комплекс лекций. Образовательная программа 6В07109 Электроэнергетика
 Скачать 5.73 Mb.
|
|
Тема 3 Системы горячего водоснабжения. Классификация систем горячего водоснабжения. Децентрализованные установки горячего водоснабжения. Централизованные системы горячего водоснабжения. Компоновка оборудования горячего водоснабжения. Расчет подающих трубопроводов. (4 часа) План лекции 1 Классификация систем горячего водоснабжения 2 Децентрализованные установки горячего водоснабжения 3 Централизованные системы горячего водоснабжения 4 Компоновка оборудования горячего водоснабжения К освоение централизованного горячего водоснабжения во городах страны совпадает с началом массового строительства. Именно с этого времени горячему водоснабжению уделяется большое внимание в связи с быстро возрастающей потребностью дополнительной тепловой нагрузки. В наcтаящее время на долю горячего водоснабжения жилых, культурно-бытовых и промышленных зданий в различных зонах страны приходится 20- 40% от общего расхода тепловой энергии, а в районах нового строительства — более 40%,. Круглогодовой расход тепла на горячее водоснабжение позволяет использовать отборы пара из теплофикационных турбин не в отопительный период, но и в летнее время, повышая тем самым число часов использования теплофикационных отборов в течении года. Большое отношение нагрузок отопительно-вентиляционной и горячего водоснабжения несколько усложняет централь регулирование отпускаемой тепловой энергии. Но этот недостаток уступает многочисленным преимуществам, получаемым за счет более экономного сжигания топлива на единицу вырабатываемого тепла и высвобождения массы рабочих, занятых обслуживанием мелких установок горячего водоснабжения. Централизованное горячее водоснабжение на базе крупных источников тепловой энергии снижает также загрязнение окружающей среды в районах. Перспективным планом советской теплофикации предусматривается довести централизованное приготовление горячей воды на Е^ЭЦ и в районных котельных до 90% от всей ее потребности. Система горячего водоснабжения состоит из источника приготовления горячей, трубопроводов, по которым вода поступает к водоразборным приборам потребителей, и приспособлений для регулирования параметров и контроля расхода теплоносителя. Системы отличаются большим разнообразием, поэтомy их классификация производится по многим признакам. По месту расположения источника системы горячего водоснабжения различаются на децентрализованные и централизованные. Децентрализованные системы обеспечиваются горячей водой от местных источников, размещенных в непосредственной близости от водоразборных приборов. В централизованных системах горячая вода поступает к болей группе потребителей из внешних тепловых сетей от ТЭЦ и районных котельных или от собственных котельных. По назначению потребителей различают системы горячего водоснабжения жилых, общественных и производственных зданий. Системы горячего водоснабжения жилых домов и некоторых типов гостиниц отличаются многочисленностью стояков и ответвлений к водоразборным приборам, размещенным по всему объему здания. Во многих общественных, административных и производственных зданиях пункты общего пользования горячей водой (санитарные узлы, общие и индивидуальные душевые и ванные кабины, мойки) сосредоточены в нескольких помещениях. В жилых домах, лечебных, гостиничных и некоторых других учреждениях водоразборные приборы размещаются на различных этажах; пункты общего пользования горячей водой коммунальных, спортивных, производственных предприятий располагаются преимущественно на первом этаже или в подвалах. Различное гидростатическое давление в стояках горячего водоснабжения многоэтажных зданий требует установки на отводах в квартиры дроссельных шайб или принятия двух мероприятий для обеспечения одинаковых избыточных давлений слива воды из водоразборных приборов на разных этажах. В малоэтажных зданиях и производственных бытовых помещениях эти требования не имеют существенного значения. По прокладке трубопроводов от местного теплового пункта до водоразборных приборов различают местные системы: с верхней инижней разводкой, тупиковые и с циркуляцией. По способу циркуляции горячей воды системы бывают с естественной и принудительной (насосной) циркуляцией. По месту аккумулирования горячей воды различают системы: Ш индивидуальным аккумулированием в МТП,__с_ групповым аккумулированием в ЦТП или в водогрейных котлах местных котельниых, с центральным аккумулированием у источника тепла. Децентрализованное или местное горячее водоснабжение применяется при отсутствии централизованного теплоснабжения или кoгда возможности нейтрализованного обеспечения горячей водой ограничены. Источником местного приготовления горячей воды в жилых и общественных зданиях являются газовые и электрические водонагреватели или водогрейные колонки на твердом или газовом топливе. В бытовых помещениях промышленных пред-приятий при числе душевых сеток до пяти или при расходе тепла а горячее водоснабжение не более 58 кВт применяют индивидуальные пароводяные или водоводяные подогреватели. Газовые водонагреватели используют в жилых домах высотой не более пяти этажей. В отдельных помещениях общественных зданий (в ванных комнатах гостиниц, домов отдыха и санаториев; в школах, кроме буфетов и жилых помещений; в душевых спортзалов и котельных), где неограничен доступ лиц, не обученных правилам пользования газовыми приборами, установка индивидуальных газовых водонагревателей не допускается. Газовые водонагреватели бывают проточные и емкостные. Проточные быстродействующие водонагреватели устанавливают в кухнях жилых квартир. Рассчитаны они для двухточечного водоразбора. Более мощные, например,емкостные автоматические газовые водонагреватели типа АГВ применяют для совмещенного местного отопления и горячего водоснабжения жилых помещений. Допускается их установка и на кухнях общего пользования общежитий и гостиниц. Электрические водонагреватели применяют в жилых домах, гостиницах, общежитиях, парикмахерских, больницах: Они удобны и гигиеничны. Конструкция водонагревателей состоит из герметичных водяных резервуаров объемом 30— 1000 л и изолированных нагревательных элементов сопротивлении. Нагрев воды регулируется автоматическим включением или выключением электрического тока. Водонагреватели емкостью до 100 л закрепляют на стенах, более 100 л устанавливают на полу. Рекомендуемая литература 1 Немцев З. Ф., Арсеньев Г. В. Теплоэнергетические установки и теплоснабжение. - М.: Энергоиздат. 1982 2 Голубков Б.Н., Данилов О.Л., Зосимовский Л.В. и др. Теплотехническое оборудование и теплоснабжение промышленных предприятий.- М.: Энергия, 1979г. 3 Козин В. В. и др. Теплоснабжение. – М.: Высшая школа, 1980 г. Контрольные задания для СРС 1 Классификация систем горячего водоснабжения [3 стр. 51-53] 2 Децентрализованные установки горячего водоснабжения [3 стр. 53-54] 3 Централизованные системы горячего водоснабжения [3 стр. 55-64] 4 Компоновка оборудования горячего водоснабжения [3 стр. 75-79] Тема 4 Регулирование тепловой нагрузки. Задачи и виды регулирования. Общее уравнение регулирования. Тепловые характеристики теплообменных аппаратов. Центральное регулирование закрытых систем по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. (4 часа) План лекции 1 Задачи и виды регулирования. Регулирование тепловой нагрузки. 2 Общее уравнение регулирования. 3 Тепловые характеристики теплообменных аппаратов. 4 Центральное регулирование закрытых систем по совместной нагрузке отопления и горячего водоснабжения. Системы теплоснабжения представляют собой взаимосвязанный комплекс потребителей тепла, отличающихся как характером, так и величиной теплопотребления. Режимы расходов тепла многочисленными абонентами неодинаковы. Тепловая нагрузка отопительных установок изменяется в зависимости от температуры наружного воздуха, оставаясь практически стабильной в течение суток. Расход тепла, на горячее водоснабжение и для ряда технологических процессов не зависит от температуры наружного воздуха, но изменяется как по часам суток, так и по дням недели. В этих условиях необходимо искусственное изменение параметров и расхода теплоносителя в соответствии с фактической потребностью абонентов. Регулирование повышает качество теплоснабжения , сокращает перерасход тепловой энергии и топлива. В зависимости от места осуществления регулирования различают центральное, групповое, местное и индивидуальное регулирование. Центральное регулирование выполняют на ТЭЦ или в котельной по преобладающей нагрузке, характерной для большинства абонентов. В городских тепловых сетях такой нагрузкой может быть отопление или совместная нагрузка отопления и горячего водоснабжения. На ряде технологических предприятий преобладающим является технологическое теплопотребление. Групповое регулирование производится в центральных тепловых пунктах для группы однородных потребителей. В ЦТП поддерживаются требуемые расход и температура теплоносителя, поступающего в распределительные или во внутриквартальные сети. Местное регулирование предусматривается на абонентском вводе для дополнительной корректировки параметров теплоносителя с учетом местных факторов. Индивидуальное регулирование осуществляется непосредственно у теплопотребляющих приборов, например у нагревательных приборов систем отопления, и дополняет другие виды регулирования. Тепловая нагрузка многочисленных абонентов современных, систем теплоснабжения неоднородна не только по характеру теплопотребления, но и по параметрам теплоносителя. Поэтому центральное регулирование отпуска тепла дополняется групповым, местным и индивидуальным, т. е. осуществляется комбинированное регулирование. Комбинированное регулирование, состоящее из нескольких ступеней, взаимно дополняющих друг друга, создает наиболее полное соответствие между отпуском тепла и фактическим теплопотреблением. По способу осуществления регулирование может быть автоматическим и ручным. Сущность методов регулирования вытекает из уравнения теплового баланса
где Q — количество тепла, полученное прибором от теплоносителя и отданное нагреваемой среде, кВт*ч; G — расход теплоносителя, кг/ч; с — теплоемкость теплоносителя, кДж/кг.°С; t1, t2 — температура теплоносителя на входе и выходе из теплообменника, °С; n — время, ч; к – коэффициент теплопередачи кВт/м2,°С; F - поверхность нагрева теплообменника, м2; ∆t - температурный напор между греющей и нагреваемой средой, °С. Из уравнения (4.1) следует, что регулирование тепловой нагрузки возможно несколькими методами: изменением температуры теплоносителя - качественный метод; изменением расхода, теплоносителя - количественный метод: периодическим отключением систем — прерывистое регулирование; изменением поверхности нагрева теплообменника. Сложность осуществления последнего метода ограничивает возможность его широкого применения. Качественное регулирование осуществляется изменением температуры при постоянном расходе теплоносителя. Качественный метод является наиболее распространенным видом центрального регулирования водяных тепловых сетей. Количественное регулирование отпуска тепла производится изменением расхода теплоносителя, при постоянной его температуре в подающем трубопроводе. Качественно-количественное регулирование выполняется путем совместного изменения температуры и расхода теплоносителя. Прерывистое регулирование достигается периодическим отключением систем, т. е. пропусками подачи теплоносителя, в связи с чем этот метод называется регулированием пропусками. Центральные пропуски возможны лишь в тепловых сетях с однородным теплопотреблением, допускающим одновременные перерывы в подаче тепла. В современных системах теплоснабжения с разнородной тепловой, нагрузкой регулирование пропусками используется для местного регулирования. В паровых системах теплоснабжения качественное регулирование неприемлемо ввиду того, что изменение температур в необходимом диапазоне требует большого изменения давления. Центральное регулирование паровых систем производится в основном количественным методом или путем пропусков. Однако периодическое отключение приводит к неравномерному прогреву отдельных приборов и к заполнению системы Воздухом. Более эффективно местное или индивидуальное количественное регулирование Рекомендуемая литература 1 Немцев З. Ф., Арсеньев Г. В. Теплоэнергетические установки и теплоснабжение. - М.: Энергоиздат. 1982 2 Голубков Б.Н., Данилов О.Л., Зосимовский Л.В. и др. Теплотехническое оборудование и теплоснабжение промышленных предприятий.- М.: Энергия, 1979г. 3 Козин В. В. и др. Теплоснабжение. – М.: Высшая школа, 1980 г. Контрольные задания для СРС 1 Регулирование тепловой нагрузки 2 Тепловые характеристики теплообменных аппаратов 3 Центральное регулирование закрытых систем Тема 5 Основы виды оборудования контроля гидравлического режима. Гидравлическая устойчивость систем теплоснабжения. Регулирование давления в тепловых сетях. Гидравлический режим сетей с насосными и дросселирующими подстанциями. (4 часа) План лекции 1 Гидравлические режимы тепловых сетей. 2 Основы гидравлического режима. 3 Гидравлическая устойчивость систем теплоснабжения. Регулирование давления в тепловых сетях. 4 Гидравлический режим сетей с насосными и дросселирующими подстанциями. По назначению имеются следующие приборы для измерения давления: барометры - для измерения абсолютного атмосферного давления, манометры - для измерения избыточного давления атмосферного, вакуумметры - для измерения давления менее атмосферного, дифференциальные манометры - для измерения разности давлений. Приборы по принципу действия подразделяются на ряд групп: жидкостные, в которых давление уравновешивается высотой столба жидкости; поршневые, где давление уравновешивается силой (грузом), действующей на поршень определенного сечения; деформационные, в которых измеряемое давление уравновешивается силой упругой деформации трубчатой пружины, мембраны или сильфона; приборы унифицированной системы ГСП (электрические или пневматические). По целевому назначению приборы давления подразделяются на рабочие, контрольные и образцовые. В жидкостных U-образных манометрах давление или разность давлений измеряемой среды определяется высотой h столба уравновешивающей жидкости (рис. 7.1). Пределы измерения таких манометров определяются их геометрическими размерами и плотностью уравновешивающей жидкости и, как правило, не превышают 105 Па (750 мм. рт. ст.). Погрешность измерения составляет ±2 мм для U-образных и ±1 мм для однотрубных (чашечных) манометров. Применение оптических устройств для отсчёта уровня позволяет повысить точность измерения. Деформационные приборы для измерения давления имеют очень широкий диапазон применения: от 10 до 109 Па. В манометрах такого типа используется для измерения деформация или изгибающий момент упругих чувствительных элементов. Разновидностью деформационных приборов являются приборы с трубчатой пружиной, а так же самопишущие приборы. Самопишущие приборы (рис. 7.2, д) имеют в качестве чувствительного элемента многовитковую трубчатую пружину для манометров с верхним пределом измерения от 1 до 160 МПа либо гармониковую мембрану - сильфон для манометров с верхним пределом измерения от 0,06 до 0,6 МПа, а так же для вакуумметров и большинства мановакуумметров. Самопишущие приборы выпускаются с дисковыми или ленточными диаграммами для одновременной записи одного, двух или трёх значений давления. Перемещение диаграммной бумаги осуществляется либо часовым механизмом, либо синхронным электродвигателем переменного тока. Для целей автоматического контроля, сигнализации и регулирования давления используют различные средства измерения давления. Местный контроль осуществляется показывающими манометрами; для дистанционного контроля на щитах и пультах используют самопишущие манометры с записью на диаграммной бумаге; для контроля и автоматической сигнализации аварийных значений давлений применяют электроконтактные манометры. Общий вид манометров показан на рис.7.2. В зависимости от назначения манометры имеют соответствующую маркировку: виброустойчивые - МТП, МВТП; сверхвысокого давления - СВ; взрывозащищенные ВЭ-16-Р6; точных измерений - МТИ, ВТИ (класс 0,6; 1,0);образцовые - МО, ВО (класс 0,4), технические - МТ; МОШ; ОБМ. В настоящее время на промышленных предприятиях наибольшее распространение получили измерительные преобразователи, предназначенные для непрерывного преобразования в электрический (пневматический) аналоговый выходной сигнал давления, а так же разности давлений, вакуума и других параметров. Эти измерительные преобразователи работают в комплекте с вторичными показывающими и самопишущими приборами, регуляторами и функциональными блоками систем централизованного контроля и управления. Электрические и пневматические преобразователи обладают высокой чувствительностью и точностью. Дифференциально-трансформаторная система дистанционной передачи по принципу своего построения не является прогрессивной. Однако измерительные преобразователи типа ДМ отличаются высокой надёжностью. В мембранных дифманометрах (рис. 7.3) в качестве чувствительного элемента применяется мембранный блок (разделитель), состоящий из двух мембранных коробок, соединённых между собой и заполненных жидкостью (рис. 7.4). Одна из коробок расположена в "плюсовой" - нижней камере дифманометра, а другая - в верхней, "минусовой" камере. Центр мембранной коробки "минусовой" камеры соединён с преобразователем, передающим сигнал на вторичный показывающий или самопишущий прибор. В сильфонных дифманометрах в качестве чувствительных элементов используются сильфоны, внутренние полости которых сообщаются и заполнены водно-глицериновой смесью. Сильфонные дифманометры, так же как и мембранные, предназначены для измерения разности давлений в любых средах. Приборы контроля и регистрации расхода При измерении количества жидкости, газа или пара могут ставиться две задачи: 1) определение количества вещества, прошедшего через измерительный участок за промежуток времени (смену, сутки и т. д.), - в этом случае измерительные приборы называют счётчиками количества; 2) определение количества вещества, проходящего через измерительный участок в единицу времени - секунду, час, - в этом случае измерительные приборы называют расходомерами. В настоящее время известно свыше 20 методов измерения расхода и большое число их разновидностей. Наибольшее распространение получили следующие расходомеры: переменного перепада давления, постоянного перепада давления, электромагнитные, тахометрические. В лабораторной практике получили так же распространение методы измерения расхода с помощью напорных трубок, термоанемометров и некоторых разновидностей меточных расходомеров. В промышленных условиях применяются ультразвуковые и ядерно-магнитные расходомеры. Измерение расхода по перепаду давления в сужающем устройстве. Расходомеры с сужающими устройствами получили широкое распространение и составляют 70 - 80 % всех расходомеров, установленных в России и за рубежом. Сужающие устройства могут быть использованы для измерения расхода любых однофазных сред, они могут быть установлены в трубопроводах любого диаметра; температура и давление измеряемой среды могут иметь практически любое значение. Очень существенно, что градуировочная характеристика стандартных сужающих устройств может быть определена расчётным путём. Стандартные устройства, выпускаемые российской промышленностью, должны удовлетворять следующим условиям измерения: - измеряемая среда заполняет всё сечение трубопровода до и после сужающего устройства; - поток в трубопроводе установившийся турбулентный; - фазовое состояние среды не изменяется при прохождении через сужающее устройство (жидкость не испаряется, водяной пар остаётся перегретым, растворённые в жидкости газы не испаряются, и конденсат из газов не выпадает); - в трубопроводе вблизи сужающего устройства не скапливаются пыль, механические частицы, конденсат, газы и осадки; - на сужающем устройстве при измерении расхода не образуются отложения, изменяющие его геометрические характеристики; - измеряемая среда должна быть однофазной или по степени дисперсности и физическим свойствам близка к однофазной. Расходомеры постоянного перепада давления. Действие расходомеров постоянного перепада давления основано на зависимости вертикального перемещения тела, находящегося в потоке измеряемой среды, и одновременного изменения проходного сечения от расхода среды, при этом тело (чувствительный элемент) уравновешено в потоке среды таким образом, что перепад давления на чувствительном элементе остаётся постоянным. Наибольшее распространение среди расходомеров постоянного перепада давления получили ротаметры. В простейшем виде ротаметр представляет собой вертикально расположенную конусную стеклянную трубку, внутри которой находится поплавок. На верхнем ободке поплавка имеются бороздки, которые обеспечивают вращение поплавка в потоке измеряемой среды и его самоцентрирование. Изменение расхода нарушает равновесие поплавка и вызывает перемещение поплавка до тех пор, пока разность давлений до и после поплавка не будет его уравновешивать. Для конкретного поплавка и измеряемой среды эта разность давлений имеет одно и то же значение. Положение поплавка, при котором будет выполняться условие равновесия, зависит от расхода и проходного сечения (кольцевого зазора между поплавком и трубкой) ротаметра. По положению поплавка судят о расходе через ротаметр. Электромагнитные расходомеры. В основу работы электромагнитных расходомеров положена зависимость ЭДС, индуцируемой в электропроводящей среде, движущейся в электромагнитном поле. Конструктивно преобразователь электромагнитного расходомера представляет собой участок трубопровода, выполненного из немагнитного материала, в который вмонтированы два электрода. В месте расположения электродов вне трубопровода размещаются магнитная система или полюса магнита. Расходомеры с постоянным магнитным полем применяются для измерения расхода жидких металлов или для кратковременных измерений, поскольку в жидкостях с ионной проводимостью при постоянном магнитном поле происходит поляризация электродов, которая практически не позволяет производить длительных измерений. Расходомеры с переменным магнитным полем применяются для жидкостей с электрической проводимостью не менее 10-3 См/м. При переменном магнитном поле в контуре, образованном электродами, выводными проводами и прибором, индуцируется паразитная ЭДС, для полного подавления которой требуется усложнение схемы измерительного преобразователя. Электромагнитные расходомеры обладают рядом преимуществ по сравнению с другими методами измерения расхода. К их числу относится: 1) возможность измерения расхода агрессивных, вязких и абразивных жидкостей и пульп, а так же жидких металлов; 2) возможность использования на трубопроводах диаметром от 10 мм до 3 м; 3) независимость показаний от вязкости, плотности и других физических свойств жидкости. К числу недостатков электромагнитных расходомеров следует отнести невозможность измерения расходов непроводящих сред (нефтепродуктов. Масел, большинства органических жидкостей и газов), ограничение на область применения по температуре до 150 оС и давлению до 2,5 МПа. Тахометрические расходомеры. К тахометрическим относятся расходомеры, принцип действия которых основан на измерении частоты вращения тела, находящегося в потоке измеряемой среды в трубопроводе. В комплект тахометрического расходомера входят чувствительный элемент (турбинка, вертушка, крыльчатка, шарик и т. п.), устанавливаемый непосредственно в потоке и вращающийся в зависимости от скорости потока, тахометрический преобразователь, преобразующий частоту вращения вала в частоту, как правило, электрических импульсов, и частотомер (измеритель расхода). В большинстве случаев чувствительный элемент и тахометрический преобразователь конструктивно соединены в единое целое. Шариковые расходомеры предназначаются для измерения расхода жидкости, главным образом воды. В комплект шариковых расходомеров входят преобразователь расхода, который вместе с передающим преобразователем устанавливается на трубопроводе, промежуточный преобразователь и вторичный измерительный прибор. Расходомеры переменного перепада давления. Для автоматического измерения расходов пара, газов и жидкости используют расходомеры переменного перепада давления. Принцип действия приборов этой группы основан на измерении перепада давления, образующегося в результате измерения скорости измеряемого потока газа или жидкости на специальном сужающем устройстве, называемого диафрагмой. Наиболее простым и распространенным прибором для измерения расхода является комплекс "датчик ДМ - регистрирующий прибор КСД-3". Все разновидности приборов с ртутным наполнением (типов ДПМ, ДП-778) в настоящее время снимаются с эксплуатации, так как не являются экологически чистыми. Манометры дифференциальные мембранные типа ДМ (датчики) представляют собой стационарные измерительные преобразователи перепада давления с унифицированным выходным сигналом переменного тока, основанного на изменении взаимной индуктивности датчика. Дифманометры предназначены для использования в качестве расходомеров, перепадомеров и уровнемеров в комплекте с вторичными взаимозаменяемыми дифференциально-трансформаторными приборами, машинами централизованного контроля и другими приемниками информации, способными принимать стандартный сигнал в виде взаимной индуктивности. Принцип действия дифманометров основан на использовании деформации упругого чувствительного элемента (датчика) при воздействии на него измеряемого перепада давления. Упругим чувствительным элементом дифманометра является мембранный блок, состоящий из двух мембранных коробок. С мембранным блоком связан сердечник дифференциального трансформатора. Рекомендуемая литература 1 Немцев З. Ф., Арсеньев Г. В. Теплоэнергетические установки и теплоснабжение. - М.: Энергоиздат. 1982 2 Голубков Б.Н., Данилов О.Л., Зосимовский Л.В. и др. Теплотехническое оборудование и теплоснабжение промышленных предприятий.- М.: Энергия, 1979г. 3 Козин В. В. и др. Теплоснабжение. – М.: Высшая школа, 1980 г. Контрольные задания для СРС 1 Гидравлические режимы тепловых сетей. 2 Основы гидравлического режима. 3 Гидравлическая устойчивость систем теплоснабжения. Регулирование давления в тепловых сетях. |
