Теплова мережа: прокладка, правила експлуатації та ремонт

Розподіл та транспортування теплоносія між споживачами відбувається за спеціальною теплової мережі. Вона є одним з основних елементів всієї структури інженерних комунікацій. Від того як вона працює, безпосередньо залежать надійність і якість передачі. Трубопроводи теплових мереж - не єдині елементи даної структури. Крім них, вона включає в себе також різні споруди. До них, зокрема, відносять дросельні та насосні станції, теплові пункти.

Структура

Теплова мережа, заснована на централізованій схемі постачання, за своєю структурою поділяється на два рівні: магістральну і квартальну (мікрорайонів). Перша складається з елементів, що з'єднують джерела тепла з місцевими (районними) пунктами його розподілу серед кінцевих споживачів. У більшості випадків вони являють собою закільцьованих систему труб (діаметр 500-1400 мм) та інженерних споруд. Ці елементи розташовуються по всій території міста, що забезпечує надійність передачі і можливість задоволення попиту на споживання. Завдяки розподілу істотно полегшується експлуатація теплових мереж. Так, створюються різні схеми управління, що підвищують надійність роботи і збільшують якість постачання. Проектування та проведення теплових мереж магістрального типу здійснюються з урахуванням можливих збоїв в роботі якого-небудь підводного елемента. У зв'язку з цим створюються резервні зв'язку. Вони з'єднуються з джерелами подачі тепла. При такому підході створюється єдина система управління. Вона здатна безперебійно забезпечувати заявлені показники теплових і гідравлічних режимів. При цьому робота здійснюється навіть за умови виходу з ладу одного з її елементів (постачає джерела, однією з гілок магістралі). Розподіл теплоносія при таких умовах відбувається більш якісно, знижуються втрати в результаті передачі, спостерігається економія палива.

Управління

Правила теплових мереж передбачають наявність особливих елементів, за допомогою яких здійснюється управління структурою. До них, зокрема, відносять запірні механізми - засувки. За їх допомогою загальна теплова мережа розділяється на окремі ділянки. Вплив на засувки дозволяє включати (відключати) невеликі відрізки магістралі, а також розташовані на них насосні і дросельні станції. Більшість сучасних пристосувань оснащені електроприводом. Розміщуються вони в середньому через кожні 1-3 км магістралі. Загальне управління мережами включає в себе контроль режиму функціонування та стану структурних елементів, попередження можливих неполадок. Для захисту від гідравлічних ударів в місцевих пунктах встановлюється спеціальне скидних пристрій.

Квартальна теплова мережа. Особливості

Ці структури представляють собою розгалужені тупикові системи. З'єднуються вони з тепловими пунктами. Управління відбувається як в ручному, так і в автономному режимах. Така структура має діаметр до 400 мм, у зв'язку з цим перерви в постачанні споживачів тепловою енергією в результаті поломки такої мережі вважається допустимими. Проте в результаті загального пристрою схем постачання у разі несправності страждає лише невелика частина кінцевих споживачів. Ремонт теплових мереж в цьому випадку не займає багато часу. Пункти, через які в систему потрапляє носій, автоматизуються. Це дозволяє отримати економію при витрачанні теплової енергії.

Підключення до магістралі

Підключення розподільних мереж до загальної системи відбувається за допомогою змішувачів або насосів (змішувально-циркулярних), рідше через водоподогреватели. Застосування останніх робить систему більш гнучкою і надійною. Це можливо за рахунок поділу гідравлічних режимів магістральної та розподільчої систем. Носій, що надходить у загальні мережі з різних джерел, може володіти різними температурами, що перевищують ту, яку має вже знаходиться в трубопроводі. Системи постачання, обладнані насосами, виключають гідравлічну ізоляцію магістралей від розподільних схем. В результаті цього ускладнюється управління відповідним аварійним режимом. У цьому випадку з'являється можливість самостійного підтримання за допомогою насоса в розподільних мережах циркулярних і температурних умов, які будуть відрізнятися від магістральних.

Дворівневий вид системи

Схема великий структури теплової мережі має дворівневий вигляд. На верхньому представлена кільцева магістраль. Від неї відходять відгалуження до теплових пунктів районів. У приєднання використовується ординарний спосіб. У разі відмови ділянки магістралі, до якого приєднаний тепловий пункт, кінцеві споживачі позбавляються теплової енергії. До районного пункту користувачі приєднані за допомогою локальних систем - це нижній рівень.

Резервування подачі

У магістральну мережу теплоносій надходить з ТЕЦ і районної котельні. В даному випадку можливе здійснення процесу резервування подачі при поломці одного з пунктів нагріву носія. Здійснюється це за допомогою установки сполучної перемички на що подають і зворотні магістралі. Сукупністю цих елементів формується єдина кільцева теплова мережа. Проектований діаметр провідних елементів систем розраховується таким чином, щоб забезпечити пропускну здатність необхідного носія навіть при аварійних ситуаціях. В умовах стабільної безперебійної роботи теплоносій переміщається по всіх теплопроводів мережі. У цьому випадку використання перемичок втрачає свій сенс. Для більш ефективного використання перемичок і зниження витрат на прогрів теплоносія використовується метод "ненагруженного резерву". У цьому випадку відбувається повне перекриття перемичок. Включення перемичок здійснюється тільки при поломці елементів теплової мережі.

Теплопроводи мереж

За цим елементам здійснюється рух носія, у вигляді якого виступає вода. Теплопроводи встановлюються надземним та підземним способами. У першому випадку прокладка має ряд істотних переваг: підвищеним терміном служби, легким контролем стану системи, полегшеним доступом для усунення несправності. Однак установка надземного теплопроводу в умовах сучасних міст практично неможлива через архітектурних обмежень. У цих умовах більшість систем - підземні. Для установки таких трубопроводів вириваються спеціальні канали.

Користування системою

Перед робочим запуском здійснюються теплові випробування теплових мереж. Встановлені елементи заповнюються гарячою водою різної температури. Рідина згодом неодноразово зливається протягом терміну служби. У результаті всіх внутрішніх впливів стіни труби змінюються, виходом з цієї ситуації служить установка в трубопроводах компенсаторів. Два кінця ділянки нерухомо закріплюються на опорах. Посередині встановлюється компенсатор. Додатково трубопроводи нерухомо закріплюються близько теплообмінних пристроїв, насосів. Виробляється це для зняття навантаження, що надається температурної деформацією. Опори розміщують в каналах або спеціальних камерах. У каналах трубопровід укладається на рухомі опори. З метою постійного спостереження за станом систем споруджуються спеціальні підземні камери. У них розміщують різні засувки, спускні клапани, повітряні крани і компенсатори. У деяких випадках (наприклад, при діаметрі водогону більше 500 мм) для проведення випробування теплових мереж та більш комфортного обслуговування над камерами зводяться наземні павільйони. Розміщення пунктів і насосних станції відбувається в спеціально обладнаних будівлях.

Вибір оптимального варіанту теплових мереж

В даний час існує величезна кількість схем теплових мереж і способів їх прокладання. Тому на етапі проектування розглядається кілька варіантів. Порівнюючи всі можливі умови, виробляють техніко-економічні розрахунки, вибирається найменш витратний варіант з кращими характеристиками. Згідно з цими розрахунками визначається діаметр використовуваних елементів, ізоляційні матеріали і їх товщина, потужність встановлюваних насосів. Крім того, ведеться облік витрат на зведення та обслуговування теплопроводу, на втрати тепла при передачі від джерела споживачеві.

Російські системи теплопостачання

Більшість експлуатованих на сьогоднішній момент теплових мереж в Росії були побудовані ще в СРСР, після розпаду якого фінансування на перекладку і оновлення діючих теплопроводів різко скоротилося. Перестали проводитися планові перевірки стану систем та їх регулярні заміни, контроль з боку держави також став слабшати. Загальна ситуація з тепловими мережами в країні стала різко погіршуватися. В умовах істотної економії почали знижуватися вимоги до якості елементів, які використовуються при перекладці вже наявних систем. Економія привела до здешевлення робіт, що позначалося на їх підсумковому якості. Побудовані в ці роки системи мали низький термін експлуатації і вимагали повторної заміни вже через 5-7 років. Все це призвело до різкого збільшення кількості неполадок, який спричинив за собою підвищення потужностей аварійних служб. Теплові втрати при передачі носія оцінюються в межах 20-50% від загального виробітку в опалювальний період і від 30 до 70% - у літній. Дані цифри перевищують у декілька разів норми, прийняті в розвинених країнах Європи.