Познавательный доклад о теплосетях в России, грозящих нам большим песцом. Любопытно, на эту тему никто еще постапокалипсис не написал? Реальная ж идея... На примере Твери - и подтверждение озвученным раскладам я наблюдаю за окном.
Основное я проконспектировала
"Потлач в виде выведения из эксплуатации всей системы теплоснабжения города (на примере города Твери)" Докладчик: Берсенев Евгений, мастер участка теплосетей
Система организации теплоснабжения российских городов: тепло от источника (ТЭЦ) доставляется потребителям тепла (многоквартирные дома) по прямому теплопроводу, а по обратному теплоноситель возвращается на источник; внутри домов установлены теплообменники (батареи центрального отопления). По мере удаления от источника к концевым участкам давление снижается, а на обратке - всё наоборот; это происходит только когда есть циркуляция, и минимум, на котором она возможна на конечных участках - 0,6 атмосферы. Т.к. поверхность теплообменников постоянна, а температура воздуха колеблется в широких пределах, необходимо или увеличивать объем перекачиваемой через данный теплообменник количество теплоносителя, или при неизменном давлении менять температуру этого носителя. В России (насколько известно докладчику) только в Москве принято "количественное регулирование" - меняется давление на прямой (стало холоднее - давление в трубе повышается, потеплело на улице - понижается). В большинстве городов РФ принято "качественное регулирование параметров теплоснабжения". читать дальшеЗадача теплорегулирования - независимо от температуры на улице, поддерживать температуру в жилых помещениях на фиксированном уровне (по СНИПам - +18 С). В Твери отопление включается при сохранении температуры воздуха +8 С в течение 3 суток.
При качественном регулировании принят температурный график. В Твери он был принят "130/70", т.е. при низкой уличной температуре температура теплоносителя должна быть +130 С, при высокой - +70 С, и чем теплее становится на улице, тем ниже температура теплоносителя. Благодаря этому мы имели стабильную температуру в жилых помещениях (по факту и в 1970-х гг. он был 110/70) Недостатки метода: при нагревании протяженного участка металла он расширяется (при повышении температуры на 10 С длина стометрового участка трубопровода возрастает на 12 мм, т.е. при перепаде t от 70 до 130 С - до 72 мм). Из-за этого регулярно происходят разрывы трубопроводов, смещения достаточно, чтобы оторвало от магистральной трубы трубы-отводы.
Меры, которые предпринимаются, чтобы этого избежать: Делается тепловая камера, она зафиксирована в земле жестко и неподвижно, в нее входит и из нее выходит труба (любая), в камере она фиксируется на "неподвижной опоре" - к трубе приваривается металлическое кольцо. Благодаря этому исключается горизонтальное смещение в месте приварки разводящих труб-отводов. Труба между двумя камерами будет испытывать большие нагрузки сжатия-растяжения, поэтому для труб под улицами российских городов предусмотрены сальниковые компенсаторы (труба в трубе, как осевой подшипник). И всё было хорошо, пока была советская власть и всё работало: сальниковые компенсаторы регулярно обслуживались, при выходе из строя - заменялись. С момента перехода на рынок и экономии всех возможных затрат первое, что сделали новые собственники теплообъектов российских городов - прекратили обслуживание сальниковых компенсаторов; никаких заметных последствий не было на протяжении где-то 20 лет - а потом компенсаторы заклинило. Сейчас в каждом городе РФ они последовательно перестают выполнять свою функцию. При заклиненном сальниковом компенсаторе и зафиксированных на мертвых опорах входных-выходных участках теплокамеры труба начинает работать на сминание. Также за это время объем работ по переукладке теплосетей сократился как минимум в 10 раз. (В Твери при необходимости переукладки 30 км в год проводились работы на 1-3 км в год; в советское время норма переукладки - 26 км в год). Также нарастало количество разрывов в единой теплосети Твери (общей протяженностью она около 600 км). В 1991 г. количество разрывов - 20-30, в 2006 г. - 65 разрывов, в 2008 г. - 145, в 2010 г. - 600, в 2011 г. - 1120, в 2012 г. - 800, в 2013 - 740 разрывов (на отопительный сезон, в Твери это около 200 дней). Принято считать, что при количестве разрывов, превышающих за отопительный сезон три разрыва на 1 км сети избежать коллапса системы теплоснабжения невозможно.
Откуда снижение в показателях в 2012 году - 800 вместо ожидаемых 1800? Как только температура теплоносителя резко повышается, участок трубы, зафиксированный на мертвых опорах между тепловыми камерами, испытывает сжатие, и все очаги микроточечной коррозии - места утечек теплоносителя - резко убираются. Когда снижается температура теплоносителя, участок теплопровода, где не работает сальниковый компенсатор, испытывает напряжение разрыва и дыры в трубе раскрываются, и у аварийщиков наступают веселые денечки... Так было в Твери до 2012 г. - аварии проходили при щадящих условиях (+2 - +8 на улице), а при -30 С система была герметична; время для принятия решения о введении плана работы с замерзающим населением было бы до 48 часов (дома остывают по СНИПам на строительство при плюсовой температуре до двух суток). Что же сделали в 2012 гг. (сознательно и намеренно!), чтобы трубы с переставшими работать сальниковыми компенсаторами перестали испытывать нагрузки на сжатие-растяжение? Наклонять температурный график. Энергетический монополист ТГК-2 в 2012-2013 г. сократил угол наклона, а в 2013-2014 гг. его полностью убрал: по сути, не стало ни качественного, ни количественного регулирования. Когда холодно на улице - стало холодно в домах, при повышении температуры на улице стало жарко в домах. Чтобы избежать повышения количества разрывов по экспоненте до 1800 разрывов в год, монополист убрал полностью качественное регулирование и выровнял температурный график (около 85 С). Но т.к. в 2013 г. была теплая зима, у них появился огромный расход газа и их деятельность стала сверхубыточна - перетоп (хотя и был прирост тарифа на теплоэнергию на 12%, газ подорожал сильнее, что сказалось на региональном бюджете - долг перед Газпромом). 18.12.2013 г. ТГК-2 прекратил работу в Твери и передал безвозмездно все объекты теплоэнергетики городу (эксплуатируя их на полную до того и подойдя к пределам).
Сценарий аварийного выведения из эксплуатации системы энергоснабжения г. Твери: Температура в квартирах во время мороза оказалась за пределами комфортных значений (+8 - +14 С в квартирах), люди ставят электрообогреватели, проводка многих домов не выдерживает и горит. В январе 2014 г. (t -20) освещение даже в центре города не работало, т.к. люди включили обогреватели (диспетчерская следит за объемом электроэнергии, и при перегрузке отключают самое неважное). Электрический эквивалент тепловому в Твери равен 1/3, т.е. пропускная способность электросети - 1/3 от теплового, для равного обогрева электричеством надо увеличивать мощность трансформаторов и прочего. Как только умрет теплосеть - умрет и электросеть. Электрообогреватели сейчас автоматические, падает температура в помещении - они включаются, потом входят в интересные резонансы, т.е. одновременно сразу много, и создаются все условия для блэкаута. Но только зимой, при -30 и сильном ветре. Порядок отключения от электроэнергии дан в инструкциях (сперва освещение - предприятия - население - предприятия непрерывного цикла и опасные производства) - т.е. первое требование регламента уже было выполнено в январе 2014 г. Ну а дальше надо ждать развития, и понятно, что дальше лучше не будет.
Почему ситуация необратима? Авария - выведение из эксплуатации системы теплоснабжения - может произойти в любой день зимы, скорее всего - морозный и ветреный. Протяженность сетей в Твери - 600 км, из них 200 км - недавние "бесхозные сети" (не зарегистрированы в собственности, приняты на учет с 2008 г.), ремонтную компанию надо спрессовать в период от года до пяти. Есть не более 5 лет, чтобы удержать устойчивость системы и электроснабжения, и теплоснабжения Твери. 600 : 5 = 120 км в год. Отдельный вопрос, можно ли найти нужное количество техники и материалов, но невозможно по определению начать масштабные работы по перекладке и замене компенсаторов: трубы проходят под поверхностью дорог общего пользования. В городе надо запрещать пользование личным транспортом, оставив только общественный и грузовой. Пойдут ли на это власти? Это ограничение гражданских прав, возможное только в режиме ЧС. Возьмут ли наши власти на себя ответственность, чтобы запретить в Твери (в которой вроде как все хорошо) пользование личным транспортом? Никто на это не пойдет - город просто встанет. Особенность теплосистемы Твери - сверхсложная и сверхцентрализованная, подобно Москве, - все теплоисточники работают на единую сеть, поэтому аварийное выведение из эксплуатации в лучшем случае охватит только правобережную часть города, в худшем включит и левый берег, что составляет 80% жилого фонда города. При соблюдении проектного температурного графика это случилось бы при относительно благоприятных условиях, теперь же - при очень неблагоприятных, время принятия решения составит уже не двое суток, а всего 4-6 часов (хрущевки вымерзают при -30 за 4 часа, при сильном ветре быстрее). В первом случае жертв удалось бы избежать гарантированно. В данном случае... Диспетчеры отключат сперва уличное освещение, потом предприятия, потом население, и далее уже сами теплоэнергетические объекты могут быть отрублены от электричества (а собственные источники электричества на ТЭЦ могут оказаться за пределами функционирования регуляторов, чтобы избежать, надо ставить резервные генераторы)... При резонансе энергообогревателей и скачке энергопотребления решение уже может оказаться не за диспетчером, а за автоматикой защиты. Город рискует превратиться в склад сперва охлажденного, а вскоре и замороженного человеческого мяса.
Доклад сделан в июне 2014 г. Прикидки сделаны на 5 лет. Наблюдаем-с...
