Водный баланс ТЭЦ

Сведение баланса поставщик-потребитель
Вячеслав Шутиков
Ветеран форума
Posts in topic: 2
Сообщения: 1371
Зарегистрирован: 13 янв 2012, 16:22
Поблагодарили: 4 раза

Водный баланс ТЭЦ

#1

Непрочитанное сообщение Вячеслав Шутиков » 15 ноя 2013, 05:55

Недавно мы закончили установку четырех ДИС-ов на тепломагистралях и одной АКС на вводе холодной воды (вода питьевого качества от Водоканала) одной довольно большой ТЭЦ.

Через примерно месяц после начала эксплуатации пригласили нас энергетики обсудить состояние водного баланса.

Крайне любопытная картина со всех точек зрения: при средней суммарной циркуляции 6800 т/ч, водоразборе 12% и среднем потреблении холодной воды в 825 т/ч свести баланс с точностью 10-15 т/ч (примерно 1,2%-1,8% от ХВ) - это круто.

Детектив. Ждите. Скоро расскажу, в том числе и про условно новый способ при анализе архивных данных.

Аватара пользователя
Токарев Виктор
Ветеран форума
Posts in topic: 4
Сообщения: 1162
Зарегистрирован: 23 июн 2012, 05:21
Благодарил (а): 3 раза
Поблагодарили: 14 раз

Водный баланс ТЭЦ

#2

Непрочитанное сообщение Токарев Виктор » 15 ноя 2013, 17:02

Думаю сюжет детектива будет захватывающим, ожидаем премьеры ;)

Аватара пользователя
Токарев Виктор
Ветеран форума
Posts in topic: 4
Сообщения: 1162
Зарегистрирован: 23 июн 2012, 05:21
Благодарил (а): 3 раза
Поблагодарили: 14 раз

Водный баланс ТЭЦ

#3

Непрочитанное сообщение Токарев Виктор » 05 фев 2014, 22:13

Вячеслав Шутиков » 14 ноя 2013, 22:55 писал(а): Детектив. Ждите. Скоро расскажу, в том числе и про условно новый способ при анализе архивных данных.
Ожидаем обещанный детектив ;)

AGL
VIP персона
Posts in topic: 15
Сообщения: 3647
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 18 раз

Водный баланс ТЭЦ

#4

Непрочитанное сообщение AGL » 10 мар 2014, 02:50

Посмотрим, какой "детектив" получается с водой на ТЭЦ в условиях, когда водные потоки на входе и выходе ТЭЦ измеряются точными и стабильными расходомерами.
В прошлом году на входе ТЭЦ для учёта городской (питьевой) воды на водоводе Ду600 была установлена цифровая система учёта "F17-АКС" с автокалибровкой нуля, а на четырёх отходящих тепломагистралях были поставлены ДИС "F15-C".
F17-АКС и F15-C на М3.jpg
На фото на переднем плане - стойка дифманометров и клапанов из узла учёта холодной (городской) воды (F17-АКС). На заднем плане виднеется стойка с четырьмя клапанами из состава ДИС "F15-C", установленной на третьей тепломагистрали (М3).[/color]

AGL
VIP персона
Posts in topic: 15
Сообщения: 3647
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 18 раз

Водный баланс ТЭЦ

#5

Непрочитанное сообщение AGL » 10 мар 2014, 03:10

Особенность работы четырёхмагистральной системы теплоснабжения этой ТЭЦ в том, что все магистрали в городе имеют перемычки друг с другом, поэтому из-за переменных перетоков сетевой воды подпитка каждой магистрали выглядит не очень красиво:
719_Подпитка 4-х магистралей.png
Как видим, в январе-феврале и начале марта роль "сливного коллектора" играл обратный трубопровод 2-й магистрали (М2). Т.е. для улучшения гидравлического режима вода из обратных трубопроводов магистралей М1, М3 и М4 по перемычкам поступала в обратный трубопровод магистрали М2. В результате подпитка трёх магистралей оказалась существенно переменной и неправдоподобно большой, а подпитка магистрали М2, наоборот, составляла минус 200 - 600 т/ч.
Посмотрим, как выглядят расходы сетевой и подпиточной воды в целом по ТЭЦ. Для этого сложим расходы подающих и обратных трубопроводов и найдём общую (суммарную) подпитку четырёх магистралей (Мпс = М1с - М2с).[/color]

AGL
VIP персона
Posts in topic: 15
Сообщения: 3647
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 18 раз

Водный баланс ТЭЦ

#6

Непрочитанное сообщение AGL » 10 мар 2014, 03:46

Сложив расходы в четырёх подающих и четырёх обратных трубопроводах, мы получаем режим работы четырёх магистралей, характерный для любой открытой изолированной магистрали:
720_Сумма 4-х магистралей.png
От разброда и шатания, наблюдаемых на предыдущей картинке, не осталось и следа, и график изменения суммарной подпитки в исполнении четырёх пар сетевых расходомеров приобрёл ожидаемый вид. Особенно радует глаз неизменность ночной подпитки четырёх магистралей с течением времени. Видимо, сколь-нибудь значительных аварий в зоне теплоснабжения в январе-феврале не случилось, поэтому и график подпитки определялся только стабильным графиком горячеводной жизни горожан.
[/color]

AGL
VIP персона
Posts in topic: 15
Сообщения: 3647
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 18 раз

Водный баланс ТЭЦ

#7

Непрочитанное сообщение AGL » 10 мар 2014, 20:01

Суммарная подпитка четырёх магистралей в январе-феврале в более крупном масштабе:
721_Суммарная подпитка.png
Среднестатистический минимум подпитки приходится на 5-й час - видимо, в центральной части города народ отходит ко сну на час позже, чем в спальных районах.
Колебания ночного минимума подпитки с течением времени незначительны - +/-24 т/ч (имеется ввиду 2*СКО), или +/-11,2 % от среднего (Мпсред = 214 т/ч). В новогоднюю ночь подпитка была максимальной (что естественно), и в ночь на 4-е февраля наблюдалась повышенная ночная подпитка (локальная утечка?). А в целом подпитка выглядит достаточно стабильно.[/color]

AGL
VIP персона
Posts in topic: 15
Сообщения: 3647
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 18 раз

Водный баланс ТЭЦ

#8

Непрочитанное сообщение AGL » 10 мар 2014, 22:09

Здесь мы видим графики изменения часовых масс холодной воды (Мхв) на входе ТЭЦ, суммарной подпитки четырёх отходящих магистралей (Мпс) и их разности, относимой на хознужды ТЭЦ Мхн = Мхв - Мпс.
722_Хознужды ТЭЦ.png
Как следует из графиков, расходы холодной и подпиточной воды не коррелированы, т.к. холодная вода после нагрева и деаэрации лишь частично расходуется на подпитку магистралей, а в основном она поступает в баки-аккумуляторы горячей воды. По этой причине часовое внутристанционное потребление воды изменяется в широких пределах противофазно изменению подпитки.
За рассматриваемые 1569 часов работы ТЭЦ средние расходы составили:
- Мхв = 802 т/ч;
- Мпс = 784 т/ч;
- Мхн = Мхв - Мпс = 18 т/ч.

Т.е. разность водных потоков на входе и выходе ТЭЦ (это как бы хознужды станции Мхн) составила всего 18 т/ч. Примерно половина измеренных Мхн - это фактическое потребление воды на хознужды (столовая, буфет, душ, умывальники). Другая половина - это потребление воды на технологические нужды - пробоотборники, промывки, сливы, заполнение трубопроводов и ёмкостей и т.д. Наверное, есть на станции и непроизводительные потери воды с мелкими утечками. В целом же можно говорить о том, что вклад погрешностей узлов учёта холодной воды (Мхв) и подпиточной воды (сумма четырёх разностей М1 - М2) воды в станционный небаланс пренебрежимо мал по сравнению с фактическим общестанционным потреблением. А в прежние времена, когда применялись обычные расходомеры, наблюдалась обычная картина - хознужды ТЭЦ могли изменяться в пределах +/-(50 - 70) и более т/ч. Что, впрочем, не превышало метрологического допуска на небаланс.[/color]

AGL
VIP персона
Posts in topic: 15
Сообщения: 3647
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 18 раз

Водный баланс ТЭЦ

#9

Непрочитанное сообщение AGL » 17 мар 2014, 02:51

Посмотрим, как соотносятся водные потоки на входе и выходе ещё одной ТЭЦ с двумя отходящими открытыми тепломагистралями, на которых минувшей осенью взамен обычных РППД были установлены ДИС "F15-C". На двух вводах городской воды пока работают обычные РППД не самой высокой точности (популярные в старые времена дифманометры "Сапфир-22ДД" кл. 0,5 и СПТ961). В наших планах - замена этих РППД на высокоточные "F17-АКС" с автокалибровкой нуля.
Оба узла учёта на магистралях установлены в котлотурбинном цехе. Вот фото ДИС, установленной на магистрали-1:
723_ДИС F15-C на магистрали-1.jpg
[/color]

AGL
VIP персона
Posts in topic: 15
Сообщения: 3647
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 18 раз

Водный баланс ТЭЦ

#10

Непрочитанное сообщение AGL » 17 мар 2014, 03:01

Изменение часовых масс М1 и М2 и их разности (подпитки) Мп = М1 - М2 на 1-й магистрали (магистраль М-1) показано на графиках.
724_Магистраль-1.png
Как видим, подпитка магистрали находится в непрерывном хаотическом движении и наблюдаемая болтанка подпитки мало напоминает размеренную жизнь горожан. В чём тут может быть дело?
Посмотрим, что в это же самое время происходит с подпиткой второй магистрали (М-2).[/color]

AGL
VIP персона
Posts in topic: 15
Сообщения: 3647
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 18 раз

Водный баланс ТЭЦ

#11

Непрочитанное сообщение AGL » 17 мар 2014, 03:14

Подпитка 2-й магистрали балансирует в окрестностях нуля и выглядит по принципу "люди так не живут".
725_Магистраль-2.png
За февраль и начало марта средняя подпитка М-2 составила -16 т/ч; при этом подпитка многократно изменяла знак.[/color]

AGL
VIP персона
Posts in topic: 15
Сообщения: 3647
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 18 раз

Водный баланс ТЭЦ

#12

Непрочитанное сообщение AGL » 17 мар 2014, 03:44

Как видно из совместных графиков, подпитки двух магистралей с течением времени изменяются противофазно: всякий раз, когда подпитка одной магистрали растёт, подпитка другой уменьшается и наоборот.
726_Подпитка М-1 и М-2.png
Следовательно, причина непрезентабельного вида графиков подпиток каждой магистрали - это наличие переменных перетоков сетевой воды между обратными трубопроводами.
Для улучшения гидравлики (увеличения напора на вводах потребителей) перегруженная первая магистраль свою обратную воду отправляет в обратный трубопровод второй (недогруженной) магистрали.
По этой причине две магистрали нужно рассматривать как одну магистраль, объединённую "тесными дружескими связями". [/color]

AGL
VIP персона
Posts in topic: 15
Сообщения: 3647
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 18 раз

Водный баланс ТЭЦ

#13

Непрочитанное сообщение AGL » 17 мар 2014, 04:28

Если объединить две магистрали в одну, то "разброд и шатание" двух подпиток исчезает, и режим работы двух магистралей приобретает вполне логичный вид:
727_Две магистрали.png
Как видим, закон сохранения массы две высокоточные системы учёта, установленные на магистралях, подтвердили в полной мере.[/color]

AGL
VIP персона
Posts in topic: 15
Сообщения: 3647
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 18 раз

Водный баланс ТЭЦ

#14

Непрочитанное сообщение AGL » 17 мар 2014, 05:52

Водный баланс ТЭЦ на рассматриваемом промежутке времени (816 часов) выглядит следующим образом.
Среднее потребление городской (холодной) воды Мхв = 241 т/ч.
Средняя подпитка двух магистралей Мп = 227 т/ч.
Внутристанционное потребление холодной и горячей воды (хознужды) Мхн = Мхв - Мп = 14 т/ч.
728_Водный баланс.png
Хознужды на уровне 14 т/ч не вызывают беспокойства у группы учёта ПТО и без труда распределяются внутри ТЭЦ между собственно хознуждами и различными статьями технологического потребления.
В общем, можно говорить о том, что водный небаланс между входом и выходом ТЭЦ, определяемый погрешностями измерений холодной и сетевой воды на магистралях, достаточно мал и не создаёт проблем при сведении водного баланса на ТЭЦ. [/color]

Аватара пользователя
Токарев Виктор
Ветеран форума
Posts in topic: 4
Сообщения: 1162
Зарегистрирован: 23 июн 2012, 05:21
Благодарил (а): 3 раза
Поблагодарили: 14 раз

Водный баланс ТЭЦ

#15

Непрочитанное сообщение Токарев Виктор » 17 мар 2014, 23:01

Вот так детектив выдался.
Все красиво и доходчиво рассказано, показано.
Но все же хотелось увидеть архив, чтобы прикоснуться к высоким измерениям и самим.
Может в архиве и вопросы появятся, которые тут и обсудим.

AGL
VIP персона
Posts in topic: 15
Сообщения: 3647
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 18 раз

Водный баланс ТЭЦ

#16

Непрочитанное сообщение AGL » 18 мар 2014, 02:59

Вот архив с ТЭЦ, на которой две отходящих магистрали с перемычками и переменными перетоками.
Водный баланс ТЭЦ.rar
(153.86 КБ) 1298 скачиваний

Вячеслав Шутиков
Ветеран форума
Posts in topic: 2
Сообщения: 1371
Зарегистрирован: 13 янв 2012, 16:22
Поблагодарили: 4 раза

Водный баланс ТЭЦ

#17

Непрочитанное сообщение Вячеслав Шутиков » 25 май 2014, 07:51

Токарев Виктор » 17 мар 2014, 16:01 писал(а):Вот так детектив выдался.
Все красиво и доходчиво рассказано, показано.
Но все же хотелось увидеть архив, чтобы прикоснуться к высоким измерениям и самим.
Может в архиве и вопросы появятся, которые тут и обсудим.
Виктор, где вопросы ?!

Аватара пользователя
Токарев Виктор
Ветеран форума
Posts in topic: 4
Сообщения: 1162
Зарегистрирован: 23 июн 2012, 05:21
Благодарил (а): 3 раза
Поблагодарили: 14 раз

Водный баланс ТЭЦ

#18

Непрочитанное сообщение Токарев Виктор » 25 май 2014, 23:21

Вячеслав Шутиков » Сегодня, 00:51 писал(а): Виктор, где вопросы ?!
У матросов нет вопросов, если будут зададим ;)

AGL
VIP персона
Posts in topic: 15
Сообщения: 3647
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 18 раз

Водный баланс ТЭЦ

#19

Непрочитанное сообщение AGL » 01 окт 2019, 20:14

Минувшим летом на одной из наших ТЭЦ образовался сравнительно небольшой водный небаланс. А ТЭЦ уже привыкла, что среднемесячный небаланс (разница объёмов водных потоков между входом и выходом ТЭЦ) от месяца к месяцу равен около 24...29 т/ч. На самом деле это не небаланс как таковой, а фактическое потребление холодной и горячей воды на хознужды, плюс небольшое расходование воды на различные технологические нужды. А тут хознужды (небаланс) скачкообразно возросли в два раза!
Очевидно, что внутристанционное полезное потребление воды (хознужды) беспричинно возрасти в два раза не может. Остаются две причины роста небаланса: метрологическая (завышение учёта воды на входе ТЭЦ и/или занижение учёта разности масс на отходящих магистралях) и технологическая - в виде банальной скрытой утечки.
Понятно, что признавать наличие утечки не хочется. Тем более что непонятно, где оно течёт. Остаётся только одна причина появления небаланса: это "что-то с учётом у нас не так". И виновником небаланса был назначен узел учёта, установленный на самой мощной тепломагистрали. Вот пример результатов учёта на этой магистрали:
1232_Открытая т-м. М1, М2, Мп.png
Здесь стоят расходомеры с Qmax = 15000 т/ч, циркрасход М2 = 9900 т/ч, подпитка Мп = 1500 т/ч. В таких условиях искать занижение подпитки на 25 т/ч - это всё равно, что искать иголку в стогу сена.
Тем не менее, стали искать, раз утечки на станции вроде как и нет. Всё было тщательно проверено - и настроечные базы данных обоих вычислителей, и правильность работы дифманометров, и сходимость показаний двух вычислителей. Ничего подозрительного не обнаружено.
И родилась у людей спасительная мысль: а может в трубах "что-то пошло не так"? Сделали "трепанацию черепа" обоим трубам, залезли внутрь, осмотрели, заактировали. Трубы чистые (УУ строили недавно), бревно к диафрагме не приплыло, измерили диаметры труб и диафрагм. Всё соответствует документации и настройкам вычислителей.
И единодушная уверенность бывалых людей в отсутствии скрытой утечки поколебалась...

AGL
VIP персона
Posts in topic: 15
Сообщения: 3647
Зарегистрирован: 17 окт 2011, 14:43
Благодарил (а): 14 раз
Поблагодарили: 18 раз

Водный баланс ТЭЦ

#20

Непрочитанное сообщение AGL » 01 окт 2019, 21:28

Чтобы окончательно убедиться в том, что подозрения на занижение учёта подпитки безосновательны, был проведён "следственный эксперимент". Оба трубопровода были надёжно перекрыты, а перемычку между ними открыли. И сильно открытая магистраль превратилась в идеально закрытую. Понятно, что при наличии отрицательного рассогласования показаний каналов измерения масс М1 и М2 нужно было бы признать, что именно эта "отрицательная утечка", а не утечка фактическая, является источником небаланса.
Эксперимент длился около 5-и часов (пока не были израсходованы запасы воды в баках-аккумуляторах).
Частота перестановки дифманометров была задана наибольшая - 1 раз в минуту.
По данным 10-секундного архива за 4,83 часа работы по закрытой схеме построена картинка:
1233_Открытая т-м по закрытой схеме.png
Видим, что среднее расхождение масс М1 и М2 за 4,83 часа работы составило всего +9,2 кг/ч (!) или микроскопические +0,00020 % от М2. (Средний расход m2 в процессе эксперимента составил 4600 т/ч).
Этот выдающийся метрологический результат развеял последние надежды на то, что в небалансе виноват учёт.
Пришлось искать реальную утечку, раз не получилось в небалансе обвинить узел учёта. И скрытая утечка таки была найдена и ликвидирована!
И всё. Эпопея с небалансом закончилась. Разница между входом и выходом ТЭЦ вернулась к своему прежнему значению - на уровень 25 - 30 т/ч.

Ответить