Андрєєв Сергій Юрійович. Раціональні методи реконструкції міських систем теплопостачання

brief description

Андрєєв Сергій Юрійович. Раціональні методи реконструкції міських систем теплопостачання: дис... канд. техн. наук: 05.23.03 / Харківський держ. технічний ун-т будівництва та архітектури. - Х., 2004

Андрєєв С.Ю. Раціональні методи реконструкції міських систем теплопостачання. Дисертація є рукописом на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.03 - Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання. Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, Харків, 2001.
Дисертація присвячена актуальній проблемі зниження витрат паливно-енергетичних ресурсів у залежних та незалежних системах теплопостачання (СТ) міського типу. Метою дисертаційних досліджень є вибір оптимального складу котлів, теплообмінників та трубопроводів з наявного банку даних, а також оптимальних схем підмішування теплоносія у залежних СТ та схем підключення теплообмінників у незалежних. Впроваджені дослідження свідчать, що для залежної схеми за умови підмішування теплоносія на теплорозподільчій станції діаметри труб теплової мережі на 23 типорозміри менше, ніж при підмішуванні на котельній, що на 3040 % скорочує разові капіталовкладення у реконструкцію. При цьому річні втрати в СТ для першого варіанту на 3% менше, ніж для другого.

1. Обгрунтовано актуальність і економічну ефективність і розроблена методика оптимального проектування під час реконструкції систем теплопостачання (СТ) залежного і незалежного типу, що містять у собі котельне устаткування, теплообмінники, трубопроводи, ТРС та ін. Помітна економія паливно-енергетичних ресурсів досягається за рахунок вибору оптимальної конфігурації СТ (котельного устаткування, теплових мереж та ін.)
2. Задача оптимального проектування СТ у процесі її реконструкції сформульована, поставлена і реалізована як задача нелінійного математичного програмування. Структуризація цієї задачі дозволила різко скоротити час її розв’язання.
3. Показано, що під час оптимальної реконструкції найбільш ефективно приймати як цільову функцію вартість одиниці теплової енергії, що була вироблена протягом опалювального сезону або за обраний період часу. Також показано, що при реконструкції повинна бути забезпечена енергетична порівнянність усіх порівнюваних варіантів, тобто кожен варіант проекту розглядається для ряду заданих навантажень на котельню, що відповідають різним температурам зовнішнього повітря на протязі опалювального сезону. Для кожного навантаження розв’язується задача оптимального управління котельною з цільовою функцією, яка визначає втрати в системі на даний момент часу, що відповідає температурі зовнішнього повітря. Потім усі втрати для різних температур зовнішнього повітря складаються і вибирається варіант проекту, при якому сумарні втрати мінімальні.
4. Експериментальні дослідження режимних параметрів на розробленому автором натурному стенді дозволили адаптувати загальну математичну модель системи теплопостачання до моделі незалежного типу шляхом обробки результатів випробувань з використанням методів планування експерименту.
5. Показано, що за значних навантажень на опалювальну котельню використання резервних котлів у штатних (не аварійних) ситуаціях приводить до істотного росту економічної ефективності СТ у цілому за час опалювального періоду.
6. Показано, що оптимальному питомому лінійному падінню тиску в кожному трубопроводі, що забезпечує мінімум сумарних втрат у СТ за період опалювального сезону, відповідають однакові швидкості в кожному трубопроводі. Це справедливо як для залежної, так і для незалежної схем СТ. Наприклад, для розглянутої залежної СТ із підмішуванням теплоносія на котельні» 1 м/с, а для залежної СТ із підмішуванням на ТРС» 1,5 м/с. Цей висновок дозволяє різко знизити розмірність задачі пошуку оптимальних значень діаметрів труб на різних ділянках (під час реконструкції) , звівши її до пошуку оптимальних значень.
7. Показано, що в СТ залежного типу, що реконструюється, при підмішуванні теплоносія на ТРС у порівнянні з підмішуванням на котельні сумарні втрати в СТ за час опалювального сезону зменшуються, як і разові капіталовкладення на будівництво трубопроводів. Аналогічні висновки стосуються також системи незалежного типу.
8. Показано, що використання при реконструкції двонитяних трубопроводів призводить до падіння втрат у СТ за період опалювального сезону в порівнянні з однонитяними трубопроводами. Однак при цьому при реконструкції зростають разові капіталовкладення і остаточне рішення про перевагу двонитяного трубопроводу приймається з урахуванням додаткових факторів, таких як надійність системи (у випадку пориву однієї з ниток), фінансовий стан підприємства, необхідність кільцювання мереж та ін..
9. Показано, що, як правило, поведінка цільової функції навколо точки оптимуму розмірів, що розшукуються, носить вкрай положистий характер. Тому остаточне рішення зазвичай не строго оптимально, а квазіоптимально, і обирається в околиці мінімуму цільової функції, виходячи з різних додаткових міркувань економічної ефективності, технологічності та ін.
10. Річний економічний ефект від впровадження системи оптимальної реконструкції проектування складає 250 тисяч гривень.