Гидравлическая устойчивость системы теплоснабжения

Схема двухступенчатого смешанного соединения ГВС и отопительной установки на аб.вводе

Наиболее широкое распространение получили двухступенчатые схемы. Основное преимущество схем с двумя ступенями подогрева по сравнению со схемами с одноступенчатым подогревом — использование в первой ступени обратной воды из систем отопления температурой 40—70°С. В связи с этим значительно уменьшается расход сетевой воды. Однако в двухступенчатых схемах требуется увеличивать поверхность подогревателей. Но это удорожание меньше, чем получаемое удешевление стоимости тепловой сети.

Смешанная схема имеет преимущественное применение на абонентских вводах с большим отношением расчетных тепловых нагрузок горячего водоснабжения и отопления (более высоком, чем в последовательной схеме).

преимуществом смешанной схемы по сравнению с двухступенчатой последовательной является независимость работы отопительной установки от режима работы горячего водоснабжения, что обеспечивает более стабильный температурный режим в отапливаемых помещениях.

При смешанной схеме (рис. 1.25) холодная вода поступает сначала в водонагреватель первой ступени, подключенный последовательно после системы отопления. Затем догрев воды производится в водонагревателе второй ступени, подключенном параллельно.

Гидравлическая устойчивость системы теплоснабжения

Под гидравлической устойчивостью системы понимается способность ее поддерживать заданный гидравлический режим (расчетное распределение расхода воды) при изменении расхода отдельными потребителями. Между тем гидравлическая устойчивость системы теплоснабжения является весьма низкой (высокая чувствительность к изменениям гидравлического режима). Это объясняется относительно низким гидравлическим сопротивлением ввода по сравнению с сопротивлением внешней сети.

Гидравлическая устойчивость тепловых сетей тем выше, чем больше удельное значение гидравлического сопротивления тепловых вводов в общем гидравлическом сопротивлении системы теплоснабжения.При отношении располагаемого напора у концевого абонента сети к располагаемому напору на станции (котельной) порядка К=0,4 и выше можно считать гидравлическую устойчивость сети высокой (однако такая сеть требует большого напора на станции). Пример высокой устойчивости представляет собой электрическая сеть. Ввиду малого сопротивления электрической сети отключение части приборов не отражается на работе остальных.

Присоединение отопительных систем через элеваторы повышает гидравлическую устойчивость системы теплоснабжения, так как они увеличивают потери напора на вводе и этим уменьшают относительные потери в сети то сравнению с присоединением потребителей непосредственно к сети. Сопротивление элеваторного узла находится в пределах 8—15 м вод. ст., безэлеваторных узлов и систем отопления, присоединенных через бойлеры, — в пределах 0,8—1,5 м вод. ст.

Системы с низкой гидравлической устойчивостью трудно регулировать и эксплуатировать.

Дата добавления: 2015-01-30 ; просмотров: 27 | Нарушение авторских прав

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 DР_аб – располагаемое давление воды; DР_с – потери давления в сети при расчетном режиме; Р_н = DР_аб+DР_с – 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 работы водяных тепловых сетей и способы ее повышения

В.А. Чупрынин, генеральный директор,
А. Г. Иванов, начальник Северо-Западного участка, ООО «ОргкоммунЭнерго»

Состояние систем теплоснабжения во многих районах РФ с позиции гидравлического режима можно оценить как неудовлетворительное, о чем свидетельствуют многочисленные сообщения об аварийных ситуациях и замерзающих районах, поселках. Причинами служат многочисленные проблемы, накопившиеся за годы эксплуатации систем, без выполнения своевременных мероприятий по их решению.

В настоящей статье авторы коснулись редко освещаемого в специальной литературе вопроса — устойчивости гидравлического режима или гидравлической устойчивости работы водяных систем теплоснабжения. Редко встречаются цифры, характеризующие тепловую сеть в отношении устойчивости к возмущениям или разрегулированию режима работы. Зачастую этот показатель работы систем теплоснабжения не содержится в проектных документах тепловых сетей, не просчитывается при многочисленных изменениях в схемах при их развитии и реконструкции. Несмотря на это, вопрос актуален и достаточно сложен.

Оценка гидравлической устойчивости тепловых сетей

Проблема оценки гидравлической устойчивости состоит в комплексном подходе ее изучения и осложняется ведомственной разобщенностью организаций, эксплуатирующих отдельные основные части единой системы теплоснабжения.

С позиции сбора данных и анализа результатов режима работы системы, ее можно условно разделить на составные части:

— источник теплоснабжения со своим оборудованием (теплофикационная установка, котлы, насосы, ХВО и т.п.);

— тепловые сети и их оборудование;

Каждая из этих частей характеризуется своим гидравлическим сопротивлением в зависимости от сочетания работающего оборудования, его характеристик работы и расхода теплоносителя — горячей воды. Сопротивление системы теплоснабжения во многом зависит от числа включенных систем теплопотребления, схем присоединения отопительных и нагревательных приборов и т.п. Сопротивление сетей и оборудования теплогенерирующего источника должно преодолеваться сетевыми насосами, установленными на источнике и подкачивающих насосных станциях магистральных тепловых сетей.

Количественно гидравлическая устойчивость для тепловых систем оценивается коэффициентом гидравлической устойчивости:

— потери напора в системе тепло-

— потери напора в тепловой сети от

теплоисточника до потребителя;

— располагаемый напор в тепловой

сети на выходе из источника.

Коэффициент гидравлической устойчивости зависит от числа и величины гидравлического сопротивления систем подключенных потребителей тепла и обратно пропорционален величине располагаемого напора, развиваемого насосами.

Коэффициент гидравлической устойчивости может изменяться от «0» до «1», т.к. ∆Нрасп ≥ ∆Нпот, при этом выполняется непременное условие работы системы — напор, развиваемый насосами в теплоисточнике, должен преодолевать гидравлическое сопротивление сети и систем теплопотребления.

Система считается более гидравлически устойчивой, чем выше значение коэффициента «К», что имеет место при снижении потерь напора в сетях до потребителя и может вызвать увеличение количества перекачиваемой сетевой воды сверх нормативных объемов, т.е. повлечь гидравлическую разрегулировку системы.

Регулировка системы оценивается отношением расходов:

где: Gф — фактический расход сетевой воды в системе;

Gр — расчетный расход сетевой воды при проектном температурном графике.

Зависимость между степенью разрегулировки гидравлического режима Х и коэффициентом гидравлической устойчивости К выражается формулой:

Так, по теплоисточникам г. Вологды и населенных пунктов Вологодской области можно рассчитать степень разрегулировки Х и коэффициент К, подключенных к ним тепловых сетей. Результаты сведены в таблицу.

Например, система отопления потребителя с приборами М-140и М-140АО имеет гидравлическое сопротивление 1 м и располагаемый напор до источника тепла составляет 100 м. В этом случае К = 0,1. Если при помощи диафрагмы или регулирующего органа повысить сопротивление сети потребителя до 15 м.в.ст., то при этом К = 0,39, т.е. гидравлическая устойчивость повысится в 4 раза и потребитель в крайнем случае получит теплоносителя в 2,58 раза больше нормы за счет соседних систем теплопотребления. При возросшей гидравлической устойчивости в 4 раза степень разрегулировки гидравлического режима сократилась почти в 40 раз.

Анализ формулы (3) позволяет сделать вывод, что гидравлическая система со степенью разрегулировки X=1, или хорошо отрегулированная система, в которой фактически расход теплоносителя соответствует расчетному значению, имеет коэффициент устойчивости равный К= 1, т.е. наилучший показатель по устойчивости.

Способы повышения гидравлической устойчивости

Всякая регулировка должна начинаться с определения гидравлической устойчивости системы.

Для выравнивания (повышения) гидравлической устойчивости наиболее эффективным и малозатратным вариантом является комплексная регулировка гидравлического режима на основании расчетных данных и проектных решений. Для избежания гидравлической разрегулировки отдельных абонентов или отопительных систем с открытым водоразбором применяют элеваторы (или циркуляционные насосы на перемычке вместо элеваторов), обеспечивая постоянство расхода сетевой воды у потребителя. Сокращение расхода сетевой воды при регулировке системы способствует уменьшению потерь в сети, что увеличивает гидравлическую устойчивость последней.

Повышение гидравлической устойчивости сети возможно проведением дополнительного дросселирования потока воды в индивидуальных тепловых узлах потребителей и смешивающих устройствах (индивидуальное регулирование), а так же в тепловых камерах магистральных тепловых сетей на квартальных ответвлениях (местное регулирование) и теплоисточнике (нейтральное регулирование).