Обзор технологий и оборудования для диагностики тепловых сетей О.В. Лебедев

ВСТУПЛЕНИЕ. СТАТИСТИКА Количество ТЭЦ 268 РАО ЕЭС, 264 муниципальных Количество котельных котельных котлов Количество теплоснабжающих организаций в РФ – полное количество теплоснабжающих организаций 1100 – количество основных теплоснабжающих организаций Годовая выработка тепла 1510 млн. Гкал централизованное теплоснабжение млн. Гкал муниципальные Годовое потребление тепла 1560 млн. Гкал Текущая ситуация системы теплоснабжения в РФ

СИСТЕМНЫЕ ПРОБЛЕМЫ теплоснабжения в РФ 1.Отсутствие муниципальных энергетических планов органически увязывающих развитие систем большой и малой энергетики с системами топливоснабжения, включая газоснабжение; 2.Несбалансированность мощностей источников теплоснабжения с подключенными нагрузками при существенном избытке мощностей источников теплоснабжения во многих системах; 3.Завышенные оценки тепловых нагрузок потребителей; 4.Избыточную централизацию многих систем теплоснабжения; 5.Высокий уровень потерь в тепловых сетях; 6.Разрегулированность систем теплоснабжения; 7.Отсутствие мотивации к снижению издержек; 8.Нехватку квалифицированных кадров, особенно на объектах теплоснабжения третьего типа поселений. Текущая ситуация системы теплоснабжения в РФ

КОТЕЛЬНЫЕ 70 тыс. муниципальных и ведомственных котельных. около половины работает на твердом топливе 12% - на нефти и нефтепродуктах остальные на газе. Более трети котлов имеет срок службы свыше 20 лет. Средний КПД котельных 67%. Текущая ситуация системы теплоснабжения в РФ Потенциал экономии топлива за счет повышения КПД котельных равен 41 млн. тут, в т.ч. 7 млрд. м3 природного газа Распределение котельных по удельным расходам топлива на производство единицы тепла по представительной выборке из 235 котельных

ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ км (муниципальных км) необходимо для перекладки Средний возраст 13 лет, износ – 65% Средние сверхнормативные потери в тепловых сетях 20-30% Главными проблемами эксплуатации тепловых сетей являются: 1.Высокий уровень фактических потерь в тепловых сетях – в целом по России 20-25%; 2.Высокий уровень затрат на эксплуатацию тепловых сетей – они составляют около 50% всех затрат в системах теплоснабжения; 3.Избыточная централизация в трех четвертях систем теплоснабжения особенно в третьей группе поселений, что обуславливает повышение потерь в тепловых сетях на 5-10%; 4.Высокая степень износа тепловых сетей и превышение во многих муниципальных образованиях критического уровня частоты отказов; 5.Неудовлетворительное техническое состояние тепловых сетей, нарушение тепловой изоляции и высокие потери тепловой энергии; Текущая ситуация системы теплоснабжения в РФ

ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ Потенциал экономии тепловой энергии за счет снижения сверхнормативных потерь в сетях равен – 250 млн. Гкал. Текущая ситуация системы теплоснабжения в РФ Потенциал экономии тепловой энергии в сетях за счет снижения сверхнормативных потерь тепла млн. Гкал, что эквивалентно ежегодной экономии 50 млн. тут, включая 16 млрд. м3 природного газа Распределение систем теплоснабжения по уровню потерь в тепловых сетях по представительной выборке систем теплоснабжения

ТРЕБОВАНИЯ К ОРГАНИЗАЦИЯМ, ПРОВОДЯЩИМ КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИКУ ОРГАНИЗАЦИОННО- ПРАВОВЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИЕ И МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ Аттестация персонала Аттестация методических материалов Аттестация лабораторий неразрушающ его контроля Аппаратура, включенная в Госреестр средств измерений Поверка средств измерений СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ УЧЕБНО- СЕРТИФИКАЦИОННЫЕ ЦЕНТРЫ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ЦЕНТРЫ МЕТРОЛОГИИ И СТАНДАРТИЗАЦИИ

ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ км (муниципальных км) необходимо для перекладки Средний возраст 13 лет, износ – 65% Средние сверхнормативные потери в тепловых сетях 20-30% Главными проблемами эксплуатации тепловых сетей являются: 1.Высокий уровень фактических потерь в тепловых сетях – в целом по России 20-25%; 2.Высокий уровень затрат на эксплуатацию тепловых сетей – они составляют около 50% всех затрат в системах теплоснабжения; 3.Избыточная централизация в трех четвертях систем теплоснабжения особенно в третьей группе поселений, что обуславливает повышение потерь в тепловых сетях на 5-10%; 4.Высокая степень износа тепловых сетей и превышение во многих муниципальных образованиях критического уровня частоты отказов; 5.Неудовлетворительное техническое состояние тепловых сетей, нарушение тепловой изоляции и высокие потери тепловой энергии; Текущая ситуация системы теплоснабжения в РФ

МЕТОДИКА ОПТИМИЗАЦИИ АППАРАТУРЫ КОНТРОЛЯ (ТЕПЛОВИЗИОННОЙ ТЕХНИКИ)

КРИТЕРИИ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОЙ ТЕПЛОВИЗИОНННОЙ АППАРАТУРЫ 1. Разрешающая способность по температуре 2. Геометрическая разрешающая способность 3. Поле обзора и угол визирования 4. Время регистрации информации (Производительность контроля) 5. Спектральный диапазон регистрации излучения

Выбор аппаратуры по критерию разрешающая способность по температуре ΔТ пр = (0,2…0,3)ΔТ деф ΔТ пр = (0,2…0,3)ΔТ ш A A ma x δ max = H δ

Выбор аппаратуры по критерию геометрическая разрешающая способность а [мм] 0,75 0,6 0,45 0,3 0,15 0 (t) х, tэ[to, to+T], Рв = Р{ (t) x}. а l зр s

Оптимизация (выбор) тепловизионной аппаратуры по времени регистрации информации А1 А1А1 t Amax 0,67Amax tk Δ tk f чк = (3..5)/( t k ) МатериалВремя оптимального контроля (при толщине 10 мм) Частота гадров (Гц) (при толщине 10 мм) Металлы0,5… 3 С1….10Гц Полимерные материалы 10…90 С0,5… 0,05Гц Строительные конструкции 10…90 С При реальных толщинах 1…3 ч 0,5… 0,05Гц

п/п Наименование прибораПростран- ственное разрешение (пиксели) М х N Частота кадров Время регистра ции одного измерени я Охлаждение сжиженным и газами Время (ориентировочное, практическое) контроля поверхности 1000 кв.м. (разрешение – 120 мм) Погрешн ость измерени я температ уры. Цена (тыс. долл., базовый комп- лект) Thermacam PM 595 (тепловизор, США) 320х24060Гц 3С Нет3С±2 град85,0 2TVS-100 (тепловизор, Япония) 320х24010Гц 3С Нет3С±2%35,0 3Varioscan-3022 (тепловизор, Германия) 180х1200,8Гц 3С Нет10С±2град50,0 4ИРТИС (тепловизор, Россия) 220х1750,5Гц 4С Да20С±2%19,0 5Aurora (тепловизор-сканер, Россия) 110х600,6Гц 4С Нет100С±1град19,0 6ТС-1 (сканер, Россия) 100 х1100Гц 5С Нет3600С (1 час)±2град9,0 7С – 300 (пирометр, Россия, фирма ТехноАС) 1х10,5Гц 5С Нет380000С (105 часов) ±2град0,4 Сравнительный анализ возможности применения приборов бесконтактной регистрации температурных полей для задач ТНК различных объектов

ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ ТЕПЛОВОГО КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ

Типы контактов и физическая картина контактирования: г – сплошной проводник; д – контакт двух проводников Зависимость переходного сопротивления от силы нажатия давление по всей площадке одинаково и равно твёрдости материала контактов:, где - твёрдость материала контактов по Бринеллю. Формула Н.Е. Лысова. Зависимость переходного сопротивления от давления для свежезачищенных контактов : m и k – коэффициенты

Зависимость переходного сопротивления контактов от тока при разных давлениях Нагрев контактов в режиме длительного протекания номинального тока К расчёту температуры контактов - тепло, которое подошло к элементу справа; - тепло, которое выделяется в элементе; - тепло, отдаваемое с боковой поверхности тепло, которое выходит из элемента в направлении оси Х температура контактной точки превышение температуры контакта относительно окружающей среды; превышение температуры контакта в начале области стягивания

Зависимость сопротивления стягивания RК от превышения температуры Зависимость сопротивления контактов от превышения температуры Особенности работы контактов в режиме протекания тока короткого замыкания Силы, действующие в контакте Дуговая эрозия контактов и - катодное и анодное падения напряжения; t – время горения дуги.

Допустимая температура нагрева контактов

°C FLIR Systems % °C ОбозначениеМинМаксСред Обмотка ТЕПЛОВОЙ КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА Сердечник Средняя температура контролируемой поверхности47,9°С Контроль действительной температуры поверхности по максимальному уровню нагрева Норма Коэффициент превышения = (Контроль избыточной температуры по приведенной нормативной температуре превышения). 0,96 Обмотка 1 Средняя температура контролируемой поверхности36,1°С Контроль действительной температуры поверхности по максимальному уровню нагрева Норма Коэффициент превышения = (Контроль избыточной температуры по приведенной нормативной температуре превышения). 0,67

Эл.вывод 1 Средняя температура контролируемой поверхности 34,3°ССреднее превышение температуры контролируемой поверхности 9,6°С Контроль действительной температуры поверхности по максимальному уровню нагрева НормаКонтроль приведенной температуры поверхности по предельному превышению Норма Коэффициент превышения = (Контроль избыточной температуры по приведенной температуре контрольного образца Р16). 1,08Начальная степень неисправности. Подлежит периодическому контролю Коэффициент превышения = (Контроль избыточной температуры по приведенной температуре предыдущего наблюдения). Данных о предыдущем обследовании нет Эл.вывод 2 Средняя температура контролируемой поверхности 35,4°ССреднее превышение температуры контролируемой поверхности 10,7°С Контроль действительной температуры поверхности по максимальному уровню нагрева НормаКонтроль приведенной температуры поверхности по предельному превышению Норма Коэффициент превышения = (Контроль избыточной температуры по приведенной температуре контрольного образца Р16). 1,08Начальная степень неисправности. Подлежит периодическому контролю Коэффициент превышения = (Контроль избыточной температуры по приведенной температуре предыдущего наблюдения). Данных о предыдущем обследовании нет

ТЕПЛОВОЙ НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Методики выполнения измерений (ГОСТ Р ) Назначение МВИ; Условия измерений; Требования к погрешности измерений; Метод (методы) измерений; Требования к средствам измерений; Операции при подготовке к выполнению измерений; Операции при выполнении измерений; Операции обработки и вычислений результатов измерений; Нормативы, процедуру и периодичность контроля погрешности результатов выполняемых измерений; Требования к оформлению результатов измерений; Требования к квалификации операторов; Требования к обеспечению безопасности выполняемых работ; Требования к обеспечению экологической безопасности; Другие требования и операции (при необходимости).

Система НК. Аттестация средств и МД. (Серия 28. Неразрушающий контроль. Выпуск 5) Область применения; Нормативные ссылки; Терминология, принятые сокращения; Общие положения; Организация контроля; Квалификация персонала; Средства контроля; Подготовка к контролю; Настройка средств контроля; Проведение контроля; Оценка качества; Оформление результатов контроля; Требования безопасности.

Результаты контроля в ЛЕТНИЙ период Реперная зона. Видны тепловые мостики, образуемые дюбелями (светлые круги) и горизонтальным угловым соединением

Применение методов NDT для диагностики трубопроводов системы теплоснабжения Другие методы контроля

Применение методов NDT для диагностики трубопроводов системы теплоснабжения Сравнение методов NDT( Makar and Chagnon, 1999).

Применение методов NDT для диагностики трубопроводов системы теплоснабжения Сравнение методов NDT( Makar and Chagnon, 1999).

Применение методов NDT для диагностики трубопроводов системы теплоснабжения Сравнение методов NDT( Makar and Chagnon, 1999).

ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ОСНОВНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ ТЕПЛОВОГО НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Создание системы диагностики теплоснабжения Наименование Разработка, организация серийного производства и поставка многофункциональной мобильной компьютерной лаборатории и технологии комплексной диагностики технического состояния объектов системы теплоснабжения Основание для разработки Федеральный закон 28-ФЗ от "Об энергосбережении" Федеральный закон 184-ФЗ от "О техническом регулировании" Распоряжение Правительства РФ 1234-р от об утверждении «Энергетической стратегии России на период до 2020 года» Основы политики Российской Федерации в области развития науки и технологий на период до 2010 года и дальнейшую перспективу Концепция федеральной целевой программы «Энергоэффективная экономика на годы и на период до 2015 года» Законы г. Москвы и муниципальных органов………… Постановления г. Москвы и муниципальных органов ……. Государственный заказчик Головной государственный заказчик-координатор работы – Правительство г. Москвы, Государственные заказчики мероприятий: Федеральное агентство по науке и инновациям РФ, Департамент науки и техники г. Москвы, Министерство по делам гражданской обороны и чрезвычайным ситуациям г. Москвы, Министерство регионального развития, ДепТЭХ….. Разработчик Некоммерческое партнерство Российское теплоснабжение.

Создание системы диагностики теплоснабжения Цель повышение качества жизни населения, конкурентоспособности и устойчивости экономики, снижение уровня аварийности и энергоемкости посредством внедрения передовых технологий неразрушающего контроля и диагностики Основные задачи - повышение надежности и безопасности системы теплоснабжения; - повышение энергоэффективности объектов теплоснабжения и ЖКХ, - развитие рынка услуг в области сертификации, контроля качества и энергоэффективности строительного комплекса, ЖКХ и других отраслей экономики г. Москвы; - снижение экологической нагрузки на природную среду; - стимулирование производителей в повышении качества продукции, работ и услуг, эффективности и надежности производства. Срок реализации2007 год Ожидаемые результаты от реализации Реализация позволит создать: - сеть многофункциональных мобильных компьютерных лабораторий и технологии комплексной диагностики технического состояния и определения энергосберегающей эффективности объектов системы теплоснабжения и ЖКХ г.Москвы, - центр технологического контроля качества продукции; - центр сертификации методических материалов и лабораторий неразрушающего контроля в сфере теплоснабжения; - учебно-экзаменационный и методический центр аттестации специалистов в области энергетической эффективности, технической диагностики и неразрушающего контроля теплоснабжения; - систему энергетической сертификации объектов теплоснабжения;

Создание системы диагностики теплоснабжения Ожидаемые результаты от реализации Реализация программы позволит обеспечить: - повышение эффективности контроля за пожарной безопасностью электроустановок на объектах жилого фонда и социальной сферы, - предупреждение возникновения аварий и чрезвычайных ситуаций в системах энергоснабжения. - экономию топливно-энергетических ресурсов; - сокращение бюджетных расходов на ремонтно-восстановительные работы и ликвидацию последствий аварийных ситуаций; - снижение потерь при хранении продукции агропромышленного сектора;

Применение методов NDT для диагностики трубопроводов системы теплоснабжения Сравнение методов NDT( Makar and Chagnon, 1999).