Расчёт дроссельной шайбы (диафрагмы)

Расчёт дроссельной шайбы выполняется для определения диаметра отверстия диафрагмы, которая на расчётном расходе воды обеспечит заданное снижение давления.

Дроссельная шайба (диафрагма) — предназначена для дросселирования избыточного напора в системах с постоянным гидравлическим режимом и широко применялась в тепловых сетях для гидравлической балансировки, но с появлением обязательных требований по оборудованию тепловых пунктов автоматическими регуляторами, дроссельные диафрагмы утратили свою актуальность.

Это объясняется тем, что с изменением расхода воды перепад на шайбе изменяется по квадратичному закону, то есть увеличение расхода в 2 раза влечёт за собой рост перепада на диафрагме в 2² = 4 раза, а сокращение расхода в 3 раза понизит дросселируемое давление на шайбе в 3² = 9 раз.

В современных системах теплоснабжения с изменяющимся расходом применяют автоматические регуляторы перепада давления, которые способны обеспечить стабильный гидравлический режим независимо от колебаний давления в тепловых сетях и работы регулирующего клапана, а также не допустить превышения договорного расхода теплоносителя.

Современным аналогом для систем с постоянным гидравлическим режимом является балансировочный клапан, сопротивление которого может изменяться ручной регулировкой, а заданная настройка опломбирована.

Несмотря на это, дроссельные диафрагмы всё ещё применяют из условий снижения капитальных затрат или по консервативным требованиям чиновников старой закалки в теплоснабжающих организациях.

Расчёт диаметра отверстия дроссельной шайбы

D = 10 *(G²/dP) 0.25 , мм

• G – объёмный расход воды, м³/ч;
• dP – падение давления на диафрагме, м.вод.ст.

Установка дроссельных шайб на систему отопления в Перми

Услуги шайбирования системы отопления и теплоснабжения в Перми и Пермском крае. Дроссельные шайбы устанавливаются в тепловых пунктах многоквартирных домов, производственных предприятиях, школах. Шайбы размещают между фланцами трубопровода в узле управления. Инициатором шайбирования тепловых сетей выступает теплоснабжающая организация.

Пермская сетевая компания ПАО «Т плюс», ООО «ПСК» (г. Пермь)

Городское коммунальное и тепловое хозяйство ПМУП «ГКТХ» (г. Пермь)

ООО «Новая городская инфраструктура Прикамья» ООО «НОВОГОР-Прикамье» (г. Пермь)

ОАО «ЗАКАМСКАЯ ТЭЦ № 5» (г. Краснокамск)

ОАО ООО «ИСП» ИнвестСпецПром (г. Чайковский)

ЗАО «БСК» Березниковская сетевая компания (г. Березники)

ПАО «Уралкалий», ООО «Соликамская ТЭЦ», МУП «Теплоэнерго» (г. Соликамск)

Котельные — № 1, 5, 8, 9, 12, 13, 17, 20, 25, 26, 27, 28, 29, 31, 32, 33, 34, 35, 37, 39 (г. Кунгур)

АО «Интер РАО-Электрогенерация» (г. Добрянка)

Дроссельная шайба системы отопления (диафрагма).

Диафрагма предназначена для снижения избыточного давления в системах с постоянным гидравлическим режимом и широко применяется в системе теплоснабжения для гидравлической балансировки.

Монтаж шайбы осуществляется на трубопроводе между фланцами.

В системах с постоянно меняющимся расходом теплоносителя рекомендуется применять регуляторы перепада давления, которые способны обеспечить стабильный гидравлический режим независимо от колебаний давления в тепловых сетях и работы автоматических систем регулировки потребления теплоносителя, а также не допустить превышения договорного расхода теплоносителя через свои узлы учёта.

Необходимость применения регуляторов перепада давления объясняется тем, что с изменением расхода воды перепад на шайбе изменяется по квадратичному закону, то есть увеличение расхода в 2 раза влечёт за собой рост перепада на диафрагме в 2² = 4 раза, а сокращение расхода в 3 раза понизит дросселируемое давление на шайбе в 3² = 9 раз.

Изменяющийся расход в тепловой сети, связан с автоматическими регуляторами потребления тепловой энергии, установленные на соседних зданиях, находящихся на одной линии теплоснабжения. Во время закрытия регулирующих клапанов САР, давление в теплотрассе повышается. Дома не оборудованные автоматикой отопления вынуждены прокачивать избыточный расход через себя.

Современным аналогом для систем с постоянным гидравлическим режимом является балансировочный клапан, сопротивление которого может изменяться ручной регулировкой, а заданная настройка опломбирована.

Получить бесплатную консультацию теплотехника!

Шайбирование системы отопления.

Установка дроссельных шайб на теплотрассах теплоснабжающих организаций производится с целью распределить потоки теплоносителя между потребителями в соответствии с их потребностями. Без регулирования горячая вода от источника тепла большей частью поступает в здания, находящиеся вблизи котельной. Оставшийся небольшой объем воды направляется на периферию. Удаленным зданиям тепла не хватает, они мерзнут, тогда, как в близлежащих зданиях наблюдается перетоп. Люди, открывая форточки, буквально отапливают улицу.

Шайбы бывают подпорными и ограничительными

Ограничительная — чтобы погасить избыточное давление, которое представляет собой разность располагаемого давления на вводе и суммарных потерь давления внутренней системы отопления. Устанавливается на подаче.

Подпорная — Если статическое давление обратного трубопровода меньше чем высота здания. Устанавливается на обратке.

Если рассчитанный диаметр шайбы слишком мал, лучше поставить две большего диаметра, их можно разделить — одну на подаче, одну на обратке, опять же принимая во внимание величину давления в сети.

Шайбы устанавливаются и пломбируются теплоснабжающей организацией для балансировки своих тепловых сетей.

Диафрагма на ТЭЦ. Рассказываем, что регулирует температуру в батареях

С наступлением тепла мы начинаем понижать температуру сетевой воды, которая идёт от ТЭЦ в дома. Рассказываем, какой элемент за это отвечает.

Как происходит подогрев воды для отопления квартир?

На ТЭЦ вода нагревается с помощью пара. На выходе из турбины пар нагревает бойлер, а бойлер — воду. В результате с ТЭЦ в город по магистральным трубопроводам поступает горячая вода.

Направление движения пара при открытых диафрагмах
Скачать

Количество пара определяет, насколько горячей вода выйдет с теплоэлектроцентрали. А какое количество пара будет нагревать воду, определяет положение диафрагмы в турбине. Да-да, диафрагма есть не только у человека или внутри фотоаппарата, но и у турбины ТЭЦ.

Как работает диафрагма?

Диафрагма состоит из двух прочных металлических полуколец и направляющих лопаток, через которые проходит пар. Лопатки вращаются как жалюзи и пропускают пар в сетевой нагреватель воды (бойлер). Чем шире открыты лопатки, тем больше пара попадет внутрь, а значит, выше будет температура теплоносителя.

Что происходит с отоплением, если диафрагма ломается?

Диафрагмы установлены внутри турбины по несколько штук, и при поломке одного элемента специалисты выключают весь турбоагрегат. Его нагрузка распределяется по оставшимся на станции генераторам и турбинам. Процесс переключения происходит достаточно быстро — в течение часа, поэтому перепадов в системе отопления жители города заметить не успевают.

За диафрагмами следит машинист блочного щита управления. С помощью специального ключа управления он запускает двигатель, который меняет положение полуколец и лопаток, регулируя направление пара. Чтобы исключить возможность поломки диафрагмы и турбоагрегата в целом, на ТЭЦ проходит ежегодная чистка оборудования и ремонт.

В зимние месяцы загрузка ТЭЦ по теплу доходит до 80%: чем холоднее на улице, тем сильнее закрыты диафрагмы — и тем выше температура теплоносителя. Например, при температуре наружного воздуха –20 °С и ниже на Новосибирской ТЭЦ-5 СГК температура сетевой воды может достигать +114 °С.

Все о дроссельных шайбах

В отопительной системе такая шайба устанавливается на фиксируемый ввод в жилые дома, с их помощью ограничивается объем подаваемого тепла и давления на входе в процессе работы. Именно благодаря шайбе можно соблюдать баланс между давлением и гарантировать стабильную подачу теплоносителя на протяжении всего отопительного сезона. Само устройство внешне напоминает металлический диск с резьбовым отверстием по центру. Его размер выполняется в зависимости от стандартов проекта или технических требований конкретной тепловой системы. Расчеты, имея все формулы под рукой, можно выполнить и самостоятельно. В качестве исходных данных потребуются уникальные данные по отопительным расходам конкретного дома и температурный предел с давлением воды.

Что это такое и для чего нужна?

Дроссельная шайба – очень важная часть отопительной системы, но дело в том, что не все регламентируется простыми и конкретными параметрами ГОСТ. В системе отопления может быть много ответвлений и узлов для абонентов, которым необходима подача тепла. В качестве регулируемого источника отопления служит или находящаяся поблизости котельная, или центральный тепловой пункт. В системах для трубопровода предусмотрена расходомерная часть оборудования, обеспечивающая расчет подаваемого тепла.

Приборы устанавливаются в специальных тепловых камерах и узлах абонентов. Это обязательная часть отопительной системы в каждом жилом доме. Дросселирующая шайба может иметь разные типы конструкции, меняя приход и расход тепла прямо в процессе работы. Это дает возможность использовать её в разных тепловых режимах, а установить такие механизмы можно, не тратя время на разгерметизацию тепловых сетей.

Диафрагма и расчетные шайбы, установленные в каждый абонентский узел резьбовым соединением, существенно помогают снизить тепловые расходы, при этом качество услуг не теряется, а, наоборот, возрастает. Это, в свою очередь, качественно сказывается на работе тепловых магистралей в целом, снижает общую затрату выделяемых ресурсов, включая электроэнергию, так как напряжение по радиаторам распределяется равномерно.

Такая шайба для всех отопительных систем изготавливается исходя из расчетов и формул. По своей форме она напоминает стальной диск, а в качестве исходного материала используется листовой металл, толщина которого может достигать 4 мм или более того. Резьбовое отверстие просверливается по центру, его диаметр согласно государственным стандартам качества не превышает 3 мм. В зависимости от диаметра шайбы меняется и её толщина. Если диаметр равен приблизительно 90 мм, то толщина может достигать 3 мм.

Для каждого изделия параметры рассчитываются индивидуально.

Само отверстие по центру имеет длинную форму и два противоположных штока, которые обеспечивают управление шайбы по бокам. В зависимости от того, где именно они расположены, меняются и особенности конструкции. Если они задвинуты, предел минимального диаметра, который соблюдается при изготовлении, – это 5,5 мм включительно. Соответственно если они выдвинуты наружу, внешний диаметр не должен превышать 18 мм. Регулировка положения шайбы возможна с помощью специального ключа.

Кроме этого, конструкция может предусматривать возможность специальных ограничителей для штоков, чтобы пользователь не мог случайно сдвинуть положение шайбы, тем самым сбить общий баланс тепловой сети. В целом шайбы можно разделить на несколько разновидностей.

• С модифицированной формой корпуса. В таком случае стальной диск ставится совершенно особенным образом. Во время регулировки двигается верхний шток, который провоцирует смещение центрального диска вместе с резьбовым отверстием посередине. Но такая конструкция в несколько раз повышает риск возможности того, что диск заклинит на середине. Самостоятельно его сделать невозможно, так как там много мелких деталей и ключевых узлов, а при использовании некачественных материалов возрастает риск оплавиться конструкции, так как работа так или иначе ведется в условиях высоких температур.

• Ещё один вид конструкции выполняется из нескольких дроссельных деталей. Они обрабатываются особым образом уже на этапах изготовления, детали более плотны во время установки, а их конструкция довольно простая. Шайбы закрепляются в нужном положении с помощью специальных гаек. Они статичны и используются обычно летом, когда не нужно думать о регулировке давления и подаче тепла.

Назначение

Дроссельная шайба выполняет одну конкретную задачу – распределение тепла в системе теплоснабжения. Она также отвечает за регулировку давления, чтобы работа всей системы не давала сбоев. Изготавливаются они по заранее определенным жестким параметрам и тестируются перед использованием. Традиционные шайбы имеют одно резьбовое отверстие по центру и устанавливаются в конкретном месте конструкции.

При изменении параметров потребуются полный перерасчет и установка всех ключевых элементов заново, поэтому ремонт теплоносителя может занять несколько суток.

Как установить?

Помимо установки, очень важно правильно провести расчет – это два ключевых этапа, которым нужно обязательно уделить внимание.

Расчет

Провести расчет для отопительной системы означает учесть не только диаметр отверстия шайбы, но и еще несколько ключевых параметров. Несмотря на то что в расчете давления для воды и для газа используется всего одна-единственная формула, это все равно остается сложным и ответственным процессом. Главную роль здесь будет играть точность исходных данных, которые гарантируют бесперебойный тепловой и гидравлический режимы работы. Исходя из проведенных расчетов изготавливается шайба с необходимыми отверстием и сечением. Расчет может проводится двумя методами:

• вручную;
• с применением специализированного программного обеспечения.

Вручную расчет ведется по формуле Д=10х ?Р/ ΔН, где операнд «P» определяет тепловой расход при воздействии максимальной температуры в обоих вариантах трубопровода – подающем и обратном, а второй определяет напор, который может погасить диафрагма в данной системе. Диаметр шайбы в таком случае, согласно государственным стандартам качества, в любом случае не будет меньше 3 мм. Если отверстие будет ниже, а сам диаметр меньше, есть вероятность засора его мелкими частицами. Чаще всего это ржавчина, а после засора система отопления в жилом доме не будет работать, вообще, и всю работу придется начинать полностью заново, с предварительным удалением всей воды из тепловой сети.

Что касается основных параметров, то тот же общий расход воды можно взять из проектной документации. Для установления этого параметра мастер проводит целый ряд необходимых испытаний. Он также прописан в договорах на услуги теплового снабжения жилого комплекса.

Дросселируемый напор, который гасится диафрагмой, рассчитывается из разницы давления между подающим и обратным давлением в трубах. Строго говоря, это минимальный и максимальный показатель внутридомовых труб. Учитывается и гидравлическое сопротивление, где суммируется вся потеря напора в тепловых сетях. Гидравлический расчет всегда является первым этапом, и для каждой системы он проводится отдельно согласно ряду обязательных к выполнению рекомендаций:

• напор воды при включении должен составлять не менее 6 м;
• перед расчетами учитывается параметр гидропотерь в 1-2 м включительно;
• размер шайбы всегда определяется предварительно и с учетом возможных гидропотерь, чтобы в итоге она прилегала максимально плотно;
• максимальный напор не должен превышать параметра в 40 м;
• отверстие шайбы всегда немного больше, чем отверстие узла, прокручиваться при этом она должна ровно и свободно.

Если расчеты необходимо выполнять в большом количестве, то лучше выполнять их с помощью специального программного обеспечения. Здесь от пользователя требуется только установить необходимые параметры и дождаться результата. Расчеты, согласно формулам и циклу, будут проведены автоматически.

Установка

Как установить шайбу правильно? После выполнения расчетов и соответствия размеров остается только приложить её к нужному отверстию, закрепив её положение с помощью гайки. Закрепление должно быть максимально плотным, чтобы отопительная система работала. Стоит проверить надежность крепежа перед запуском системы!

Наладка

Наладка тепловой сети происходит в несколько ключевых этапов. В самом начале ведется разработка плана по регулировке тепловой системы. Здесь нужно помнить, что каждая тепловая система, по сути своей, уникальна, даже если в ней неизменно будут соблюдаться все государственные стандарты мирового качества. Именно благодаря им между системами есть несколько основных закономерностей, но это не исключает необходимости проводить гидравлический расчет сети в самом начале работы. Способов расчета в данном случае существует несколько.

• Вручную без использования автоматизированных систем вычислительной техники. Расчеты потребуют предельной внимательности и будут касаться каждого участка тепловой сети. Результаты расчетов в данном случае имеют чисто теоретическую подоплеку, а любая ошибка может повлечь за собой неправильную оценку всего состояния тепловой сети в целом.
• Второй способ представляет собой практически все то же самое, но здесь можно использовать числовые ЭВМ и получить результаты расчетов всего за несколько минут. Ошибку здесь можно допустить, только если неправильно задать исходные параметры в вычислительную программу.
• В расчетах могут помочь и специализированные организации, которые гарантируют качество предоставляемых услуг и быстрый расчет с помощью специализированного программного обеспечения.

Но первый этап – только подготовка к наладке тепловой сети в целом. Он очень важен с точки зрения организации работы всей системы. Нельзя исключать вероятность ошибки, так что расчеты необходимо перепроверять перед тем, как перейти к следующему этапу.

На втором этапе определяется вариант и возможность установки дроссельных шайб на теплосеть. Для этого у мастера тоже есть несколько возможных выборов.

• Согласно расчетам установить шайбы в стандартных местах – на входах и выходах регулировки давления. Но такое решение подойдет далеко не для всех тепловых сетей, некоторые могут просто перестать работать, и все придется начинать заново.
• Изготовить и установить шайбы согласно расчетам. Здесь строго регулируется не только их размеры, место установки, но и количество. Ни в коем случае не рекомендуется уменьшать его или увеличивать, чтобы соблюсти загрузку сети.
• Установить балансировочный вентиль или дроссельную шайбу – сложный выбор для пользователя. Но стоит учесть, что более дешевый аналог может просто не подойти чисто физически исходя из расчета отверстия. Установка должна быть максимально точной и с соблюдением диапазона, и лучше, если у человека уже будет в этом хотя бы небольшой опыт.

После этого система отопления запускается и тестируется непосредственно перед следующим этапом. И если показатели отличаются от тех, что показаны в расчетах, у мастера может быть несколько выходов из создавшегося положения.

• При использовании нерегулируемых устройств лучше пересчитать все проблемные участки, где замечается сбой давления или температуры. Если нет времени проводить полную переустановку, можно попробовать сбалансировать систему дополнительными шайбами с конкретной под ситуацию резьбой, чтобы выставить давление на оптимальный уровень. Полная переустановка возможна только в конце отопительного сезона, так как обслуживание абонентов в этот период становится невозможным.
• Все гораздо проще, если в конструкции использовались регулируемые шайбы. В таком случае полный перерасчет и переустановка не требуется, и можно легко отрегулировать отдельно каждый проблемный участок, а после этого проверить все возможные параметры.

Регулируемые устройства можно и нужно использовать, так как они гораздо эффективнее для любой тепловой сети, а учитывая, что на первом этапе точность расчетов все равно будет спадать примерно на треть, это уже качественный выход из положения!

О том, как правильно рассчитать размер дроссельных шайб, смотрите в следующем видео.