Проблемы эксплуатации реконструированных котельных и их решение

После завершения реконструкции систем теплоснабжения в городах Дзержинск и Сергач на первый план выдвинулись вопросы совершенствования эксплуатационной деятельности предприятия. В первую очередь: обеспечение безопасной и надежной эксплуатации котельных и тепловых сетей; повышение качества предоставляемых услуг по теплоснабжению потребителей; формирование эффективной технической и экономической политики, направленной на снижение производственных издержек и экономию энергоресурсов, способствующей непрерывному внедрению в производство прогрессивных технологий и новой техники.

В числе основных проблем, с которыми мы столкнулись в первые годы после реконструкции, следующие.

Неудовлетворительное техническое состояние и эксплуатация внутренних систем теплопотребления (ВСТ). Качественное теплоснабжение потребителей возможно только при условии слаженной работы всех трех звеньев системы теплоснабжения: источник тепла, тепловая сеть и ВСТ зданий. Поскольку абонентские вводы теплопроводов, тепловые узлы и ВСТ зданий, находящиеся в ведении муниципалитетов, реконструкции не подвергались, они стали источником проблем в теплоснабжении, многие из которых не удается решить и по сей день.

Абонентские вводы потребителей в большинстве случаев не были оборудованы контрольно-измерительными приборами, запорной арматурой, грязевиками, фланцевыми соединениями для установки дроссельных диафрагм, позволяющих распределять расходы теплоносителя пропорционально тепловым нагрузкам зданий и сооружений.

Городские службы годами не занимались капитальным ремонтом, промывкой и опрессовкой абонентских участков трубопроводов тепловых сетей и ВСТ, подготовкой потребителей тепловой энергии к отопительному сезону. Ни одна из принятых нами в эксплуатацию в 2000 г. система теплоснабжения не подвергалась гидравлической наладке и регулировке. Ремонт осуществлялся только в аварийном порядке.

Проведенная реконструкция котельных и тепловых сетей кардинально изменила ситуацию. Если раньше можно было осуществлять теплоснабжение в энергорасточительном режиме: при завышенной температуре теплоносителя, огромных утечках и завышенных расходах сетевой воды, с 30% перерасходом газа и 40% перерасходом электроэнергии, то с вводом в эксплуатацию новых котельных это стало невозможно по той простой причине, что при их проектировании не закладывались излишние запасы по тепловой мощности и расходу теплоносителя. Вернее закладывались, но в разумных пределах: 10% - по тепловой мощности; 20% - по циркуляционному расходу в системах отопления, 300% - по производительности систем подпитки теплосети.

В первую очередь (это было обязательным условием пуска котельной), все абонентские вводы отапливаемых зданий были оборудованы дроссельными диафрагмами в соответствии с выполненными теплоснабжающей организацией гидравлическими расчетами. Проведена наладка и регулировка тепловых сетей, позволившая удержать гидравлический режим на контролируемом уровне. Необходимо заметить, что начиная с 2001 г. и до настоящего момента на нашем предприятии применяется отопительный температурный график качественного регулирования с поддержанием не подающей, а средней температуры теплоносителя Т_ср= (Т₁+Т₂) /2, что позволяет уменьшить влияние отклонения фактического расхода теплоносителя от расчетного значения на тепловой режим отапливаемых зданий, тем самым избежав «пережога» топлива в котельной (подробнее см. статью [1]).

На втором этапе развернулась борьба с утечками, которые, несмотря на 100% -ую замену теплопроводов, в среднем в 5−10 раз превышали норматив ПТЭ — 0,25% от объема сети в час. Благодаря длительной и кропотливой работе с потребителями, при помощи «кнута и пряника» за 2−3 года удалось выправить ситуацию, доведя среднюю величину утечки в системах теплоснабжения г. Дзержинска и г. Сергача до приемлемых значений 0,3−0,4% в час. Кроме двух котельных № 61 и 64, где присутствует незаконный водоразбор теплоносителя из систем отопления жителями для хозяйственно-бытовых нужд в количестве 1−1,5% в час (в части домов отсутствует централизованное ГВС и газовые колонки).

Проблему незаконного водоразбора из систем отопления котельных № 61 и 64, которые проектировались для работы по закрытой схеме, нам не удается решить до настоящего времени, т.к. городская администрация и управляющие компании занимают пассивную позицию по данному вопросу. Существует идея покрасить сетевую воду флюоресцеином натрия, однако местная СЭС отказалась согласовать нам его применение, несмотря на наличие гигиенического сертификата и то, что система отопления по проекту закрытая (будем благодарны, если кто-то сможет поделиться положительным опытом по данному вопросу — прим. авт.).

Добиться 100% подготовки жилфонда к отопительному сезону и соответствия внутренних систем теплопотребления нормам ПТЭ нам также пока не удалось.

Загрязнение пластинчатых теплообменников. За предшествующий период эксплуатации (более 30 лет) в системах отопления абонентов скопилось огромное количество продуктов коррозии железа и других механических примесей. После ввода в эксплуатацию реконструированных котельных, наладки гидравлического режима сетей, поток загрязнений из ВСТ хлынул в сеть, что привело к интенсивному загрязнению пластинчатых теплообменников, и, как следствие, к резкому снижению коэффициента теплопередачи и увеличению их гидравлического сопротивления. Выносу загрязнений в немалой степени способствовал ввод в систему комплексона, обладающего отмывочным эффектом. В г Сергаче ситуация усугублялась высокой жесткостью исходной и сетевой воды (до 20 мг-экв/л), что приводило к отложениям карбонатной накипи. Качество сетевой воды в первый год эксплуатации не отвечало никаким нормам, и на ряде котельных было таким, что теплообменники загрязнялись в течение трех недель.

При критическом загрязнении теплообменников котельная оказывалась «заперта» — при наличии избытка тепловой мощности котлов сетевая вода не нагревалась выше 70−75 ^ОС, что в совокупности с уменьшением циркуляционного расхода теплоносителя (вследствие увеличения гидравлического сопротивления теплообменников) приводило к систематическим нарушениям теплоснабжения в наиболее холодные периоды года.

В последующие 2−3 года на предприятии целенаправленно реализовывался комплекс мероприятий по борьбе с загрязнением теплообменников, о чем подробно изложено в [2]. В рамках этой работы, увенчавшейся успехом, были разработаны и внедрены эффективные методы безразборной химической промывки теплообменников, отлажен режим дозирования комплексона, внедрены установки очистки сетевой воды от механических примесей на базе инерционно-гравитационных грязевиков марки ГИГ и стандартных осветлительных фильтров ФОВ-1,0−0,6, разработана методика и налажен постоянный мониторинг загрязненности 60 пластинчатых теплообменников отопления и ГВС (рис.5) с помощью специально разработанного прибора СМЗТ-05 (ООО «Реал-Информ», г. Нижний Новгород).

Система мониторинга степени загрязненности теплообменников, основанная на применении приборов СМЗТ-05, позволяет эффективно решать следующие задачи, возникающие в процессе эксплуатации теплообменного оборудования:

¦получать информацию о текущей степени загрязненности поверхности нагрева каждого теплообменника;

¦прогнозировать граничную температуру наружного воздуха, ниже которой загрязненный теплообменник (для отопительных теплообменников) не позволит поддерживать температурный график в теплосети;

¦рационально и своевременно организовывать химические промывки (чистки) теплообменного оборудования с учетом прогноза погодных условий, значимости объекта теплоснабжения и других факторов, оценивать качество промывок;

¦давать количественную оценку различным технологиям предупреждения накипеобразова — ния (комплексонная обработка воды, акустические противонакипные устройства, устройства типа «Анти Ca+», «Термит» и др.), а также методам химических, гидродинамических промывок оборудования, подбирать наиболее эффективные технологии в зависимости от конкретных условий эксплуатации и характера отложений.

Применение прибора СМЗТ-05 в целом способствует поддержанию надежного и качественного теплоснабжения потребителей.

В результате, с 2006 г. в г. Сергаче химпромывки теплообменников отопления практически не проводятся, в г. Дзержинске среднее количество химических промывок сократилось с 3−4 до 0,7 в год на один теплообменник.

Коррозия трубопроводов ГВС. Решение о применении стальных труб в ППУ изоляции для реконструкции трубопроводов ГВС в 2001 г в г. Дзержинске, впоследствии оказавшееся ошибочным, было продиктовано следующими обстоятельствами:

¦отсутствие на рынке компактных блочных ва — куум-деаэрационных установок переменной производительностью от 0 до 30 т/ч, пригодных для бесперебойной работы в составе автоматической котельной;

¦отсутствие у нашего предприятия и подрядных организаций опыта наружной прокладки полимерных труб;

¦небольшой удельный вес трубопроводов ГВС (не более 10%);

¦надежда на антикоррозийный эффект ком — плексона.

Уже через 1,5 года эксплуатации были отмечены первые случаи сквозных коррозионных повреждений труб ГВС от внутренней коррозии, вызываемой высокой коррозионной активностью исходной (артезианской) воды. Наиболее значительные повреждения наблюдались в области продольного сварного шва, что указывало также на низкое качество самих труб. ППУ изоляция лишь усилила масштаб повреждений, т.к. при возникновении микротечи (свища) очень быстро развивалась также и наружная коррозия стальной трубы под слоем пенополиуретана. Кроме того, при наличии ППУ изоляции резко затрудняется поиск и ликвидация утечек на тепловых сетях — требуется большой объем раскопок и вырезка длинных участков труб. Проведенное в начале 2004 г. обследование показало необходимость 100% замены стальных трубопроводов наружных тепловых сетей ГВС от котельных в г. Дзержинск. Таким образом, фактический срок службы стальных труб ГВС составил около 3 лет.

Надежды на защитное действие комплексона в системах ГВС, подпитываемых исходной недеаэрированной водой, не оправдались. Вследствие высокой скорости обмена воды (30−50% в час) и ограничения концентрации реагента в этих системах санитарными нормами (для ОЭДФ-Zn — 5 мг/л), его применение оказалось не эффективным и экономически не выгодным. Измеренная скорость коррозии в присутствии комплексона достигала 0,9 мм/год!

В результате анализа всех возможных вариантов мы пришли к выводу, что качественное и надежное горячее водоснабжение потребителей от небольших квартальных котельных может быть обеспечено только путем замены стальных трубопроводов на трубопроводы из полимерных материалов.

Следуя данной стратегии в 2005;2006 гг. ООО «Нижегородтеплогаз» осуществило проектирование, приобрело специализированное оборудование для монтажа полимерных труб и выполнило строительно-монтажные работы по перекладке 11,2 км трубопроводов ГВС с применением труб типа «Изопрофлекс» для подземной прокладки (рис.6) и полипропиленовых труб в ППУ изоляции с витой оболочкой из оцинкованной стали для надземной прокладки. При этом нами использовались трубы различных диаметров: на абонентских ответвлениях — от 40 мм; на выводах из котельных — до 160 мм.

В 2006;2010 гг. на 18-ти котельных г. Дзержинска поэтапно были заменены также и внутрикотельные стальные трубопроводы горячего и холодного водоснабжения на полипропиленовые.

Обеспечение надежности вращающихся механизмов. При проектировании, строительстве и эксплуатации отопительных котельных должны предъявляться высокие требования к обеспечению надежности работы вращающихся механизмов, в первую очередь — сетевых и подпиточных насосов, обеспечивающих циркуляцию теплоносителя и поддержание давления в системе отопления.

В особенности это касается автоматических котельных, на которых отсутствие операторов не позволяет осуществлять непрерывный визуальный контроль за работой оборудования, своевременно выявлять неисправности по внешним признакам (шум, вибрация, нагрев и т. д.).

Как уже отмечалось выше, при реконструкции отопительных котельных в г. Дзержинске преимущественно применялись отечественные сетевые насосы 1Д315−50, 1Д500−63 (1 рабочий и 1резервный). В целях снижения массогабаритных характеристик все насосные агрегаты применены со скоростью вращения 3000 об. /мин, что резко повысило требования к качеству технического обслуживания, центровки и балансировки роторов для достижения приемлемых вибрационных характеристик (на старых котельных применялись тихоходные насосы типа 6НДв, 8НДв, 10НДв со скоростью вращения не более 1500 об. /мин). В ходе пуско-наладочных работ на котельных также выяснилось, что насосы с за — вода-изготовителя поступали не подготовленными к работе — с дефектами подшипников, нарушением центровки и балансировки.

Ситуация с импортными насосами, количество которых в общей сложности составило около 200 ед., тоже была далека от идеальной, т.к. оказалось, что сервисное гарантийное обслуживание фирм Grundfoss и DAB происходит примерно по следующей схеме: в ответ на нашу заявку сервисной организацией выставляется счет на оплату проезда их специалиста на объект и обратно; после оплаты счета согласуется дата осмотра аварийного оборудования; при осмотре, например, выясняется, что надо менять подшипник, подшипника у сервис-инженера нет, его надо заказывать, срок поставки — 1 месяц. На наш запрос о предоставлении марок фактически установленных в насосах подшипников фирма Grundfoss дала ответ только через 3 месяца, причем на 30% ответ был неправильный. Понятно, что при таком методе обслуживания бесперебойное теплоснабжение невозможно.

В связи с изложенным, а также по причине нехватки квалифицированного персонала, в начальный период эксплуатации новых котельных в гг. Дзержинск и Сергач (2001;2002 гг.) имели место многочисленные случаи отказов роторного оборудования с повреждением подшипников, валов и электродвигателей.

Предприятию пришлось принимать экстренные меры по нормализации ситуации. В связи с нехваткой собственных квалифицированных специалистов и приборного оснащения было решено привлечь специализированную организацию (ООО «ВАСТ-НН», г. Нижний Новгород) для проведения вибродиагностического обследования насосов и дутьевых вентиляторов. На основании результатов обследования данной организацией в сжатые сроки был выполнен текущий ремонт, произведена центровка и динамическая балансировка всех вращающихся механизмов (рис.7), что позволило примерно за 1 год привести все оборудование к нормальному техническому и вибрационному состоянию (виброскорость по трем осям менее 5 мм/с). В процессе работы был скомплектован аварийный фонд запасных частей к насосам и вентиляторам (подшипники, валы, рабочие колеса, торцовые уплотнения, электродвигатели и пр.). Впоследствии с ООО «ВАСТ-НН» был заключен долгосрочный договор, предусматривающий регулярную диагностику, техническое обслуживание, текущий и аварийный (круглосуточно) ремонт вращающихся механизмов на автоматических котельных.

Таким образом, начиная с 2003 г. на нашем предприятии был осуществлен переход на систему ремонта роторного оборудования по фактическому состоянию, которая, по сравнению с традиционной системой планово-предупредительного ремонта, позволяет резко снизить аварийность и увеличить межремонтный ресурс вращающихся механизмов на 25+40% за счет исключения ремонта бездефектных узлов, снижения вероятности отказов из-за некачественных запасных частей, ненадлежащего качества ремонта и т. д.

Дальнейший анализ аварийности показал, что 50% отказов сетевых насосных агрегатов типа «Д» происходит по причине протечки воды через сальниковые уплотнения с последующим ее проникновением по вращающемуся валу в подшипниковый узел. Для решения данной проблемы специалистами ООО «ВАСТ-НН» было разработано конструктивное решение, в соответствии с которым все сетевые насосы типа 1Д315−50 (43 шт.) были оснащены торцовыми уплотнениями фирмы «Герметика» (г. Москва), что резко повысило надежность и ресурс эксплуатации оборудования. В следующем году планируется оснастить торцовыми уплотнениями все насосы типа 1Д500−63.