Главная >  Документация 

 

 в данной статье авторы попытались довести некоторые соображения связанные с выбором   величины давления при проведени летних гидравлических испытаний. нам представляется что величина   давления должн. Цнтрализованное теплоснабжение представляет собой критический источник энергии для госуда рств с переходной экономикой . Благодаря возможностям когенерации централизованное теплоснабжение способно обеспечить города теплоэнергией и электричеством на рентабельной основе , при этом учитывая потребности окружающей среды . На данный момент централизованное теплоснабжение ( ЦТ ) покрывает шестьдесят процентов потребности в теплоснабжении и теплой воде в странах с переходной экономикой . Оно также способно играть важную роль в снижении или стабилизации выбросов углекислого газа . И тем не менее , большая часть систем централизованного теплоснабжения в государствах с переходной экономикой стоит перед серьезными финансовыми и техническими проблемами вследствие политики регулирования данного сектора .

 

Международное энергетическое агентство провело 16-17 декабря 2002 года в своей штаб - квартире в Париже круглый стол , посвященный политике в сфере ЦТ . Цель семинара была собрать вместе экспертов в области централизованного теплоснабжения , с тем , чтобы конструктивно обсудить приоритеты в сфере политики и передовой опыт стран с переходной экономикой . Среди ключевых желаемых результатов семинара можно назвать четкое определение базовых причин основных проблем сектора ЦТ , которое позволило дальнейшую разработку политических приоритетов для развития сектора .

 

Круглый стол состоял из пяти частей , посвященных энергетическому планированию , тарифам и формированию муниципальных бюджетов , роли инвестиций , вовлечению частного сектора и политическим приоритетам правительств . Участники прибыли из почти двадцати стран , что представило уникальную возможность обсудить новаторские подходы к улучшению централизованного теплоснабжения в регионе . Семинар завершился обсуждением конструктивных предложений по главным приоритетам в правительственной политике и о наиболее убедительных аргументах для поощрения действий правительств . МЭА планирует продолжить работу в данном направлении и организовать более крупную конференцию по централизованному теплоснабжению в 2003 г . для обсуждения с высокопоставленными должностньми лицами проблем ЦТ в конкретных государствах с переходной экономикой . Также планируется выпустить публикацию по передовому опыту в организации политики в секторе централизованного теплоснабжения .

 

Политические приоритеты

 

Основываясь на обсуждениях в ходе семинара , МЭА хотело бы обратить внимание на следующие выводы .

 

1. В большинстве стран с переходной экономикой законодательная и нормативная база в области политики централизованного теплоснабжения весьма слаба . Применение тех немногих законодательных актов , которые существуют в регионе , часто осложнено в силу того , что они неприспособленны к нынешним экономическим условиям и редко отражают действительное влияние и связь между ЦТ и остальным энергетическим сектором , особенно электроэнергетикой . Слабость такой политики можно восполнить двумя путями , либо создав специальное законодательство по централизованному теплоснабжению , либо включив конкретные детально проработанные положения в более широкие законы по энергетике . Законодательство должно покрывать несколько элементов , например :

 

*    Требование проводить энергопланирование наименьших затрат для систем централизованного теплоснабжения на регулярной основе , а также в любой момент , когда рассматривается возможность значительных инвестиций . Такое планирование должно учитывать аспекты как спроса , так и предложения , а также сравнивать централизованное теплоснабжение с менее централизованными формами теплопоставок . Таким образом , когенерация и утилизация тепла должны получить большее применение благодаря своим экономическим преимуществам . Соответствующее регулирование может дополнительно повысить ценность когенерации , обеспечив способность организаций и компаний ЦТ реализовывать электроэнергию . Энергетическое планирование должно также рассматривать и учитывать экологические затраты и преимущества различных возможных вариантов .

 

*    Внедрение коммерческих принципов в управление системами централизованного теплоснабжения , с тем , чтобы цены покрывали затраты , а счета основывались на измеряемом энергопотреблении на уровне зданий или отдельных квартир .

 

*    Положения , позволяющие участие частного сектора в централизованном теплоснабжении , хотя национальные правительства и города должны сохранить определенную гибкость при определении сроков и лучших подходов . Тем не менее , такие положения должны способствовать созданию необходимых базовых условий для привлечения частных компаний в данный сектор экономики .

 

*    Укрепление роли ассоциаций домовладельцев для улучшения отношений между производителями и потребителями , а также укрепления их позиций в развитии проектов по энергоэффективности .

 

Точно так же , роль и назначение централизованного теплоснабжения следует четко прописать в национальной энергетической политике , с тем , чтобы его преимущества учитывались на уровне общей местной , региональной и национальной энергетических систем . Развитие институциональной инфраструктуры должно играть важную роль в такой политике .

 

2.    Правительства должны   постепенно избавляться от субсидий , перекрестных субсидий и налоговых льгот ( речь идет о неразумно применяемых налоговых льготах , например , в случае , когда льготы распространяются на газовый сектор энергетики и не затрагивают сектор централизованного теплоснабжения ). Такие субсидии вызывают нарушение ценообразования , провоцируя неэффективное использование энергии . Они также создают серьезные финансовые проблемы для многих систем ЦТ и поддерживающих их городов . Правительствам следует особенно тщательно координировать уменьшение субсидий в секторе централизованного теплоснабжения с уменьшением энергосубсидий в других секторах , особенно в газовом секторе , чтобы не создавать ложные стимулы к уходу от ЦТ . При этом , снижая субсидии операторам ЦТ , правительствам следует обеспечить соответствующую систему социальной защиты для субсидирования конкретных потребителей из нуждающихся слоев общества .

 

3.    Поддержка крепкой деловой практики в сфере централизованного   теплоснабжения    необходима для его длительного существования . Для этого требуется переход культурного восприятия от модели производства к модели деятельности , ориентированной на клиента . Такое изменение приведет к повышению качества обслуживания , что , в свою очередь , должно повлиять на поддержку и готовность оплачивать услуги компаний ЦТ . Это также позволит компаниям - производителям лучше балансировать спрос и предложение , одновременно снижая затраты . Частный сектор сыграл ключевую роль в введении деловой практики , ориентированной на клиента , в остальных частях энергетического сектора . Увеличение доли частного сектора в ЦТ может также облегчить финансирование коммерческими банками и иными финансовыми институтами . В качестве необходимого минимума правительства должны четко определить права владения компаниями ЦТ . Правительствам также следует предпринять действия по привлечению в сектор и увеличению доли участия частного сектора в операциях централизованного теплоснабжения . Такая поддержка может варьировать от приватизации до лизинга и операционных концессий .

 

В то время как компании ЦТ повышают качество обслуживания , также необходимо учитывать и поддерживать улучшение энергоэффективности со стороны потребителя . Исследования неизменно подтверждают , что возможности такого улучшения могут быть весьма рентабельны и могут благотворно сказаться на всей системе в целом , увеличивая способность потребителей оплачивать счета за теплоэнергию и уменьшая обязательства муниципалитетов по краткосрочным субсидиям . Муниципальные стратегии и планы должны всесторонне рассматривать и учитывать возможности повышения энергоэффективности со стороны потребителя .

 

4. Укрепление процесса регулирования также необходимо для развития здорового сектора централизованного теплоснабжения . Во многих странах с переходной экономикой политическая независимость органов регулирования ограничена , в результате чего тарифы устанавливаются в зависимости от текущей политической повестки дня , а не в интересах продолжительного финансового благополучия систем централизованного теплоснабжения . В худших случаях муниципалитеты или региональные правительства одновременно являются владельцами и регулирующими органами по отношению к системам ЦТ . Более того , важно упорядочить процесс регулирования , с тем , чтобы параллельные указания различных регулирующих органов не приводили к деструктивным результатам , например , одновременно повышая цены на централизованное теплоснабжение и сохраняя уровень тарифов на газ , и наоборот .

 

Правительства должны обязательно учитывать два момента при разработке тарифной политики . Во - первых , покрытие затрат должно включать необходимые инвестиции , амортизацию , безнадежные задолженности и иные затраты , связанные с ведением окупающегося бизнеса , а также разумный уровень доходности . Во - вторых , имея ввиду конечное снижение тарифов , следует избегать тарифов , определяемых по формуле « издержки +» ( Cost - plus tariffs - тарифы , покрывающие все расходы на производство энергии , а также получение прибыли для осуществления инвестиций ), являющихся препятствием для повышения эне ргоэффекти вности .

 

Выводы

 

Правительствам следует активно разрабатывать четкие стратегии для систем централизованного теплоснабжения и включать эти стратегии в более широкую энергетическую политику и законодательство . В течение долгого времени централизованное теплоснабжение было отложено в сторону , пока правительства решали иные энергетические проблемы . Нынешнее состояние секторов централизованного теплоснабжения в большинстве стран с переходной экономикой диктует необходимость более согласованных действий , с тем , чтобы укрепить данные секторы , обеспечив их долгосрочную рентабельность , одновременно удовлетворяя потребности в энергии миллионов граждан . Централизованное теплоснабжение может также играть важную роль в снижении загрязнения окружающей среды , благодаря преимуществам когенерации , утилизации тепла , энергетических систем с минимальными выбросами , а также продуманному планированию .

 

 

Ионин А.А. – профессор МГСУ (МИСИ)

 

Фридман Я.Х. – старший научный сотрудник НПК “Вектор”

 

 В данной статье авторы попытались довести некоторые соображения связанные с выбором   величины давления при проведени летних гидравлических испытаний. Нам представляется что величина   давления должна зависеть от величины номинального диаметра, марки стали,   толщины стенки и скорости коррозии.  

 

Освещение вопроса и постановка задачи             По «Правилам устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды» и [1] испытания   теплопроводов проводятся на пробное давление, минимальное значение которого составляет 1,25 от рабочего. Основное количество теплопроводов смонтировано из труб, рассчитанных на условное давление в 1,6 МПа. Следовательно, давление гидравлических испытаний должно быть 2,0 МПа. В настоящее время теплопроводы прессуют на повышенное давление в 2,4 – 2,6 МПа. Такое повышение объясняется стремлением довести коррозионные повреждения до разрушения в период гидравлических испытаний с тем, чтобы избежать разрывов и раскрытия труб в течение отопительного сезона и снизить тем самым число отказов системы теплоснабжения в зимний период. Качественно, обоснование повышения испытательного давления логично, однако, следует выяснить влияние повышенных давлений на прочностные характеристики труб и на течение коррозионных процессов. Трубы на заводах изготовителях испытывают на пробное давление величиной в 1,5 раза больше условного (2,4 МПа). Для новых труб испытательное давление является разрешающим для применение в тепловых сетях. Это давление включает запас по толщине, учитывающий снижение качества труб в процессе эксплуатации.

 

            С другой стороны коррозионные повреждения и повреждения сварных швов случайным образом располагаются по длине труб. Поиск таких повреждений следует вести направленно, выявляя зоны активных коррозионных процессов путем накопления и анализа адресной статистики повреждений, привлекая приборные способы контроля состояния теплопроводов.

 

            Для тепловых сетей преимущественно применяют стальные прямошовные,   спиральношовные, электросварные и бесшовные трубы, изготавливаемые из углеродистой стали на условное давление ру = 1,6 МПа и температуру воды до 200 0 С, имеющие следующие прочностные характеристики, таблица 2:

 

Таблица 1.

 

№

 

Марка стали

 

Допускаемое напряжение, МПа

 

Предел текучести,

 

s 0,2, (МПа)

 

Временное сопротивление,

 

s в, (МПа)

 

1

 

Ст   3

 

107

 

240

 

430

 

2

 

Ст 10

 

106

 

240

 

340

 

3

 

Ст 20

 

132

 

250

 

430

 

            Рассмотрим три вида стальных труб, из всего   диапазона диаметров теплопроводов:

 

219 х 6; 530 х 8; 1220 х 11.

 

            Рассчитаем напряжения в теле трубы при опрессовочных давлений   равных соответственно 1,6 МПа; 2,0 МПа; 2,4 МПа, по формуле: , где :                          (1)

 

            р – внутреннее давление воды в теплопроводе, МПа;

 

            D вн – внутренний диаметр теплопровода, мм;

 

            j - коэффициент ослабления сварного шва, примем j = 0,9;

 

            s – толщина стенки теплопровода (минимальная), мм.

 

Результаты расчета сведены в таблицу 2.

 

Таблица 2 . Напряжения в теле трубы, возникающие при

 

различных опрессовочных давлениях.

 

№

 

Условный проход, мм

 

Толщина стенки, мм

 

Напряжения при опрессовке, МПа

 

1,6 МПа

 

2,0 МПа

 

2,4 Мпа

 

1

 

200

 

6

 

31,55

 

39,44

 

47,3

 

2

 

500

 

8

 

58,054

 

72,55

 

87,07

 

3

 

1200

 

11

 

97,69

 

120,11

 

146.53

 

            С увеличением диаметра   тело трубы подвергается значительно большим напряжениям, это объясняется   тем,   что увеличение диаметра значительно опережает изменение толщины стенки.

 

Следовательно, при опрессовке тепловых сетей на давлении 2,4 МПа напряжение у труб больших диаметров будут близки к предельно допустимым значениям. При уменьшении толщины стенки трубы в результате коррозии напряжения превзойдут допустимые.

 

Определим минимально необходимые толщины стенки трубы (мм) для диаметров D у = 200; 500; 1200 (мм) из условия достижения предела текучести s т = 210 МПа   по формуле (2):

 

                              (2)

 

Результаты представлены в таблице 3.

 

Таб. 3.Толщина стенки трубы на пределе текучести металла:

 

Труба

 

Минимально необходимая толщина стенки

 

при внутреннем давлении, мм

 

P =1,2 МПа,

 

P =2 МПа,

 

P =2,4МПа,

 

219   х 6

 

0,69

 

1.15

 

1.38

 

530   х 8

 

1,67

 

2.79

 

3.34

 

1220 х 11

 

3,85

 

6.42

 

7.7

 

Следует отметить, что при указанных толщинах и менее в стенке трубы возникают пластические деформации. На поверхности металла могут образовываться локальные коррозионные разрушения, в местах локальной их концентрации при воздействии на металл растягивающих напряжений возможны возникновения трещин и коррозионной усталости. Таким образом, с позиций долговечности стальной трубы создание значительных напряжений в ее теле в зоне протекающих активных коррозионных процессов крайне не желательно.

 

            Отказы на тепловых сетях полностью устранить нельзя, ибо всегда остается, хотя и малая, но измеримая вероятность совпадения неблагоприятных воздействий на теплопровод с зонами его ослабления с последующим разрушением конструкции. В результате улучшения контроля состояния тепловых сетей можно ожидать уменьшения частоты отказов, но нельзя избежать их полностью. Ужесточение параметров опрессовки теплопроводов направлено на то, чтобы назревающие коррозионные повреждения трубы раскрылись в период летних гидравлических испытаний, тем самым были бы предотвращены отказы теплопроводов в зимний период. Таким образом, для отыскания отдельных коррозионно поврежденных мест и приводят в повышенное напряженное состояние все трубы сети. При этом напряжение во многих участках тепловой сети попадает в зону текучести металла, в нем происходят пластические деформации, изменяется структура, что снижает прочностные показатели и уменьшает коррозионную стойкость трубы, т.е. повышенные давления опрессовки могут снизить качество целых участков теплосети.

 

Статистика отказов при проведении опрессовок Интенсивность отказов трубопроводов характеризуется удельной величиной количества отказов на 1 км трубопровода за год, называемой параметром потока отказов w [1/(км.год)]. Его определяют путем статистического анализа отказов, наблюдавшихся на трубах. Параметр потока отказов зависит от вида повреждений, длительности эксплуатации, качества обслуживания и проводимых ремонтов, от температурного режима теплопроводов и температуры наружного воздуха. По наблюдаемой нами статистике   при низких наружных температурах   общее число отказов возрастает, при чем   число отказов на подающей линии в больше, чем на обратной.

 

             Основными повреждениями на тепловых сетях являются (на примере тепловой сети Мостеплоэнерго 1974 – 77 годы):

 

- наружная и внутренняя коррозия – 83%;

 

- разрывы сварных швов – 5%;

 

- повреждения сальниковых компенсаторов – 4,8%;

 

- повреждения задвижек – 7,2%

 

Доля повреждений на подающей трубе составляет примерно – 70% от общего количества.

 

Со временем трубопроводы стареют и параметр потока отказов растет примерно на величину 0,021 [1/(км.год)] в год.

 

На основании анализа отказов на тепловых сетях Москвы за 1974 – 77 и 79 – 81 годы в МИСИ было получено расчетное значение w = 0,05 [1/(км.год)]. При учете всех повреждений на сетях приведено следующее значение параметра потока отказов за 1968 – 71 гг. w = 0,12 – 0,15 [1/(км.год)] [3].

 

Расхождение значений параметров потока отказов примерно в 2,5 раза объясняется тем, что для расчета надежности в МИСИ учитывались только те отказы, которые во-первых, требовали немедленного отключения участка сети из работы, во-вторых, при эксплуатации этих участков, не было грубых нарушений, как например, заполнение водой каналов, заиливание каналов или отсутствие дренажа.

 

В 1993 – 94 годах были рассмотрены повреждения, имевшие место во время летних испытаний, и отказы, происшедшие после испытаний в течение отопительных периодов. Основные сведения о предприятиях МГП Мостеплоэнерго и повреждениях во время гидравлических испытаний сведены в таблицу 4.

 

Таблица 4. Количество повреждений на трубопроводах при гидравлических испытаниях № предпри-ятия

 

Протя-женность сети, км

 

Диаметр,

 

мм

 

Давление опрессоки, МПа

 

Суммарное

 

количество   повреждений

 

Кол-во повреждений на

 

1 км теплопровода

 

1993г

 

1994г

 

Сумма

 

1993г

 

1994г

 

Среднее значение

 

1

 

199,4

 

 100 –700

 

2,6

 

27

 

23

 

50

 

0,135

 

0,115

 

0,125

 

2

 

165,4

 

100 –700

 

2,6

 

48

 

44

 

92

 

0,29

 

0,267

 

0,278

 

3

 

142,7

 

150 –800

 

2,4

 

21

 

30

 

51

 

0,147

 

0,21

 

0,179

 

4

 

124,6

 

150 – 600

 

2,4

 

17

 

31

 

48

 

0,136

 

0,249

 

0,193

 

5

 

282,8

 

150 –800

 

2,6

 

86

 

91

 

177

 

0,304

 

0,322

 

0,313

 

Итого

 

914,9

 

­-

 

-

 

199

 

219

 

418

 

0,218

 

0,239

 

0,228

 

  Среднее значение   0,219

 

Доля повреждений на подающей трубе – 69,9 %.

 

Летние гидравлические испытания осуществляют по такому режиму. Испытываемую сеть ставят под давление, которое постепенно   увеличивают до первого повреждения. Давление повреждения фиксируют, поврежденный участок выключают, ремонтируют и вновь включают в режим испытаний. Давление поднимают и оно вновь увеличивается до следующего отказа. Такую процедуру повторяют до 2,6 МПа   (26 ати). Следовательно, не поврежденные участки неоднократно подвергают перегрузкам, что естественно ослабляет прочностные качества трубы. При высоких давлениях возникают пластические деформации в стенке трубы, нарушается структура металла и сплошная коррозия может перейти в язвенную, что повысит вероятность отказов во время отопительного сезона.

 

Рассмотрим связь между количеством повреждений и давлением опрессовки при котором произошло разрушение трубы (раскрытие участка трубы, поврежденного коррозией). Используем данные опрессовок тепловых сетей Предприятий № 1 и № 2 в 1993 году. Результаты из эксплуатационных журналов и их обработку сведем в таблицу 5.

 

Таблица 5. Данные опрессовок тепловых сетей Предприятий № 1 и № 2 в 1993 г.

 

Зафиксированное давление, МПа

 

0,8

 

1,0

 

1,2

 

1,4

 

1,6

 

1,8

 

2,0

 

2,2

 

2,4

 

2,6

 

Сумма

 

№ 1, кол-во повреждений

 

---

 

---

 

1

 

2

 

2

 

6

 

1

 

2

 

5

 

8

 

27

 

Частота повреждений, 1/км

 

---

 

---

 

0,037

 

0,074

 

0,074

 

0,222

 

0,037

 

0,074

 

0,185

 

0,297

 

1

 

№ 2, кол-во повреждений

 

3

 

2

 

4

 

10

 

9

 

3

 

2

 

7

 

6

 

-

 

46

 

Частота повреждений, 1/км

 

0,065

 

0,043

 

0,087

 

0,219

 

0,196

 

0,065

 

0,043

 

0,152

 

0,13

 

-

 

1

 

Ниже по приведенным данным построена зависимость количества повреждений (в % от общего числа) от опрессовочных давлений при гидравлических испытаниях.

 

Из рассмотрения полученных эмпирических законов распределения давлений при коррозионных повреждениях и дефектах сварных швов во время гидравлических испытаний следует, что значительная часть повреждений вскрывается при давлении опрессовки в 2,0 МПа и ниже. Для предприятия № 1 – 44,4 %, а для № 2 – 71,8 %. Однако, большая доля повреждений приходится на высокие давления – от 2,0 до 2,6 МПа.

 

Высокие давления опрессовки предназначены для того, чтобы сократить число аварийных отказов в последующем после опрессовки отопительном сезоне. Рассмотрим статистику отказов Предприятий «Мостеплоэнерго» при эксплуатации за 1993, 1994 и 1995 годы. Ниже в таблице 6 приведены отказы на тепловых сетях по предприятиям в период эксплуатации, по годам и рассчитанные значения частот отказов.

 

Таблица 6. Статистика отказов на при эксплуатации трубопроводов

 

на Предприятиях «Мостеплоэнерго» за 1993, 1994, 1995 г.г.

 

Предприятия №№

 

1

 

2

 

3

 

4

 

5

 

Суммарное

 

кол-во

 

Отказов

 

Кол-во отказов

 

1993г.

 

15

 

28

 

11

 

25

 

60

 

139

 

1994г.

 

14

 

33

 

15

 

26

 

91

 

179

 

1995г.

 

11

 

38

 

12

 

20

 

53

 

134

 

Общее число участков

 

40

 

99

 

38

 

71

 

204

 

452

 

Сумма длин участков, км

 

199,4

 

165,4

 

142,7

 

124,6

 

282,8

 

914,9

 

Частота отказов, 1/(км.год)  

 

0,067

 

0,2

 

0,089

 

0,19

 

0,24

 

0,164

 

            Из таблицы 6 видно, что интенсивность отказов в период эксплуатации статистически сопоставима с частотой отказов при опрессовках (таб.5).

 

Коррозионные процессы Рассмотрим возможность разрушения утонненной коррозией стенки трубы в течение отопительного периода в зависимости от величины испытательного давления. Определим предельную минимальную толщину стенки, считая, что напряжение в ней равно временному сопротивлению на разрыв. Такое состояние можно представить, предполагая равномерное утонение стенки трубы в результате протекания процесса равномерной коррозии или средоточие неравномерной коррозии в определенной зоне поверхности трубы. В последнем случае действительное напряженное состояние тела трубы будет описано приближенно. Временное сопротивление стенки трубопровода примем равным s в = 400 МПа, диаметр трубы – 530 х 8, а коэффициент ослабления сварного шва j = 0,9. Рабочее давление в трубопроводе в течение отопительного сезона будет считать равным рраб. = 1,2 МПа. Минимальная толщина стенки равна 0,88 мм. На рис.2 показана динамика изменения толщины стенки в течении отопительного сезона. В процессе коррозионного утонения стенки трубы в течение отопительного сезона, когда в трубопроводе поддерживается внутреннее давление 1,2 МПа, поперечные растягивающие напряжения в теле трубы растут. Когда размеры стенки достигнут минимальной величины, напряжения станут равными временному сопротивлению, то появится трещина в металле в   направлении совпадающем   с осью трубы   в зоне наименьшей толщины стенки. С тем, чтобы этого не произошло, необходимо сравнить скорость коррозии с длительностью отопительного сезона. Нормальную скорость коррозии теплопроводов обычно считают равной 0,02 мм/год. Максимальная коррозия в большинстве случаев не превосходит 1 мм/год. Средняя величина обычно находится в районе V =0,5 мм/год. Примем среднюю величину. Время от гидравлических испытаний (первое сентября) до конца отопительного периода примем в 231 день или 0,63 года, что характерно для районов центральной России. (1 октября до 15 мая).   Тогда средняя глубина проникновения коррозии в тело трубы за   отопительный сезон   (t=0,63года) будет равна

 

h = v . t = 0,5 х 0,63 = 0,315 (мм). Будем считать, что при летних гидравлических испытаниях труба выдержала испытательное давление на пределе и напряжение в стенке приблизилось к временному сопротивлению. Пробное давление примем равным рпр = 1,25 х 1,6 = 2 МПа. Пробному давлению будет соответствовать толщина стенки трубы в 1,47 мм (на грани разрушения). Она ограничивает зону разрушения трубопровода при испытаниях (см. рис2). Если оставшаяся толщина стенки больше 1,47 мм, труба выдержит испытания. В рассматриваемом предельном случае толщина стенки равна 1,47 мм, а испытательное давление равно 2 МПа. Стенка проходит испытания на пределе. После испытаний давление снижают до рабочего в 1,2 МПа. Начинается период эксплуатации. К концу отопительного сезона толщина стенки уменьшается до 1,47 - 0,315 = 1,155 (мм), что больше минимальной толщины в 0,88 мм. Аварийного отказа не произойдет. Разрушение стенки (не аварийное) произойдет при гидравлических испытаниях (после отопительного сезона), когда давление поднимут с 1,2 до 2 МПа. Следовательно, при опрессовке теплопроводов на 2 МПа для предельной толщины стенки трубы ее разрушения в последующий отопительный сезон не произойдет.

 

Если опрессовку производить при давлении 2,4 МПа, тогда предельная толщина будет равна 1,76 мм и если испытуемая труба будет иметь также 1,76 мм тогда ее разрыв не произойдет. Не произойдет разрушения и в отопительный сезон, т.к. 1,76 – 0,315 = 1,445 (мм). Труба разрушится при следующих гидравлических испытаниях также после отопительного сезона, т.к. толщина ее стенки станет равной 1,76 – 0,5 = 1,26 (мм).     

 

Если толщина стенки трубы будет от   1,47 до 1,76 мм, тогда давление 2,4 МПа будет разрушительным для трубы, а при давлении в 2 МПа труба не разрушится и прослужит еще один отопительный сезон. Результаты проведенных расчетов отображены на рис. 2. Разница в предельных толщинах стенки при различных давлениях составляет 1,47 – 0,88 = 0,59 (мм), а глубина проникновения коррозии 0,5 – 0,63 = 0,315 (мм), что гарантирует неразрушение трубы в течение года при рабочем давлении.

 

Графики-номограммы для   определения давления опрессовок Ниже мы предлагаем методику определения опрессовочного давления в зависимости от диаметра тубы, марки стали, толщины стенки и скорости коррозии. В методике были рассмотрены режимы давлений, проникновения коррозии и изменения толщины стенки   для    характерного случаев труб 219 х 6, 530 х 8 и трубы 1220 х 11 мм.

 

На рис 3. представлены линии равных напряжений – изострессы (предлагаемый термин: изос - равный; стресс – напряжение   (греч.)). Эти линии построены как отдельно для каждого номинального диаметра, так и для каждой марки стали    в координатах: испытательное давление –толщина стенки.  Рассматривая крайний случай – максимальную скорость коррозии (1мм/год) получим и наибольшую величину утонения стенки hi  ( hi = 0,63 мм/год). Откладывая соответственно от точек ( A 1 ,. A 2 ,. A 3 )   вправо текущую толщину стенки h и на изострессах   относящихся к соответствующей марки стали получаем точки B 1 , B 2 , B 3   которые соответствуют давлению разрушения при опрессовках.

 

         Например для   трубы теплопровода из Ст.2 и соответствующих остаточных толщин стенок (1мм, 1,1мм и 1.2 мм)   получаем следующие давления опрессовок:

 

                    D у = 200   мм            p и = 24   ати

 

                    D у = 200   мм            p и = 15,8 ати

 

                    D у = 200   мм            p и = 11,3 ати

 

 Давление имеет явно выраженную тенденцию к уменьшению при увеличении диаметра.

 

На рис. 4,5 показана структурная схема, и порядок   действий, позволяющий определять испытательное давление при опрессовках   по:

 

1) толщине стенки в   рассматриваемый момент

 

2) скорости коррозии

 

3) Величине D у

 

4) Марке стали трубы теплопровода

 

         Предлагается следующая   последовательность   действий.

 

          Действие № 1:   На рис. 4   на   оси   О V    выбирается соответствующая скорость коррозии (мм/год) и из начала   координат (точка О1   рис. 4)   соединяется с этой точкой, при этом тангенс угла с вертикальной   осью прямо пропорционален скорости коррозии.

 

           Действие № 2:    На оси   h и   (рис. 5) откладывается начальная толщина стенки   параллельно   направлению   определенному   в   п. 1 проводится прямая до пересечения с опорной прямой А.

 

           Действие № 3:   Через   полученную точку пересечения проводится вертикальная прямая до пересечения с соответствующей изострессой, построенной для соответствующего D у   и марки стали.

 

Ордината точки пересечения покажет максимальное давление опрессовки.            

 

                                               4. Выводы

 

Из изложенного анализа можно сделать следующие выводы:

 

1. В результате коррозионного утонения стенки трубы растягивающее напряжение при опрессовках в ее теле может достигать пределы текучести, вызывая пластические деформации, ускоряя коррозионные процессы.

 

2. Из статистического анализа повреждений теплопровода в отопительный период и в период летних гидравлических испытаний следует, что значение частот отказов примерно одинаковы. Это означает, что процесс вскрытия повреждений во время прессовок   приводит к сокращению отказов в отопительный период, компенсируется встречным процессом активизации коррозии трубопровода.

 

3. Учитывая что в основном труба не подвержена коррозии, а повреждения сконцентрированы локально, не желательно подвергать весь теплопровод ужесточенным испытаниям, а рекомендуется выбирать давления опрессовки в зависимости от диаметра трубопровода.

 

4. Учитывая протекание двух процессов: уменьшение толщины стенки трубы, обусловленное коррозией, и возникновение пластических деформаций в теле трубы при высоких испытательных давлениях, которые снижают ее прочностные характеристики, следует, что при давлении в 2.0 МПа и средней скорости продвижения коррозии (0,5 мм/год) пластические деформации возникают примерно через 10 лет службы, а при 2.4 МПа через 8 лет. Это приводит к сокращению времени до разрушения трубы.

 

5. Проведение летних испытаний на повышенное давление требует осторожного подхода   и желательно располагать   хотя бы предварительными   оценками   скорости коррозии.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1. Типовая инструкция по периодическому техническому освидетельствованию трубопроводов тепловых сетей в процессе эксплуатации РД 153-34. 020.522-22 СПО ОРГРЭС  М.; 2000

 

2. Физические величины. Справочник/ под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мелихова, М.; Энергоиздат, 1991. – 1232 с.

 

3. Н.К. Громов Городские теплофикационные системы, Энергия, 1974 г.

 

4. РАО ”ЕЭС   РОССИИ” Типовая инструкция по периодическому техническому освидетельствованию трубопроводов тепловых сетей в процессе эксплуатации. РД 153-34.0-20. 522-99

 

 

2. не определены тип экономической деятельности (товарное производство или услуга) для каждого отдельного процесса в теплоснабжении и теплопотреблении, а также типы рынков, на которых осуществляется э. Одной из самых распространенных ошибок, основанных на «усреднении, ради простоты», влекущих к перекрестному субсидированию в энергетике, является отсутствие классификации видов мощности представляемых. Протяженность тепловых сетей предприятия - 245 км. протяженность ведомственных тепловых сетей - 32 км.. Широкая популярность пластинчатых теплообменников и   высокий спрос на них приводит к тому, что сегодня их начинают изготавливать практически во всех регионах россии, но не серийно, а штучно. преимуще. Развитие и совершенствование энергетики должны проводиться на основе достижений фундаментальной и прикладной науки, разработки новых технологий, позволяющих создавать высокоэффективное энергетическое.

 

Главная >  Документация 


0.0028