Проблемы инновационного биосферно-совместимого ... - МГСУ

Основным поставщиком теплоэнергии на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения для населения, бюджетныхи коммунально-бытовых, а также хозрасчетных организаций города является ГКП «Луцктепло», которое на собственныхисточниках теплоты производит около 65 % теплоэнергии, остальная – покупная. Для обслуживания централизованных системтеплосетей и горячего водоснабжения, соответствующих внутренних систем используются 63 котельные (169 котельных агрегатов,работающих на природном газе, в т.ч. котлов типа НИИСТУ-5 – 90 шт., водогрейных котлов типа ТВГ, КВГ – 17 шт. и паровыхкотлов типа ДЕ, ДКВР и Е-1/9 – 48 шт., по 1-3 шт. котлов других типов), 52 центральных тепловых пункта (системуцентрализованного горячего водоснабжения технологически обеспечивает всего 81 ЦТП), 137,8 км тепловых трасс в 2-трубномизмерении (96,2 км – магистральные и распределительные теплосети, 41,5 км – распределительные сети централизованных системгорячего водоснабжения) и значительное количество участков теплосетей других организаций. При этом 55 км (39,9 %) теплосетейявляются ветхими и аварийными, около 34,5 км (25,0%) теплосетей находятся в передаварийном состоянии и подлежат поэтапнойреконструкции в ближайшем будущем.Анализируя состояние теплосетей имеем: большинство эксплуатируемых котлов (129 шт., 76,3%) – физически изношенноеоборудование морально устаревших моделей и конструкций со сроком эксплуатации более 20 лет, из-за чего эффективностьиспользования природного газа при производстве тепла в среднем по предприятию (за 2008-2012 г.г.) 85,5-85,9%, при возможностяхсовременных технологий около 94%. ЦТП преимущественно оборудованы водоводяными кожухотрубными водонагревателями, атакже, как и в городских сетях холодного водоснабжения, – насосными установками с постоянной частотой вращенияэлектродвигателя, работа которых не соответствует современным и перспективным требованиям к энерго- и ресурсосбережению.Проведенный нами анализ показал, что наряду с проблемами недоучета питьевой воды и ухудшения её качества вводопроводной сети (вторичное загрязнение), значительные потери воды и электроэнергии вызваны большой изношенностью и, какследствие, аварийностью систем холодного и горячего водоснабжения, а также – чрезмерным электропотреблением оборудованияэтих систем. Аналогичные проблемы, касающиеся значительных тепло- и электропотерь, присущи для систем теплоснабжения иотопления, и этим лишь усугубляют неудовлетворительную ситуацию с энергопотерями, связанными с производством,транспортированием и распределением тепла потребителям. Экологическая проблема, связанная с завышенными ресурсозатратами,в итоге становится и социально-экономической, ведь большинство затрат отображается на увеличении тарифов за коммунальныеуслуги (по состоянию на 01.01.2013 г. задолженность населения Луцка за предоставленные услуги по отоплению эквивалентнаоколо 1,8 млн. евро и за горячую воду – около 0,8 млн. евро).Таким образом, важными направлениями исследований, способствующих модернизации наружных и внутренних сетей даже вусловиях выживания предприятий ЖКХ при существенной задолженности населения за услуги, являются технический мониторингсостояния изношенности рабочих поверхностей и ресурса элементов конструкций и деталей оборудования сетей, предпочтительно спомощью неразрушающих методов [2, 4-6, 9 и др.], а также технико-экономическое обоснование проектных решений пореконструкции и модернизации эксплуатируемого оборудования [7-9 и др.].Методы и средства нанотехнологических исследований элементов конструкций оборудования различного назначения,применяемого в ЖКХ и строительстве, в т.ч. – в тепло- и водосетях, дают возможность существенно повысить эффективностьмероприятий по ресурсосберегающей модернизации.Наряду с мероприятиями по энергосбережению, внедряемыми при строительстве новых объектов, актуальной задачей дляэнергоэффективной модернизации эксплуатируемых в преобладающем большинстве украинских и российских городовспроектированных и построенных ещё в советское время систем сетей тепло- и водоснабжения остается необходимость выполнениязначительного количества мероприятий по реконструкции участков внешних и внутренних систем, усовершенствовании работыдействующего (нового и устаревшего) оборудования, поэтапного обновления изношенного оборудования.С целью проведения ресурсосберегающих мероприятий в сфере ЖКХ, в рамках сотрудничества с производственнымиотделами предприятий и учреждений (КП «Луцкводоканал», ГКП «Луцктепло», Луцкого городского совета, Волынской областнойгосударственной администрации и др.), учёными украинских и зарубежных вузов (Восточноевропейского НУ им. Леси Украинки,г. Луцк; Украинской академии печати, г. Львов; Физико-механического института им. Г. В. Карпенка НАН Украины, г. Львов; МГУим. М.В. Ломоносова, г. Москва; Высшей школы Оствестфалия-Липпе, г. Лемго, Германия и др.), в соответствии с работами погосбюджетной научно-исследовательской теме 0112 U 000290 «Аналитические и экспериментальные методыстереофрактографических исследований в трибоматериаловедении», кафедрой ГСХ Луцкого НТУ проводятся исследования,направленные на повышение эффективности и надёжности работы элементов конструкций насосного оборудования игидравлических систем, деталей конструкций, машин и механизмов, применяемых в строительстве [1, 2, 4-9 и др.].Для усовершенствования процесса прогнозирования надежности работы (потребности замены) трубопроводов системводоснабжения, нами проведены исследования по оценке разрушения рабочей поверхности трубопроводов, с использованиемразработанной методики микроскопических измерений изменений геометрических параметров микротрещин рабочих поверхностей.Исследовались рабочие поверхности образцов чугунных труб (трубы условного диаметра 300 мм, до 20 лет эксплуатации) системводоснабжения.С помощью РЭМ-стереофрактографии в режиме «in situ» (без предвари тельной обработки исследуемой поверхности) можнонадежно фиксировать движение микротрещины. Однако определение действительной скорости рас пространения трещины длямалых трещин сильно затруднено влиянием разме ров зерен, взаимодействием между ними, неопределенностью границ трещин,характером разрушения, видом раскрытия трещин и др. Для преодоления этого затруднения нужно знать морфологию и свойствазоны вытягивания [4]. С этой целью применяются стереографические наблюдения окрестностей зоны вытя гивания трещин,которые заключаются в измерении профилей или стереосо пряженных поверхностей излома образцов вблизи зоны вытягивания ификса ции кинематики продвижения микротрещины. Исследуя микрогеометрию уставших борозд и ямок, их глубину и линейныеразмеры, характер их распре деления на различных участках излома, можно определить причины и место за рождения, характерразрушения образца. Например, согласно [4], в работах Гриффитса и других исследователей утверждается, что хрупкое разрушениев металле реализуется не при номинальном напряжении, равном теоретической прочности теор., а при значительно меньшем. Ночтобы возникало разруше ние, напряжение все же должно достичь теоретической прочности. В остром конце трещины возникаетнапряжение, равное теоретической прочности и, как следствие, реализуется хрупкое разрушение в локализованной зоне. Согласноисследованиям Инглиса, напряжение в вершине трещины (,) определяется уравнением:5