комплекс лекций. Образовательная программа 6В07109 Электроэнергетика
 Скачать 5.73 Mb.
|
|
Тема 6 Конструктивные элементы тепловых сетей. Компенсаторы. Прокладки тепловых сетей. Прокладка теплопроводов в особых условиях. Трасса и профиль тепловой сети. Назначение тепловой изоляции и требования к материалам. План лекции 1 Конструктивные элементы тепловых сетей. Компенсаторы. 2 Прокладки тепловых сетей. Прокладка теплопроводов в особых условиях. 3 Трасса и профиль тепловой сети. 4 Назначение тепловой изоляции и требования к материалам. Теплоэнергетические системы промышленных предприятий (ТЭС ПП) объединяют потоки всех энергоресурсов (ЭР) на предприятии, как поступающих со стороны, так и внутренних (ВЭР), с целью их наиболее полного и рационального использования. При этом должны быть обеспечены: бесперебойное снабжение ЭР всех потребителей и защита окружающей среды. ТЭС любого предприятия определяется характером его производства, а также энергетическими и режимными характеристиками входящих в него технологических агрегатов и производств. Энергетическая эффективность и экономичность данного технологического производства зависит от многих предприятий, особенно энергоёмких, от совершенства ТЭС ПП. Так как при этом существуют обратные взаимодействия, оптимизацию ТЭС ПП и технологии производства надо вести совместно. При построении оптимальной ТЭС ПП надо комплексно рассматривать следующие факторы: 1. неизбежную неоднозначность исходной информации. Нельзя ограничиваться только расчётами по различным средним значениям влияющих факторов (годовым, сезонным, суточным и часовым); 2. реальные графики потребления различных ЭР технологическими агрегатами и производствами, а также реальные графики выхода ВЭР, вплоть до ча-совых, с учётом режимных характеристик и условий работы технологических агрегатов. 3. нештатные ситуации, когда, например, от 10 20 минут до нескольких часов крупные источники ВЭР прекращают их выдачу, а также перерывы в потреблении ВЭР крупными потребителями; 4. возможную многовариантность в выборе направления и способов использования различных ВЭР, а также их параметров; 5. влияние возможных в обозримом будущем изменений технологических процессов на размеры выхода ВЭР; 6. возможную мультипликацию погрешностей в расчётах; 7. условность и временность различных цен, искажающих народнохозяйственную эффективность того или иного мероприятия. Решение задачи построения ТЭС ПП могло бы значительно облегчить наличие полноценных однозначных показателей степени совершенства её построения, как в целом, так и отдельных её частей и установок. Для металлургических заводов могут быть целесообразными следующие показатели энергетического совершенства ТЭС ПП: Обеспеченность бесперебойного снабжения основных потребителей энерго-ресурсами требующихся видов и параметров; Минимальное потребление на единицу готовой продукции топлива и элек-троэнергии со стороны с учётом народнохозяйственной ценности топлива, потребляемого предприятием; степень и эффективность использования внутренних энергоресурсов, в частности низкопотенциальных; минимум или даже отсутствие потерь энергоресурсов из-за различных дебалансов и наиболее эффективное использование имеющихся энергоресурсов с народнохозяйственной точки зрения; минимум капитальных затрат на ТЭС ПП; минимальное загрязнение окружающей среды; минимум приведённых затрат. Оптимальное научно обоснованное построение ТЭС ПП имеет большое значение для энергетических, экономических и экологических показателей работы предприятий. Принципы приёма, распределения и использования ресурса в различных системах. Выбор основной схемы присоединения определяет режим работы и метод проектирования всей системы теплоснабжения. Так, например, выбор непосредственной или независимой схемы присоединения горячего водоснабжения предопределяет соответственно выбор открытой и закрытой систем теплоснабжения, имеющих различные принципы расчёта, регулирования, оборудования и автоматики. При открытой системе теплоснабжения выбор схемы присоединения определяется лишь необходимостью установки аккумулятора горячей воды. Установка аккумулятора обычно предписывается нормами проектирования или заданием энергоснабжающей организации. Те же правила действуют и при закрытых системах теплоснабжения. Однако, в некоторых случаях при закрытых системах теплоснабжения вопрос об установке аккумуляторов решается экономическим расчётом. Аккумуляторы, позволяя создать запас горячей воды, выравнивают и, следовательно, снижают расход сетевой воды и тепловую нагрузку подогревателей горячего водоснабжения. Основным вопросом при закрытой системе теплоснабжения является выбор схемы присоединения подогревателей горячего водоснабжения. Выбор схемы определяется прежде всего принятым температурным режимом работы тепловой сети. При повышенном температурном графике применяют последовательную двухступенчатую схему. При нормальном отопительном графике возможно применение всех трёх видов схем: параллельной, смешанной и последовательной двухступенчатой. При работе тепловой сети по отопительному графику выбор схемы присоединения необходимо производить сравнивая параллельную и смешанную схемы. Расчётная производительность подогревателей обычно определяется по количеству воды (температуру которой необходимо устойчиво поддерживать) и по её начальным и конечным температурам. Необходимая поверхность нагрева рассчитывается обязательно на максимум расхода тепла и при минимальной температуре подаваемой воды из тепловой сети, поскольку именно при этом режиме будет иметь место минимум перепада температур и коэффициента теплопередачи. В практике проектирования обычно подбор подогревателей производится по номограммам и таблицам. Ёмкость баков-аккумуляторов определяют по интегральной кривой методом, предложенным А. В. Хлудовым. Интегральную кривую строят на основе графика потребления горячей воды. По оси абсцисс откладывается время суток, а по оси ординат - потреблённое с начала суток тепло. После построения интегральной кривой на график наносят линию предполагаемой подачи тепла с начала суток. Эта линия во всех точках должна быть выше точек интегрального графика. В точках касания линии подачи тепла с линией его потребления бак-аккумулятор не имеет запаса горячей воды. В точке наибольшего расхождения линии потребления с линией подачи бак-аккумулятор содержит максимальное количество горячей воды. Эта точка и определяет требуемую ёмкость аккумулятора. Основные размеры баков-аккумуляторов приводятся в справочной литературе. Контроль и регистрация параметров энергоносителя в приёмных, распределительных и использующих устройствах. Контроль и регулирование паровой сети. Контроль паровой сети осуществляется по двум направлениям: - определяется характеристика изменения давлений пара и его массовые потери, т.е. его гидравлическая характеристика состояния паровой сети; - определяются тепловые потери, т.е. характеристика изменения энтальпии пара, которая непосредственно связана с состоянием тепловой изоляции паропроводов. По результатам измерения давлений строится график, при этом используются данные о расходах пара потребителями и избыточные давления на вводах потребителей. При построении распределения давлений разностью геодезических отметок пренебрегают, выдерживая масштаб только для длин участков и абсолютное давление пара. Для нахождения распределения давления в паровой сети паровая сеть разбивается на отдельные участки и в крайних точках каждого участка устанавливаются манометры. При этом, к измерению давлений пружинными манометрами надо предъявлять следующие требования: 1. манометр должен иметь поверочный паспорт - свидетельство с указанием значений вероятной погрешности; 2. манометр к паропроводу должен присоединяться через сифонную трубку, а при измерении пульсирующих давлений между трёхходовым краном и манометром должна быть установлена металлическая шайба (диафрагма) с диаметром отверстия 1 - 2 мм; 3. манометры должны подбираться с таким расчётом, чтобы стрелка прибора при рабочем давлении находилась посередине или на расстоянии от начала шкалы; 4. исправность манометра должна периодически проверяться. Манометр считается исправным, если при соединении манометра с атмосферой его стрелка становится на нуль. При правильной эксплуатации манометра и правильном отсчёте показаний суммарная погрешность при измерении давлений должна составлять. Разбивку на участки следует производить таким образом, чтобы на данном отрезке паропровода отсутствовали разветвления и подключения к потребителям. Следовательно, установку манометров надо предусматривать в точках разветвлений и подключения участка паропровода к потребителям. Аналогично следует снимать график давлений конденсатопровода. Это позволит отрегулировать давление в конденсатопроводе так, чтобы давление в любой его точке было на 0,03 - 0,05 МПа меньше, чем в соответствующей точке паропровода. Известно, что для нормальной работы аппаратов с непрерывным возвратом конденсата необходимо правильно выбирать и регулировать конденсатные насосы отдельных абонентов. Следует выбирать такие напоры насосов, которые позволили бы каждому насосу работать независимо от других. Необходимо, чтобы конденсатопровод обеспечивал расход, равный максимальному расходу возврата конденсата при работе всех насосов. Не менее важной задачей обеспечения нормальной работы паровой сети является контроль теплопотерь, что совместно с характеристикой изменения давления пара обеспечит контроль его качества на входе к потребителям. При прокладке паропроводов над землёй СНиП I I-36-73 рекомендует делать её в зоне территории промышленных предприятий. При подземной прокладке трубопроводов контроль значительно усложняется. Единственным исключением является прокладка в проходных каналах, но на небольших предприятиях она практически не применяется. Контроль за состоянием тепловой изоляции в условиях подземной прокладки может быть прямым и косвенным. Прямой основан на непосредственном осмотре тепловой изоляции путём вскрытия непроходных каналов или шурфовки. Шурфовка используется при контроле тепловой изоляции трубопровода, проложенного в условиях бесканальной прокладки. Косвенный способ контроля состояния тепловой изоляции состоит в экспериментальном определении фактических значений удельных потерь теплоты и сравнении их с нормативными значениями. Определение удельных тепловых потерь отрезка паропровода при транспорте перегретого пара не представляет трудности. При гидравлических и тепловых испытаниях паровой сети следует по возможности увеличивать расход пара и его температуру, что в определённой степени предотвратит конденсацию пара, а значит повысит точность измерений. Обслуживание паровой сети заключается в периодическом осмотре оборудования паровой сети, который должен производиться по специальному графику, утверждённому главным энергетиком предприятия, но не реже одного раза в неделю. При этом контролируется состояние арматуры, компенсаторов, опор, строительных конструкций, плотность сетей, вводов и местных систем; при подземной прокладке - состояние тепловой изоляции паропроводов. Выявленные недостатки должны немедленно устраняться. Без хорошо и чётко налаженной системы обслуживания паровой сети нельзя говорить о высоком уровне её регулирования, тем более о применении автоматических устройств регулирования, эффективность использования которых в противном случае будет низкой. Для уменьшения разрегулирования системы пароснабжения необходимо максимально повышать давление пара на входе в сеть, ограничивая его только пределом прочности трубопроводов. Из вышеизложенного вытекает необходимость более широкого использования автоматических регуляторов давления, применения шайбирования и других эффективных способов повышения тепловой устойчивости паровой сети. Комплекс технических средств для локальных информационно-управляющих систем (КТС ЛИУС-2) и в дальнейшем развитии - микропроцессорные средства диспетчеризации, автоматики и телемеханики предназначены для применения в централизованных и распределённых АСУТП агрегатов и установок с непрерывными, непрерывно-дискретными и дискретными технологическими процессами в различных отраслях промышленности. Техническая структура объектоориентированного комплекса создаётся из агрегатных элементов и модулей различного функционального значения. Компоновочные изделия комплекса (каркасы, шкафы, тумбы) обеспечивают установку, электрическое объединение, подключение к интерфейсной магистрали ИК1 и цепям питания элементов и модулей. Средства комплекса обеспечивают: сбор, первичную обработку, сбор и передачу информации; централизованный контроль; программно-логическое управление; непосредственное цифровое управление; воздействие на автономные локальные автоматические регуляторы; ручной ввод данных. Комплекс представляет совокупность технических средств, математического, информационного и программного обеспечения. Математическое обеспечение включает алгоритмы обработки информации и управления. Информационное обеспечение определяет информационную совместимость изделий между собой и с другими средствами ГСП. Программное обеспечение содержит: однопроцессорную многозадачную операционную систему реального времени; библиотеку программных модулей операций ввода-вывода, математических и логических операций, преобразования чисел и кодов, тестовых проверок и диагностики; пакеты прикладных программ, соответствующие основным функциональным задачам комплекса. Языки программирования ПО-асемблер, PL/M-80 и проблемно-ориентированный язык булевых выражений. Для автоматизации несложных процессов применяют упрощённые системы или специализированные средства автоматизации. Примерами специализированных средств являются: унифицированная схема автоматической регулировки, управления и защиты микрокотлов АМК, предназначенная для комплексной автоматизации паровых (0,2 - 1 т/ч) и водогрейных микро-котлов; управляющее устройство КУРС-10 для автоматизации пароводогрейных кот-лов, сжигающих жидкое или газообразное топливо и устанавливаемых в тепличных хозяйствах. Основу современной ветви пневматического регулирования ГСП составляют устройства универсальной системы элементов промышленной пневмоавтоматики (УСППА). Из набора отдельных элементов (пневматические ёмкости, сопротивления, дроссельные сумматоры, и т.д.) компонуются разнообразные устройства аналогового преобразования сигнала. Типовые законы регулирования, статическое ) и динамическое преобразование сигналов реализуется приборами системы "старт". Автоматические устройства системы "старт" работают совместно с измерительными преобразователями ГСП, преобразующими давление, температуру, расход и другие измеряемые физические величины в унифицированный пневматический сигнал - давление сжатого воздуха, измеряющееся в пределах 1,96 104 9,8 104 Па. Гидравлические средства регулирования. Используются для построения систем автоматизации паровых турбин. В автоматических системах регулирования общепромышленного назначения может оказаться эффективным комбинированный вариант регулятора с управляющей частью электрической ветви и гидравлической исполнительной частью (ИЧ). Гидравлические ИЧ поршневого типа развивают большие перестановочные усилия при высокой скорости перемещения ИЧ. Для связи управляющей и исполнительной части вводится электрогидравлический преобразователь. Общие сведения об энергобалансах. Анализ энергетического баланса предприятия. Энергетические балансы промышленных предприятий должны обеспечить решение следующих основных задач: - определение направлений, способов и размеров использования подведённых и побочных энергетических ресурсов; - оценка эффективности использования отдельных видов энергетических ресурсов и в целом энергетического хозяйства предприятия; - выявление и оценка потерь энергии, определение резервов хозяйства в области производства и использования энергоносителей; - определение нормативов по энергетическому хозяйству, используемых в процессе принятия проектно-плановых решений (межотраслевые балансы, плановые энергетические балансы, планы развития отраслей, предприятий - проекты систем энергоснабжения и т.п.); - обеспечение информацией научно-исследовательских и проектных разработок, связанных с созданием новой энергетической техники, совершенствованием методов и средств планирования и управления энергетическим хозяйством. Наиболее простым направлением анализа является исследование структуры приходной и расходной частей баланса и тенденций её изменения. Изучение структуры энергетического баланса позволяет объяснить различия в уровнях энергопотреб-ления и эффективности использования ресурсов по отдельным предприятиям. Эффективным направлением исследования энергетических балансов является метод, основанный на расчёте коэффициентов полезного использования (К.П.И.) отдельных энергоносителей и всего энергетического хозяйства предприятия. Расчёт К.П.И. проводится по данным расходной части баланса, составленного по целевым расходам топлива и энергии. Следующее направление анализа энергетического баланса промышленного предприятия заключается в определении связи энергетики с основными показателями хозяйственной деятельности и оценке взаимного влияния энергетики и экономики производства. Это направление анализа предусматривает расчёт обобщённых энерго-экономических характеристик предприятия, из которых наиболее важными являются: электро- и энерговооружённость труда; энерго-, электро- и теплоёмкость продукции; энерго-, электро- и теплооснащённость основных производственных фондов; тепло-электрический и электротопливный коэффициенты и ряд других показателей. Общую эффективность хозяйственной деятельности предприятия характеризуют три показателя: производительность труда, рентабельность, фондовооружённость. В нормальных условиях работы предприятия они должны иметь тенденции к росту. Если электровооружённость труда на отдельном предприятии превышает среднеотраслевой уровень, то причинами этого могут быть: более высокий, чем средний, уровень техники и организации производства, больший удельный вес электроэнергии в технологическом энергопотреблении (например, за счёт замены пламенных печей электропечами). В этом случае следует провести экономический анализ целесообразности такой замены энергоносителей. Более низкая электровооружённость труда может иметь ряд причин, которые целесообразно объединить в три группы: - общепроизводственные, сюда относятся: низкий уровень механизации вспомогательных, сборочных, наладочных работ и ремонтов; большой возраст основных фондов, препятствующий комплексной механизации и рациональной организации производства; - энергетические, например, широкое применение топлива в высокотемпературных процессах; наличие парового привода в силовых процессах (паровые молоты, прессы, паровозные краны, маневровые паровозы), низкая степень низкая степень электрификации среднетемпературных производственных процессов и т.п.; - электрические, например, недостаточный уровень электропотребления из-за слабого развития вентиляции, кондиционирования воздуха, освещения и т.п.; недостаточная мощность электроснабжения и другие факторы. Электрификация народного хозяйства неразрывно связана с техническим прогрессом, поэтому коэффициент электрификации должен постепенно расти. Снижение коэффициента электрификации может происходить по тем же причинам, что и показатели электровооружённости труда. При систематическом снижении обоих показателей необходимо проводить тщательный анализ вызывающих их причин. 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 Конструктивные элементы тепловых сетей. Компенсаторы. 2 Прокладки тепловых сетей. Прокладка теплопроводов в особых условиях. 3 Трасса и профиль тепловой сети. 4 Назначение тепловой изоляции и требования к материалам. |