книги2 / 159
.pdf
Данными, характеризующими основные параметры ТС на НТ, являются: условное наименование (код) ТС; расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления, °C; продолжительность отопительного периода, сут.; средняя температура отопительного периода, °C; вид ТС.
Значения параметра «Вид ТС» определяются согласно списку значений, приведенному в табл. 43.
Таблица 43
Вид ТС
№ п/п Тип участка ТС
1 Тупиковая
2Кольцевая
Данными, характеризующими участок ТС на НТ, являются: условное наименование (код) участка ТС; срок службы участка ТС, лет; географические координаты начала и окончания участка ТС, град.; условный диаметр труб на участке ТС, мм; толщина труб на участке ТС, мм; материал изготовления труб на участке ТС; способ прокладки труб на участке ТС; протяженность участка ТС, м.
Условный диаметр труб на участке ТС определяется по табл. 44.
Таблица 44
Условные диаметры трубопроводов ТС
№ п/п Условный диаметр, мм
1100
2150
3250
4300
5350
6400
7500
8550
9600
10700
11800
12900
131000
101
№ п/п Условный диаметр, мм
141100
151200
161400
Материал изготовления труб на участке ТС определяется по табл. 45.
Таблица 45
Материал изготовления труб на участке ТС
№ п/п Материал изготовления труб на участке ТС
1Металл
2Пластик
3Керамика
4 |
Композиционные материалы |
5Прочее
Способ прокладки труб на участке ТС определяется по табл. 46.
Таблица 46
Способы прокладки трубопроводов ТС
№ п/п Способ прокладки трубопровода
1Надземная
2 Канальная (непроходной канал)
3Канальная (проходной канал)
4 Канальная (дюкер)
5Безканальная
Данными, характеризующими ЗРА, являются: условное наименование (код) ЗРА; срок службы ЗРА, лет; географические координаты местоположения ЗРА, град.; условный диаметр, мм (см. табл. 44).
Данными, характеризующими потребителей тепловой энергии на НТ, являются: условное наименование (код) потребителя; категория потребителя; срок службы оборудования потребителя, лет; численность людей взданиях потребителя, чел.; коэффициент тепловой аккумуляции, ч; расчетная температура воздуха внутри здания, °C.
Категория потребителя определяется по табл. 47.
102
Таблица 47
Категории потребителей тепловой энергии
№ п/п Категория потребителя тепловой энергии
1Первая
2 Вторая
3Третья
Данные, характеризующие относительные часовые расходы теплоносителя у потребителей в послеаварийных режимах подготавливается для каждой расчетной схемы ТС по форме, представленной в табл. 48.
Таблица 48
Форма представления сведений об относительных часовых расходах теплоносителя у потребителей в послеаварийных режимах
Режим |
|
№ отказавшего участка/ЗРА |
|
№ потребителя |
|
|
|
|
||||||||||
№ |
|
ТС |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
|
Без аварий |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
2 |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
3 |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
4 |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
5 |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
|
… |
Характеристики отказов систем теплоснабжения включают следующие наборы данных: общие показатели отказов участка ТС (ЗРА); характеристика отдельного отказа участка ТС (ЗРА).
Данными, характеризующими отказы на участках ТС (ЗРА), являются: условное наименование (код) участка ТС (ЗРА); среднее количество повреждений на участке ТС (ЗРА) за год, ед./год; среднее количество повреждений на участке ТС (ЗРА) вотопительный период, ед./год; среднее количество повреждений на участке ТС (ЗРА) в период испытаний на плотность и прочность, ед./год; среднее время восстановления теплоснабжения после отказа участка ТС (ЗРА) вотопительный период, ч.
Данными, характеризующими отдельный отказ участка ТС (ЗРА), являются: дата и время возникновения отказа участка ТС (ЗРА); условное наименование (код) участка ТС (ЗРА); вид отказа; географические
103
координаты места отказа ТС (ЗРА), град.; время, затраченное на восстановление теплоснабжения врезультате отказа участка ТС (ЗРА), ч; способ восстановления теплоснабжения в результате отказа участка ТС (ЗРА).
Вид отказа определяется по табл. 49.
Таблица 49
Вид отказа
№ п/п Событие
1Авария
2 Технологический отказ
3Функциональный отказ
Способ восстановления теплоснабжения врезультате отказа участка ТС (ЗРА) определяется по табл. 50.
Таблица 50
Способ восстановления теплоснабжения в результате отказа участка ТС (ЗРА)
№ п/п |
Условный диаметр, мм |
1 |
Полная замена |
2Другое
Данными, характеризующими пониженное (аварийное) теплоснабжение потребителя, являются: условное наименование (код) потребителя; дата регистрации пониженного (аварийного) теплоснабжения потребителя; условное наименование (код) участка ТС (ЗРА), врезультате отказа которого наблюдается пониженное (аварийное) теплоснабжение потребителя; статус регистрации снижения температуры воздуха в зданиях потребителя ниже граничного значения до момента восстановления теплоснабжения в течение отопительного периода из-за отказа участка ТС (ЗРА); статус регистрации перерывов в подаче расчетного количества теплоты и снижения температуры воздуха в зданиях потребителя первой категории ниже нормативных значений втечение отопительного периода из-за отказа участка ТС (ЗРА); статус регистрации превышения времени ликвидации аварий в системе ТС более 54 ч для потребителей второй категории до момента восстановления теплоснабжения втечение отопительного периода из-за отказа участка ТС (ЗРА).
104
К параметрам, характеризующим метеорологическую обстановку на НТ, относятся следующие наборы данных: входные данные, характеризующие метеорологическую обстановку за сутки; входные данные, характеризующие метеорологическую обстановку за месяц.
Входными данными, характеризующими метеорологическую обстановку за сутки на НТ, являются: дата формирования метеоданных; наименование (идентификационный номер) метеостанции; географические координаты расположения метеостанции, град.; преобладающая температура воздуха ночью, °C; преобладающая температура воздуха днем, °C; максимальная температура воздуха ночью, °C; максимальная температура воздуха днем, °C; количество осадков, мм.
Входными данными, характеризующими метеорологическую обстановку за месяц на НТ, являются: год и месяц формирования метеоданных; средняя многолетняя температура ночью, °C; средняя многолетняя температура днем, °C; средняя многолетняя сумма осадков, мм; среднее многолетнее число дней сосадками более 0,1мм, сут.; аномалии средней месячной температуры воздуха, отклонение от нормы; месячная сумма осадков, в % от нормы.
Аномалии средней месячной температуры воздуха определяется по табл. 51.
Таблица 51
Список значений параметра «аномалия средней месячной температуры воздуха»
№ п/п Значение
1 Ниже нормы
2 Около нормы
3Выше нормы
Месячная сумма осадков определяется по табл. 52.
Таблица 52
Список значений параметра «месячная сумма осадков (% от нормы)»
№ п/п Значение
1 Меньше нормы
2 Около нормы
3Больше нормы
105
5.2. Прогнозирование последствий отключения теплоснабжения
Основные расчетные зависимости определения показателей надежности теплоснабжения потребителя, присоединенного к тепловой сети системы теплоснабжения, представлены в [56].
При наличии статистических данных расчет интенсивности отказов участка ТС (λi, 1/км/ч) осуществляется по формуле:
n i
i , (106)
8760* Li
где:
ед.; nоткi —количество отказов на i-том участке ТС за предыдущий год, Li —протяженность i-того участка ТС, км.
При отсутствии статистических данных расчет интенсивности отказов участка ТС со сроком службы до 25лет производится следующим образом:
i а 0,1 i ai 1 , |
(107) |
где: |
|
λнач —интенсивность отказов участка ТС, соответствующая начальному периоду эксплуатации, 1/км/год;
τiэксп —продолжительность эксплуатации участка ТС, лет;
ai —коэффициент, учитывающий продолжительность эксплуатации участка ТС.
Коэффициент, учитывающий продолжительность эксплуатации участка ТС (ai), определяется по формуле:
(108)
106
При наличии статистических данных расчет интенсивности отказов i-той ЗРА (λзраi, 1/ ч) осуществляется по формуле:
аi |
nаi |
, |
(109) |
|
|||
8760 |
|
|
|
где nоткзраi —количество отказов i-той ЗРА за предыдущий год, ед.
При отсутствии статистических данных интенсивность отказов ЗРА
должна приниматьсяλзра=2,28. 10–7 1/ч на единицу ЗРА (или 0,002 1/год). Параметр потока отказов участка ТС (ωi, 1/год) зависит от его про-
тяженности следующим образом:
ωi = λiLi, |
(110) |
где Li —протяженность i-того участка ТС, км.
Среднее время до восстановления участка ТС (ziв, ч) определяется по формуле:
zi |
a |
|
b |
|
cL di |
|
|
|
1 |
|
|
|
1,2 |
, |
(111) |
где:
Lсз —расстояние между секционирующими задвижками (СЗ), км; di —диаметр i-того участка ТС, м;
a, b, c —коэффициенты, полученные на основе численных значений времени восстановления теплопроводов в зависимости от их диаметров
(см. табл. 53).
Таблица 53
Значения коэффициентов в формуле (111)
Коэффициент а b с
Значение 2,91 20,89 –1,88
Расстояния между СЗ должны соответствовать требованиям СНиП 41–02–2003 [57] и принимаются следующие табличные значения (см.
табл. 54).
107
Таблица 54
Расстояния между СЗ в метрах и место их расположения
Диаметр |
Диаметр не изменяется |
|
Диаметр изменяется |
|||
теплопро- |
ответвле- |
ответвления |
|
ответвлений нет |
|
ответвления есть |
вода, м |
ний нет |
есть |
|
|
||
|
|
|
|
|||
|
|
Непосред- |
|
непосредственно |
|
непосредственно |
|
|
|
|
|||
|
|
ственно за от- |
|
|
за ответвлением, |
|
|
|
|
за местом изме- |
|
||
до 0,4 |
1000 |
ветвлением, |
|
|
на теплопроводе |
|
расстояние до |
|
нения диаметра, |
|
меньшего диаме- |
||
|
|
ближайшей |
|
расстояние до |
|
тра, расстояние до |
|
|
|
ближайшей СЗ |
|
||
|
|
СЗ не более |
|
не более 1000 м |
|
ближайшей СЗ не |
|
|
1000 м |
|
|
более 1000 м |
|
|
|
Непосред- |
|
непосредственно |
|
непосредственно |
|
|
ственно за от- |
|
|
за ответвлением, |
|
|
|
|
за местом изме- |
|
||
от 0,4 |
1500 |
ветвлением, |
|
|
на теплопроводе |
|
расстояние до |
|
нения диаметра, |
|
меньшего диаме- |
||
до 0,6 |
|
ближайшей |
|
расстояние до |
|
тра, расстояние до |
|
|
|
ближайшей СЗ |
|
||
|
|
СЗ не более |
|
не более 1000 м |
|
ближайшей СЗ не |
|
|
1500 м |
|
|
более 1000 м |
|
|
|
|
|
непосредственно |
|
непосредственно за |
|
|
|
|
|
ответвлением, на |
|
|
|
Непосред- |
|
за местом изме- |
|
|
|
|
|
|
теплопроводе мень- |
||
|
|
ственно за от- |
|
нения диаметра, |
|
шего диаметра, |
от 0,6 |
|
ветвлением, |
|
расстояние до |
|
расстояние до бли- |
3000 |
расстояние до |
|
ближайшей СЗ |
|
||
до 0,9 |
|
|
жайшей СЗ в соот- |
|||
|
ближайшей |
|
в соответствии |
|
||
|
|
|
|
ветствии с мень- |
||
|
|
СЗ не более |
|
с меньшим диа- |
|
|
|
|
|
|
шим диаметром (не |
||
|
|
3000 м |
|
метром (не более |
|
более 1000 м, |
|
|
|
|
1000 м, 1500 м) |
|
|
|
|
|
|
|
1500 м) |
|
|
|
|
|
непосредственно |
|
непосредственно за |
|
|
Непосред- |
|
за местом изме- |
|
ответвлением, на |
|
|
|
нения диаметра, |
|
теплопроводе мень- |
|
|
|
ственно за от- |
|
|
||
|
|
|
расстояние до |
|
шего диаметра, |
|
более 0,9 |
5000 |
ветвлением, |
|
ближайшей СЗ |
|
расстояние до бли- |
расстояние до |
|
в соответствии |
|
жайшей СЗ в соот- |
||
|
|
ближайшей |
|
|
||
|
|
|
с меньшим диа- |
|
ветствии с мень- |
|
|
|
СЗ не более |
|
|
||
|
|
|
метром (не более |
|
шим диаметром (не |
|
|
|
5000 м |
|
|
||
|
|
|
1000 м, 1500 м, |
|
более 1000 м, |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
3000 м) |
|
1500 м, 3000 м) |
Интенсивность восстановления i-того участка ТС (μi, 1/ч) зависит от времени восстановления следующим образом:
i |
1 |
, |
(112) |
|
|||
|
zi |
|
|
где ziв —среднее время до восстановления i-того участка ТС, ч.
108
Тогда стационарная вероятность рабочего состояния ТС, состоящей из N элементов (p0), определяется по формуле:
N |
|
(113) |
|
p0 1 |
|
i . |
|
i 1 |
i |
|
|
|
|
||
Вероятность состояния ТС, соответствующая отказуf-того элемента (pf ), можно определить следующим образом:
p f i p0 . |
(114) |
i
По вычисленным значениям вероятностей состояний ТС определяются показатели надежности теплоснабжения потребителей, сопоставленным сколичеством тепловой энергии, подаваемой всоответствующих состояниях каждому потребителю.
Вслучае, если ТС тупиковая (не имеет кольцевой части), то при выходе из строя одного из ее элементов полностью прекращается теплоснабжение потребителей, расположенных за этим элементом, при этом теплоснабжение остальных потребителей не нарушается.
ВТС, имеющих кольцевую часть, каждому состоянию сети свыходом из строя элемента кольцевой части должен соответствовать свой уровень подачи тепловой энергии потребителям, для определения которого производится моделирование отказов элементов ирасчет соответствующих им послеаварийных гидравлических режимов. На основании результатов таких расчетов составляются матрицы относительных (по отношению
красчетному) расходов тепловой энергии в этих режимах у каждого из потребителей.
Коэффициент готовности кобеспечению расчетного теплоснабжения j-го потребителя (Kj) определяется по формуле:
K j p0 p f , |
(115) |
f Fj |
|
где Fj —множество участков ТС, выход которых в аварию не нарушает расчетный уровень теплоснабжения j-го потребителя.
_
При qj, f = 0 (j-тый потребитель при аварии на f-том участке ТС (ЗРА) не получает тепловую энергию) температура наружного воздуха,
109
при которой время восстановления участка ТС (ЗРА) равно временному резерву потребителя (tjрав, f , °C) определяется по формуле:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
t j . . t j ,min exp |
z f |
|
|
|||||||
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
t j ,аf |
|
|
|
|
|
|
j |
, |
(116) |
||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
1 |
exp |
z f |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где: |
|
|
j |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
tjв.р. —расчетная температура внутри j-го отапливаемого здания, °C; tj,вmin —минимально допустимая температура воздуха в здании j-го
потребителя, °C;
βj —коэффициенттепловойаккумуляцииj-гоотапливаемогоздания,ч.
_
При qj, f > 0 (j-тый потребитель при аварии наf-том участке ТС (ЗРА) получает тепловую энергию) tjрав, f определяется по формуле:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
t j . . q j , f t j . . t . . t j ,min |
q |
j |
, f |
t j |
. . t . . exp |
z f |
|
|
||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t j ,аf |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
j |
, |
(117) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
1 exp |
z f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где:_ |
|
|
|
j |
|
|
|
|
|
|
|
||
qj, f —относительный часовой расход теплоты для отопления j-го потребителя при отказе f-го участка ТС (ЗРА) при температуре наружного воздуха;
t н.в. —текущая фактическая температура наружного воздуха, °C; t н.р. —расчетная температура наружного воздуха для проектирования
систем отопления, °C.
Относительный часовой расход тепловой энергии для отопления j-го потребителя при отказе f-го участка ТС (ЗРА) при температуре наружного воздуха определяется по формуле:
q j , f |
|
q j , f |
, |
(118) |
|
q jp, f |
|||||
|
|
|
|
где:
110