Горячая проблема теплоснабжения

«Вот так вьется магистральная теплотрасса Левобережья

Из новостей: «20 октября в Ленинском районе Новосибирска прорвало теплоцентраль. Центр Левобережья остался без горячей воды и тепла на 16 часов, более 40 гаражей в районе площади Труда оказались затопленными. Кто оплатит колоссальный ущерб?»

В это лето жизни города заметно помешали ремонты на теплотрассах, которые шли повсеместно. Когда ремонт идет на месте прошлых, а не будущих аварий, ремонтировать можно до бесконечности.
Сибирская генерирующая компания (СГК) всерьез взялась за приведение в порядок тепловых сетей, чего долгое время не было. Тем не менее состояние системы теплоснабжения не перестает волновать многих жителей как Новосибирска, так и большинства сибирских городов. К проблемам отопления могут относиться спокойно в Крыму или на Северном Кавказе, но никак не в Сибири. Поэтому предвидеть возможные непоправимые последствия именно в Сибири представляется особо важным.
К настоящему времени сформировались шесть элементов анализа и прогнозирования аварий. По каждому из них можно построить свой «аварийный» прогноз, а затем частные прогнозы интегрировать с помощью современных методов искусственного интеллекта в прогноз сводный.

Элемент первый. Повторяемость аварий на одном месте

Аварии на теплосетях очень часто повторяются в одних и тех же местах, которые известны большинству горожан. Например, ежегодные аварии на улице Котовского, которые прославили это место в Интернете. Выявленная стабильно высокая частота аварий или ее повышение в одном месте сетей приводят к необходимости подключать анализ и моделирование именно к месту повторяющихся аварий. Понижение частоты аварий также требует выявления причин такого понижения. Не исключено, что эти причины обозначат общее направление снижения аварийности.
Стабильность или повышение частоты аварий на одном и том же месте или на данном участке сетей свидетельствует о том, что далее повторение однотипного ремонта в этом месте нецелесообразно. Помимо рутинного повторения ремонтов существуют четыре способа выйти из этой затратной рутины.
1) Установка оборудования, снижающего вероятность провокации аварий: гидроударов, утечек и др. Неизбежным дополнением к таким приборам будет установка измерительных систем.
2) Вынос данного участка трубы из земли на поверхность.
3) Прокладка обводной трубы или изменение топологии сети на данном участке.
4) Исключение части потребителей из системы централизованного теплоснабжения и строительство нового автономного теплоисточника.

Элемент второй. Перемещение аварий к источнику тепла

По всем городам, где работала под моим руководством компания «Корпус», отмечено распространение аварий в сторону источника тепловой энергии. И крайне редко — в сторону потребителя. Это хорошо отслеживается по изменению диаметров ремонтируемых труб. В частности, по Новосибирску в 2017 году средний размер ремонтируемых труб составлял 177,4 мм, а в 2018 году уже 182,9 мм. При среднем приросте в 5,5 мм в год в зиму 2021—2022 годов появится потребность в ремонте труб диаметром более 200 мм. А это означает выход ремонтов в максимальную близость к магистралям диаметром 400 и 500 мм. Таким образом, прогнозирование мест будущих аварий становится проще, а обоснованная программа профилактических ремонтов — возможной.
На рис. 1 показано, как перемещение аварий к источнику тепла (к корню) приводит к более масштабным авариям.

Элемент третий. Гидроудары

Значительная часть аварий и износа труб происходит из-за нестационарности потока, ускоряющей коррозию труб. Причина в том, что сеть теплотрасс в городе формировалась не по единому плану, а как объединение локальных сетей. Поэтому в ней неминуемы гидроудары и микрогидроудары. Они повышают вероятность аварий, которые нужно было бы постоянно «ловить» специальной аппаратурой. Сложилось множество методов предотвращения гидроударов. При введении в проблему не имеет смысла перечислять конкретные приборы и устройства, а также их системы. Тем более что их множество. Остановлюсь только на некоторых методах.
Первым можно считать прием искусственного замедления изменения скорости потока в трубе. Вторым — сбрасывание из трубопровода обратного потока после остановки насоса. Кроме того, есть средства предотвращения быстрого заполнения и опорожнения трубопроводов. Есть приборы впуска в трубопровод воздуха, когда прогнозируется падение давления ниже атмосферного. И хорошо, когда все это делается автоматически. Альтернатива установки приборов, способных снизить вероятность гидроударов, — только наглядные массовые локальные ремонты, обосновывающие очередное повышение тарифов.

Элемент четвертый. Инженерная гидрогеология

Существуют общие закономерности для всех подземных коммуникаций: все они находятся в земле. И предполагать, что эта земля — стабильно надежная среда для лежащих в ней трубопроводов, было бы неразумно. Инженерно-геологические условия, в которых находятся трубы коммунальных сетей, крайне неоднородны. Есть пятна плывунов, просадки грунта, подземные воды, зоны промерзания, вспучивания и т. п. По этой причине необходим обмен информацией между всеми структурами, в ведении которых эти коммуникации находятся. В противном случае можно опять же без конца ремонтировать теплотрассы в одном и том же месте.
Приведу конкретные примеры. От теплотрассы на улице Обской зависят 48 объектов, в том числе 30 многоквартирных домов, 2 школы, детский сад, 12 общественных зданий. Рядом с теплотрассой постоянно появляются провалы на обочине ул. Большевистской. Причина в том, что в этом месте когда-то били три ключа очень чистой воды. Именно из-за них на этом месте был построен Новосибирский винзавод, который, как помнят старожилы города, углом выходил на улицу Большевистскую, опасно сужая проезжую часть. После сноса винзавода эти три ключа попросту закопали. Но они не перестали выдавать самую чистую в городе воду теперь уже под землю. И сколько бы ни ремонтировали теплотрассу по улице Обской, победить ключи не удастся, они так и будут насыщать водой грунт.
Но главная опасность фактора повышения уровня грунтовых вод таится в Ленинском районе Новосибирска. На улице Станционной в 1978 г. грунтовые воды находились в 5,5 м от поверхности. После строительства трассы на Толмачево, перекрывшей стоки с Федоровских болот, уровень вод поднялся до 50 см. И это не только город Обь, в опасности находятся и жилмассив Троллейный, и новые микрорайоны, построенные дальше.

Элемент пятый. Истории ремонтов и разные сроки службы труб

Сами по себе ремонты являются мощным источником информации, помимо места, где они проводятся. Если в ходе ремонта изъят какой-либо кусок трубы, он в обязательном порядке должен пройти экспертизу (гидродинамическую и материаловедческую).
Если диаметр извлеченной трубы особо заужен, а шероховатость внутренней поверхности резко выше нормы, то прогнозы после ремонта будут отличаться от ситуации, когда заменяется более новая труба.
Есть этому пример, который огорчил меня в наибольшей степени. На перекрестке улиц Аникина, Ватутина и Мира в этом году был проведен ремонт магистральной теплотрассы. И первая же крупная авария произошла по данной теплотрассе ближе к ТЭЦ на ул. Титова, рядом с ул. Станиславского…
На совещании 8 октября в Институте экономики и организации промышленного производства СО РАН я записал в презентации следующее: «Навскидку можно спрогнозировать, что в эту зиму гидроудар и возможная крупная авария будут на перекрестке улиц Блюхера и Ватутина или в районе площади Труда, перед подъемом трубы на ул. Ватутина». И это случилось ровно через неделю после моего прогноза, когда еще и зима не наступила.
Какие же ремонты 2019 года внесут наибольший вклад в повышение аварийности? Думаю, что именно упомянутый мною ремонт на перекрестке трех улиц в Ленинском районе. Дело в том, что на выходе из ТЭЦ диаметр магистральной трубы составляет 700 мм, а в районе ТЦ МЕГА он равен 800 мм. Это недопустимо в принципе, а потому всегда будет источником аварий на теплотрассах Левобережья.
Почему же локальные ремонты не сокращают, а увеличивают вероятность аварий? Фактически после ремонта происходит изменение диаметров труб. Новая и старая трубы с одинаковым внешним диаметром имеют разные диаметры внутренние и разные шероховатости внутренней поверхности. Когда поток идет сначала по старой трубе, ему встречается высокое гидравлическое сопротивление. Но на его пути — отремонтированный участок, на котором внутренний диаметр больше и шероховатость ниже. Происходит ускорение потока.
Но дальше — вновь старая труба. Поток замедляется, формируется избыточное давление, которое и повышает вероятность гидроудара. Это не привело бы к нежелательной нестационарности потока, если бы далее ему не встретился новый отремонтированный участок. Поэтому нельзя перебарщивать с профилактическими ремонтами: если их много, это не обязательно хорошо.

Элемент шестой. Разные материалы и общее заключение

Этот элемент — дополнение предыдущего. При замене части сети на трубы из другого материала, чаще всего стальных труб на пластиковые, развивается нестационарность потока, «дребезг». Повышается вероятность гидроударов и микрогидроударов, которые могут быть иногда незаметными для приборов, но наносят вред техническому состоянию труб и повышают вероятность аварий.
К сожалению, аналитика различий в материалах труб на одной трассе пока отсутствует. Более того, допускается применение самых современных материалов, которые лучше уже существующих, но нарушают стабильность работы сети в целом.
Итак, сводим вместе все шесть элементов. Вполне возможно, что повторение аварий на одном месте (наследование) определяется не дефектом данного места, а тем, что оно тесно связано с другими причинами аварий.
Анализ и следующий за ним прогноз начинаются, как правило, с объяснений причин наследования аварий. К нему подключаются другие элементы, связанные последовательностью, которая складывается из трех этапов.
Первый. После анализа повторяемости исследуется перемещение аварий к источнику тепла, а также инженерная геология в месте повторяющихся аварий.
Второй. С учетом полученной информации подключаются прогнозы по срокам службы и материалам труб.
Третий. Используется информация о содержании проведенных ремонтов, которая чаще всего оказывается не полной, но, тем не менее, окончательно проясняющей ситуацию.
* * *
Изложенное выше категорически нельзя переводить в сферу митингов и политических баталий, но требуется более тщательная аналитическая работа над состоянием общего имущества жителей Новосибирска. Здесь полезен и богатый опыт специалистов СГК, и подключение ученых Академгородка и вузов города к жизненно важной для всех проблеме надежного тепла в наших домах.
Теплоснабжение Новосибирска находится не в самом тяжелом положении в сравнении с другими городами Сибири. Но если системы теплоснабжения начнут массово выходить из строя по всем сибирским городам, это станет событием, сравнимым с распадом СССР. И меня, разумеется, удивляет благодушие тех, кто способен разве на то, чтобы пошуметь на улицах, но не способен осознать, что при нынешней нерасторопности на всех трех уровнях власти они не смогут даже эвакуировать полуторамиллионный город.

Юрий Воронов, генеральный директор ООО «Корпус»

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.