Регуляторы потока отопительных систем
В отопительных системах традиционного типа используют регуляторы потока, к которым относятся следующие элементы:
— проходные краны, снабжённые дросселями;
— регуляторы расхода, которые автоматически ограничивают расход воды до нужного значения;
— регуляторы давления, которые поддерживают нужный уровень перепада давления в термостатах.
Задвижкой является элемент, который составляется из шпинделя и корпуса. В нижней части задвижки монтируются диски затвора. Поворот маховика в конструкции затвора перемещает шпиндель вниз либо вверх внутри корпуса. В процессе опускания шпинделя затворные диски раздвигаемы клином. При этом полностью прекращается поток теплоносителя.
Задвижки используют для того, чтобы было возможным отключение отдельного участка отопительной системы. В связи с такой необходимостью задвижки монтируются почти на всех участках трубопровода системы отопления. В том числе задвижками снабжаются подводки к водонагревательным котлам.
Балансировочные клапаны и дроссельные шайбы применяют для того, чтобы автоматически поддерживать постоянную разность давления в системах отопления двухтрубного типа. Эти элементы управления потоком теплоносителя также требуются для автоматической стабилизации расходования воды в системах отопления однотрубного типа.
Краны с дросселями и проходные краны монтируются на стояках, магистралях и подводках к приборам отопления. Проходные краны работают так же, как и задвижки. Однако конец шпинделя у них соединяется с золотником. Когда шпиндель опускается, то прокладка золотника плотно прикрывает отверстие, имеющееся в корпусе крана. При этом движение теплоносителя через узел прекращается. Проходные краны с дросселями в настоящее время становятся популярными. Вызвано это тем, что они обладают значительными достоинствами в сравнении с балансировочными клапанами.
Балансировочные клапаны — это дросселирующие устройства, которые используемы при регулировке водной отопительной системы в процессе монтажа. Цель этих устройств — обеспечение правильного распределения потока теплоносителя. У балансировочных клапанов несколько функций. Это, кстати, их главное положительное свойство. Балансировочные клапаны способны регулировать расход теплоносителя, работать в режиме задвижки, а также замерять уровень температуры и перепада давления теплоносителя.
Есть модели балансировочных клапанов, которые оснащаются приспособлением для дренажа системы отопления, который происходит при сливе теплоносителя из неё. При всей массе своих преимуществ, балансировочные клапаны весьма недороги.
Однако, у балансировочных клапанов также имеются недостатки:
— сложности сервисного обслуживания;
— дорогостоящая аппаратура, которая необходима для настраивания клапана.
Балансировочные клапаны изготавливаются со следующими соединениями: фланцевыми, резьбовыми, комбинированными, сварными. Они могут, в отличие от термостата, монтироваться в любом из положений. Однако нижнее расположение входа измерителя, всё-таки, более удобно при эксплуатации. Поток сквозь клапан должен производится в направлении, которое указывается стрелкой на корпусе.
Шаровые краны. Такие краны ныне заменили практически все другие подобные устройства (например, вентили). Они используются как в отопительных системах, так и в системах горячего и холодного водоснабжения. Исходя из простоты внутреннего обустройства, они более надёжны и совершенны, нежели другие виды запорно-регулирующих аппаратов.
Шаровой кран представляет собой устройство, которое составляется из корпуса. Внутри корпуса есть шар, наделённый отверстием в виде цилиндра. Этот шар окружён рядом тефлоновых колец. Шток крана выполняется в виде бабочки либо рычага. Шар вращается вокруг своей оси с помощью штока. Сальник штока, который является самым важным элементом крана, может быть разборной и неразборной конструкции.
Есть мнение, что шаровой кран, который выполнен с разборным сальником, является лучшим. Конечно, такой кран, в случае протечки, можно довольно быстро демонтировать, разобрать и починить. Однако кран, у которого сальник выполнен в виде неразборной конструкции, гораздо надёжнее, а также имеет больший срок службы и меньшую вероятность наработки на отказ. Следовательно, в нём намного реже происходят протечки: он герметичен.
Шаровые краны по пропускной способности разделяют на:
— стандартные — с величиной прохода порядка 70-80%;
— неполнопроходные — с величиной прохода около 40-50%;
— полнопроходные — величина прохода лежит в пределах 90-100%.
Из-за того, что шаровые краны могут быть настроены лишь на положения «открыто» и «закрыто», их не рекомендуют устанавливать на подводах к приборам отопления.
Регулируемая дроссельная шайба — эффективное решение для проведения качественной наладки тепловой сети
Г.В. Сорокин, инженер, В.В. Юрепин, заместитель главного энергетика,
ОАО «ВолгоградНефтеМаш», г. Волгоград
Особенности наладки тепловой сети
Одна из задач любой организации, занимающейся эксплуатацией систем теплоснабжения, является проведение наладки тепловой сети. Наладка любой тепловой сети состоит из следующих основных этапов, которые, в свою очередь, имеют свои особенности.
Этап 1. Разработка мероприятий по регулировке теплопотребляющих систем.
На практике не существует двух одинаковых систем теплоснабжения, но есть общие закономерности. Как правило, в 90% случаев для проведения первого этапа достаточно выполнить гидравлический расчет тепловой сети.
Сегодня доступны на выбор разные варианты проведения гидравлического расчета.
1. Вручную без вычислительной техники при использовании соответствующей справочной литературы шаг за шагом по участкам выполнить расчеты. В случае неудовлетворительных результатов расчета поменять параметры и опять пересчитать. И так методом последовательных приближений, наконец-то, получить теоретическое состояние тепловой сети на данный момент времени. Главные недостатки этого варианта — он очень трудоемкий и длительный.
2. Приобрести дорогостоящую программу для ЭВМ, которая может сосчитать абсолютно любые характеристики сети. Потратить определенное время на ее изучение. Ввести всевозможные параметры тепловой сети и за несколько минут получить результаты расчетов.
3. Обратиться к организациям, оказывающим услуги по проведению гидравлического расчета тепловых сетей через Интернет (сайт) или предоставляя доступ за отдельную плату к собственным программам для расчета необходимых параметров (что оказывается значительно дешевле, по сравнению с вариантом 2).
В принципе, все равно, как будет сделан этап 1, т.к. он сам по себе в отдельности не решает поставленной цели наладки тепловой сети. При этом точный расчет возможен только при условии введения достоверных входных параметров тепловой сети, основными из которых являются: длины участков; внутренние диаметры труб; шероховатость всех труб; тепловые нагрузки всех потребителей; все местные сопротивления; теплопотери по всем участкам.
Какой бы вариант расчета не был бы выбран, все равно точность расчета будет ±20-25%. А этого недостаточно, чтобы все заработало с первого раза. Поэтому лучше выбрать третий вариант проведения расчета — с наименьшими затратами времени и средств. А последствия некоторых упрощений, принятых при расчете, попытаться исправить на следующих этапах.
Этап 2. Определение готовности к регулировке теплопотребляющих систем.
При реализации данного этапа существует несколько вариантов установки дроссельных шайб.
1. Не очень доверяя проведенным расчетам, кое-где установить дроссельные шайбы. При этом диаметры отверстий будут округлены до имеющихся в распоряжении сверл в большую сторону. Если Вы пойдете по такому пути, считайте что Вы «похоронили» наладку теплосети. Лучше вообще не устанавливать эти шайбы.
2. Строго следуя рекомендациям этапа 1, изготовить дроссельные устройства с расчетными диаметрами отверстий. Затем «с боем» их все установить. Почему «с боем»? Потому что, как правило, те, кто непосредственно ставит дроссельные устройства, не понимают, зачем надо установить такое большое количество дроссельных шайб, считая, что установив штук 100 шайб, десяток можно и пропустить. В этом случае шанс успешно провести наладку тепловой сети достаточно высок. Отклонения согласно расчетам будут в пределах ±20-25%.
3. Установить регулируемые дроссельные устройства (аналог балансировочного вентиля, только гораздо дешевле) желательно у большинства потребителей. Может возникнуть вопрос: зачем надо было проводить расчет, если дроссельное устройство регулируемое? Потому что дроссельное устройство регулируется в определенных пределах (например, гидравлический диаметр меняется от 5,5 до 18 мм), поэтому при расчете Вы определяете: попадает ли расчетный диаметр отверстия в указанный диапазон регулировки или нет. Имея достаточно большой диапазон регулировки дроссельных устройств, можно не переживать по поводу точности проведенного расчета. Для того, чтобы быстро и качественно провести наладку тепловой сети, необходимо установить максимально возможное количество регулируемых дроссельных устройств.
Этап 3. Регулировка теплопотребляющих систем.
После запуска системы отопления, проведенные измерения параметров, например, показывают, что у 40% потребителей фактический расход теплоносителя значительно отличается от расчетного. Возникает извечный вопрос: что делать?
1. Если при наладке теплосети использовались только нерегулируемые дроссельные устройства, то последовательность действий следующая. Пересчитать проблемные места. Снять установленные в них шайбы, изменить диаметр отверстий, снова установить шайбы. Повторно провести измерения параметров, результаты измерения которых, скорее всего, покажут, что уже около 20% потребителей «не отрегулированы». При этом времени на третью установку, к сожалению, нет, т.к. отопительный сезон давно уже идет. Кроме этого, сложно объяснить людям, почему сначала диаметр отверстия шайбы был, к примеру, 6,5 мм, затем Вы сделали его 8,1 мм, а теперь хотите поставить на 7,3 мм. Приходится оставлять все, как есть, до конца отопительного периода, так и не доведя до конца регулировку, уговаривая себя или заказчика, что все хорошо и лучше просто невозможно было сделать.
2. Если при наладке использовались регулируемые дроссельные устройства, то ничего не надо пересчитывать. В течение некоторого времени (зависит от нагрузки и инерционности отопительной системы потребителя) на каждом объекте, где фактический расход не совпадает с расчетным, не отключая его от отопительной нагрузки, произвести регулировку дроссельного устройства, добиваясь необходимых параметров температуры и расхода. После чего регулируемые дроссельные устройства пломбируются и фиксируются их параметры установки. В этом случае наладка тепловой сети может быть завершена в течение нескольких дней.
На практике реальнее всего провести качественную наладку тепловой сети только с применением регулируемых дроссельных устройств.
В целом, для того чтобы качественно выполнить наладку тепловой сети с минимальными затратами сил и средств:
■ достаточно сделать приближенный гидравлический расчет, не пытаясь усложнять этап 1, т.к. точность расчета все равно будет невелика;
■ необходимо использовать регулируемые дроссельные устройства как можно в большем количестве (по возможности), с помощью которых можно нивелировать точность расчета и реально наладить тепловую сеть.
Регулируемая дроссельная шайба (рис. 1) представляет собой стальной диск толщиной 14 мм, в центре которого сквозное овальное отверстие. Также имеются два диаметрально расположенных штока, выходящих на боковую поверхность диска через уплотнения. Штоки совместно частично перекрывают овальное отверстие. Они имеют возможность радиально перемещаться внутри диска. При перемещении штоков изменяется площадь проходного сечения овального отверстия: при полностью закрытом штоками отверстии проходное сечение аналогично круглому отверстию диаметром 5,5 мм, а при полностью открытом — диаметром 18 мм (как было указано выше). Шайба устанавливается между фланцами. Имеется возможность ограничения перемещения штоков путем опломбирования. Данный тип дроссельных шайб снабжен ключом для регулировки проходного сечения.
Любое предприятие, на котором имеются токарный и фрезерный станки, может самостоятельно изготовить такие регулируемые дроссельные шайбы (в случае нашего предприятия, шайбы были изготовлены из имеющихся неликвидов — прим. авт.).
Назначение. Регулируемая дроссельная шайба предназначена для наладки без разгерметизации систем теплоснабжения зданий и сооружений с целью обеспечения в них расчетного расхода теплоносителя. Шайба позволяет менять и фиксировать свою пропускную способность.
По своему назначению регулируемая дроссельная шайба аналогична ручному балансировочному клапану MSV-F2 за исключением возможности использования в качестве запорной арматуры.
Немного экспериментов. Представим себе регулируемую дроссельную шайбу в виде набора обычных дроссельных шайб. То есть при полностью введенных штоках эта шайба будет иметь минимальное отверстие, в промежуточных положениях штоков — шайбы с различными отверстиями больше минимального, а при полностью выведенных штоках — шайба с максимальным диаметром отверстия (приведенным). Осталось определить эти диаметры.
Проведем серию измерений расхода и перепада давлений на регулируемой дроссельной шайбе при перемещении штоков с шагом 5 мм. При полностью введенных штоках габаритный размер A=160 мм, а при полностью выведенных A=190 мм (рис. 2).
При перемещении штоков проходное сечение будет менять свою форму, как показано на рис. 3.
При введенных штоках теплоноситель проходит по двум щелевым каналам, а при полностью выведенных — через овальное отверстие.
Затем подставляя серию замеров в формулу DπP=10.(G 2 /ΔH) 0,25 (где G — измеренный расход через дроссельное устройство, т/ч; ΔΗ — перепад давлений, м), получаем значения приведенных диаметров D^ (мм). В результате, мы получили соответствие пропускной способности регулируемой дроссельной шайбы при различных положениях штоков пропускной способности обычных дроссельных шайб (табл. 1).
Таблица 1. Результаты экспериментов по определению диаметра отверстия (приведенного) шайбы.
Данная регулируемая дроссельная шайба при изменении габаритного размера от 160 до 190 мм, который измеряем кронциркулем, аналогична простым шайбам в диапазоне отверстий от 5,5 мм до 18 мм.
На рис. 4 приведена номограмма настройки регулируемой дроссельной шайбы.
Сравнение. В табл. 2 приведены сравнительные характеристики простой дроссельной шайбы, регулируемой дроссельной шайбы и балансировочного клапана типа MSV-F2.
Таблица 2. Сравнительные характеристики простой дроссельной шайбы, регулируемой дроссельной шайбы и балансировочного клапана типа MSV-F2.
Никто не оспаривает преимуществ балансировочных клапанов. Если бы они еще стоили раза в три-четыре меньше. Но из-за высоких цен многие организации вынуждены проводить наладку тепловых сетей по старинке с использованием простых шайб.
Регулируемую дроссельную шайбу можно рассматривать как бюджетный вариант при наладке тепловых сетей. Мы получаем практически те же возможности, что и при использовании балансировочных клапанов в совокупности с простотой монтажа обычной дроссельной шайбы.
Пример использования. С 2009 по 2011 гг. ОАО «ВолгоградНефтеМаш» провело наладку тепловой сети.
Первый этап был выполнен с использованием интернет-сервиса «Гидравлический расчет тепловой сети» (www.tesey.listkom.ru).
На втором этапе было установлено более 300 простых дроссельных шайб и более 200 регулируемых.
При проведении третьего этапа наладочных работ были выявлены отклонения расчетных и фактических расходов теплоносителя. В основном отклонения были из-за неправильного определения отопительных характеристик калориферов. Благодаря использованию регулируемых дроссельных шайб, удалось в короткие сроки провести наладку систем отопления. За отопительный период 2010-2011 гг. ни одна регулируемая дроссельная шайба не засорилась и не протекла по уплотнениям.
