Теплофикация и тепловые сети. И тепловые

• Название: И тепловые
• Анкор: Теплофикация и тепловые сети
• Дата: 27.03.2022
• Размер: 2.4 Mb.
• Имя файла: Теплофикация и тепловые сети.docx
• Тип: Учебник; #420164
• страница: 43 из 101

Рнс. 6.15. Пьезометрический график открытой системы теплоснабжения со связанным автомати­ческим регулированием на абонентских вводах (см. рис. 3.10, з)

/ — подающая линия; 2 — обратная линия при отсут­ствии водоразбора (И_г = 0); 3 — обратная линия при водоразборе, равном 30 % расхода воды в подающей

линии

водоразбора. С увеличением водоразбора уменьшается расход воды по обратной ли­нии и пьезометрический график обратной линии становится более пологим. Когда во- доразбор равен расходу воды в подающей линии тепловой сети, расход воды в обрат­ной линии равен нулю, пьезометрический график обратной линии принимает вид го­ризонтальной прямой. При одинаковых диаметрах подающей и обратной линий те­пловой сети и отсутствии водоразбора пье­зометрические графики этих линий распо­лагаются симметрично.

Часто в открытых системах теплоснаб­жения вместо регулятора расхода устанав­ливаются постоянные сопротивления (ПС) — дросселирующие вставки на подающей и обратной линиях сети перед узлом водораз­бора (см. рис. 3.10, и). В таких сетях изме­нение водоразбора или перераспределение водоразбора между подающей и обратной линиями вызывает изменение расходов во­ды не только в обратной, но и в подающей линии тепловой сети. В этих условиях осу­ществлять центральное регулирование ото­пительной нагрузки можно только в том случае, если степень изменения расхода во­ды через отопительные системы <р (6.24) одинакова у всех абонентов.

Теоретические исследования гидравли­ческого режима открытых систем тепло­снабжения, проведенные С.А. Чистовичем [143], показывают, что для выполнения это­го условия начальная регулировка сети при выключенном водоразборе должна прово­диться по принципу так называемой «гори­зонтальной дорожки», т.е. так, чтобы при чисто отопительной нагрузке сети на всех абонентских вводах были одинаковые пол­ные напоры в подающей линии перед элева­торами и одинаковые полные напоры в об­ратной линии после отопительных устано­вок (см. рис 4.26 и 4 27).

Водоразбор из подающей линии должен осуществляться перед элеватором после ПС, а водоразбор из обратной линии — не- 230



Рис. 6.16. Схема открытой системы теплоснабже­ния с абонентскими вводами, отрегулированными по принципу «горизонтальной дорожкн» (в) и пьезометрический график этой системы (б)

В ■— воздушный кран, К — водоразборный кран, О — отопительный прибор

посредственно после отопительных устано­вок перед ПС. Если при этом в условиях эксплуатации у всех абонентов поддержи­вается одинаковое отношение водоразбора к расчетному расходу воды на отопление, то получается одинаковая степень измене­ния расхода воды <р на отопление у всех абонентов. На рис. 6.16, а показана принци­пиальная схема такой тепловой сети, а на рис. 6.16, б — пьезометрический график этой сети при отсутствии водоразбора.

При выключенном водоразборе напоры в подающей линии перед элеваторами всех абонентов, присоединенных к тепловой се­ти, равны //„ _э, а напоры в обратной линии после всех отопительных установок Н_оэ. Располагаемый напор в элеваторных узлах всех отопительных установок один и тот же &Н_э = Н_пз-Н_оу

По характеру гидравлического режима рассматриваемая разветвленная тепловая сеть со многими абонентами эквивалентна тепловой сети с одним абонентом, у которо­го расчетные расходы воды на отопление и горячее водоснабжение равны суммар­ным расходам воды на указанные виды теп­лового потребления реальных абонентов, а потеря напора при отсутствии водоразбора составляет: в подающей линии Н_п - Н_{п э}, в элеваторном узле Д//_э, в обратной линии н₀.₃-н₀.

Сопротивление подающей линии (от по­дающего коллектора ТЭЦ до элеваторного узла) такой эквивалентной сети, м • с²/м⁶,

s_n ⁼ (H„-Н„.₃)/(У$)²- (6.29)

Сопротивление элеваторного узла

^ = (Я_ПЭ-Н_ОЭ)/(Г^Р)². (6.30)

Сопротивление обратной линии

5_О = (//_ОЭ-//_О)/(Г^Р)². (6.31)

Суммарное сопротивление сети

^{5 = 5}п ^{+ 5}э ⁺ (6.32)

где Г^р — суммарный расчетный расход во­ды на отопление при полностью выключен­ном водоразборе, м³/с; H_n, Н_{п э}, H_{o v} Н_о — полные напоры, м.

Рассмотрим, какое влияние оказывает водоразбор на гидравлический режим ото­пительных установок и как следует изме­нять располагаемый напор на ТЭЦ при ка­чественном регулировании отопительной нагрузки.


s_n(^o + ”Р)² + ^_э(^о)² +

Потеря напора в сети при водоразборе а потеря напора в сети при отсутствии водо­разбора

ДЯ^р=(К^р)²5, (6.34)

где п — отношение расхода на горячее во­доснабжение к расчетному расходу воды на отопление, п = К_г/ V ^р. Остальные обозначе­ния — см. (4.91), (4.92).

Разделив (6.33) на (6.34), получим урав­нение, показывающее зависимость расхода воды на отопление от режима водоразбора,

а² = ? _п( У ₀ + «Р)² + s₃( Й_о)² +

+ Г₀[Й₀-(1-Р)л]². (6.35)

Уравнение (6.35) справедливо только при Й_о >(1 -Р)и.

При К_о < (1 - Р) п меняется на­правление движения воды в обратной линии тепловой сети и уравнение (6.35) неприменимо.

Условию качественного регулирования отопительной нагрузки соответствует К_о = 1. В этом случае

а = ?_п( 1+ «Р)²+5 _э+ J₀[ 1-( 1 - Р)л]². (6.36)

Определим по (6.36) значение а² для не­которых частных случаев.

При отсутствии водоразбора (и = 0)

ot² = 1, (6.37)

т.е. напор на станции должен быть равен расчетному значению Д//^р.

При водоразборе только из подающей линии (Р = 1)

а² = 1 + n(2 + n)s_n. (6.38)

Как видно из (6.38), напор на станции должен увеличиваться с ростом водоразбо­ра п.

При водоразборе только из обратной ли­нии (Р = 0)

а² = 1-л(2-л)?₀. (6.39)

Уравнение (6.39) справедливо только в пределах изменения водоразбора 0 < п < 1. При изменении п от нуля до единицы значе­ние и(2 - и) непрерывно растет от нуля до единицы, поэтому степень изменения напо­ра на станции а² должна при этом изме­няться от 1 до(1- s₀).

Как видно из (6.36), для поддержания постоянного расхода воды через отопитель­ные установки (К_о = 1) каждому режиму водоразбора, определяемому относитель­ным водоразбором п и характером его рас­пределения между подающей и обратной линиями Р, должна соответствовать опреде­ленная степень изменения располагаемого

напора на ТЭЦ а². Поскольку Р является функцией температуры воды в подающей и обратной линиях тепловой сети (4.58), то при любом режиме работы открытой систе­мы теплоснабжения можно определить сте­пень изменения напора на ТЭЦ а², при ко­торой обеспечивается подача в отопитель­ные установки абонентов расчетного расхо­да воды (К₀ = 1).

С помощью (6.35) может быть получена формула для расчета коэффициента расхо­да воды на отопление при любом режиме водоразбора:

■[Р?_п-(¹-й'^уо]+а/[Р?п“(^!-Р)⁵о1²“

-[р²Г_п + (1 - P)²J₀] + а²/и² I. (6.40)

Проведем анализ уравнения (6.40) для некоторых частных случаев.

При отсутствии водоразбора (и = 0)

К_о = а. (6.41)

В этом случае при а = 1 К_о ⁼ 1, т.е. через отопительные системы проходит расчет­ный расход воды.

При водоразборе только из подающей линии (Р =1)

Ко = -ns _п + ,]n²s_n(s_n - 1) + а². (6.42)

При водоразборе только из обратной ли­нии (Р = 0)

К о = ns о + 7«²s₀(?₀ - 1) + “²- (6-43)

Как видно из (6.42) и (6.43), при посто-

янном напоре на коллекторах ТЭЦ (а = 1) увеличение водоразбора из подающей ли­нии приводит к уменьшению расхода воды на отопление (К_о уменьшается), а увеличе­ние водоразбора из обратной линии приво­дит к увеличению расхода воды на отопле­ние (К_о увеличивается).

Проведенные исследования показыва­ют, что в широком диапазоне относитель­ных сопротивлений подающей и обратной линий 0 < s _п < 0,5 и 0 < s ₀ < 0,5 и относи­тельных нагрузок горячего водоснабжения 0 < п < 1, при постоянном напоре на коллек­торах станции а² = 1 расход воды через ото­пительные системы остается практически постоянным (К_о = 1) при доле водоразбора из подающей линии Р = 0,4.

При Р > 0,4 расход воды через отопи­тельные системы, как правило, уменьшает­ся (К_о < 1), а при Р < 0,4 — увеличивается Йо > О-

3. 
   ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕЖИМ СЕТЕЙ С НАСОСНЫМИ И ДРОССЕЛИРУЮЩИМИ ПОДСТАНЦИЯМИ
   

В современных крупных системах теп­лоснабжения нередко сооружаются под­станции. Последнее вызывается обычно неблагоприятным профилем района, боль-

Рис. 6.17. Схема сети с насосной подстанцией
на подающей линии

I — насосная установка на ТЭЦ, 2 — насосная уста-
новка на подстанции, 3 — обратный затвор

шой дальностью передачи теплоты, высо­кой расчетной температурой воды в подаю­щей линии (превышающей допустимый уровень для абонентских установок), необ­ходимостью значительного увеличения пропускной способности действующих теп­ловых сетей без их перекладки и т.п. Схема подстанции и ее размещение в сети опреде­ляются конкретным назначением.

Но подстанция не всегда единственно возможное решение задачи. Во многих слу­чаях тот же технический эффект может быть получен и другим путем, например при ос­нащении соответствующими устройствами всех абонентских установок. В этом случае подстанция заменяется многочисленными индивидуальными установками. Преиму­щество подстанции по сравнению с индиви­дуальными установками заключается, как правило, в централизованном управлении системой и упрощении ее эксплуатации.

Все основное оборудование на подстан­циях оснащается приборами авторегулиро­вания, а при отсутствии постоянного де­журного поста также приборами дистанци­онного контроля и управления. Основное оборудование подстанций состоит в боль­шинстве случаев из насосов, дросселирую­щих устройств, приборов регулирования, управления и контроля,

В приложениях 12 и 13 приведены ха­рактеристики ряда насосов, часто устанав­ливаемых на местных и групповых подстан­циях. Рассмотрим некоторые схемы тепло­вых сетей с подстанциями.

На рис. 6,17 дана схема сети с насосной подстанцией на подающей линии. Подстан­ция 2 предназначена для повышения напора у абонентов группы П, присоединенных в концевых точках сети.

На рис. 6.18, о рассмотрена схема тепло­вой сети со смесительными насосными под­станциями на ответвлениях от главной ма­гистрали сети.

Необходимость в сооружении таких на­сосных подстанций возникает в тех случа­ях, когда расходы воды в абонентских уста­новках должны быть больше расходов во­ды, подаваемой в эти установки из тепло­вой сети.

Смесительные насосы работают парал­лельно с насосной установкой ТЭЦ, поэто­му включение в работу смесительных насо­сов приводит к увеличению гидравлическо­го сопротивления потоку воды, поступаю­щему из тепловой сети (6.12). Это вызывает уменьшение расхода воды из тепловой сети и увеличение располагаемых напоров в уз­лах включения насосных подстанций. Чем больше напоры Н, развиваемые насосами смесительных подстанций, тем больше до­ля воды ф, подаваемая этими насосами в абонентские установки, и соответственно меньше доля воды (1 - ф), поступающей в эти установки из тепловой сети.

На рис. 6.18, б приведен пьезометриче­ский график рассматриваемой сети при двух режимах ее работы: без насосных сме­сительных подстанций 1 и с насосными смесительными подстанциями 2.

На рис. 6.19 показана схема двухтруб­ной тепловой сети с дросселирующей под­станцией и пьезометрический график этой сети.

В связи с большой разностью вертикаль­ных отметок поверхности земли верхней и нижней частей района, составляющей в данном случае около 40 м, при присоеди­нении отопительных установок к тепловой сети по зависимой схеме необходимо уста­новить разные гидростатические напоры Н_ы и Н_в для абонентов, расположенных на раз­ных геодезических отметках.