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: 68 из 101

Рис. 11.4. Принципиальная схема дистанционного обнаружения утечек сетевой воды системы МЭИ

трубопроводах одинаковы и их разность равна нулю.

Участку утечки соответствует макси­мальное отношение утечки к расходу в подающем трубопроводе тепловой сети AG/G_n = max. Эта величина определяется блоками 4. Сравнивая эти показатели, блок 5 устанавливает участок максимальной утечки и дает импульс на сигнализатор. При этом очень важна точность измерения расходов сетевой воды.

Возникновение разрывов и неплотно­стей — одна из наиболее частых причин от­казов и аварий в тепловых сетях.

Признаком разрыва или неплотности во­дяной тепловой сети считается падение дав­ления в точке регулируемого давления или в нейтральной точке системы теплоснабже­ния, вызванное сильной утечкой воды из системы.

Для поддержания заданного давления приходится увеличивать подпитку СЦТ сверх нормального значения. Экстуазаин- онный персонал теплосети должен иметь четко разработанный план действий, обес­печивающий нахождение места утечки в минимальный срок.

При резком возрастании подпитки де­журный персонал теплосети устанавливает в течение 2—3 ч контроль за работой подпи­тывающей установки. В течение этого пе­риода тепловой режим сети поддерживается неизменным, для того чтобы термические изменения объема воды в системе не отра­зились на расходе воды для подпитки.

Одновременно принимаются меры к отысканию места утечки воды. Для этого в первую очередь проводится внешний ос­мотр сети, при котором место утечки воды может быть обнаружено по растаявшему снегу, выступившей на поверхность воде, сильному парению по трассе теплопровода и из тепловых камер, а также характерному шуму в них при протекании воды. В первую очередь осматриваются тепловые сети, наи­более старые, сильно изношенные участки и недавно введенные в эксплуатацию. Па­раллельно с внешним осмотром сети на ТЭЦ проводится проверка герметичности станционной подогревательной установки (бойлерной). Следует иметь в виду, что да­же при разрыве только одной из трубок сетевого подогревателя утечка сетевой во­ды может быть значительной. Обнаружить утечку сетевой воды в конденсатор можно различными способами, прежде всего путем химического анализа на жесткость и щелочность. При поступлении сетевой воды с конденсатом жесткость и щелоч­ность конденсата повышаются.

Другим способом проверки герметично­сти сетевого подогревателя ТЭЦ является сравнение расхода пара и количества воз­вращаемого конденсата. Значительное их расхождение свидетельствует о наличии утечки сетевой воды.

Третий способ — наблюдение за уров­нем конденсата в подогревателях. При утечке сетевой воды уровень конденсата в подогревателе, где имеется утечка, устанав­ливается выше обычного, а при значитель­ных разрывах трубок может произойти пе­реполнение подогревателя конденсатом.

При значительной утечке воды в паро­вое пространство подогревателя возможна серьезная авария из-за попадания воды в турбину при несрабатывании аварийного поплавка. Для сигнализации разрыва или неплотности трубок все станционные по­догреватели должны быть снабжены соле­мерами, дающими импульс на срабатыва­ние светового или звукового сигнала. При быстром подъеме уровня конденсата по­догреватель должен быть немедленно от­ключен.

Наконец, проверка герметичности по­догревательной установки может прово­диться посредством поочередного отключе­ния от сети отдельных подогревателей. При отключении дефектного подогревателя утечка воды из сети прекращается.

Если при внешнем осмотре сети и про­верке герметичности подогревательной ус­тановки не удается обнаружить место утеч­ки, то выполняется детальная проверка гер­метичности путем поочередного отключе­ния от сети отдельных абонентских участ­ков тепловой сети и систем наблюдения при этом за работой подпитывающей установ­ки. При отключении дефектного оборудова­ния подпитка резко сокращается, а в отклю­ченном дефектном участке наблюдается быстрое падение статического давления.

В последние годы разработаны и полу­чили практическое применение электрон­но-акустические приборы различных кон­струкций для определения мест поврежде­ний в подземных теплопроводах и водово­дах. Такой прибор состоит обычно из штан­ги, в нижней части которой расположен акустический датчик, в верхней — стрелоч­ный индикатор, гнезда телефонов и ручки регуляторов уровня шума. Прибор предна­значен для определения мест повреждений путем непосредственного прослушивания

с поверхности грунта или поверхности до­рожного покрытия по трассе теплопровода акустических шумов, излучаемых повре­жденным трубопроводом; электромагнит­ный сейсмоприемник, включенный в при­бор, преобразует механические колебания грунта в электрический сигнал, индукция которого передается на головной телефон и стрелочный сигнализатор. Применение прибора сокращает время определения мес­та утечки, в связи с чем, как правило, ис­ключается необходимость в пробных шур­фов ках.

5. 
   ИСПЫТАНИЕ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ
   

При приемке в эксплуатацию вновь со­оруженных тепловых сетей, а также для проверки состояния действующих сетей проводятся их испытания. Целью испыта­ний обычно служат:

1. 
   проверка работы и выявление дефек­тов оборудования при наиболее напряжен­ных гидравлических и тепловых режимах;
   
2. 
   определение технических характери­стик, необходимых для нормирования пока­зателей тепловых сетей, насосных под­станций и т.п., а также — для разработки наиболее рациональных режимов работы СЦТ;
   
3. 
   контроль фактических технических показателей состояния и режимов работы тепловой сети и элементов ее оборудова­ния, выяснение причины их отклонения от расчетных или ранее установленных опыт­ных значений.
   

Основные виды испытаний:

1. 
   гидравлические: на прочность и гер­метичность (плотность), на гидравлическое сопротивление (потери давления) отдель­ных элементов СЦТ;
   
2. 
   тепловые: на максимальную темпера­туру теплоносителя и на тепловые потери.
   

Гидравлические и тепловые испытания обычно проводятся раздельно для создания условий, способствующих большей точно­сти измерений. Здесь излагаются только принципиальный порядок и особенности испытаний [74, 102].

Гидравлические испытания на проч­ность и герметичность. Испытания на прочность и герметичность проводятся как на отдельных участках, так и на всей се­ти в целом. При проведении таких испыта­ний должны быть надежно отключены або­нентские установки, испытания которых должны проводиться отдельно.

При испытаниях на прочность и герме­тичность участков вновь смонтированных трубопроводов вместе с арматурой создает­ся пробное давление, превышающее рабо­чее на 25 %.

Пробное давление поддерживается в те­чение короткого периода времени (обычно 15 мин), а затем снижается до рабочего. Ре­зультаты испытания признаются удовле­творительными, если после установления рабочего давления его снижение не превы­шает 10 % за 2 ч.

Для определения утечки воды из испы­туемого участка сети используется метод сравнения времени естественного падения давления (при обычных условиях) со време­нем падания давления на такое же значение при искусственном спуске воды.

Испытание проводится в следующей по­следовательности. Сначала определяется время zj , с, естественного падения давле­ния в испытуемом участке трубопровода на некоторое значение Др. Давление в трубо­проводе вновь повышается до первоначаль­ного, и измеряется время z-_v с, при падении давления на такое же значение Др, но при спуске из трубопровода некоторого количе­ства воды IV, л, в мерный бак.

При однозначной зависимости темпа па­дения давления от утечки

откуда

Г_у= W/(.-,-;:-,). (11.21)

Найденное значение К, л/с, количест­венно характеризует герметичность испы­туемого участка сети при условии, что пе­ред испытанием из него тщательно был уда­лен воздух через воздушники, чем было ис­ключено влияние упругой воздушной среды на темп падения давления в трубопроводе.

Независимо от приведенного выше ис­пытания на прочность и герметичность в действующих системах централизованно­го теплоснабжения часто проводится в лет­ний период до ремонта гидравлическая от­браковка участков тепловой сети, ослаблен­ных коррозией (см. § 11.2).

Определение гидравлического сопро­тивления. Основное назначение этих испы­таний — определение фактических гидрав­лических сопротивлений 5 отдельных участ­ков тепловой сети и водоподогревательных установок ТЭЦ. Начальный этап этих испы­таний заключается в определении высотных (геодезических) отметок характерных точек сети, на которых установлены измерители давления (манометры). Высотные отметки оси испытываемого трубопровода обычно определяются по данным инструменталь­ной нивелировки или специальным испыта­нием в статическом состоянии системы, т.е. при отсутствии циркуляции воды в сети.

В этом случае за отметку «нуль» прини­мают положение манометра, показывающе­го наибольшее давлениер₀.

Высотная отметка Z, м, любой другой точки трубопровода со статическим давле­нием р, Па, определяется по формуле

z- — , V 1 1

pg

где р — плотность воды в трубопроводе, кг/м³, g = 9,81 м/с².

Падение давления Д/? на любом участке водяной тепловой сети при гидродинамиче­ском режиме можно вычислить как

^ДР⁼Р1 Р2 + (^zi ^Z2^Pg’ (И 23)

где Лр — падение давления между точками 1 и 2 по ходу теплоносителя, Па; рр р₂ — показания манометров в точках 1 и 2, Па; Zj, Z₂ — высотные отметки точек 1 и 2, м.

Потеря напора на этом участке, м,

А// = Лр/pg. (11.24)

Гидравлическое сопротивление этого участка, Па • с²/м⁶,

5 = Др/Г² (11.25)

где И— расход воды, м³/с.

Для повышения точности измерений целесообразно устанавливать на испытуе­мом участке максимально возможный рас­ход воды.

Существенно упрощаются гидравличе­ские испытания, если вычисляется суммар­ная потеря давления в подающем и обрат­ном трубопроводах данного участка тепло­вой сети, так как в этом случае отпадает необходимость в определении высотных отметок отдельных точек сети. Так (см. рис. 5.17), если располагаемый напор в точке 1 тепловой сети, те. разность пьезо­метрических напоров в подающем и обрат­ном трубопроводах в этой точке, равен Д//]=//_п1 - Н_о1, а располагаемый напор в точке 2 тепловой сети равен ДН₂, то суммарная потеря напора в подающем и обратном трубопроводах на участке 1-2 сети ЛН_{_₂ = ЛН_Х - ЛН₂.

Потеря давления на этом участке, Па,
Ap,.₂ = AH,.₂pg.

Суммарное сопротивление подающего и обратного трубопроводов участка 1-2, Па-с²/м<sup>6

s</sup>i-2 ⁼ ’

где Г].₂ — расход воды на участке 1-2, м³/с.

Тепловые испытания на максималь­ную температуру. Основная задача этих испытаний — проверка работы устройств,

компенсирующих тепловые деформации теплопровода. Эти испытания проводятся обычно при отключенных установках по­требителей теплоты, но включенных пере­мычках у тех потребителей, которые обес­печивают циркуляцию воды в ответвлениях.

Продолжительность испытания опреде­ляется из условия поддержания максималь­ной температуры воды на концевых участ­ках сети в течение срокаz_K = 30 мин = 1800 с.

Циркуляционный расход сетевой воды

во время испытания, м³/с, рассчитывается как где Q — тепловые потери при макси­мальной температуре воды в подающей линии, кДж/e; с_р — теплоемкость воды, с_р = 4,2 кДж/(кг ■ °C); Т) — максимальная температура в подающем трубопроводе, °C; т₂ — допустимая температура в об­ратном трубопроводе, обычно принимает­ся т₂ ⁼ 80—90 °C; ц — коэффициент, учи­тывающий степень повышения тепловых потерь при неустановившемся тепловом режиме, обычно принимают р. = 1,3—1,5.

Время пробега воды от источника тепло­ты до конечного абонента, с,

(11.27)

где — объем подающего трубопровода, м³; п кратность обмена воды. Для транзитных трубопроводов п = 1. Для разветвленных се­тей в зависимости от характера распределе­ния потока по ответвлениям п - 2—4.

Полная длительность испытания, с,

т - т

z = -2 2 ₊

dz

где т_н, т_м, т_к — соответственно начальная, максимальная и конечная температура во­ды в подающем трубопроводе на ТЭЦ при испытании, °C, дт_п„/ dz, dx_Qll/ dz — скорости повышения и снижения температуры сетевой воды на ТЭЦ при проведении испы­тания, °С/с.

Согласно [80] <Зт_[|В/dz = 0т_С1) Id: < 30 °С/ч =

= 0,5 °С/с. На рис. 11.5 показан характер из­менения по времени температуры сетевой во­ды и расхода теплоты при испытании на мак­симальную температуру.

Испытание на геи.ювые потерн. Ос­новное назначение таких испытаний — проверка эффективности тепловой изоля­ции теплопроводов и установление исход­ных показателей для расчета тепловых по­терь сети.

Испытания на тепловые потери должны проводиться при установившемся тенлоаом режиме. Поэтому их целесообразно осуще­ствлять сразу после окончания отопи (ель- ного сезона, когда грунт вблизи теплопро- 373

вода прогрет, благодаря чему снижается продолжительность испытаний. Если до ис­пытаний тепловая сеть длительно не рабо­тала, то необходимо предварительно вывес­ти ее на установившийся тепловой режим посредством длительного (до стабилизации тепловых потерь) поддержания температу­ры, намечаемой для проведения испытания.

Тепловые потери, кДж/e, испытуемого участка водяной тепловой сети

в= к [рс_р(т, - Т₂) + Ар], (11.29) где К — объемный расход теплоносителя,

м³/с; Др — потеря давления на участке, кПа; Т], т₂ — температура теплоносителя в нача­ле и конце участка, °C; с_р — теплоемкость воды, с_р = 4,2 кДж/(кг • °C); р — плотность воды, кг/м³.

Первый член правой части уравнения (11.29) учитывает компенсацию теплопо- терь за счет изменения энтальпии теплоно­сителя; второй член — за счет работы тре­ния, превращаемой в теплоту.

При малых потерях давления Др вторым слагаемым пренебрегают. Удельные тепло­вые потери участка двухтрубной подземной тепловой сети, кДж/°С, вычисляют по при­ближенной формуле



где Q — тепловые потери, кДж/e, при сред­ней температуре теплоносителей в подаю­щем и обратном трубопроводах соответст­венно Т_[Г и т₀, °C; /_окр — температура окружающей среды, °C.

Значением q_y пользуются для ориенти­ровочного расчета тепловых потерь данно­го участка сети при различных режимах.

Тепловые потери паропроводов, кДж/с, QG(h_l-h₂')_! (11.31)

где G — расход пара, кг/с; h_t и /г₂ — эн- тальпия пара в начале и конце паропрово­да, кДж/кг.

Тепловые испытания паропроводов су­щественно упрощаются, когда пар на всей длине испытуемого участка остается пере­гретым. Поэтому эти испытания целесооб­разно проводить при возможно более высо­ких расходах G и температурах t_l пара на входе в паропровод.

Энтальпии А, и А₂ перегретого пара оп­ределяются по температуре и давлению па­ра. Если пар влажный, то для определения его энтальпии необходимо кроме темпера­туры и давления измерять еще влажность, что существенно усложняет испытание.

5.