Содержание к диссертации
Введение
Анализ топливо - энергопотребления на железнодорожном транспорте 12
Структура энергетики железнодорожного транспорта 13
Баланс топливо- энергопотребления по составляющим энергетического хозяйства железнодорожного транспорта 15
Анализ затрат на приобретение и использование топливо- энергетических ресурсов железными дорогами, предприятиями и хозяйствами железнодорожного транспорта 24
Доля стационарной теплоэнергетики в общем потреблении топ-ливно- энергетических ресурсов на железнодорожном транспорте, а также в затратах на их приобретение и использование... 27
Система управления топливно-энергетическими ресурсами на же
лезнодорожном транспорте 30
Структурная схема арм «стационарная энергетика» для подразделений железнодорожного транспорта 38
Цели и задачи разработки системы автоматизированного расчета и анализа нормативного топливо- энергопотребления в стационарной теплоэнергетике железнодорожного транспорта
Составляющие структурной схемы АРМ «Стационарная энергетика» для подразделений железнодорожного транспорта
Алгоритмы и необходимые массивы данных для расчета норми рованных составляющих схемы АРМ «Стационарная энергетика» для подразделений железнодорожного транспорта 50
2.4. Способы хранения данных и методы организации скалярных вычислений в задачах с большим объёмом обрабатываемой информации для АРМ «Стационарная энергетика» 62
2.5. Разработка выражений реляционной алгебры для проведения расчётов норм расхода топлива и тепловой энергии потребителями в рамках АРМ "Стационарная энергетика" 71
2.6. Разработка реляционной модели данных для вычислений на примере функции «моечные машины» 75
2.7. Разработка выражений реляционной алгебры для вычислений на примере функции "Моечные машины" 78
2.8. Пути совершенствования и расширения возможностей автоматизированной системы учета и анализа топливно- энергетических ресурсов на железнодорожном транспорте 81
3 Система автоматизированного расчета и анали за нормативного топливо- энергопотребления в стационарной теплоэнергетике железнодорож ного транспорта 87
3.1. Основы нормирования расходов топливно-энергетических ресурсов на железнодорожном транспорте 87
3.2. Разработка методики проведения экспресс-обследования подразделений на основе составления нормализованного баланса 93
3.3. Оценка эффективности топливопотребления в стационарном хозяйстве на примере локомотивного депо 102
3.4. Оценка эффективности теплопотребления на примере промышленного предприятия железнодорожного транспорта 112
4. Разработка автоматизированной системы расче та стоимости генерации тепловой энергии и ее транспортировки в структурных подразделениях железнодорожного транспорта 129
4.1 Основные положения по формированию стоимости генерации те пловой энергии и ее транспортировки в котельных железнодо рожного транспорта 129
4.2. Методика определения эксплуатационных расходов при генера ции тепловой энергии 132
4.3 Методика определения эксплуатационных расходов при транспортировке тепловой энергии 156
4.4 Разработка системы автоматизированного расчета и анализа формирования отпускной цены на тепловую энергию, вырабатываемую котельными железнодорожного транспорта 166
Выводы по работе 181
Список литературы
- Анализ затрат на приобретение и использование топливо- энергетических ресурсов железными дорогами, предприятиями и хозяйствами железнодорожного транспорта
- Составляющие структурной схемы АРМ «Стационарная энергетика» для подразделений железнодорожного транспорта
- Разработка методики проведения экспресс-обследования подразделений на основе составления нормализованного баланса
- Методика определения эксплуатационных расходов при генера ции тепловой энергии
Введение к работе
Железнодорожный транспорт занимает ведущее место в транспортном комплексе России в силу обширности территории страны, отдаленности мест добычи энергетических и сырьевых ресурсов от промышленных центров, неравномерности и плотности населения по регионам и разнообразия климатических зон, влияющих на специализацию сельскохозяйственного производства. На долю железных дорог на протяжении всего предыдущего периода приходились основные объемы перевозок массовых грузов (80-82%) и значительная часть пассажирских (40-60%).
Осуществляя основные для государства объемы перевозок, железнодорожный транспорт России является одним из самых крупных и стабильных транспортных потребителей энергоресурсов, ежегодно потребляя 5-6% вырабатываемой в стране электроэнергии и до 6% дизельного топлива.
Железнодорожный транспорт является не только потребителем продукции ТЭК, но и технологическим звеном в цепи производства энергии, обеспечивая транспортировку первичных энергоресурсов от места их добычи до источников, воспроизводящих энергию для потребителей, включая и собственно себя.
В общих ежегодных объемах грузоперевозок железными дорогами первичные энергоносители составляют 40-45% в том числе: уголь 28%, нефтеуглеро-ды 15%, сжиженный газ 2,0%, торф 0,02%, горючие сланцы 0,005%.
Поэтому железнодорожный транспорт является неотъемлемой частью энергетики страны и составляет с ней единый технологически связанный комплекс, взаимозаинтересованный в гармоничном развитии его обеих составляющих.
Значительный вклад в решение проблемы совершенствования потребления ТЭР в стране и на железнодорожном транспорте внесли Ф.Я. Аврух, Е.Т. Бартош, Н.И. Белоконь, Г. Ф. Болховитинов, Г.Л. Госпитальник, И.В. Гофман, А.Н. Златопольский, Л.К. Кистьянц, М.Г. Маханько, Б.Н. Минаев, В.Н. Михай-
ловский, B.C. Молярчук, А.Н. Поплавский, С.Л. Прузнер, А.Х. Сальников, Н.А. Фуфрянский, Л.А. Шевченко, Е.М. Юдаева и многие другие.
В Энергетической стратегии железнодорожного транспорта на период до 2010 и на перспективу до 2020 гт [1], отмечалось, что наряду с другими аспектами первоочередными задачами отрасли, в частности, являются:
интенсивная минимизация и оптимизация энергетических затрат в стационарной энергетике железнодорожного транспорта;
коренное улучшение структуры управления энергетическим комплексом отрасли на основе современных информационных технологий, систем учета и мониторинга энергоресурсов, взаимовыгодных систем взаимодействия производителей и потребителей энергоресурсов отрасли.
Актуальность выбранной темы диссертационной работы определяется необходимостью разработки более совершенной методологии аналитической работы в структурных подразделениях ОАО «Российские железные дороги», так как существующая в настоящее время практика анализа технико-экономических показателей работы теплоэнергетического оборудования обладает рядом существенных недостатков. Основными из них являются недостаточная точность анализа и невысокая оперативность его проведения. Устранение этих недостатков может быть достигнуто за счет использования современных методик расчета, проведения анализа с использованием персональных компьютеров.
Постоянный и интенсивный рост возможностей вычислительной техники стал одним из самых значительных признаков НТП конца 20 начала 21 веков. Увеличение производительности, объема памяти современных ЭВМ при относительно неизменной цене делает возможность применение их в тех областях, задачи в которых традиционно решались ручным и полуавтоматизированным способом. При этом использование ЭВМ особенно эффективно в областях, связанных с хранением, обработкой и представлением больших объемов информа-
ции. Большое количество информации делает практически невозможным ее обработку неавтоматизированным методом.
Исходя из этого, для решения задач оперативного и достоверного проведения анализа работы теплоэнергетического оборудования для структурных подразделений ОАО «Российские железные дороги» необходимы разработка и внедрение АРМ «Стационарная энергетика», который максимально полно позволит использовать возможности средств вычислительной техники. При этом подходы и средства, применяемые при создании АРМ, в большей степени зависят от специфики задач автоматизируемой предметной области, что часто делает невозможным применение только инструментального программного обеспечения общего назначения, в частности электронных таблиц [2,3] и т.д.
Проведенный анализ состояния дел в области информатизации стационарного теплоэнергетического хозяйства железнодорожного транспорта показывает, что программные продукты практически отсутствуют. Известна работа по разработке АРМ энергоаудитора-энергоменеджера [4], которая решает ряд вопросов автоматизации расчетов по нормированию расходов ТЭР промышленными предприятиями. К недостаткам данной работы относится то, что, она ориентирована на профессионально обученных энергоаудиторов, вопросы нормирования реализованы в основном за счет расчетов проектировщиков, т.е. без учета фактически сложившихся условий эксплуатации и, естественно, не учитывает специфику работы предприятий железнодорожного транспорта. В целом можно сделать вывод, что сложившаяся ситуация является следствием недостаточной проработки вопросов, связанных с математическим и программным обеспечением, лежащих в основе комплексов программ расчетов по нормированию расходов тепловой энергии и топлива, отсутствие формального описания большинства методик и алгоритмов, ориентированных на реализацию их на ЭВМ. Все это приводит к тому, что подход к решению многих задач в разрабатываемых системах во многом является копией подходов характерных для ручной обработки информации, традиционно существовавших до широкого при-
менения средств вычислительной техники. Очевидно, что такие подходы часто не обеспечивают требуемого качества решения задач, так как многие из них исходят из ограниченных возможностей в части получения и обработки информации. В связи с этим задача, связанная с разработкой математического и программного обеспечения АРМ «Стационарная энергетика» является актуальной. Целями диссертационной работы являются:
автоматизация функций расчетов по нормированию и анализу расходов топливно-энергетических ресурсов (тепловой энергии и топлива), потребляемых на уровне структурного подразделения и организация прогнозирования его расхода;
использование единого информационного и технологического пространства для всех структурных подразделений ОАО «Российские железные дороги»;
обеспечение оперативности расчёта технико-экономических показателей для своевременного принятия управленческих решений;
формирование единого подхода при проведении расчетов с одновременной компенсацией дефицита инженерно-технических работников с базовым теплоэнергетическим образованием;
проведение анализа и оценка потенциала энергосбережения на уровне структурного подразделения железнодорожного транспорта с составлением нормализованного баланса потребления тепловой энергии и топлива;
компьютерное моделирование влияния различных факторов на величину потребления ТЭР, позволяющее решить оптимизационную задачу при модернизации или реконструкции объектов, выполнение прогнозных расчетов;
определение нормативной отпускной цены на генерацию и транспортировку тепловой энергии, которая может быть использована при формировании тарифа при расчете со сторонними потребителями.
Для достижения указанных целей необходимо решить следующие задачи:
разработать формальное описание методик н алгоритмов расчета;
разработать информационную модель АРМ «Стационарная энергетика»;
выбрать структуру хранения данных и получить математические выражения для составления нормализованного баланса по расходу тепловой энергии и топлива для структурных подразделений отрасли;
разработать программное обеспечение для реализации задач, сформулированных при разработке АРМ «Стационарная энергетика».
В качестве методов исследования используется математический аппарат теории множеств, реляционная алгебра и системные методы построения реляционных моделей данных.
Научная новизна результатов, полученных автором диссертации, состоит в следующем:
предложен способ организации вычислений по нормированию расходов тепловой энергии и котельно-печного топлива на уровне структурного подразделения всему множеству потребителей, базирующийся на полученных выражениях реляционной алгебры для выполнения скалярных вычислительных операций над реляционной моделью данных
разработана и реализована в комплексе программ совокупность обобщающих методик, позволяющих проводить расчеты по нормированию расходов тепловой энергии и топлива на уровне структурных подразделений железнодорожного транспорта и на их основе формировать отпускную цену на генерацию и транспортировку тепловой энергии сторонним потребителям;
впервые на железнодорожном транспорте осуществлена разработка единой автоматизированной технологической и информационной среды по нормированию, анализу и прогнозу расхода топливно-энергетических ресурсов (тепловая энергия и топливо) на уровне структурного подразделения ОАО «Российские железные дороги».
на основе разработанных требований к автоматизации процессов управления и с учётом их особенностей разработана модель данных и определены алгоритмы системы. При этом рациональная организация массивов
данных даёт возможность унификации проведения расчётов по архиву за любой предыдущий год или при выполнении прогнозных расчетов. разработаны автоматизированные информационные технологии, которые создают предпосылки для реализации нового направления в рациональном использовании ТЭР на основе широкого и оперативного обслуживания пользователей по использованию применяемых государственных и отраслевых стандартов, нормативных документов по различным энергетическим устройствам и методам их эксплуатации. На защиту выносятся: функциональная структура АРМ «Стационарная энергетика», архитектура информационной модели и взаимодействие её элементов, состав информационной модели, состав выходных форм, технология работы системы применительно к структурному подразделению железнодорожного транспорта, информационная модель формирования отпускной цены по генерации и транспортировке тепловой энергии, применительно к объектам железнодорожного транспорта.
Практическая значимость работы состоит в том, что разработанное программное обеспечение АРМ «Стационарная энергетика» позволяет:
автоматизировать функции расчетов по нормированию, прогнозированию и анализу расходов топливно-энергетических ресурсов (тепловой энергии и топлива), потребляемых на уровне структурного подразделения;
использовать единое информационное и технологическое пространство для всех структурных подразделений ОАО «Российские железные дороги»;
обеспечить оперативность расчёта технико-экономических показателей теплоэнергетического оборудования для своевременного принятия управленческих решений;
унифицировать проведение расчетов при одновременной компенсации дефицита инженерно-технических работников с базовым теплоэнергетическим образованием;
осуществлять анализ и оценку потенциала энергосбережения на уровне структурного подразделения железнодорожного транспорта с составлением нормализованного баланса потребления тепловой энергии и топлива;
реализовывать компьютерное моделирование влияния различных факторов на величину потребления ТЭР, решать оптимизационную задачу при модернизации или реконструкции объектов, выполнять прогнозные расчеты;
определять нормативную отпускную цену на генерацию и транспортировку тепловой энергии при расчете со сторонними потребителями.
Внедрение результатов работы.
АРМ «Стационарная энергетика» является составной частью Единой корпоративной системы управления топливно-энергетических ресурсов на железнодорожном транспорте. Входящая в состав АРМ прикладная программа по определению нормативной отпускной цены на генерацию и транспортировку тепловой энергии в соответствии с Указанием МПС № П-555 от 06.06.2003 (п.3.2) внедрена на сети железных дорог.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были изложены и обсуждены на заседании Центральной комиссии ОАО «Российские железные дороги» по ресурсосбережению (2004г), на сетевой школе в локомотивном депо Металлострой Октябрьской железной дороги (2002 г), сетевой школе в локомотивном депо Воронеж-Курский Юго-Восточной железной дороги (2004 г), на Дорожных школах Приволжской, Куйбышевской и Горьковскои железных дорогах (2003г). Материалы данного исследования использовались при разработке Энергетической стратегии железнодорожного транспорта до 2010 г и на перспективу до 2020 г., которая была утверждена НТС ОАО «Российские железные дороги» 24 мая 2004 г. По материалам диссертационного исследования опубликовано 7 работ с общим объемом 3,5 п.л. Структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы.
Анализ затрат на приобретение и использование топливо- энергетических ресурсов железными дорогами, предприятиями и хозяйствами железнодорожного транспорта
Одним из основных методов выявления и установления правильных пропорций потребления и прогнозирования потребления ТЭР при функционировании железнодорожного транспорта является составление топливно-энергетического баланса (ТЭБ). Он показывает структуру расхода энергии и отражает взаимосвязи между первичными параметрами и технико-экономическими показателями.
ТЭБ - это статическая характеристика динамической системы энергетического хозяйства за определенный интервал времени. Он должен применяться как основа перспективного прогнозирования спроса и предложения энергоресурсов с учетом оценки тенденций развития отрасли, выполнять функции ос новного инструмента для формирования технико-экономической политики на среднесрочную и долгосрочную перспективу.
Энергетический баланс состоит из двух частей - приходной и расходной, численно равных друг другу. Приходная часть баланса включает в себя энергию ТЭР, потребляемых железнодорожным транспортом. Расходная часть баланса включает в себя энергию, затраченную непосредственно на тягу поездов и в стационарном энергохозяйстве.
Построение достоверного прогнозного топливно-энергетического баланса отрасли требует постоянного мониторинга показателей потребления и производства энергоресурсов, меняющихся под действием всех реальных факторов, корректировки прогнозных показателей баланса и постановки этого процесса на системную регулярную основу.
Балансами топливно-энергетических ресурсов предусматривается рационализация структуры потребления топлива и энергии в направлении его экономической оптимизации и большей диверсификации энергоресурсов.
По своему назначению ряд авторов подразделяет энергетические балансы на фактические, плановые и нормализованные [10], [11].
Фактический баланс отражает фактические показатели работы отрасли и потребления энергии. Фактические балансы служат основой для анализа энергоиспользования, выявления источников потерь и оценки резервов экономии энергии.
Плановые балансы составляют, как правило, на год с разбивкой по кварталам. Составляются такие балансы применительно к заданной перевозочной работе. При этом исходят из действующих условий энергоснабжения и технологии, учитывая конкретные изменения указанных условий и технологий. Плановые балансы разрабатываются на базе плановых норм удельных расходов энергии с учетом заданий по снижению этих норм и эффективности технических мероприятий, включенных в план по реализации программы ресурсосбережения отрасли.
Нормализованные энергетические балансы отражают наиболее прогрессивный, обоснованный технико-экономическими расчетами, уровень использования энергии. Базой для расчета таких балансов должны служить не плановые нормы, отражающие эффективность мероприятий по экономии ТЭР, лишь намечаемых на предстоящий год, а прогрессивные удельные нормативы потерь и полезного потребления энергии, соответствующие оптимальным техническим условиям. Физический смысл большинства технологических процессов состоит в превращении энергии одного вида в энергию другого вида. В связи с этим существует необходимость при составлении энергетических балансов соизмерять различные виды энергии, участвующие в процессе и приводить их к одной единице измерения. В соответствии с действующими в отрасли видами статистической отчетности в тяговой и стационарной энергетике [12]) по расходованию ТЭР в качестве обобщающей величины применяется так называемая тонна условного топлива (т у.т.). Под этим значением понимается абстрактное физическое вещество, тонна которого обладает внутренней энергией 29,3 МДж или 7000 ккал. Для анализа расходов топливно-энергетических ресурсов на железнодорожном транспорте рассмотрим фактический баланс потребления за 2001-2003 гг. (табл. 1.1). Данные по потреблению ТЭР приведены как в натуральных показателях, так и в условном исчислении.
Анализ данных показывает, что в последние годы наблюдается рост потребления электроэнергии. Причем все это происходит в основном за счет увеличения потребления на тягу с 9440,2 в 2001 г. до 11277,5 в 2003 г. Увеличение составило около 19%. Потребление электроэнергии на нетяговые нужды изменилось незначительно с 2437,4 тыс. т у.т. в 2001 г. до 2531,8 тыс. т у.т. в 2003 г. (около 3,9%). Изменение потребления дизельного топлива было менее выражено: на тягу прирост составил около 2% (с 3681,9 тыс. т у.т. в 2001 г. до 3773,8 тыс. т у.т. в 2001 г.), на нетяговые нужды зафиксировано снижение на 4 % (с 695,3 т у.т. в 2001 г. до 666,4 у.т. в 2001 г.).
Суммарное потребление котельно-печного топлива (включая отпуск топлива населению) сократилось с 6240,0 тыс. т у.т. в 2001 г до 5550,7 тыс. т у.т. в 2003 г, т.е. на 12,4%. Причины данного снижения рассмотрены ниже.
Динамика суммарного потребления ТЭР железнодорожным транспортом в последние годы показана в табл. 1.2. Из данных видно, что общее значение потребления остается практически неизменным на уровне 22-23 млн. т условного топлива.
Составляющие структурной схемы АРМ «Стационарная энергетика» для подразделений железнодорожного транспорта
В настоящее время структурными подразделениями железнодорожного транспорта эксплуатируется более 6500 котельных (Главаї), свыше 100 тыс. отапливаемых зданий и сооружений, не менее 20 тыс. единиц другого тепло- и топливопотребляющего оборудования. Для оценки реальной потребности в энергоресурсах и анализа их использования на уровне линейного подразделения необходимо проводить расчеты, требующие значительных трудозатрат квалифицированными сотрудниками.
Поэтому дальнейшее развитие железнодорожного транспорта, работа его в рыночных условиях, требует совершенствования средств и методов управления путем создания автоматизированной системы управления, обеспечивающей наилучшее использование материальных и трудовых ресурсов, увеличение выпуска продукции, повышение производительности труда, снижение себестоимости, повышение рентабельности и прибыли [18].
Информационную технологию определяют как использование вычислительной техники и систем связи для создания, сбора, передачи, хранения, обработки информации для всех сфер общественной жизни [19]. Вступление мировой экономической системы в эпоху формирования информационного общества характеризуется созданием мощной индустрии информационных технологий, занимающихся производством информационного продукта и средств, доставляющих его до потребителей. Под информационным продуктом понимаются различные аспекты знаний, данные и другие формы информации.
В современной информационной технологии выделяют пять доминирующих направлений, называемых информационными тенденциями: глобализация, возрастание роли информационного продукта, конвергенция, ликвидация промежуточных звеньев и способность к взаимодействию [19].
Эти тенденции свидетельствуют о стремлении мирового сообщества к интеграции, что делает особенно актуальной разработку ориентированных на интеграцию информационных технологий.
За рубежом получают все большее признание так называемые стратегические информационные системы. Этим признается, что стратегическое значение приобретает уже не только информация, но и информационный продукт в виде программных средств, баз данных и экспертных систем.
Конвергенция проявляется в том, что исчезают различия между изделиями и услугами, информационным продуктом и средствами, использованием в быту и для деловых целей, а также среди отдельных режимов работы (например, передача звуковых, цифровых и видеосигналов) и системных средств, позволяющих решать некоторый класс задач.
Большинство авторов, давая определение автоматизированной информационной системы, выделяют в ее архитектуре два основных компонента: функциональное и системное наполнение.
Функциональное наполнение отражает специфику предметной области и представляет собой совокупность прикладных программ или модулей для решения задач данной предметной области или ориентированных на решение задач одного класса.
Системное наполнение включает в себя: - обеспечение взаимодействия с массивами данных; - обеспечение межпрограммного взаимодействия в рамках информационной системы; - администрирование и журнализацию; - обеспечение взаимодействия с программными модулями других информационных систем и уровней; - резервирование.
АРМ «Стационарная энергетика» железнодорожного транспорта, являясь составной частью информационной системы, представляет собой систему алгоритмических, технологических и организационных решений, необходимых для оценки потребности в энергоресурсах и анализа их использования на уровне структурного подразделения.
Практическая реализация АРМ позволит облегчить труд работникам отрасли, занятым по роду службы проведением необходимых расчетов по нормированию, анализу и прогнозу расходов ТЭР на уровне структурного подразделения, в значительной мере компенсировать потребности в привлечении дипломированных специалистов для решения задач, связанных с анализом энергопотребления и повышением эффективности энергоиспользования.
Требования совместной работы пользователей АРМ с общим банком данных, оперативного доступа к информации о нормативном и фактическом потреблении ТЭР, о наличие энергопотребляющего и энергогенерирующего оборудования надёжности обработки и хранения данных в масштабах организации предполагает использование архитектуры "клиент-сервер". Существует достаточно много подходов к реализации данной архитектуры, отличающиеся используемыми программными средствами, реализацией функциональных элементов, скоростью, надёжностью и стоимостью. При упоминании о том, что информационная система имеет архитектуру "клиент-сервер", имеется в виду, что набор прикладных программ (приложений) имеет распределённый харак тер. Все функции приложения дшягсй?йа группы, и в связи с этим выделяются следующие логические компоненты: - средства представления - PS (Presentation Services) и логика представления -PL (Presentation Logic) . Эти два компонента образуют компонент представления, который реализует функции ввода и отображения данных, обрабатывает действия пользователя по выбору пункта меню, по нажатию кнопки, при выборе элемента из списка и т.д.; прикладная логика -BL (Business or Application Logic). Прикладной компонент, представляющий собой набор правил для вычислений и операций, которые должно выполнить приложение; логика управления данными - DL (Data Logic), которая подразумевает операции с базой данных обычно операторы на языке SQL (Structured Query Language), которые нужно выполнить для реализации прикладной логики управления данными; операции с базой данных (БД)- DS (Data Services). Действия системы управления базами данных (СУБД), вызываемые для выполнения логики управления данными, такие как манипулирование данными, определение данных, фиксация или отмена изменений данных; файловые операции - FS (File Services). Дисковые операции чтения и записи данных, которые обычно являются функциями операционной системы.
В двухуровневой модели "клиент-сервер", изображённой на рис. 2.1 коды компонента представления и прикладного компонента совмещены и выполняются на компьютере-клиенте, который поддерживает как функции ввода и отображения данных, так и чисто прикладные функции. Доступ к информационным ресурсам обеспечивается либо операторами специального языка (языка SQL, например, если это базы данных), либо вызовами функций специальной библиотеки (если имеется соответствующий интерфейс прикладного программирования - API).
Разработка методики проведения экспресс-обследования подразделений на основе составления нормализованного баланса
Для апробации программного обеспечения и данного подхода по составлению нормализованного баланса за 2003 г. специалистами ВНИИЖТ было обследовано локомотивное депо Лобня (ТЧ-14) Московской железной дороги расположенного в одноименном населенном пункте Московской области в 20 км от Москвы.
Основной специализацией локомотивного депо Лобня является эксплуатация моторвагонного подвижного состава на Савеловском направлении Московской железной дороги. В качестве единственного источника теплоснабжения в данном подразделении эксплуатируется собственная котельная.
После реконструкции, проведенной в 1998 г. в котельной установлены три котлоагрегата марки ДЕ 10-14 ГМ. В качестве основного топлива используется природный газ Саратовского месторождения с низшей теплотой сгорания топлива 8500 ккал/нм3. Величина потребления природного газа в течение года согласно газосчетчика, установленного в ГРП на территории депо, составила; I квартал- 668882 м3 II квартал- 380878 м3 III квартал- 172547 м3 IV квартал-594361м3 Всего за год - 1816668 м3 или в пересчете в условное топливо 2205954 т условного топлива.
Режим загрузки котлоагрегатов показан в табл.3.5. Анализ приведенных данных свидетельствует, что котлоагрегаты используются не более 30% времени. Аналогичные режимы загрузки были характерны для котельных железнодорожного транспорта и ранее [51].
Экстенсивный подход при формировании мощностных характеристик котельной объяснялся с одной стороны необходимостью резервирования для безусловного обеспечения теплоносителями при любых аварийных ситуациях, а с другой стороны обуславливался необходимостью решения задач теплоснабжения прилегающего жилого фонда. В настоящее время из обслуживания ОАО «Российские железные дороги» выведены практически все жилые помещения (Глава 1). В связи с этим с целью снижения эксплуатационных расходов на теплоснабжение, необходимо при проведении модернизаций оптимизировать установленную мощность котлоагрегатов сообразуя ее с действительными потребностями производства.
Теплота, генерирующаяся в котельной, расходуется на: -отопление и вентиляцию производственных помещений и жилого фонда; - горячее водоснабжение производственных помещений и жилого фонда; - технологическое потребление; - потери в сетях теплоснабжения.
В настоящее время весь ведомственный жилищный фонд передан в управление муниципальным службам, однако, теплоснабжение осуществляется котельной локомотивного депо.
На обслуживании остаются 8 жилых домов. Одно- 1-этажное, три -2-х этажных, два -4-х этажных, два- 5-ти этажных. Общая площадь застройки жилых зданий составляет 3215 м2. Количество постоянно проживающих жителей около 1200 человек.
Характеристика служебно-производственных зданий и их назначение приведена в табл. 3.6. При этом следует учитывать, что в таблице приведены укрупненные данные по отдельным зданиям (цех большого периодического ремонта, цех малого периодического ремонта, котельная). Так цех большого производственного ремонта включает в себя комплекс отдельных помещений, разновеликих по высоте, но объединенных общей крышей, а именно: - административный корпус (420 м2); - колесный цех (390 м2); - электромашинный цех (715м); - сварочное отделение (249 м ); - цех большого периодического ремонта (2754 м2). При определении расходов теплоты на отопление необходимо учитывать дополнительные ее расходы, связанные с обогревом подвижного состава и на компенсацию тепловых потерь по восстановлению температурного режима при открытии дверей, связанных с заходом и выходом при осуществлении ремонта. Эти расходы характерны для отопительного сезона.
Наличие большого количества потребителей теплоты, потребность их в теплоносителях в различном фазовом состоянии, сформировало систему теплоснабжения на объекте. Тепловые сети, эксплуатирующиеся на территории депо, можно подразделить на паровые и водяные. Последние включают в себя систему отопления и горячего водоснабжения. Технические характеристики основных трубопроводов: по виду теплоносителя, способу прокладки, диаметр и длина труб, приведены в табл. 3.9.
Методика определения эксплуатационных расходов при генера ции тепловой энергии
Нормативные значения удельных тепловых потерь через изоляцию трубопроводов определяются исходя из действующих норм отдельно для участков подземной и надземной прокладки трубопроводов применительно к среднегодовым условиям работы данной тепловой сети.
Для участков надземной прокладки трубопроводов: QH.n.n0T - LPqH.n LceTH (4.64) (4.65) где Qn.nno\ Qn.o.nOT - нормативные среднегодовые тепловые потери для надземной прокладки трубопроводов соответственно для подающего и обратного трубопроводов; чн.п, qH0 - нормы удельных тепловых потерь соответственно подающего и обратного трубопроводов при надземной прокладке [88,89]. Для территорий со среднегодовой температурой наружного воздуха, отличной от 5С, qHtI, qH0 корректируются по формулам в соответствующие нормы: СГ+СРГ (4.66) Чн.п, Чн.п. Сг-5 Сг+Срг \4,67) q =п _ /60 где tHapcpт- среднегодовая температура наружного воздуха для данной территории; Ьсети - длина участка тепловой сети, характеризующаяся одинаковым диаметром трубопроводов и типом прокладки, км; В - коэффициент тепловых потерь опорами, арматурой и компенсаторами в зависимости от способа прокладки трубопроводов (табл. 4.10). Для участков подземной прокладки трубопроводов: Qr-Чп-и (4-68) где QHn0T - нормативные среднегодовые тепловые потери, Гкал/ч; LT -длина трубопровода, км; qtI - нормы удельных тепловых потерь при подземной бесканадьной прокладке трубопроводов и прокладке трубопроводов в непроходных каналах [88,89]. Для территорий со среднегодовой температурой грунта, отличной от 5С, норму qH корректируют по формуле: tq,r+tcp.r_2t4,.r (4.69) Чн=Чн t?-r+C-io где trpCp r- среднегодовая температура грунта для данной территории,С; tncpr , t0cpr - среднегодовая температура сетевой воды в прямом и обратном направлении, С. Для двухтрубной подземной прокладки трубопроводов в проходных каналах: QH.Knor=P-Lr-(q„.„."+qH.o.,t) (4.70) где q„.nK , qH0K - удельные тепловые потери прямыми и обратными трубопроводами в проходном канале, определяются по формулам: Сг-Сг (4.71-1) t?r - 5 Ч н.П- Ч к.п. а =а fF- H- (4 71_2) Чи. о. Ч.Н.О. Ср.г - где tKcpr- среднегодовая температура воздуха в проходном канале, С. Суммарные нормативные потери теплоты QnoT надземными и подземными трубопроводами тепловых сетей рассчитываются по формуле: Qn0T=QH.nnOT+ QH.o.n0T+ Q„n0T+ QH.,n0T (4.72) в) Затраты на электроэнергию Затраты на электроэнергию определяются по формуле: Ем= Цэ, Nn0T (4.73) где Цэл - стоимость 1 кВт ч электроэнергии, руб; NnOT-количество электрической энергии, потребляемой на производственные и хозяйственные нужды при передаче тепловой энергии, кВт
Количество электрической энергии, потребленной на производственные и хозяйственные нужды, определяется по счетчикам электрической энергии, при этом суммарная мощность насосного оборудования, используемого для передачи тепловой энергии, не должна превышать нормативные значения более чем на 20%, рассчитываемые следующим образом. Нормативное потребление электрической энергии насосного оборудования НС, ТП и ЦТП определено в [54, 86-89] и ряде других.
Расчет затрат на содержание оборудования тепловых сетей, на содержание помещений, относящихся к тепловым сетям, затрат на оплату труда обслуживающего персонала для тепловых сетей осуществляется аналогично 4.2 в), г), и ж) соответственно. г). Прочие затраты, (Епр) учитываемые в себестоимости передачи тепловой энергии
К прочим затратам относятся следующие виды платежей: затраты на командировки; подъемные; плата сторонним организациям за пожарную и сторожевую охрану; затраты на подготовку и переподготовку кадров; оплата услуг связи; транспортные расходы; налоги и сборы, относимые на себестоимость продукции.
д) Общие затраты на передачу тепловой энергии Общие затраты на передачу тепла (Еобп) в руб. определяются следующим образом: Еобп=ЕЕп + Ервсп (4.74) где Е-П - сумма рассмотренных выше групп расходов, относящихся на себестоимость передачи; ЕРасП - основные расходы, общие для всех отраслей хозяйства и общехозяйственные расходы. Epa(;n=Esn.kox (4.75) где коХ - доля общехозяйственных расходов к основным производственным расходам предприятия (из отчетности МПС форма 6 жел). р " —(р +F +F+F /м4- F +F +F "1 (4 76)
Сводная смета затрат, относимых на себестоимость услуг по передаче тепловой энергии, показана в табл. 4.П. е) Себестоимость поставленной теплоты Себестоимость поставленной теплоты (руб/ Гкал) в таком случае составит где Qn0CT - количество поставленной тепловой энергии, Гкал.
