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

[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.

[fixik-papus.livejournal.com]

"даже окупает содержание сотен км. теплотрасс"
Неправда. НЕ окупает. К сожалению, документы с цифрами выложить не могу, поверьте на слово.
Рулит - РАСПРЕДЕЛЕННАЯ когенерация и тригенерация. На газопоршневых машинах, например.
НО о внедрении таковой в РФ я и не заикаюсь.

[von-hoffmann.livejournal.com]

Ага, а мелкие "колхозные" ГЭС выгоднее ГРЭС и ГЭС-гигантов...

[fixik-papus.livejournal.com]

Примерчик классический:
Гиганская Саяно-Шушенская ГЭС способна генерить 6 ГВт мощности.
Но при этом ЛЭП к ней всего на 4.77 ГВт, и никто больше не строит.
Почему? А потому что ГЭС слишком далеко от потребителей.
То же самое и с теплотрассами.

[von-hoffmann.livejournal.com]

В СССР делались опыты с милионовольтными ЛЭП. Подобные системы могли бы сделать передачу более выгодной. Почему только в Экибастузе построили такую ЛЭП и то забросили?

[fixik-papus.livejournal.com]

Тут только сверхпроводящие ЛЭП помогут, когда и если таковые изобретут
Смотрим на карту, где ГЭС и где потребители...

[von-hoffmann.livejournal.com]

А ЛЭП постоянного тока? Вроде как работали в этом направлении, с появлением полупроводников сверхмощные ЛЭП на постоянном токе стали возможными и выгодными.

[fixik-papus.livejournal.com]

На текущий момент никто новых ЛЭП к Саяно-Шушенской ГЭС не тянет. Несмотря на 1.3 ГВт установленной генерации в наличии.
Это должно иметь какие-то причины.
Я вижу основной - слишком большое расстояние и слишком большие потери.
Подробнее лучше спецов по ЛЭП спрашивать

[juray.livejournal.com]

Сверхпроводящие ЛЭП изобрести-то уже давно изобрели, и даже опробовали
- правда, на низкие напряжения, для раздачи первичного потока энергии на сравнительно небольшие расстояния:

http://www.elec.ru/news/2013/09/03/provedeny-ispytaniya-vtsp-kabelnoj-linii-postoyann.html
http://energo-news.ru/archives/119367

А еще лет 15 назад в США построили экспериментальную линию длиной 20 км,с проводником из редкоземельной керамики в подушке из жидкого азота.

[antontsau.livejournal.com]

потому что ДИКО дорого. А если не миллиен вольт, то действует старое эмпирическое правило - сколько киловольт столько и километров передачи, дальше уже начинаются неприемлемые потери. В некоторых ситуациях да плевать на потери, все равно ни уголь экибастуза ни воду Енисея никуда не переместить, пусть теряется хоть половина такой халявной энергии, то что доедет - окупит весь проект, но это редко.

[fixik-papus.livejournal.com]

По факту 1.3 ГВт с Енисея никак не используется.
Оказывается дешевле подвозить бокситы и увозить алюминий к сибирским ГЭС. Чем электричество передавать с них.

[denis lobko (from livejournal.com)]

Так советские ТЭЦ и есть классический пример когенерации, которая в СССР называлась "теплофикацией".

[fixik-papus.livejournal.com]

Низкопотенциальная тепловая энергия на выходе ТЭЦ де-факто практически бесплатна. Больше того, при отсутствии теплосъема ее сбрасывают в градирни (которые стоят денег).
Но! Километровые теплотрассы убивают всю экономию. А уж как дело доходит (уже дошло) до исчерпания их срока службы и необходимости полной замены - наступает КАРАУЛ

[denis lobko (from livejournal.com)]

И вы, конечно же, как вседа, с цифрами в руках, можете доказать свой тезис? :-)

[fixik-papus.livejournal.com]

Ага. Больше того, я принимал участие в расчетах размещения генерации.
Проблема в том, что нужные цифры не выкладываются в открытый доступ.
Будет время - попробую нагуглить в открытых источниках и сделать отдельный пост на тему

[denis lobko (from livejournal.com)]

Маленькое уточнение. В этих расчётах участвовали новые теплотрассы или те, на амортизацию которых забили на 25-30 лет?

[goto-kaz.livejournal.com]

на ТЭЦ бесплатна электроэнергия...
Основная функция ТЭЦ - это обеспечение населения теплом.
Всё начиналось с котельных.
Но получается, что мы сжигаем топливо, получая температуру 1500 градусов, и греем воду максимум до 150 градусов.
В результате родилась идея жечь топливо, получая пар с достаточно высокими параметрами, крутануть его в турбине, получив попутно электричество, и потом сконденсировать, нагрев при том воду отопления до тех же 150 градусов.
В результате, усложняя и удорожая на стоимость турбины и теплотрасс теплостанцию, можно увеличить коэффициент использования топлива.
В условиях рынка это приводит к тому, что в экономике такой ТЭЦ надо посчитать стоимость дополнительно "на халяву" вырабатываемого электричества, и прикинуть, окупает ли оно возведение турбины с тепломагистралью. Т.к. электроэнергия стоит значительно дороже тепловой энергии ( за единицу Джоуля), то обычно это выгодно. Причем выгодно настолько, что иногда даже (на коротких периодах) на такой ТЭЦ с выгодой можно вырабатывать ТОЛЬКО электроэнергию, сбрасывая тепло в атмосферу.
Само собой, усложнение системы приводит к тому, что для её обслуживания надо подходить более ответственно. Т.к. в 90-е на ремонт теплотрасс "забили", то они прохудились и потери сильно выросли. В связи с этим такое тепло может оказаться и не выгодно. А ещё сейчас требуют установку теплосчетчиков, и их установка и периодическая поверка неизбежно увеличивают стоимость тепловой энергии. С другой стороны, вместо того, чтобы на ТЭЦ сжигать топливо в котле, можно его жечь в газовой турбине, выхлопными газами которой уже получать пар для паровой турбины. Такие установки называются ПГУ, и позволяют на том же объеме топлива ещё больше увеличить выработку электрической энергии.

[fixik-papus.livejournal.com]

Я Вам рекомендую, если есть доступ к реальным цифрам, провести простой расчет.
Вводная: есть теплогенерация и есть теплопотребитель. Между ними 25 км. Тепло в месте генерации бесплатное.
Посчитать: стоимость тепла у потребителя.
Результат Вас удивит.
Вторым шагом - поиграться с расстоянием от генерации до потребителя.
Основные факторы: потери тепла, и стоимость строительства и обслуживания.
Там получается степенная функция с порядком в районе 1..2...1,3 (цифры везде разные).
Так вот: на расстоянии 1км от потребителя когенерация безумно выгодна. На расстоянии 25км выгоднее поставить котельную рядом с потребителем и провести туда газопровод.

[goto-kaz.livejournal.com]

если ктото считает теплотрассу длиной 25 км, тот есть неумный человек сразу, как только ему пришла такая мысль в голову.
Нормальная экономика теплотрассы составляет максимум 10 км от источника. Чем меньше, тем лучше.

впрочем, в своём посте я это и указал, как " окупает ли оно возведение турбины с тепломагистралью".
Очевидно, что чем длиннее магистраль, тем она дороже, и тем меньше будет окупаемость, вплоть до невыгодности.

[denis lobko (from livejournal.com)]

Блин, топить газом это просто какое-то варварство. Такое нежное топливо использовать для такой задачи.

[goto-kaz.livejournal.com]

окупаются, но при условии удовлетворительного состояния тепловой сети.
у нас же все 90-е никто не финансировал ремонты, и потери сейчас такие, что окупаться точно не будет.
Германия, Финляндия и Дания только сейчас переходят на когенерацию (ТЭЦ "научно" так и называется), там, где это выгодно.

[denis lobko (from livejournal.com)]

Ну то есть советские энергетики лет этак на 65-70 опередили время, как я и думал. И отсутствие частной собственности на землю и плановая экономика позволила реализовать такие мегапроекты.

[fixik-papus.livejournal.com]

Мегапроекты далеко не всегда оптимальны.

[goto-kaz.livejournal.com]

на самом деле надо считать экономику.
например, в том же Баку холода бывают, но не настолько, чтобы тянуть теплотрассу.
Поэтому там на балконе каждой квартиры (по крайней мере в высотных новостройках) стоит по индивидуальному газовому котлу.
Сейчас в Европе энергоресурсы подорожали. Очевидно, с этим и связано переоборудование систем.
Хотя Франкфурт, например, довольно давно имеет централизованное снабжение.
Там от ТЭЦ даже система кондиционирования аэропорта запитана.