Определение оптимального срока замены трубопроводов

Цель. Создание и апробация алгоритма поиска мест оптимальной замены участков тепловой сети системы централизованного теплоснабжения для поддержания нормативных значений безотказной работы при минимуме финансовых затрат.
Методы. Для проведения компьютерного моделирования использованы математические методы расчета потокораспределения в разветвленных и закольцованных теплогидравлических цепях. Разработана системная модель тепловой сети с указанием параметров, используемых при построении функции минимальных затрат, и методика определения мест замены трубопроводов тепловой сети для подержания показателя безотказной работы выше нормативного.
Результаты. Предложен алгоритм для реализации принципа повышения надежности сетей централизованного теплоснабжения посредством разработки системной модели тепловой сети. При использовании методики получен график оптимальной замены трубопроводов для рассматриваемого участка в течение последующих 30 лет. Показано, что предложенный комплексный метод качественной и количественной оценки работоспособности сетей централизованного теплоснабжения позволяет выявлять показатель безотказной работы, который может быть выше нормативного для всего промежутка времени. Установлено, что оптимальные сроки замены отдельных участков тепловых сетей обусловлены варьированием входных параметров тепловой сети: года прокладки трубопроводов данной системы, года, на который производится расчет, диаметра трубопровода и его длины, вида прокладки трубопровода и района расположения, и выходными параметрами — затратами на поддержание системы и вероятности безотказной работы системы.
Заключение. По полученным результатам рекомендован комплексный метод оценки стоимости поддержания работоспособности сетей централизованного теплоснабжения. Показано, что предложенный метод позволяет улучшить качество управленческих решений для обеспечения безотказной работы системы теплоснабжения. В дальнейшем планируется разработка методических рекомендаций по использованию предлагаемого метода при разработке раздела надежности и живучести перспективных схем теплоснабжения городов и населенных пунктов.

1. Кирюхин С. Н., Сеннова Е. В., Шиманская А. О. Статистический анализ данных о технологических нарушениях при оценке надежности функционирования оборудования тепловых сетей. Новости теплоснабжения 2018; (216): 74–79.

2. Салов А. Г., Сагитова Л. А. Системный анализ надежности централизованного теплоснабжения города Cамары. Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: технические науки 2019; (62): 77–87.

3. Nazarychev S. A., Vankov Yu. V., Politova T. O., Fominykh K. S., Shlychkov V. V. The impact of monitoring the state of heating networks on their effectiveness. Journal of Physics: Conference Serie 2019. 1328(1). 012057.

4. Babiarz B., Chudy-Laskowska K. Forecasting of failures in district heating systems / 6th International Conference on Engineering Failure Analysis (ICEFA). Engineering Failure Analysis 2015; 56: 384–395.

5. Vankov Y., Rumyantsev A., (...), Zagretdinov A. Assessment of the Condition of Pipelines Using Convolutional Neural Networks Energies 2020; 13 (3).

6. Chicherin S., Junussova L., Junussov, T. Study on the modernisation of an extra-worn district heating (DH) system in Russia: Low temperature DH and 4 more options processing. E3S Web of Conferences 2020; 143. 01011.

7. Ильина М. Н., Ларюшкин Д. В. Совершенствование методики оценки надежности тепловых сетей объектов магистральных трубопроводов. Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов 2021; 11: 198–202.

8. Krygin A. A. Planned Maintenance Graphs for Collocated Heat Supply Network Sections: Optimization with Practical Specifics. Automation and Remote Control 2019; 80: 1177–1183.

9. Munikoti S., Lai K., Natarajan B. Robustness assessment of Heterofunctional graph theory based model of interdependent urban utility networks. Reliability Engineering and System Safety 2021; 212: 107627.

10. Цуверкалова О. Ф. Отбор участков тепловых сетей для капитального ремонта при реализации схем теплоснабжения территорий. Наука Красноярья 2020; 9: 173–182.

11. Vorobyeva J., Zhutaev I., Trukhin Y., Chaika N. Rational maintenance and management of heating networks of the city. E3S Web of Conferences 2020; 164: 10041.

12. Калабин Д. А., Липовка А. Ю., Липовка Ю. Л. Компьютерное моделирование и натурные замеры потокораспределения действующей тепловой сети // Вестник Иркутского государственного технического университета 2021; 25(1): 44–56.

13. Схема теплоснабжения города Красноярска на период до 2033 года (Актуализация на 2021 г.) Том 2. Глава 11. Оценка надежности теплоснабжения. Обосновывающие материалы. Красноярск 2020; 268.