С 26 мая 2013 вступил в силу Приказ Министерства Энергетики Российской Федерации (Минэнерго России) от 12 марта 2013 г. №103 г. Москва "Об утверждении правил оценки готовности к отопительному периоду". Одним из важных моментов Приказа №103 является ориентирование вовлеченных в процесс теплоснабжения сторон на применение информационно-технологических средств моделирования аварийных ситуаций и оценки их последствий.
Рассмотрим некоторые выдержки данного Приказа в рамках требований к муниципальным образованиям:
Раздел V. Требования по готовности к отопительному периоду для муниципальных образований
18. В целях оценки готовности муниципальных образований к отопительному периоду уполномоченным органом должны быть проверены:
1) наличие плана действий по ликвидации последствий аварийных ситуаций с применением электронного моделирования аварийных ситуаций;
2) наличие системы мониторинга состояния системы теплоснабжения;
3) наличие механизма оперативно-диспетчерского управления в системе теплоснабжения;
4) выполнение требований настоящих Правил по оценке готовности к отопительному периоду теплоснабжающих и теплосетевых организаций, а также потребителей тепловой энергии.
19. К обстоятельствам, при несоблюдении которых в отношении муниципальных образований составляется акт с приложением Перечня с указанием сроков устранения замечаний, относится несоблюдение требования по применению электронного моделирования аварийных ситуаций, указанного в подпункте 1 пункта 18 настоящих Правил.
Как видно из вышеприведенных выдержек Приказа Минэнерго России №103, на Муниципальные образования наложены обязательства по применению средств электронного моделирования аварийных ситуаций для оценки последствий и разработки плана ликвидации (п.18.1.). К сожалению, в Приказе или его приложениях не описаны требования к функциональной части системы моделирования аварийных ситуаций. И единственным документом, который хоть как-то может быть применен для определения этих требований является Постановление Правительства Российской Федерации №154 «О требованиях к схемам теплоснабжения, порядку их разработки и утверждения». В данном Постановлении изложены общие требования к электронной модели при разработке Схем теплоснабжения:
38. Глава 3 "Электронная модель системы теплоснабжения поселения, городского округа" содержит:
а) графическое представление объектов системы теплоснабжения с привязкой к топографической основе поселения, городского округа и с полным топологическим описанием связности объектов;
б) паспортизацию объектов системы теплоснабжения;
в) паспортизацию и описание расчетных единиц территориального деления, включая административное;
г) гидравлический расчет тепловых сетей любой степени закольцованности, в том числе гидравлический расчет при совместной работе нескольких источников тепловой энергии на единую тепловую сеть;
д) моделирование всех видов переключений, осуществляемых в тепловых сетях, в том числе переключений тепловых нагрузок между источниками тепловой энергии;
е) расчет балансов тепловой энергии по источникам тепловой энергии и по территориальному признаку;
ж) расчет потерь тепловой энергии через изоляцию и с утечками теплоносителя; з) расчет показателей надежности теплоснабжения;
и) групповые изменения характеристик объектов (участков тепловых сетей, потребителей) по заданным критериям с целью моделирования различных перспективных вариантов схем теплоснабжения;
к) сравнительные пьезометрические графики для разработки и анализа сценариев перспективного развития тепловых сетей.
То есть, в рамках рассматриваемой темы моделирования аварийных ситуаций никакой конкретики в данных требованиях не изложено. Самое близкое, что можно почерпнуть – графическое представление схемы, моделирование всех видов переключений и гидравлический расчет тепловых сетей, в том числе кольцевых и при совместной работе нескольких источников. Однако, это не дает четкого представления о том, каким именно должен быть инструмент для «работы» с аварийными ситуациями, а точнее, каким функционалом он должен обладать, какие данные должны быть представлены в результате работы с этим инструментом.
Отсутствие четко определенных требований, с одной стороны, вынуждает компании, занятых разработкой программного обеспечения, трактовать все это на базе уровня своей компетенции в этих вопросах. С другой стороны, у представителей администраций муниципальных образований отсутствует четкое понимание каким инструментом они должны обладать, чтобы иметь возможность на высоком профессиональном уровне решать поставленные задачи. А с третьей стороны дает возможность недобросовестным участникам рынка предлагать решения, которые лишь отчасти могут решить задачи моделирования аварийных ситуаций, а то и вовсе лишь декларировать подобные возможности без их должной реализации в конечном продукте.
Исходя из этого, попробуем сформулировать основные требования, которым, на наш взгляд, должны соответствовать системы электронного моделирования аварийных ситуаций.
- Инструмент должен обладать развитым функционалом для создания схемы теплоснабжения.
1.1. Схемы должны выполняться на базе масштабной геоподосновы.
1.2. Должна быть возможность отражения на схеме элементов: Потребители (присоединенные к теплосетям строения), участки трубопроводов, тепловые камеры, запорная арматура, регуляторы давления и расхода, источники теплоснабжения и т.д. Элементы должны иметь уникальные наименования для их однозначной идентификации на схеме.
1.3. Каждый элемент должен иметь свою паспортную форму для указания, в зависимости от типа элемента, необходимых для расчетов данных – длины и диаметры трубопроводов, расчетные тепловые нагрузки потребителей, коэффициент аккумуляции зданий, категории строений и др.
1.4. Граница детализации исполнения данной схемы – регулируемый тепловой ввод потребителя. Таким образом, если в схеме присутствует потребитель с несколькими элеваторными узлами, все они должны быть отражены на схеме и быть топологически увязанными. Почему именно так, а не до стены здания? Разберемся с этим чуть позже. - При моделировании, равно как и при фиксации фактической, аварийной ситуации системой должны предоставляться следующие данные:
2.1. Зона отключения присоединенных потребителей, отображенная на схеме сетей теплоснабжения, с учетом установленной запорной арматуры по указанному аварийному участку трубопровода.
2.2. Адресный список потребителей зоны отключения.
2.3. Расчетные и текущие тепловые нагрузки разнородных систем теплопотребления отключенных строений. Текущие значения вычисляются на основании заданных температурного графика отпуска теплоты с источника теплоснабжения и указанной текущей температуры наружного воздуха, при которой наступила или моделируется аварийная ситуация. Тепловые нагрузки строений должны быть разделены на следующие категории: отопление, ГВС и вентиляция.
2.4. Количество жителей зоны отключения.
2.5. Категории строений зоны отключения.
2.6. Агрегированные данные:
2.6.1. Суммарное количество недоотпущенной тепловой энергии;
2.6.2. Суммарное количество жильцов зоны отключения;
2.6.3. Суммарное количество строений зоны отключения с разделением по категориям в зависимости от социального назначения;
2.7. Перечень запорной арматуры, локализующей зону отключения. Данный список должен формироваться автоматизировано и иметь возможность как ручной, так и автоматизированной корректировки. Автоматизированная корректировка необходима, когда по факту выявляется неисправность запорной арматуры и, как следствие, невозможность ее закрытия. В этом случае должна быть возможность указания неисправности данного элемента и автоматизированной корректировки данных по последствиям аварии - переопределение зоны отключения и всех сопутствующих параметров.
2.8. Перечень запорной арматуры, изолирующей аварийный участок для определения сливаемого теплоносителя. Как и в предыдущем пункте, должны присутствовать возможность указания неисправности конкретной запорной арматуры для автоматизированной корректировки перечня запорной арматуры.
2.9. Объем сливаемого теплоносителя.
2.10. Минимальное время до достижения критической температуры внутри отключенного от теплоснабжения помещения в зависимости от категории здания.
2.11. Максимальное время допустимое на ликвидацию аварии на указанном участке. Значение времени вычисляется на основании нормативных параметров и характеристик участка.
2.12. При использовании рассматриваемого инструмента не только для моделирования, но и для формирования базы данных реальных аварийных ситуаций, форма описания аварийной ситуации должна включать в себя ряд дополнительных параметров, таких как:
— длина замененного участка;
— тип слива (с подающего трубопровода, с обратного трубопровода, с обоих трубопроводов);
— характер нарушения (авария или технический отказ);
— вид отключения (отопления, ГВС);
— способ выполнения работ (хозяйственный, подряд);
— дата и время оформления аварийного ордера;
— дата и время ликвидации аварии;
— подробный адрес;
— причина и характер аварии;
— подробное описание ремонтируемых трубопроводов;
— примечание (дополнительная информация) и др.
Отдельно стоит остановиться на оценке величины остаточного теплоснабжения. В Приложении №3 «Критерии надежности теплоснабжения потребителей тепловой энергии с учетом климатических условий» Приказа №103 Минэнерго России приведены в том числе нормы по допустимому снижению подачи тепловой энергии. За простой формулировкой «допустимого снижения подачи тепловой энергии» на самом деле скрывается очень серьезный пласт инженерных расчетов, которые должны быть реализованы в системах электронного моделирования. Речь идет о возможности инструмента проводить расчеты теплового и гидравлического режимов сетей теплоснабжения в поверочном режиме с учетом таких параметров как:
- параметры фактически установленных дросселирующих устройств;
- сопряжение разнородных систем теплопотребления (отопление, ГВС, вентиляция) с учетом особенностей их эксплуатации;
- текущая температура наружного воздуха, для которой проводится выполнение расчетов. Так как наличие потребителей ГВС может значительно влиять на картину распределения теплоносителя в виду переменности расхода, требуемого на системы ГВС в зависимости от температуры подаваемого теплоносителя;
- и ряд других параметров.
Здесь необходимо сделать акцент на режиме проведения расчетов – поверочный. Значительная часть программных средств, предназначенных для проведения расчетов сетей теплоснабжения могут выполнять их только в наладочном режиме. То есть рассчитать некий набор дросселирующих устройств. А поверочный режим либо не реализован как таковой вообще, либо под этим соусом предлагается нечто, что с большой натяжкой можно отнести к этому определению. И практически не применимо для решения реальных задач.
Электронная модель должна «уметь» показать изменения на объектах теплоснабжения, которые произойдут в результате каких-либо воздействий, частным случаем которых является аварийная ситуация. Отправной точкой решения задачи формирования планов ликвидации аварийных ситуаций является возможность моделирование текущего режима эксплуатации сетей теплоснабжения. То есть, результаты проведенного расчета должны совпадать с фактическими показателями тепловых и гидравлических параметров объектов теплоснабжения. И если в реальной жизни какому-либо из потребителей не хватает подведенного расхода теплоносителя относительно требующегося, исходя из его тепловой нагрузки, то модель должна именно это и показать. В этом месте вспомним о границе детализации электронной модели. При «разрисовке» в модели схем «до стены здания» теряется возможность получить существующую тепловую и гидравлическую картину на основе фактически установленных дросселирующих устройств. Естественно, речь идет о тех потребителях, у которых присутствует более одного регулируемого теплового узла. И в этом случае, мы можем получить лишь некий обобщенный потребитель с суммарным расходом теплоносителя на вводе. Поигравшись с рядом параметров, например, таких как внутреннее сопротивление системы, мы даже можем подвести расход к фактическому. Но как он распределяется по тепловым узлам останется белым пятном на общей картине теплоснабжения. Ни для кого не секрет, что распределение теплоносителя по тепловым узлам, количество которых порой превышает полтора десятка штук в рамках одного потребителя, может очень сильно варьироваться – от сильного переизбытка, до значительного дефицита. И при наступлении аварийной ситуации мы обязаны оперировать с реальной картиной, на которой будут отображены остро проблемные элементы, требующего более оперативного реагирования, нежели мы сможем увидеть на обобщенной схеме.
Также хотелось бы обратить внимание на факт того, что если в требованиях к муниципальным образованиям четко указана необходимость наличия средств электронного моделирования аварийных ситуаций, то для теплоснабжающих организаций явного указания на это нет. Но при этом, указывается на необходимость наличия утвержденных графиков ограничения теплоснабжения при дефиците тепловой мощности тепловых источников и пропускной способности тепловых сетей, наличия расчетов допустимого времени устранения аварийных нарушений теплоснабжения жилых домов и др. (раздел III, п. 13, п.п.11 Приказа №103 Минэнерго России). Тогда встает вопрос – как данные требования, в особенности касаемо наличия графиков ограничения теплоснабжения, должны быть осуществлены теплоснабжающими организациями без применения средств электронного моделирования? Данные решения могут базироваться только на результатах проведенных тепловых и гидравлических расчетов схемы теплоснабжения в поверочном режиме с возможностью учета таких критериев, как недогрев теплоносителя на выходе с источника, снижение напора с источника, снижение расхода теплоносителя с источника ниже требуемого и др. У инструмента моделирования должны быть возможности в условиях ограниченного теплоснабжения предоставить картину теплового и гидравлического режима при работе нескольких источников на одну сеть, переключении тепловой нагрузки с одного источника на другой, подключении резервных подкачивающих насосных станции и т.д.
В завершение хотелось бы еще раз подчеркнуть о необходимости законодательно оформленных требований к системам электронного моделирования аварийных ситуаций. А в настоящий момент администрациям муниципальных образованиям и теплоснабжающим организациям можно лишь посоветовать очень тщательно подходить к выбору данного инструмента.
Предлагаем ознакомиться с системой электронного моделирования аварийных ситуаций, реализованной в модуле "ТеплоЭксперт - Диспетчер".