Слайд 1 - Imash.ru

Обзор технологий и
оборудования для
диагностики тепловых сетей
О.В. Лебедев
Текущая ситуация системы теплоснабжения в РФ
ВСТУПЛЕНИЕ. СТАТИСТИКА
Количество ТЭЦ
268 РАО ЕЭС,
264 муниципальных
Количество котельных
70000 котельных
179898 котлов
Количество теплоснабжающих организаций в РФ
17412 – полное количество теплоснабжающих организаций
1100 – количество основных теплоснабжающих организаций
Годовая выработка тепла
1510 млн. Гкал централизованное теплоснабжение
+ 600 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%.
Потенциал экономии
топлива за счет повышения
КПД котельных равен 41
млн. тут, в т.ч. 7 млрд. м3
природного газа
1200
кгут/Гкал
1000
800
600
400
200
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
КПД выше 85%
КПД выше 60%
КПД выше 40%
Европа 95%
Газ
Нефть и нефтепродукты
Дрова
Уголь
Источник: Центр по эффективному использованию энергии
Распределение котельных по удельным расходам топлива на производство единицы теп
по представительной выборке из 235 котельных
Текущая ситуация системы теплоснабжения в РФ
ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ
184 000 км (муниципальных 94 400 км)
34 000 необходимо для перекладки
Средний возраст 13 лет,
износ – 65%
Средние сверхнормативные потери в тепловых сетях 20-30%
1.
2.
3.
4.
5.
Главными проблемами эксплуатации тепловых сетей являются:
Высокий уровень фактических потерь в тепловых сетях – в целом
по России 20-25%;
Высокий уровень затрат на эксплуатацию тепловых сетей – они
составляют около 50% всех затрат в системах теплоснабжения;
Избыточная централизация в трех четвертях систем теплоснабжения
особенно в третьей группе поселений, что обуславливает повышение
потерь в тепловых сетях на 5-10%;
Высокая степень износа тепловых сетей и превышение во многих
муниципальных образованиях критического уровня частоты отказов;
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.
100%
Потенциал экономии тепловой
энергии в сетях за счет
снижения сверхнормативных
потерь тепла - 250 млн. Гкал,
что эквивалентно ежегодной
экономии 50 млн. тут, включая
16 млрд. м3 природного газа
потери в тепловых сетях
90%
80%
70%
60%
50%
Старение тепловых сетей
и низкий уровень их
эксплуатации
Избыточная
централизация
теплоснабжения
40%
30%
Допустимые потери в
муниципальных
тепловых сетях
20%
200
180
160
140
120
80
60
40
20
0
0%
100
10%
число муниципальных систем теплоснабжения
Источник: Центр по эффективному использованию энергии
Распределение систем теплоснабжения по уровню потерь в тепловых сетях
по представительной выборке систем теплоснабжения
ТРЕБОВАНИЯ К ОРГАНИЗАЦИЯМ, ПРОВОДЯЩИМ
КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИКУ
ОРГАНИЗАЦИОННОПРАВОВЫЕ
ТРЕБОВАНИЯ
Аттестация
персонала
Аттестация
методических
материалов
Аттестация
лабораторий
неразрушающ
его контроля
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ УЧЕБНОСЕРТИФИКАЦИОННЫЕ ЦЕНТРЫ
ТЕХНИЧЕСКИЕ И
МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ
ТРЕБОВАНИЯ
Аппаратура,
включенная в
Госреестр
средств
измерений
Поверка
средств
измерений
СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ЦЕНТРЫ
МЕТРОЛОГИИ И СТАНДАРТИЗАЦИИ
Текущая ситуация системы теплоснабжения в РФ
ТЕПЛОВЫЕ СЕТИ
184 000 км (муниципальных 94 400 км)
34 000 необходимо для перекладки
Средний возраст 13 лет,
износ – 65%
Средние сверхнормативные потери в тепловых сетях 20-30%
1.
2.
3.
4.
5.
Главными проблемами эксплуатации тепловых сетей являются:
Высокий уровень фактических потерь в тепловых сетях – в целом
по России 20-25%;
Высокий уровень затрат на эксплуатацию тепловых сетей – они
составляют около 50% всех затрат в системах теплоснабжения;
Избыточная централизация в трех четвертях систем теплоснабжения
особенно в третьей группе поселений, что обуславливает повышение
потерь в тепловых сетях на 5-10%;
Высокая степень износа тепловых сетей и превышение во многих
муниципальных образованиях критического уровня частоты отказов;
Неудовлетворительное техническое состояние тепловых сетей,
нарушение тепловой изоляции и высокие потери тепловой энергии;
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)ΔТдеф
ΔТ пр = (0,2…0,3)ΔТш
A
Ama
Теретическая (ряд 1) и
экспериментальная (ряд 2) зависимости
изменения сигнала для металла
x
δmax=
H
δ
Значения изменения
сигнала dU (В)
0,6
0,5
0,4
0,3
Ряд1
0,2
Ряд2
0,1
0
1
2
3
4
5
6
Рис.2.7б. Время запаздывания t х 0,2, С
7
Выбор аппаратуры по критерию
геометрическая разрешающая
способность
(t)х, tэ[to, to+T],
Рв = Р{(t)x}.
0,75
0,6
0,45
0,3
0,15
0
а [мм]
50 100 150 200 250 300 350 400
Зависимость изменения вероятности пропуска
(необнаружения) аномальных участков от
изменения шага дискретизации
Относительное
изменение
вероятности
пропуска (P/P0)
а
8
6


10
lзр
4
2
0
0
0,5
1
1,5
Относительное изменение шага дискретизации
(N/N0)
s
Оптимизация (выбор) тепловизионной
аппаратуры по времени регистрации
информации
А1
А
1
Amax
0,67Amax
tk
t
Δtk
fчк = (3..5)/(tk)
Материал
Время оптимального
контроля (при
толщине 10 мм)
Частота гадров (Гц)
(при толщине 10
мм)
Металлы
0,5… 3 С
1….10Гц
Полимерные
материалы
10…90 С
0,5… 0,05Гц
10…90 С
При реальных
толщинах
1…3 ч
0,5… 0,05Гц
Строительные
конструкции
Сравнительный анализ возможности применения приборов
бесконтактной регистрации температурных полей для задач ТНК
различных объектов
Наименование прибора
№
п/п
Пространственное
разрешение
(пиксели)
МхN
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.
3
4
5
6
7
Цена
(тыс.
долл.,
базовый
комплект)
1
2
8
1
Thermacam PM 595
(тепловизор, США)
320х240
60Гц
3С
Нет
3С
±2 град
85,0
2
TVS-100
(тепловизор, Япония)
320х240
10Гц
3С
Нет
3С
±2%
35,0
3
Varioscan-3022
(тепловизор, Германия)
180х120
0,8Гц
3С
Нет
10С
±2град
50,0
4
ИРТИС
(тепловизор, Россия)
220х175
0,5Гц
4С
Да
20С
±2%
19,0
5
Aurora
(тепловизор-сканер,
Россия)
110х60
0,6Гц
4С
Нет
100С
±1град
19,0
6
ТС-1
(сканер, Россия)
100 х1
100Гц
5С
Нет
3600С (1 час)
±2град
9,0
7
С – 300
(пирометр,
Россия,
фирма ТехноАС)
1х1
0,5Гц
5С
Нет
380000С
(105 часов)
±2град
0,4
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 Формула
и
Н.Е. Лысова. Зависимость переходного
равно твёрдости материала, контактов:
сопротивления
от
давления
для
2
свежезачищенных контактов :
FK   T  a
k
6
где
R


10
K
m и k – коэффициенты

- T твёрдость материала контактов по
0,1FK m
Бринеллю.
Тип контакта
Материал
k
m
Торцевой контакт (торцы цилиндра)
Пальцевый самоустанавливающийся
контакт (без гибких связей).
Один сегмент розетки без гибкой
связи. Диаметр расточки сегмента
меньше диаметра стержня
медь - медь
медь- латунь
латунь – латунь
медь - латунь
латунь – латунь
медь - медь
медь- латунь
латунь – латунь
49,6
203
226
123
192
25,4
67,7
95,5
0,39
0,50
0,373
0,183
0,306
0,332
0,372
0,136
Нагрев контактов в режиме
длительного протекания
номинального тока
К расчёту
температуры
контактов
Зависимость
переходного сопротивления
контактов
от тока при разных
давлениях
d 2 kT I 2 q


0
dx 2 q q 2
Рx  dPx  dP0  Px  dx
d
q
dx - тепло, которое подошло к элементу справа;
dx
- тепло, которое выделяется в элементе;
dPx  I 2 
Px  
IR 
I 2  1  2
1
 конт   0   Т     конт   0 
   I Rк
 c
kТ рq  2 
kТ рq 8p
2
q
dP0  kT р   0   dx- тепло, отдаваемое с боковой поверхности
Px  dx  
d
q
dxx  dx
тепло, которое выходит из элемента в
направлении оси Х
температура контактной точки
 T превышение температуры контакта
относительно окружающей среды;
 
1 2
1
превышение температуры
I Rк 
2
kТ рq контакта в начале области
стягивания
Rк  Rко 1  2 3   R  конт  Зависимость сопротивления стягивания RК от превышения
температуры
Особенности работы контактов в
режиме протекания тока короткого
замыкания
и
Зависимость сопротивления контактов от
превышения температуры
Силы, действующие в контакте
Fэм  4  10  7 I 2 h
1
3a
t
W  к U к  U а    it dt Дуговая эрозия контактов
0
Uк Uа
- катодное и анодное падения напряжения; t – время горения дуги.
Допустимая температура нагрева
контактов
Вид аппарата
Тип контактов
Контакторы
Главные контакты из меди и кадиевой
общепромышлен меди
ного применения
Контакторы
Из серебра и материалов на его основе
общепромышлен
ного применения
Тяговые
аппараты,
непружинящие
контакты
Тяговые
аппараты,
пружинящие
контакты
Вспомогательные
контакты
с
контактной частью из серебра
Контакты непружинящие массивные
медные или из композиций на основе
меди
Вспомогательные
контакты
с
контактной частью из серебра или
композиций на его основе
Клиновые и скользящие из меди,
латуни, бронзы или стали
Клиновые медные рубильников и
предохранителей
Клиновые и скользящие:
медные
бронзовые
стальные
с напайками из серебра или
композиций на его основе
Контактные соединения с зажимами и
заклёпками:
алюминиевые с оловом
медные со спаем олова или кадмия
медные со спаем серебра
Q ДОП , 0С
105
Ограничиваются
предельно
допустимой
температурой
120
115
105
115
90
75
105
85
115
85
100
120
ТЕПЛОВОЙ КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИКА ТЕХНИЧЕСКОГО
СОСТОЯНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА
FLIR Systems
%
49.8 °C
40
30
26.3
%
5.5
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
1.0
°C
34.0
36.0
0.0
38.0
°C
36.0
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
%
°C
44.0
38.0
Обозначение
Мин
Макс
Сред Обозначение
Мин
Макс
Обмотка 1
33.4
37.8
36.1
Обмотка 2
35.0
39.1
46.0
СредОбозначение
Сердечник
37.0
Мин
Макс
Сред
43.6
49.0
47.9
Сердечник
Средняя температура контролируемой поверхности
Контроль действительной температуры поверхности по
максимальному уровню нагрева
Коэффициент превышения =
(Контроль избыточной температуры по приведенной нормативной
температуре превышения).
47,9°С
Норма
0,96
Обмотка 1
Средняя температура контролируемой поверхности
Контроль действительной температуры поверхности по
максимальному уровню нагрева
Коэффициент превышения =
(Контроль избыточной температуры по приведенной нормативной
температуре превышения).
48.0
36,1°С
Норма
0,67
Эл.вывод 1
Средняя температура контролируемой
поверхности
Контроль действительной температуры
поверхности по максимальному уровню
нагрева
Коэффициент превышения =
(Контроль избыточной температуры по
приведенной температуре контрольного
образца Р16).
34,3°С
Среднее превышение температуры
контролируемой поверхности
Норма
Контроль приведенной температуры
поверхности по предельному
превышению
1,08
Коэффициент превышения =
(Контроль избыточной температуры по
приведенной температуре предыдущего
наблюдения).
9,6°С
Норма
Начальная степень неисправности. Подлежит
периодическому контролю
Данных о предыдущем обследовании нет
Эл.вывод 2
Средняя температура контролируемой
поверхности
Контроль действительной температуры
поверхности по максимальному уровню
нагрева
Коэффициент превышения =
(Контроль избыточной температуры по
приведенной температуре контрольного
образца Р16).
Коэффициент превышения =
(Контроль избыточной температуры по
приведенной температуре предыдущего
наблюдения).
35,4°С
Среднее превышение температуры
контролируемой поверхности
10,7°С
Норма
Контроль приведенной температуры
поверхности по предельному
превышению
Норма
1,08
Начальная степень неисправности. Подлежит
периодическому контролю
Данных о предыдущем обследовании нет
ТЕПЛОВОЙ
НЕРАЗРУШАЮЩИЙ
КОНТРОЛЬ В
СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Методики выполнения измерений (ГОСТ Р 8.563-96)














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
Основание
разработки
Разработка,
организация серийного производства и поставка
многофункциональной мобильной компьютерной лаборатории и
технологии комплексной диагностики технического состояния
объектов системы теплоснабжения
для Федеральный закон №28-ФЗ от 3.04.96 "Об энергосбережении"
Федеральный закон №184-ФЗ от 27.12.02 "О техническом
регулировании"
Распоряжение Правительства РФ №1234-р от 28.08.03 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 2007-2010 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 реализации
2007 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).