Гидравлическая устойчивость систем теплоснабжения
Под гидравлической устойчивостью понимают способность системы сохранять постоянный расход теплоносителя на абонентских вводах при изменении условий работы других потребителей. Гидравлическая устойчивость количественно оценивается коэффициентом гидравлической устойчивости
, (6.2)
где G¢, G макс – соответственно расчетный и максимально возможный расход сетевой воды на абонентском вводе.
Коэффициент гидравлической устойчивости У=1 может быть в принципе достигнут установкой на вводах регуляторов расхода, автоматически обеспечивающих постоянство расхода воды в абонентских системах. В реальных условиях эксплуатации У¹1. В неавтоматизированной системе любые переключения в сети изменяют расходы воды у абонентов. Так, например, при отключении части нагрузки расход воды в тепловой сети уменьшается, что приводит к снижению потерь давления в сети и к росту располагаемых давлений на вводах. Расход воды у оставшихся абонентов возрастает. Отклонение фактического расхода от расчетной величины вызывает гидравлическую разрегулировку абонентских систем. Максимальная разрегулировка абонентской системы произойдет в том случае, когда останется включенным только один потребитель. Падение давления в сети при этом будет настолько незначительным, что, пренебрегая им, можно принять располагаемый перепад давлений на вводе равным расчетному давлению сетевого насоса. Тогда, заменив в равенстве (6.2) отношение расходов воды отношением потерь давления, получим
, (6.2)
где DРаб – располагаемое давление воды; DРс – потери давления в сети при расчетном режиме; Рн = DРаб+DРс – давление сетевого насоса.
Из выражения (6.2) следует, что гидравлическая устойчивость системы повышается с уменьшением потерь давления в магистральных сетях и с увеличением гидравлического сопротивления абонентских установок. С этой целью целесообразно уменьшение диаметров вводов, установка на вводах дроссельных шайб. Задвижки на магистральных трубопроводах должны быть полностью открыты.
Некоторые случаи разрегулировки сети приведены на рис. 6.2.
При частичном прикрытии запорной арматуры на вводе в здание или полном отключении абонента характеристика сопротивления сети увеличивается, что приводит к снижению общего расхода воды в системе. Потери давления на участке от источника теплоснабжения до отключенного абонента 3 уменьшаются, в результате чего возрастают давления на вводах (рис. 6.2, а). Расход воды у всех оставшихся абонентов возрастает. Такая разрегулировка, когда знак изменения расходов у всех абонентов одинаков, называется соответственной. При количественной оценке разрегулировки отношение расходов воды зависит только от характеристики сопротивления сети на участках от абонента 4 до конечной точки сети. Поэтому при изменении характеристики сопротивления на каком-либо участке сети у всех абонентов, расположенных между этим участком и концевой точкой сети, степень изменения расхода одинакова. Такая разрегулировка называется пропорциональной. Она имеет место у абонентов 4, 5, 6. У абонентов, расположенных между источником теплоснабжения и местом изменения сопротивления, происходит непропорциональная разрегулировка, причем чем ближе абонент расположен к источнику теплоснабжения, тем меньше изменение перепада давлений и, следовательно, расхода. Ближайшие к ТЭЦ абоненты обладают, как правило, большей гидравлической устойчивостью.
Увеличение давления сетевого насоса (рис. 6.2, б) при неизменной характеристике сопротивления сети приводит к пропорциональному росту располагаемых давлений на вводах. В системе происходит соответственная пропорциональная разрегулировка.
Рис. 6.2. Изменения пьезометрических графиков тепловой сети при регулировании:
а – местном на абонентском вводе; б – центральном; в – местном на обратном трубопроводе; прямая линия – расчетный режим; пунктирная линия – измененный режим
Если частично прикрыть задвижку на магистральном трубопроводе, то общий расход воды в системе сократится. Однако изменение расходов воды у абонентов будет неодинаковым. Так, частичное прикрытие задвижки на обратной магистрали (рис. 6.2, в) сокращает расход сетевой воды и потери давления в сети. Располагаемые давления на вводах абонентов, расположенных между источником теплоснабжения и задвижкой, увеличиваются. Поэтому расходы воды у абонентов 1 и 2 возрастают. Повышение давления в обратной магистрали перед задвижкой приводит к уменьшению располагаемых давлений у абонентов, находящихся перед задвижкой. Расходы воды в абонентских системах 3 – 6 уменьшаются. В системе происходит несоответственная разрегулировка, при которой знак изменения расходов у абонентов неодинаков.
Гидравлическая устойчивость систем теплоснабжения
Влияние изменения расхода воды в тепловой сети на изменение гидравлического режима м/б уменьшено при повышении гидравлической устойчивости сети и системы вцелом (вкл.Абонентов).
Гидравлическая устойчивость – это способность системы сохранять заданный гидравлический режим при изменении внешних воздействий (расхода, перепадов давления).
Можно характеризовать гидравлическую устойчивость коэффициентом гидравлической устойчивости: 
Максимальный коэффициент гидр. Устойчивости = 1. Расход воды будет неизменным, если будет регулятор (но в приделах, допустимых для регулятора).
Макс. Гидр устойчивостью будет обладать система с регулятором на вводе (А=1).
В этих системах с регуляторами расхода не будет влиять на расход воды у абонентов
При отсутствии авторегуляторов на ЦТП у абонентов с изменением гидр режима в сети – гидравлический режим абонентских установок также изменяется, т.к. изменяется расход у потребителей. В этом случае коэффициент гидравлической устойчивости отличен от 1. При отключении части абонентов от сети возрастает сопротивление сети, уменьшается расход сети, возрастают располагаемые напоры по сети и у оставшихся абонентов, т.е. происходит разрегулеровка.
Если отключить всех, кроме одного абонента, сопротивление сети возрастает максимально, расход воды значительно уменьшается. Кривая будет пологая.
Если взять 2 одинаковой сети, то та система будет обладать большей гидравлической устойчивостью, у которой абоненты будут иметь большее сопротивление. Поэтому в абонентских системах все избытки располагаемых давлений должны гаситься в соплах элеваторов, в клапанах регуляторов или диафрагмах на вводах.
Для обеспечения надежной работы ТС и абонентских систем необх. Ограничивать изменения расходов в теплосети (для поддержания постоянного гидравлического режима). Это осуществляется регулированием давления в определенных местах теплосети путем организации подпитки системы.
Регулирование давления осуществляется в так называемых нейтральных точках – точках пересечения статической линией линии динамического давления в обратном трубопроводе ТС.
N – нейтральная точка (располагается в тепловом районе).
На практике эту нейтральную точку переносят на станцию путем устройства обводной линии у сетевых насосов. Путем открытия задвижек (у СН) статическая линия может устанавливаться на определенный уровень.
Регулирование статич уровнем осуществляется след образом:
· При понижении давления в т. N уменьшается давление на клапан регулятора подпитки, клапан приоткроется – увеличивая подпитку. Подпитка увеличивается до установления заданного статического напора или напора в т. N.
· При увеличении статического давления (или давл в т. N) подпитка будет уменьшаться до полного закрытия клапана РП. При дальнейшем повышении давления в т. N срабатывает РД путем сброса части воды.
Подпитка ТС, схема подпитки
Для обеспечения надежной работы ТС и абонентских систем необх. Ограничивать изменения расходов в теплосети (для поддержания постоянного гидравлического режима). Это осуществляется регулированием давления в определенных местах теплосети путем организации подпитки системы.
Регулирование давления осуществляется в так называемых нейтральных точках – точках пересечения статической линией линии динамического давления в обратном трубопроводе ТС.
N – нейтральная точка (располагается в тепловом районе).
На практике эту нейтральную точку переносят на станцию путем устройства обводной линии у сетевых насосов. Путем открытия задвижек (у СН) статическая линия может устанавливаться на определенный уровень.
Регулирование статич уровнем осуществляется след образом:
· При понижении давления в т. N уменьшается давление на клапан регулятора подпитки, клапан приоткроется – увеличивая подпитку. Подпитка увеличивается до установления заданного статического напора или напора в т. N.
· При увеличении статического давления (или давл в т. N) подпитка будет уменьшаться до полного закрытия клапана РП. При дальнейшем повышении давления в т. N срабатывает РД путем сброса части воды.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.
Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Гидравлическая устойчивость тепловых сетей и пути её повышения.
Диаметры теплопроводов и оборудования тепловой сети должны быть подобраны так, чтобы при переменных гидравлических режимах во все тепловые пункты и абонентские системы подавались расходы воды в соответствии с их тепловыми нагрузками. Методы обеспечения требуемых гидравлических режимов зависят от того, автоматизирована система теплоснабжения или нет.
Если система теплоснабжения автоматизирована, тогда при переменных гидравлических режимах автоматические регуляторы давления, расхода и температуры обеспечивают подачу потребителям необходимого количества теплоносителя. При разработке гидравлического режима необходимо обеспечить лишь одно главное условие: располагаемые напоры перед абонентами и тепловыми пунктами в любом случае должны быть не менее необходимых из условия нормальной работы теплопотребляющих установок. Если располагаемые напоры оказываются больше минимально необходимых, тогда избыточный напор будет дросселироваться на клапанах регуляторов и потребители получат необходимое количество воды. Если же располагаемые напоры будут недостаточны, тогда клапаны регуляторов полностью откроются и регуляторы превратятся в постоянные гидравлические сопротивления. Регулирование подачей теплоносителя прекратится и абоненты будут получать расходы воды в зависимости от соотношения гидравлических сопротивлений элементов тепловой сети, а не в зависимости от их тепловой нагрузки.
Если система теплоснабжения не автоматизирована, тогда потокораспределение в сети зависит только от ее конфигурации, гидравлических сопротивлений элементов и условий питания. Закрытая тепловая сеть представляет собой замкнутую кольцевую систему, расходы воды в элементах которой определяются обычными методами расчета кольцевых сетей. При включении в систему или выключении из нее отдельных потребителей, а также при изменении гидравлических сопротивлений потребителей в тепловой сети возникает разрегулировка, захватывающая всех потребителей системы. Это является следствием одного из основных свойств кольцевых сетей: изменение гидравлического сопротивления одного из элементов сети влечет за собой перераспределение потоков во всей системе.
С позиций изучения гидравлического режима систему теплоснабжения следует разделить на две части: тепловые сети, по которым движется и распределяется теплоноситель, и абоненты. Каждая из этих частей характеризуется своим гидравлическим сопротивлением. Напор, развиваемый сетевым насосом, Нн расходуется на преодоление .этих гидравлических сопротивлений ( 
Нсети и Наб). В зависимости от числа включенных в сеть абонентов расход воды в сети может изменяться от максимального до минимального. Соответственно и потери напора в сети будут изменяться от расчетных до минимальных. В предельном случае, когда все абоненты, за исключением одного,.отключены от сети, расход воды по сети практически будет равен нулю. Таким образом, в пределе, если считать приближенно, что насос развивает постоянный напор (Нн = const), располагаемый напор перед абонентами будет изменяться от Н1 = Нсети + Наб до Н2 = Наб . Это приведет к соответствующему изменению расхода воды у абонентов, т. е. разрегулированию системы. Очевидно, что чем меньше Нсети по сравнению с Наб, тем меньше разрегулирование системы, т. е. тем она более гидравлически устойчива. Если потери напора в сети ничтожно малы, что возможно при очень больших диаметрах теплопроводов, тогда система будет обладать очень высокой гидравлической устойчивостью. Однако такая система будет характеризоваться значительными капитальными вложениями, так как наиболее дорогая часть системы — тепловая сеть — выполняется с большими диаметрами. Повысить гидравлическую устойчивость системы можно путем увеличения напора сетевого насоса без изменения диаметров сети. Но в этом случае увеличится расход энергии на перекачку теплоносителя.
Следовательно, повышение гидравлической устойчивости системы теплоснабжения требует дополнительных затрат. Вместе с тем для неавтоматизированных систем повышение их гидравлической устойчивости является единственным эффективным средством, обеспечивающим требуемые гидравлические режимы при переменных условиях работы, а следовательно, и подачу потребителям расходов воды в соответствии с их тепловыми нагрузками.
Количественно гидравлическую устойчивость системы оценивают коэффициентом гидравлической устойчивости:
где Наб — потери напора в абонентской системе, включая потери в соплах элеваторов и дроссельных диафрагмах; Нсети — потери напора в тепловой сети; Нн — напор, развиваемый сетевым насосом.
Максимальное разрегулирование системы характеризуется максимальным изменением расхода воды у потребителей, т. е. отношением
где Gx — расход воды у потребителя при разрегулировании системы; Gp — расчетный расход воды у потребителя.
