fixik_papus: (Default)
fixik_papus ([personal profile] fixik_papus) wrote2016-12-10 10:34 pm

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

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.

[identity profile] von-hoffmann.livejournal.com 2016-12-10 09:30 pm (UTC)(link)
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?

[identity profile] fixik-papus.livejournal.com 2016-12-10 09:33 pm (UTC)(link)
Тут только сверхпроводящие ЛЭП помогут, когда и если таковые изобретут
Смотрим на карту, где ГЭС и где потребители...

[identity profile] von-hoffmann.livejournal.com 2016-12-10 09:37 pm (UTC)(link)
А ЛЭП постоянного тока? Вроде как работали в этом направлении, с появлением полупроводников сверхмощные ЛЭП на постоянном токе стали возможными и выгодными.

[identity profile] fixik-papus.livejournal.com 2016-12-10 09:42 pm (UTC)(link)
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

[identity profile] denis lobko (from livejournal.com) 2016-12-11 10:52 am (UTC)(link)
Основная причина - капитализм с родным колоритом и, как следствие, боязнь долговременных инвестиций.

[identity profile] davels.livejournal.com 2016-12-10 10:07 pm (UTC)(link)
на тему леп постянного и переменного тока лучше уточнить у эдисона и теслы ;-)

[identity profile] von-hoffmann.livejournal.com 2016-12-10 10:19 pm (UTC)(link)
Про современные ЛЭП постоянного тока не в курсе? Напр., ЛЭП Волгоград-Донбасс, длиной 475 километров и напряжением 800 кВ.

[identity profile] egh0st.livejournal.com 2016-12-11 03:25 am (UTC)(link)
тема уже боян. уже построенные линии в гейрое на постоянке, а точнее HVDC, и еще больше планируют. Для подводных кабелей считаются самыми эффективными на данный момент.

en.wikipedia.org/wiki/High-voltage_direct_current

[identity profile] a-konst.livejournal.com 2016-12-12 11:32 am (UTC)(link)
В то время просто не было практичных промышленных способов поднять/опустить напряжение постоянного тока с нормальным КПД. Сейчас - есть.

[identity profile] juray.livejournal.com 2016-12-11 09:49 am (UTC)(link)
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.

[identity profile] fixik-papus.livejournal.com 2016-12-11 01:05 pm (UTC)(link)
Подозреваю, что затраты на охлаждение съедают всю экономию.
Судя по тому, что за 15 лет больше ничего не строят - мои подозрения не лишены оснований.

[identity profile] agalakhov.livejournal.com 2016-12-11 07:04 pm (UTC)(link)
Все еще хуже. У сверхпроводников есть критическое магнитное поле. И, соответственно, критический ток. Ток больше - фиг сверхпроводимость. И эти величины у сверхпроводящих керамик, тех, что в азоте - плохие. Поэтому сильные магниты до сих пор делают на Nb3Sn при гелиевых температурах, а иттрий-бариевая керамика применяется в основном для слаботочных задач в лабораториях, для фильтров СВЧ и прочего.

[identity profile] antontsau.livejournal.com 2016-12-10 09:48 pm (UTC)(link)
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.

[identity profile] fixik-papus.livejournal.com 2016-12-10 10:01 pm (UTC)(link)
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.

[identity profile] antontsau.livejournal.com 2016-12-10 10:09 pm (UTC)(link)
Так именно о том и речь. Слишком дорого передавать на 3000км. Бокситы в этот саяношуш таскать тоже никак не получается, там была временная жд но убогая и давно разобрана, потому и выходит ужееж - передавать в Красноярск и Саяногорск, а туда уже возить бокситы. Итого все очень плохо, но учитывая халявность энергии (а капвложения еще совок оплатил!) - нормуль, плевать, половину потеряли да и кого это волнует.