Теплофикация и тепловые сети. И тепловые
 Скачать 2.4 Mb.
|
|
Рис. 6.12. Зависимость расхода воды от степени открытия задвижки диаметром 50 мм 2) характера изменения сопротивления регулирующего органа от хода штока зк/s'K. На рис. 6.12 показана зависимость расхода воды через абонентскую установку от степени открытия параллельной задвижки диаметром 50 мм при различных сопротивлениях абонентской установки 5а [67]. При большом сопротивлении абонентской установки (sa = 103 м’с2/.м6) степень открытия задвижки оказывает влияние на расход воды практически только на 40 % хода задвижки (0 < l/dQ < 0,4). При уменьшении сопротивления абонентской установки увеличивается длина хода, на которой открытие задвижки изменяет расход воды через абонентскую установку. При Ja = 20 м • с2/м6 расход воды изменяется практически линейно, прямо пропорционально степени открытия задвижки / /d0. При дальнейшем снижении сопротивления абонентской установки (sa —► 0) расход воды зависит практически только от изменения сопротивления клапана. При 5а = О (6.27) т.е. степень изменения расхода воды зависит только от сопротивления регулировочного органа. Для уменьшения отношения sa /s'K регулирующие клапаны следует выбирать с повышенным гидравлическим сопротивлением, гася в них весь избыточный перепад давлений, имеющийся на абонентском вводе. ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ Влияние переменного расхода воды в тепловой сети на гидравлический режим неавтоматизированных местных систем может быть значительно уменьшено при повышении гидравлической устойчивости системы. Под гидравлической устойчивостью понимается способность системы поддерживать заданный гидравлический режим. Чем устойчивее система, тем меньше влияние гидравлического режима всей системы на гидравлический режим отдельных абонентских установок. При питании от общей тепловой сети разнородных тепловых потребителей невозможно без авторегулирования абонентских вводов добиться высокой гидравлической устойчивости системы. Однако путем правильной регулировки системы можно значительно увеличить ее гидравлическую устойчивость. Количественная оценка гидравлической устойчивости абонентских установок проводится по коэффициенту гидравлической устойчивости, равному отношению расчетного расхода сетевой воды через абонентскую установку к максимально возможному расходу через эту установку в условиях работы данной системы централизованного теплоснабжения. Коэффициент гидравлической устойчивости абонентских установок, оснашенных авторегуляторами, практически равен единице, так как действительный расход сетевой воды через такие установки при всех режимах равен или близок к расчетному. При отсутствии на ГТП или МТП (абонентских вводах) авторегуляторов коэффициенты гидравлической устойчивости абонентских установок значительно отличаются от единицы. Максимальная разрегулировка возникает при наибольшем отклонении действительного располагаемого напора в тепловой сети перед абонентской установкой от расчетного значения. При отключении части абонентов от тепловой сети уменьшаются расход воды и потери напора в сети, а располагаемый напор на работающих абонентских вводах возрастает. В пределе, когда потери напора в тепловой сети делаются незначительными по сравнению с располагаемым напором на коллекторах станции, располагаемый напор на абонентских вводах приближается по значению к располагаемому напору на станции и степень изменения расхода в абонентских системах достигает максимального значения. Учитывая квадратичную зависимость между расходом воды и потерей напора, можно написать следующее приближенное выражение для коэффициента гидравлической устойчивости абонентской установки при отсутствии авторегулирования на абонентском вводе:  где ДНа — располагаемый напор на абонентском вводе при расчетном расходе воды; Д/7С — потеря напора в тепловой сети при расчетном расходе воды; //ст — располагаемый напор на станции: НС1 = Д/7а Д//с. Уравнение (6.28а) показывает, что гидравлическая устойчивость абонентских систем тем больше, чем меньше потеря напора в тепловой сети ДНС и чем больше потеря напора на абонентском вводе Д//а. Для повышения гидравлической устойчивости системы следует все избытки напора, имеющиеся в сети, поглощать при помощи сопротивлений (сопл элеваторов, шайб) и регулирующих клапанов на абонентских вводах или у теплопотребляющих приборов абонентов. Основной путь повышения гидравлической устойчивости заключается в снижении потери напора в магистральной тепловой сети Д#с. Для этого необходимо увеличивать диаметры магистральных тепловых сетей, что, естественно, связано с увеличением начальных затрат на их сооружение. Более подробно см. § 12.5. Формула (6.28а) дает приближенное, несколько заниженное значение коэффициента гидравлической устойчивости абонента, так как при отключении от тепловой сети всех абонентов, кроме одного, для которого определяется У, фактический располагаемый напор на вводе у этого абонента < //ст из-за гидравлических потерь в магистральной тепловой сети. Поэтому  Более точное значение коэффициента гидравлической устойчивости абонентских вводов определяется по предложенной автором формуле на основе уравнения потокораспределения (6.20):  — р где Иа — относительный расход сетевой воды через данную абонентскую установку при расчетном режиме [см. (6.20)]; — гидравличе ское сопротивление системы теплоснабжения при расчетном режиме; s° — гидравлическое сопротивление системы теплоснабжения при отключении всех абонентских установок, кроме данной. Для данной системы теплоснабжения scp= const. Для каждой абонентской установки в этой системе Га = const. Таким образом, различие в значениях коэффициента гидравлической устойчивости разных абонентских установок определяется только сопротивлением . Чем ближе к станции место присоединения абонентской установки к магистральной тепловой сети, тем больше , соответственно больше К Коэффициент гидравлической устойчивости характеризует начальную регулировку системы теплоснабжения. Стабильность гидравлического режима системы зависит не только от ее начальной регулировки, но и от режима расхода воды у отдельных групп абонентов. Для стабилизации гидравлического режима целесообразно искусственно выравнивать тепловую нагрузку абонентов с резкопеременным расходом теплоты, например с помощью тепловых аккумуляторов, или же применять схемы присоединений, локализующие переменные гидравлические режимы в пределах установок, где они возникают, не передавая эти режимы на систему теплоснабжения в целом. По таким «локализующим» схемам (рис. 6.13) целесообразно присоединять к водяным сетям современные тепличные комбинаты (ТК), режим теплового потребления которых из-за низкой аккумулирующей способности их наружных ограждений резко отличается от режима большинства абонентов района. По этой схеме сетевая вода для теплоснабжения ТК отводится и вновь возвращается практически в ту же точку подающей магистрали тепловой сети,  Рис. 6.13. Принципиальная схема присоединения тепличного комбината к тепловым сетям I — насос; 2 — регулирующий орган, 3 — обратный затвор; 7 — датчик температуры, 5 — исполнительный механизм; б — управляющий прибор поэтому резкопеременный расход воды на ТК не влияет на гидравлический режим работы системы теплоснабжения в целом [6, НО]. Для обеспечения надежной работы тепловых сетей и местных систем необходимо ограничить возможные в условиях эксплуатации изменения давлений в тепловой сети допустимыми пределами. Для этой цели в одной из точек тепловой сети, а при сложных профилях местности в нескольких точках [10] искусственно изменяют давление по определенному закону в зависимости от расхода воды в сети. Эти точки называются точками регулируемого давления. В частном случае, когда давление в этих точках поддерживается постоянным как при работе сети, так и в статическом состоянии, они называются нейтральными точками. Нейтральную точку обычно размещают на перемычке, соединяющей нагнетательный коллектор сетевых насосов со всасывающим коллектором, используя давление в нейтральной точке в качестве импульса, регулирующего расход подпитки в тепловую сеть. На рис. 6.14, а приведена принципиальная схема подпиточного устройства с регуляторами, управляемыми от нейтральной точки О, расположенной на перемычке 4 сетевого насоса. Степень открытия клапанбв 2 и 3 устанавливается мембранными приводами. При увеличении утечки воды из тепловой сети снижается давление в нейтральной точке, что приводит к снижению давления на мембранный привод клапана 2, он открывается, и подкачка воды подпиточным насосом в тепловую сеть возрастает. Повышенная подкачка воды в тепловую сеть приводит к восстановлению давления в нейтральной точке. При повышении давления в нейтральной точке возрастает давление на мембранный привод клапана 2 и он прикрывается. В связи с этим уменьшается подкачка воды в тепловую сеть, что должно привести к восстановлению давления в нейтральной точке. Если при полном закрытии клапана 2 давление в нейтральной точке продолжает возрастать, то происходит открытие дренажного клапана 3, часть воды из тепловой сети сливается в дренаж. Клапан 3 остается открытым до тех пор, пока давление в нейтральной точке не восстановится. На рис. 6.14, б приведен пьезометрический график такой системы. Здесь ABCD и AKLD — пьезометрические графики магистральной тепловой сети; AOD — пьезометрический график перемычки; О — нейтральная точка на перемычке. Во время работы в перемычке происходит непрерывная циркуляция воды по направлению от нагнетательного патрубка насоса к нейтральной точке О и от нейтральной точки к всасывающему патрубку. Изменяя степень открытия регулировочных кранов б на перемычке 4 (см. рис. 6.14, а), можно устанавливать любой фиксируемый напор в нейтральной точке или статический напор в системе теплоснабжения. Фиксация давления в отдельных точках системы централизованного теплоснабжения может осуществляться также с помощью расширителей и гидрофоров. Расширитель представляет собой открытый сосуд, установленный на высоте, равной фиксируемому напору. Гидрофор представляет собой закрытый сосуд, в котором вода находится под постоянным напором (давлением) газовой или паровой подушки, равным фиксируемому напору. Постоянное давление над поверхностью воды в гидрофоре создается с помощью специального газового компрессора или от парового источника. При уменьшении давления в тепловой сети вода из расширителя или гидрофора поступает в тепловую сеть и компенсирует утечку воды или уменьшение ее объема в системе, вызванное понижением ее средней температуры. В крупных системах централизованного теплоснабжения расширители и гидрофоры, как правило, не применяются из-за их меньшей маневренности и большей начальной стоимости, вызываемой большими габаритами и более сложной компоновкой по сравнению с насосными подпиточными устройствами. Расширители и гидрофоры применяются довольно широко в небольших системах централизованного теплоснабжения, например квартальных котельных, а также в системах теплоснабжения микрорайонов и отдельных зданий, присоединяемых к крупным системам централизованного теплоснабжения по независимой схеме, т.е. через поверхностные водо-водяные или пароводяные подогреватели. В последние годы гидрофоры находят применение в ядерных источниках теплоснабжения в качестве так называемых компенсаторов объема для фиксации статического давления в промежуточном контуре этих установок [10]. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ Основная особенность гидравлического режима открытых систем теплоснабжения заключается в том, что при водоразборе расход воды в обратном трубопроводе тепловой сети меньше расхода в подающем трубопроводе. Разность расходов воды в подающем и обратном трубопроводах равна водоразбору плюс утечки из системы. На рис. 6.15 показан пьезометрический график открытой системы теплоснабжения, в которой абонентские вводы оснащены автоматикой и работают по принципу связанного регулирования (см. рис. 3.10, з). В рассматриваемой системе пьезометрический график подающей линии тепловой сети сохраняется неизменным при любом водоразборе, так как расход воды в подающей линии тепловой сети поддерживается постоянным с помощью регуляторов расхода, установленных на абонентских вводах. Положение пьезометрического графика обратной линии тепловой сети зависит от  |