, воздуха много, а с другой, — его не хватает для полного сгорания топлива по причине плохого перемешивания;
в ряде случаев выявлено неудовлетворительное состояние обмуровок котлов;
на некоторых котлах температура уходящих газов превышает допустимые значения, что приводит к существенному снижению КПД. Вместе с тем наблюдались случаи, когда температуры уходящих газов были ниже точки росы (на небольших нагрузках), что является причиной коррозии хвостовых поверхностей нагрева,газоходов, дымососов и дымовой трубы;
отсутствие топливоподготовки; отсутствие водоподготовки, что отрицательно сказывается как на поверхностях нагрева кот-лоагрегатов, так и на состоянии тепловых сетей и внутренних коммуникаций зданий.
Все это подтверждает, что проблемы с эффективностью использования тепловой энергии лежат как на источнике теплоснабжения, так и в тепловых сетях и у потребителя. Соответственно и решать проблему энергосбережения для системы теплоснабжения необходимо комплексно. Возможно, положительные изменения в решении данной проблемы произойдут после начала реальной работы закона "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности". Один из предлагаемых способов оценки энергоэффективности и потенциала энергосбережения описан ниже.
Полноценная оценка энергоэффективности комплекса "ТЭЦ —потребитель" невозможна без организации учета у подавляющего числа потребителей. Для полномасштабной организации учета тепла у потребителей можно предложить использовать в качестве критериев оценки энергоэффективности КПД рассматриваемого комплекса "ТЭЦ —потребитель" и удельный расход условного топлива на полезно использованную теплоту у потребителя.
Расчетный КПД комплекса "ТЭЦ — потребитель" по использованию тепла определяется выражением
"Лтэц-
потр
а его фактический КПД по использованию тепла описывается формулой
итэц -потр
ф
ф
6? О? 0? 6? <2? 8,14'
где ££ — расчетное теплопотребление, МВт-ч,
определяемое как сумма расчетных значений количества тепловой энергии на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения зданий за рассматриваемый период (месяц, отопительный
период, год); ф — количествотеплоты, доведенной до потребителя, МВт-ч, определяемое по показаниям приборов учета тепловой энергии
у потребителей за рассматриваемый период (при 100 % оснащенности системами учета тепловой
энергии); — расчетный и фактический
удельный расход условного топлива на отпуск
тепловой энергии на ТЭЦ,
—-; й? опреде-
МВт-ч т
требителя,
МВтч
^ТЭЦ-потр
ща
О? "Лтэц-
потр
^ТЭЦ-
МВт-ч
_ 1
потр Ф '
^Ч! п ТЭЦ-потр ^
где дР =8,14— низшая теплота сгорания МВтч
условного топлива,-;
-потр
На основании разницы значений 6уЭЦ_
и ¿хэц-потр ПРИ низкой энергоэффективности комплекса определяется потенциал энергосбере-
жения — рассчитывается величина перерасхода топлива на ТЭЦ, т:
ЬВ =
-потр
лится как средний нормативный, а ар — как средний фактический за рассматриваемый период; О? — расчетное количество теплоты, МВтч, отпущенной по графику отпуска тепла с ТЭЦ за рассматриваемый период; ф — фактическое количество теплоты отпущенной с ТЭЦ, МВт-ч, определяемое по показаниям приборов учета тепловой энергии на ТЭЦ за рассматриваемый период; = 8,14 — низшая теплота сго-
МВт-ч
рания условного топлива,-.
т
Расчетный удельный расход условного топлива на полезно использованную теплоту у по-
Фактический удельный расход условного топлива на полезно использованную теплоту
т
у потребителя,
Для повышения энергоэффективности рассматриваемого комплекса "ТЭЦ — потребитель" города Читы можно предложить следующие направления работы:
организацию учета тепловой энергии на вводах в существующие здания; в новостройках необходимо дополнительно предусматривать проектом по квартирный учет;
проведение энергоаудита как можно большего числа потребителей тепла, особенно в бюджетной сфере;
составление и регулярное обновление энергетических паспортов новостроек и существующих зданий с указанием фактических теплотехнических показателей, ограждающих конструкций и удельного теплопотребления;
установку систем автоматического регулирования и замену тепл ообменного оборудования систем ГВС у потребителей тепла;
постепенную модернизация ограждающих конструкций существующих зданий для повышения класса их энергоэффективности (капитальный ремонт с утеплением, устройство вентилируемых фасадов и т. п.);
устранение утечек сетевой воды и сверхнормативных потерь тепла через изоляцию в тепловых сетях;
повышение КПД основного и вспомогательного оборудования ТЭЦ и котельных, увеличение доли комбинированной выработки электроэнергии.
Реализация перечисленных мероприятий позволит практически полностью исключить сверхнормативные потери тепла. Дальнейший рост тарифов на тепловую энергию создаст потребителям экономические стимулы к энергосбережению. А от теплоснабжающих организаций необходимо требовать соблюдения расчетных нормативов энергоэффективности в комплексе с установлением оптимальных тарифов для потребителей. Контроль за теплоснабжающими организациями в этом вопросе могут выполнять соответствующие энергонадзорные структуры, ответственные за энергосбережение.
