Об электронных моделях систем теплоснабжения городов

Об электронных моделях систем теплоснабжения городов
О.А.Стрелкова, главный инженер проекта РУП «Белнипиэнергопром», к.т.н., г. Минск
Компьютерное моделирование реальных процессов нашло широкое
применение во многих областях науки и техники. Эти расчетноаналитические модели используются как инструмент для принятия решений
путем построения прогнозов поведения моделируемой системы при
определенных условиях и способах воздействия на нее.
Понятие электронного моделирования в полной мере применимо к
системам теплоснабжения городов.
Программное средство для электронного моделирования тепловых
сетей
должно
иметь
мощный
встроенный
математический
и
алгоритмический аппарат, позволяющий описывать тепловые сети и
рассчитывать режимы их работы. Кроме того, так как все элементы
транспортной системы трубопроводов имеют конкретную привязку на
местности - решать задачи моделирования необходимо в привязке к плану
территории. То есть, для визуализации электронных моделей систем
теплоснабжения следует использовать принципы, положенные в основу
географических информационных систем (ГИС).
Эти части электронной модели являются достаточно универсальными и
поставляются комплектно в качестве программного обеспечения.
Уникальной частью для каждого проекта являются данные,
описывающие отдельный объект и всю систему теплоснабжения населенного
пункта от источника до конкретного потребителя, а также электронный план
местности, к которой эта система привязана. «Цифровое» представление
трубопроводных сетей, по которым транспортируется тепло к потребителям,
является наиболее трудозатратным при создании электронной модели.
Большинство задач, решаемых с помощью электронной модели, имеют
прямое отношение к процессу эксплуатации тепловых сетей, диспетчерскому
и
технологическому
управлению:
моделирование
изменений
гидравлического режима при переключениях и отключениях, формирование
рекомендаций по локализации аварийных ситуаций и моделирование
последствий выполнения этих рекомендаций, формирование перечней и
сводок по отключаемым абонентам, расчет номинальных и фактических
теплогидравлических режимов в зимний и летний периоды, оптимизация
загрузки теплоисточников и насосных станций, наладочные расчеты сетей и
абонентских вводов.
Кроме того, на базе электронной модели можно и нужно решать задачи
ведения разнообразных диспетчерских журналов: заявок, повреждений,
проводимых работ, переключений, параметров режима и т.д.
Однако, кроме эксплуатирующих служб, электронная модель системы
теплоснабжения города становится основным инструментом для работы и
служб, отвечающих за перспективное развитие города и его инженерных
коммуникаций.
1
Головной организацей по разработке схем теплоснабжения городов, в
которых имеются источники Минэнерго, является институт РУП
«Белнипиэнергопром».
В последние годы основной проблемой, приводящей к увеличению
сроков и объемов работ при разработке схем теплоснабжения, является
постоянное изменение городскими властями мест и объемов строительства
новых жилых районов и общественных объектов.
Например, в процессе разработки «Схемы теплоснабжения города
Минска на период до 2015 г.» Мингорисполкомом трижды вносились
изменения в перспективы застройки города. В итоге, к моменту окончания
работы, схема теплоснабжения оказалась безнадежно устаревшей и
требовала полной переработки.
Учитывая, что полный срок разработки схемы составляет около года,
из которых на сбор и обработку исходных данных приходится примерно
половина, а стоимость ее выполнения - около 1 млрд. руб., понятно, что
перевод такой работы в разряд постоянной становится непозволительной
роскошью.
С другой стороны, вся перспективная работа тепловых сетей города,
такая как, например, выдача техусловий, формирование планов
строительства новых и реконструкции существующих тепловых сетей,
осуществляется только на основании разработанной и утвержденной схемы
теплоснабжения. То есть ее постоянная актуализация все-таки нужна.
Такая же ситуация, как в Минске, сложилась и по всем другим
белорусским городам.
Для сокращения времени и сил на сбор исходных данных срочно
требовалась программа, позволяющая иметь в любое время актуальное
состояние системы теплоснабжения города.
Поиск
такой
программы
привел
специалистов
РУП
«Белнипиэнергопром» на
форум
НП «Российское теплоснабжение»,
который проходил в г. Москве в сентябре 2008 г. С этого момента началось
знакомство и наше интенсивное сотрудничество с ИВЦ «Поток», который
является разработчиком информационно-графической системы ИГС
«CityCom-ТеплоГраф».
Надо сказать, что РУП
«Белнипиэнергопром» не стал первым
белорусским пользователем этой системы. Несколько лет до этого ИГС
«СityCom-ТеплоГраф» был приобретен РУП «Гродноэнерго» для разработки
электронной модели схемы теплоснабжения г. Гродно.
Выбор института пал на ИВЦ «Поток» по причине того, что, в отличие
от конкурентов, компания осуществляет обучение и техническое
сопровождение проектов. А без этого, особенно вначале, было просто не
обойтись. Вопросы вызывало все: как нарисовать, почему не течет вода, как
подключить насос или регулятор и прочее.
К чести специалистов ИВЦ «Поток» надо сказать, что на любые, даже
самые глупые вопросы, был получен очень подробный ответ. В течение 2-х
2
летнего сотрудничества без дополнительной оплаты (кроме ежегодной
оплаты за техническое сопровождение проекта, начиная со второго года)
разработчиками несколько раз были переданы обновленные версии
программного обеспечения, что существенно повысило удобство работы и
скорость обработки данных, сделано огромное количество отчетов и
подпрограмм, необходимые для конкретных условий работы института.
Решение РУП «Белнипиэнергопром» переходить на современные
методы электронного моделирования тепловых сетей было поддержано
руководством Минэнерго и РУП «Минскэнерго».
С этого момента началась история создания электронной модели
системы теплоснабжения г. Минска.
На момент начала разработки электронной модели в городе Минске
уже имелась ГИС Мингорисполкома АС «Оперативно-технический учет
инженерных сетей и сооружений», так называемый кадастр зданий и
сооружений, которая успешно действует и сегодня.
В кадастре информация по всем инженерным коммуникациям
ежедневно обновляется их владельцами, что позволяет каждый день иметь
наиболее точную и актуальную информацию. По тепловым сетям свою часть
кадастра
ведут
их
владельцы:
Минские
тепловые
сети
и
Минсккоммунтеплосети.
В базе Мингорисполкома тепловые сети были уже паспортизованы с
использованием большого числа параметров. Также имелось векторное
описание тепловых камер. Если бы в кадастре при занесении данных
контролировалось соответствие начала и конца участков последовательности
точек в графическом описании, конвертация из одной ГИС в другую могла
быть проведена автоматически.
Образец плана города с тепловыми сетями из электронной модели
схемы теплоснабжения г. Минска показан на рисунке 1.
3
Рисунок 1
Несмотря на то, что вся сконвертированная информация впоследствии
была перепроверена и описана средствами ИГС «ТеплоГраф», ее
использование позволило существенно сократить сроки разработки модели.
Поэтому, пользуясь случаем, РУП «Белнипиэнергопром» выражает
огромную благодарность КУП «Техническое управление Мингорисполкома»
и лично Махониной Н.Е. за разрешение воспользоваться данными кадастра
зданий и сооружений г. Минска.
Большим достижением также стало подключение в ИГС «Теплограф»
базы данных «Расчеты с потребителями» группы учета ПТО Минских
тепловых сетей, в которой хранится информация по договорным и
фактическим тепловым нагрузкам потребителей города.
В электронной модели к каждому дому на плане города была
подключена информация о расположенных в нем потребителях тепла из базы
данных МТС (рисунок 2).
Рисунок 2
При этом любые изменения нагрузок этих потребителей в базе
«Расчеты с потребителями» приводит к изменению данных в электронной
модели, что позволяет иметь актуальную информацию по фактическому
теплопотреблению в городе.
Это особенно важно сегодня, так как в соответствии с новыми
нормативными документами при определении перспективных тепловых
нагрузок в качестве исходных используется фактическое теплопотребление
существующих потребителей.
Создание электронной модели велось частями по отдельным зонам
теплоснабжения. Все тепловые сети теплоисточника были проверены и
откалиброваны в соответствии с фактическими замерами в магистральных
4
тепловых камерах, т.е. падение давления в трубопроводах в модели
соответствует фактическому. Это позволяет использовать электронную
модель для выполнения реальных задач с высокой степенью точности.
Надо сказать, что в ИГС «Теплограф» построить пьезометрический
график может даже самый неподготовленный пользователь. Для этого надо
всего лишь выбрать мышкой теплоисточник и интересующий объект, после
чего нажать две кнопки (рисунок 3).
Рисунок 3
В настоящее время РУП «Белнипиэнергопром» заканчивает
разработку
электронной
модели
по
зонам
централизованного
теплоснабжения г. Минска, и основной задачей становится разработка
программы автоматического импорта в электронную модель новых данных
из АС «Оперативно-технический учет инженерный сетей и сооружений».
Это позволит отказаться от параллельного ведения двух баз данных и,
следовательно, избежать появления разной информации по одному и тому же
объекту.
Таким образом, сегодня схема теплоснабжения населенного пункта из
бумажного документа на 300 листах, который разрабатывается один раз на 15
лет и устаревает в первые же годы, превращается в живую систему. Эта
система постоянно растет и развивается вместе с городом, поэтому вопрос
подключения новых потребителей может быть оперативно решен в техникоэкономических обоснованиях.
В частности, за прошлый 2010 г. с помощью электронной модели
выполнены технико-экономические обоснования схемы теплоснабжения
нового крупного района, строящегося на месте выносимой птицефабрики
им. Крупской, теплоснабжение района Колядичи, новых объектов,
строящихся вдоль проспекта Дзержинского.
5
С конца 2010 года начато внедрение электронной модели схемы
теплоснабжения в Минских тепловых сетях: будущие пользователи
электронной модели - специалисты диспетчерской службы и ПТО Минских
тепловых сетей - проходят стажировку в РУП «Белнипиэнергопром», учатся
пользоваться программой, вносить исходные данные, проводить расчеты.
После завершения работы по созданию электронной модели планируется
провести обучение персонала и тестирование электронной модели на
реальных задачах непосредственно в Минских тепловых сетях.
География внедрения электронных моделей систем теплоснабжения
белорусских городов постоянно расширяется. После работы с электронной
моделью возврат к ручному сбору и обработке информации становится уже
просто невозможен. Поэтому в схемах теплоснабжения городов Гомель,
Борисов, Лида, которые выполняются в настоящее время, параллельно
разрабатываются и их электронные модели.
Красным цветом на рисунке 4 показаны города, для которых сегодня
ведется такая работа. Уверены, что их количество будет постоянно
увеличиваться.
Рисунок 4
В заключение хочется отметить, что в России необходимость создания
и
использования
компьютерных
электронных
моделей
систем
теплоснабжения городов законодательно закреплена в Федеральном законе
«О теплоснабжении». Так что белорусские энергетики в этом плане уже не
уступают своим российским коллегам.
6