Не думай о секундах свысока, или В котельных мелочей не бывает

[fixik_papus]

Как-то раз нас позвали изучить "чужую" котельную на предмет восстановления после аварии и переделки системы управления ("хорошая" работа которой, собственно, к аварии и привела).

Поясню: "чужой" объект - любой, который строила не наша контора. "Авария" - это когда есть разрушения и убытки, но без жертв. Если еще и с жертвами - то это уже катастрофа.

На месте мы увидели что-то вроде такого.
Прошу отметить, что на видео другой объект в другом месте в другое время с другими котлами и вообще паровой, а не водогрейный. Но пейзаж похожий. Заодно можете оценить адъ и израиль, творящийся на подавляющем большинстве старых котельных. Да и слушать лучше не надо: обозвать дутьевой вентилятор дутьевым насосом - я даже не знаю что на это и сказать.... Просто смотрим.

Посмотрели? Теперь пора разобраться в причинах произошедшего.

Итак, в наличии 4шт весьма распространенных котлов Е-1.0-0,9. Они и поныне серийно производятся в Бийске и не только, уж не знаю, зачем. Кроме низкой цены - ничего хорошего в них нет. КПД 83% на газе - это вообще шедевр (водогрейки Loos-Bosch преспокойно выдают 94-95% даже без экономайзера).
Изначально котельная была паровой и мазутной, в начале нулевых ее переделали в водогрейную газовую. Вообще любой паровой котел можно так или иначе переделать в водогрейный. Этим занимается масса разнообразных контор, в каждом регионе хотя бы одна да есть. Делает это каждый - как может. Когда хорошо, а когда и не очень.

Итак, мазутное хозяйство выпилили, газовое - смонтировали. Горелки двухступенчатые, с дутьевым вентилятором, ну и дымосос в наличии.

Еще на пуско-наладке начались проблемы во время перехода с "малого" на "большое" горение. ("Малое" горение - там примерно 40% номинальной тепловой мощности, "большое", очевидно, ровно 100%).
Каждый переход сопровождался хлопками в топке, вплоть до отрыва пламени и аварийной остановки котла. (А розжиг котла Е - это вам не Viesmann какой-нито вражеский, где кнопочку нажал и ушел).
Разнообразные попытки регулировки разнообразными специалистами никак не помогали.

Лирическое отступление: что такое "отрыв пламени"?
Это ситуация, когда скорость распространения горения газовоздушной смеси оказывается меньше скорости подачи смеси в топку. Проще говоря, горящий газ просто "сдувает" от горелки. Если такая ситуация происходит кратковременно - то горелка еще может самостоятельно восстановить работоспособность, хотя без хлопка в топке обычно не обходится. Если постоянно или достаточно долго - факел гаснет.

И вот однажды из-за отказа блока управления - защита по отсутствию пламени в такой ситуации не отработала.
Газовоздушная смесь под давлением продолжила поступать в топку. Через некоторое время в топке произошел самый настоящий объемный взрыв, с разрушением котла и его обвязки, повреждением соседнего и так далее...

Комиссия технадзора в официальном заключении списала все на случайный отказ блока управления. То бишь, "никто ни в чем не виноват".
Я даже догадываюсь, почему: потому что в противном случае, если докопаться до причины - эксплуатацию ВСЕХ котлов нужно немедленно прекратить "до устранения причин". А дело было, как обычно, зимой.

Причину же мы определили мгновенно. Просто посмотрев на работу оставшихся котлов.
Для переключения ступеней в горелке - нужно поменять расход в трех местах: газ, воздух и уходящие газы (котлы Е работают с дымососом). Никаких частотников на вентиляторах там нет и в помине
Для изменения производительности дутьевого вентилятора и дымососа - поставили шиберы с электроприводом.
А для изменения расхода газа - соленоидные клапаны.

На самом деле - это типовая схема управления двухступенчатыми горелками. Ничего криминального в ней нет.
Вот только делать управление нужно по уму. Газовый клапан должен иметь гидравлический замедлитель с регулируемой скоростью открытия-закрытия, а момент его открытия должен быть жестко завязан на актуальное положение воздушной заслонки.
Вот правильный газовый мультиблок (pdf! трафик!). Как видите, штука весьма сложная, но при этом в исполнении от Dungs - супернадежная. Но - дорогая.

А здесь - не оказалось ни денег на нормальное оборудование, ни мозгов для понимания последствий использования ненормального. Все три исполнительных механизма управлялись одной командой с блока управления, без каких-либо проверок актуального состояния их.
Поставили обычный отсечной соленоидный клапан с временем срабатывания меньше секунды. А время перекидывания шибера электроприводом - 6 секунд в теории, а на практике они еще и подклинивают уже.
Скажете - шесть секунд это ерунда? А вот и нет.

Соответственно, при каждом переключении - эти самые несколько секунд стехиометрический состав газовоздушной смеси весьма далек от оптимального. А скорость распространения горения от состава зависит ну очень сильно. Кому интересно - можете ознакомиться подробнее.

Также лучи поноса отправляются разработчикам блока управления котлом (а их ныне тоже делают все, кому не лень. Как могут, так и делают). Датчик контроля пламени в наличии, а вот проверки его исправности - нету.
Хотя проверяется это элементарно. Как? Нужно всего лишь убедиться не только в наличии сигнала пламени при работающей горелке, но и в отсутствии его, когда горелка выключена. Если таковой вдруг присутствует - розжиг должен быть заблокирован, подача топлива - запрещена.

Тут есть еще нюанс: ничто не мешает схеме контроля пламени сломаться при работающей горелке. А работать горелка может и месяцы напролет. В Европе на эту тему есть обязательное требование: всякая горелка должна останавливаться хотя бы раз в сутки, именно для самодиагностики приборов безопасности (не только датчика пламени). У нас такого требования в нормативной документации нет. Но я это всегда прописывал в каскадный контроллер котельной, совмещая с логикой выравнивания наработки, ничего в этом хитрого-сложного нету, потребители тепла этого и не замечают.

Как обычно, с одним "ляпом" жить плохо, но можно. Два - хорошо, что обошлось только разрушениями, без жертв.

Что мы там сделали?
Ни-че-го.
Почему?
А у заказчика денег нет. Они предложили концессию: делать все "за свои", а потом собирать деньги от потребителей за тепло. Но у нас начальство уже ученое, на такие фокусы не соглашалось никогда и в принципе.
Потому что на неплательщиков за коммуналку в лице населения и бюджетных организаций - повлиять невозможно никак вообще.

Возникает вопрос: почему же такие объекты до сих пор эксплуатируются "на авось", и регулярно взрываются?
Все просто: если по-честному исследовать состояние объектов теплоснабжения ЖКХ - в моем регионе не меньше трех четвертей их нужно не то что "доводить до ума", а просто сносить, причем немедленно.
Кто и за какие шиши будет это делать? Никто, потому что "шишей нету ни шиша".

Хотя, насчет трех четвертей - это я загнул. Оптимист я, однако.
Вот, можете ознакомиться с теплогенерацией в одном райцентре моего региона.
Из 25 котельных более-менее современных - 2 (две). Или 8%.
А остальные 23 - нужно сносить вот прям сейчас, и бегом строить новые.

Да и те две новых - с борисоглебскими чугунными котлами "Факел" (КВа) и старорусскими горелками. Ни то, ни другое долговечностью не отличается, к сожалению (отдельное "спасибо" от наладчиков за пластмассовые кулачки, которые через пару лет самопроизвольно поворачиваются на оси, куда им хочется). Отдельный вопрос: нафига ж в 21 веке вообще делать газовый котел с вентиляторной горелкой и дымососом одновременно?
Ой, да они там до сих пор котлы "Универсал-5" делают...
Технологии 21 века...



Тут, похоже, нужно начинать со сноса котельного завода и строительства нового (pdf! трафик!).
Делающего что-то вот такое.



Размечтался, ага.

Comments

[von-hoffmann.livejournal.com]

ЛОЛ. Не может быть КПД больше 100%, иначе закон сохранения энергии нарушается. Получается что котёл отдаёт энергии больше, чем получается от сгорания топлива. Откуда? Нобелевку создателям котла, как авторам первого работающего "вечного двигателя"!

[fixik-papus.livejournal.com]

Ничего не нарушается.
Просто используется энергия конденсации водяных паров в уходящих газах - в воду
Посему такие котлы и экономайзеры и зовутся конденсатными.

[von-hoffmann.livejournal.com]

Э, а как эта система работает? И да, я вскользь упомянул про катастрофу зимы 1978-1979гг, когда рухнула вся система централизованного теплоснабжения Москвы, это когда в нашем доме снова печки затопили те, кто не сломал - а Вам, как специалисту про ту катастрофу что-нибудь известно? Можете рассказать подробнее?

[fixik-papus.livejournal.com]

Работает это как-то так

[von-hoffmann.livejournal.com]

Ага, как в кондиционере: испарение - охлаждение, конденсация - нагревание? Но для того, чтобы "вытащить" тепло, заключённое в жидкости за счёт конденсации, нужно увеличить давление. Закон сохранения энергии хитрая штука, хрен его обойдёшь - чтобы получить тепло из жидкости или газа нужно затратить энергию на их сжатие.

[fixik-papus.livejournal.com]

Нет, достаточно всего лишь уронить температуру уходящих газов ниже точки росы холодной обраткой

[richi-e.livejournal.com]

При подсчётах за 100 % берётся энергия, получаемая при обычном сгорании топлива.
Энергия конденсации - это отдельное. Подробнее это называется высшая и низшая теплота сгорания
Поэтому может быть и больше ста. В теории - за счёт конденсации по природному газу можно получить примерно 11 %, по другим топливам - поменьше.

[invisio.livejournal.com]

И эти у Дидьё Маруани тему позаимствовали. Это модно?

[fixik-papus.livejournal.com]

Не знаю. Я на это как-то и внимания не обратил даже.

[davels.livejournal.com]

нуууу... это советская классика. еще тогда "зодиак" называли советским "спейс".

[fixik-papus.livejournal.com]

Я тогда ходил под под стол пешком (4 года было мне), да еще и в несуществующей ныне деревне весьма далеко от Мск
Посему вряд ли скажу что-нибудь дельное про этот конкретный случай

Меры обеспечения надежности придуманы давным-давно.
Это распределенная генерация тепла (а не одна мега-ТЭЦ и десятки км теплотрасс), с закольцовкой, резервным топливом и автономной резервной электрогенерацией на всех объектах.
Другое дело, что перестраивать советские системы и сети отопления - это из области фантастики

[von-hoffmann.livejournal.com]

А меня ещё на свете не было. Ну поспрашайте "зубров", почитайте литературу - может, на полноценный пост наберётся информации. Событие-то было вообще эпохальным, все, жившие в Москве в то время, его помнят.
Кстати, а я читал, что использование "халявного" тепла, оставшегося после генерации электроэнергии, типа супер-мега-выгодно, что даже окупает содержание сотен км. теплотрасс.

[nanometrolog.livejournal.com]

http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=2259

[von-hoffmann.livejournal.com]

О, спасибо! Получается типичная "цепочная авария". Когда нарушения в работе одной системы влекут за собой нарушение в работе другой системы, а те - третьей, четвёртой, пока вся система не встанет размороженной в 40-градусный мороз...

[general-drozd.livejournal.com]

> В результате вышеописанного, температура теплоносителя не выдерживалась. А что остается делать жителю - он включает все, что только может: газовые конфорки и электронагревательные приборы. Соответственно, начали перегорать квартирные и подъездные пробки, жители стали делать жучки - тогда начали гореть кабели. В результате на всех тепловых пунктах в новом тогда районе (Бибирево) прекратилась циркуляция - все насосы встали - и были разморожены системы отопления. Жители вышли из домов и на улицах жгли костры, а так же стали переезжать к родственникам.

Ахренеть тоталитаризм. Демократия мать её с анархией. Чтобы сгорели кабели, надо ПН в ВРУ в "жучков" превратить, а это уже помещение с ограниченным допуском. (фамилию виноватого в блокнотик) А если перегрузить кабель, то должны на подстанции ПН выгореть, и вот туда уже лезть...
Персональный вагон-зак для каждого жучкиста подешевле будет, чем размораживание района.

[goto-kaz.livejournal.com]

не всей Москвы, а довольно большого её района.
Мне преподаватель рассказывал об этом случае.
Тогда стукнули очень сильные морозы, и гдето на ТЭЦ замерзла задвижка, кажется, на мазутопроводе.
В результате очень быстро система района разморозилась, а люди из многоэтажек варили еду на кострах на улице.
Мороз был такой, что на трамваях чешского производства слезла краска.
В результате этой аварии в СССР пересмотрели нормы расчета систем теплоснабжения.

[ikaktys.livejournal.com]

у меня в домашнем Vailant - это выхлопная коаксиальная труба, в ней противотоком засасывается внешний воздух и оно зимой даже не парИт из трубы, вообще ничего и при -10 не видно, все конденсируется и капает вниз.

[evgus.livejournal.com]

Я что-то всё равно не понимаю. Что такое КПД котла по определению? И каким образом эта величина может превышать единицу? Или за единицу принимается теплота сгорания при условии, что вода, являющаяся продуктом горения, остаётся в газообразной фазе?

[fixik-papus.livejournal.com]

КПД котла - это какая доля энергии, выделившейся при сгорании топлива, передается теплоносителю (остальное улетает в окружающую среду)
КПД конденсатного котла выше 100% по "формальному определению" - возникает из-за использования в нем для нагрева теплоносителя скрытой теплоты конденсации водяного пара, содержащегося в продуктах сгорания. Никаких чудес :)

[evgus.livejournal.com]

Значит предположение подтвердилось, спасибо!
А то у меня аллергия на тут и там встречающиеся заявления торговцев о "высоком КПД" предлагаемых бытовых электронагревателей.

[techen.livejournal.com]

Про КПД 105% маркетинговый трюк, я его про конденсатные котлы слышал еще в 2004г

[fixik-papus.livejournal.com]

Это не трюк, а реальность.

[techen.livejournal.com]

КПД системы более 100% это вечный двигатель))) Вы умный человек, не ведитесь на лапшу маркетологов, если мне не верите, освежите курс физики, ну или хотя бы прочтите объяснение откуда берутся эти лукавые цифры.
А в утилизации тепла нет ничего особенного или инновационного, как те же маркетологи пытаются представить. Технологию лишь низвели вплоть до бытового уровня применения.

[sergey gimaev (from livejournal.com)]

вы ему еще про КПД кондиционера расскажите =)))
пусть бубафоней топится. или как там ее на украине называют.

[goto-kaz.livejournal.com]

у любого углеводородного топлива есть т.н. низшая теплота сгорания, и высшая теплота сгорания.
разница между ними величина энергии, которая уходит с паром всегда присутствующем в продуктах сгорания.
В СССР температура уходящих газов нормировалась примерно не менее 120 градусов, поэтому для расчетов используют низшую теплоту сгорания.
Очень часто нерадивый студент путал эти два значения и получал КПД свыше 100%..
Сейчас, в борьбе за эффективность использования топлива, уходящие газы охлаждают до более низких температур. В результате пар, находящийся в дымовых газах, конденсируется, и отдает какую-то часть энергии.
И если для расчета такого случая использовать низшую теплоту сгорания, то и получится КПД свыше 100%.
Очевидно, что для такого случая надо использовать значение высшей теплоты сгорания, и там с КПД будет всё в порядке.
А маркетинг просто приспособил этот технический нюанс для своих целей.