11--俄罗斯热网可靠性问题研究的新进展---邹平华

俄罗斯热网可靠性问题研究的新进展对俄罗斯新规范СНиП41-02-2003的分析邹平华22020年1月15日主要内容1.问题的提出2.俄罗斯的热网规范颁布进程3.前苏联和俄罗斯原规范涉及可靠性的主要内容4.新规范——可靠性新的里程碑5.新规范中对供热系统的设计规定6.新规范中可靠性重要指标的提升32020年1月15日1.问题的提出集中供热领域新设备、新技术、新系统不断涌现，整体技术水平不断提高；已有系统运行年限增长、规模扩大，热网事故频发，造成重大经济损失和恶劣社会影响。当前急需面对和解决的问题如何提高系统的可靠性、减少事故的发生？发生事故时能否控制事故范围、减少损失？怎样的系统可靠性高？怎样来评价供热系统是否可靠工作？42020年1月15日1.问题的提出国际上其他国家有无经验可以借鉴？他们如何应对供热系统可靠工作的问题？将以俄罗斯热网热网规范为范例，以促进我国对供热系统可靠性的重视，提高系统安全运行和应对灾害的能力。没有查到其他国家的热网规范。俄罗斯热网规范内容全面、系统。52020年1月15日1.问题的提出从60年代末开始，俄罗斯有一大批学者开始从事热力网可靠性的理论和实践研究工作，到80年代末已取得一系列成果。最有代表性的专家莫斯科动力设计院卡维良斯基总工主要成果：1986年、1998年和2003年前苏联和俄罗斯热网设计规范莫斯科建筑大学约宁教授（50年代在哈工大工作过的苏联专家）主要成果：《供热管网系统的可靠性》62020年1月15日2.俄罗斯的热网规范颁布进程历年热网设计规范(1)1973年前苏联热网规范СНиПⅡ-36-73(2)1986年前苏联热网规范СНиП2.04.07-86(3)1998年俄罗斯热网规范СНиП2.04.07-86*(4)2003年俄罗斯热网规范СНиП41-02-20032003年的热网规范进行了重大修改。分析研究俄罗斯这一最新的、现行热网规范在可靠性方面的主要规定，在分析时将与前有标准进行对比。72020年1月15日3.前苏联和俄罗斯原规范涉及可靠性的主要内容3.11973年规范可靠性问题纳入规范的初始阶段,规定少而不细。1973年规范的主要规定：(1)规定事故限额供热系数为70%。限额供热系数就是事故工况下所供给的供热量与设计供热量之比。(2)当在城市的一个供热区按照供热系统的发展顺序敷设若干条干线时，在相邻干线之间安装备用连通管。(3)对不允许中断供热的建筑物，应采用双向供热，以保证其100%供热。(4)对不允许中断供热的企业，应采用复式或环状热网供热。(5)规定了一个管段停止(限额)供热时的管道放水时间。82020年1月15日DN≤300mm放水时间≯2hDN＝350-500mm放水时间≯4hDN≥600mm放水时间≯5h3.前苏联和俄罗斯原规范涉及可靠性的主要内容92020年1月15日1973年规范的主要特点：(1)首次提出限额供热，但不分地区、不分气候条件，规定同一数值。(2)对不允许中断供热的建筑物，保证其100%供热的措施。对其他用户没有说法。(3)对不允许中断供热的企业，应采用有备用能力的热网供热。对其他用户没有明确规定。(4)规定了事故管段放水时间的上限。3.前苏联和俄罗斯原规范涉及可靠性的主要内容102020年1月15日3.21986年规范1986年规范的主要规定：(1)对不通行管沟和无沟敷设管道给出了管网的限额供热系数。管径(mm)采暖室外计算温度（℃）-10-20-30-40-50300－－－－50400－－－5060500－－506070600－50607080≥70050607080903.前苏联和俄罗斯原规范涉及可靠性的主要内容112020年1月15日1986年规范的主要规定：(2)对设计热负荷＞100MW的热网要设立事故维修基地。(3)要求热水热网绘制事故工况水压图，以检验事故工况下热网的运行。(4)管网和热力站设备的备用水平和条件、管道具有备用输送能力的措施等。3.前苏联和俄罗斯原规范涉及可靠性的主要内容122020年1月15日1986年规范的主要特点：(1)建立了限额供热系数与室外计算温度和管径的关系。(2)开始提出事故备用，对事故工况计算提出要求。3.前苏联和俄罗斯原规范涉及可靠性的主要内容132020年1月15日3.31998年规范1998年规范中有关可靠性内容与十二年前的前苏联1986年规范相比，几乎全部照搬。反映苏联解体后俄罗斯规范修订工作的滞后。3.前苏联和俄罗斯原规范涉及可靠性的主要内容142020年1月15日4.2003年新规范——可靠性新的里程碑2003年规范全面给出供热系统安全可靠工作的评定准则，对有关供热系统安全、可靠工作方面的要求标准化、系列化。2003年规范是一个新的里程碑。2003年规范特点：(1)提出供热的生态和运行安全、供热质量标准，扩展了供热系统无事故工作的概率准则。(2)详细规定了事故发生后以及长期处于非计算条件（极端条件）下集中供热系统抵抗性能进一步恶化的忍耐性能。(3)规定了在设计热网时应采用可靠性准则。152020年1月15日4.2003年新规范——新的里程碑2003年规范主要内容：(1)提出新的限额供热系数管径（mm)室外采暖计算温度（℃）-10-20-30-40-5030032506059644004156656368500496370697360052687573777005970767578800-100066758079821200-14007179838285162020年1月15日4.2003年新规范——新的里程碑(2)将用户进行分类第一类不允许降低室温标准的用户不允许间断供热的用户不仅不能间断供热，而且不允许事故工况下降低供热量、任何工况下不允许室内温度低于标准规定的水平。第二类允许降低室温标准的用户允许间断供热或限额供热，但不允许室温低于下述降低，而且室温降低的时间不得超过54小时。住宅和公用建筑：采暖房间温度不低于12℃工业建筑：不低于8℃第三类其他热用户除第一类和第二类之外的其他热用户。172020年1月15日4.2003年新规范——新的里程碑(3)规定了系统可靠工作的指标及其指标的数值明确规定可靠工作指标(a)无事故工作概率（P）(b)工作质量保证系数（Kг）(c)忍耐性（Ж）182020年1月15日4.2003年新规范——新的里程碑(a)无事故工作概率（P）是系统发生事故的次数不多于标准规定次数的概率指标。该指标限定系统发生事故的次数。(b)工作质量保证系数（Kг）是系统除标准规定的允许温度降低期间之外，在任意时刻、正常工作状态下保持采暖房间计算室内温度的系统工作状态的概率指标。该指标保证正常室温，限定室温降低出现次数。(c)忍耐性（Ж）指系统在事故工况下以及长时间停止供热后（超过54小时）的非正常状况下保持自身工作能力的性能，即在非正常状况下维持运行和有恢复运行的能力。保证系统具有在最不利情况下能满足最低要求的性能。192020年1月15日4.2003年新规范——新的里程碑规定可靠工作各项指标的数值(a)无事故工作概率的最小允许数值热源P1=0.97热网P2=0.90热用户P3=0.99根据独立事件的概率乘法，整个供热系统的无事故工作概率的最小允许数值为：P=P1×P2×P3=0.86(b)工作质量保证系数的数值规定集中供热系统工作质量保证系数Kг=0.97(c)发生事故后的忍耐性的数值例如：应保证位于非采暖房间和室外的、地下室、楼梯间和阁楼等的热力管道最小供热量，足以使其在发生事故的整个修复期内管内水温不低于3℃。202020年1月15日5.2003年规范中对供热系统的设计规定2003年规范在已有规范基础上增加和进一步明确了对供热系统的设计规定。5.1供热系统设计原则标准节能水平生态要求运行安全性212020年1月15日5.2003年规范中对供热系统的设计规定热网形式热网的平面图和类型应借助以下途径保证在给定的可靠性指标水平上供热：①采用最先进的结构和技术方案；②多热源联合供热；③敷设备用热力管道；④在相邻供热区的热网之间设置连通管。222020年1月15日5.2003年规范中对供热系统的设计规定热网形式热网可为环型或枝状、备用或非备用。按保证热网无事故工作概率指标原则确定：①热源设备有必要的备用；②多热源共网协同工作；③相邻区域热网互为备用；④限制无备用热力管道到热用户或热力站的支线最大允许长度；232020年1月15日5.2003年规范中对供热系统的设计规定⑤确定辐射状热网备用连通管的分布位置；⑥管径足以保证在事故时向用户的备用供热要求；⑦用可靠性更高的热力管道的结构形式，以及论证地上或隧道敷设的可能性；⑧确定部分或全部到达寿命期的热力管道的维修和更换顺序。242020年1月15日5.2003年规范中对供热系统的设计规定5.2工况计算设计新建或改扩建的供热系统、在制定提高供热系统的所有环节运行工作质量和无事故工作措施时，必须进行热网多工况水力计算：设计工况冬季工况过渡期工况夏季工况静止工况事故工况252020年1月15日6.2003年规范中可靠性重要指标的提升2003年规范中或明确、或严格、或提高了涉及供热系统的可靠工作的指标。6.1提出并规定供热系统可靠工作的三个指标86年和98年规范在一些条文中渗透了可靠性要求，但未提出具体的指标。莫斯科建筑大学约宁教授用可靠性来衡量热网可靠性的指标之一是：可靠性指标R(t)。热电厂供热系统R(t)≥0.9区域锅炉房供热系统R(t)≥0.852003年俄罗斯规范中如前所述，提出了三个可靠工作指标并给出其数值。无事故工作概率、工作质量保证系数、忍耐性262020年1月15日6.2003年规范中可靠性重要指标的提升6.2首次提出事故工况下热源出口干管供热能力的要求规定了对热源出口干管在事故工况下的供热量的要求，在热源出口干管事故的修复期间应保证：采暖室外计算温度（℃）－10－20－30－40－50允许降低到的供热量（％）7884878991272020年1月15日6.2003年规范中可靠性重要指标的提升6.3对各类热用户提出不同的事故供热要求对第一类热用户要保证100%供热，必须考虑设置局部的备用热源（固定式或移动式），允许事故时从其它热网保证100%的备用供热。对第二类和第三类用户允许限额供热，并规定了限额供热系数的下限值。对工业企业允许用局部热源考虑备用供热。282020年1月15日6.2003年规范中可靠性重要指标的提升6.4严格事故抢修98年俄罗斯规范未规定事故抢修时间，只对抢修基地提出一般要求。2003年俄罗斯规范规定进一步对事故抢修的时间、抢修人员明确规定。在集中供热系统的编制中应考虑：事故抢修站的人员数量和技术装备应保证在热网发生事故时在规定的时间内保证恢复供热。292020年1月15日6.2003年规范中可靠性重要指标的提升停止供热修复时间管径(mm)停止供热修复时间（h）3001540018500226002670029800-1000401200-1400≤54302020年1月15日6.2003年规范中可靠性重要指标的提升6.5细化和提升限额供热系数对比1986年规范限额供热系数2003年规范限额供热系数如下表312020年1月15日管径（mm)采暖室外计算温度（℃）-10-20-30-40-50300－－－－5032↑50↑60↑59↑64↑400－－－506041↑56↑65↑63↑68↑500－－50607049↑63↑70↑69↑73↑600－5060708052↑68↑75↑73↑77↓700506070809059↑70↑76↑75↓78↓800-1000506070809066↑75↑80↑79↓82↓1200-1400506070809071↑79↑83↑82↑85↓6.2003年规范中可靠性重要指标的提升322020年1月15日6.2003年规范中可靠性重要指标的提升(1)增加了对较小管径热力管道的限额