Гидравлическая устойчивость

Влияние переменного расхода воды в те­пловой сети на гидравлический режим не­автоматизированных местных систем мо­жет быть значительно уменьшено при по­вышении гидравлической устойчивости системы.

Под гидравлической устойчивостью по­нимается способность системы поддер­живать заданный гидравлический режим. Чем устойчивее система, тем меньше влия­ние гидравлического режима всей системы на гидравлический режим отдельных або­нентских установок. При питании от общей тепловой сети разнородных тепловых по­требителей невозможно без авторегулиро­вания абонентских вводов добиться высо­кой гидравлической устойчивости системы. Однако путем правильной регулировки системы можно значительно увеличить ее гидравлическую устойчивость.

Количественная оценка гидравлической устойчивости абонентских установок про­водится по коэффициенту гидравлической устойчивости, равному отношению расчет­ного расхода сетевой воды через абонент­скую установку к максимально возможно­му расходу через эту установку в условиях работы данной системы централизованного теплоснабжения.

Коэффициент гидравлической устойчи­вости абонентских установок, оснащенных авторегуляторами, практически равен еди­нице, так как действительный расход сете­вой воды через такие установки при всех режимах равен или близок к расчетному.

При отсутствии на ГТП или МТП (або­нентских вводах) авторегуляторов коэффи­циенты гидравлической устойчивости або­нентских установок значительно отличаются от единицы. Максимальная разрегули­ровка возникает при наибольшем отклоне­нии действительного располагаемого напо­ра в тепловой сети перед абонентской уста­новкой от расчетного значения. При отклю­чении части абонентов от тепловой сети уменьшаются расход воды и потери напора в сети, а располагаемый напор на работаю­щих абонентских вводах возрастает. В пре­деле, когда потери напора в тепловой сети делаются незначительными по сравнению с располагаемым напором на коллекторах станции, располагаемый напор на абонент­ских вводах приближается по значению к располагаемому напору на станции и сте­пень изменения расхода в абонентских сис­темах достигает максимального значения.

Учитывая квадратичную зависимость между расходом воды и потерей напора, можно написать следующее приближенное выражение для коэффициента гидравличе­ской устойчивости абонентской установки при отсутствии авторегулирования на або­нентском вводе:

(1.28a)

Где ∆Ha — располагаемый напор на абонент­ском вводе при расчетном расходе воды;

∆H_с — потеря напора в тепловой сети при расчет­ном расходе воды;

∆H_ст — располагаемый на­пор на станции: ∆H_ст=∆H_a+∆H_a.

Уравнение (1.28а) показывает, что гид­равлическая устойчивость абонентских систем тем больше, чем меньше потеря на­пора в тепловой сети ∆H_с и чем больше по­теря напора на абонентском вводе ∆H_а.

Для повышения гидравлической устойчи­вости системы следует все избытки напора, имеющиеся в сети, поглощать при помощи сопротивлений (сопл элеваторов, шайб) и регулирующих клапанов на абонентских вводах или у теплопотребляющих приборов абонентов.

Основной путь повышения гидравличе­ской устойчивости заключается в снижении потери напора в магистральной тепловой сети ∆H_с. Для этого необходимо увеличи­вать диаметры магистральных тепловых се­тей, что, естественно, связано с увеличени­ем начальных затрат на их сооружение.

Формула (1.28а) дает приближенное, не­сколько заниженное значение коэффициента гидравлической устойчивости абонента, так как при отключении от тепловой сети всех абонен­тов, кроме одного, для которого определяется , фактический располагаемый напор на вводе у этого абонента < Н_ст из-за гидравлических потерь в магистральной тепловой сети. Поэтому

Более точное значение коэффициента гидрав­лической устойчивости абонентских вводов опре­деляется по предложенной автором формуле на основе уравнения потокораспределения (1.20):

(1.28б)

где — относительный расход сетевой воды через данную абонентскую установку при рас­четном режиме;

— гидравличе­ское сопротивление системы теплоснабжения при расчетном режиме;

— гидравлическое сопротивление системы теплоснабжения при от­ключении всех абонентских установок, кроме данной.

Для данной системы теплоснабжения = const. Для каждой абонентской установки в этой системе = const. Таким образом, раз­личие в значениях коэффициента гидравличе­ской устойчивости разных абонентских устано­вок определяется только сопротивлением .

Чем ближе к станции место присоединения абонентской установки к магистральной тепловой

сети, тем больше s^y_c, соответственно больше К

Коэффициент гидравлической устойчивости характеризует начальную регулировку системы теплоснабжения.

Стабильность гидравлического режима системы зависит не только от ее начальной регулировки, но и от режима расхода воды у отдельных групп абонентов.

Для стабилизации гидравлического ре­жима целесообразно искусственно вырав­нивать тепловую нагрузку абонентов с резкопеременным расходом теплоты, напри­мер с помощью тепловых аккумуляторов, или же применять схемы присоединений, локализующие переменные гидравличе­ские режимы в пределах установок, где они возникают, не передавая эти режимы на систему теплоснабжения в целом.

По таким «локализующим» схемам (рис. 1.13) целесообразно присоединять к водяным сетям современные тепличные комбинаты (ТК), режим теплового потреб­ления которых из-за низкой аккумулирую­щей способности их наружных ограждений резко отличается от режима большинства абонентов района. По этой схеме сетевая вода для теплоснабжения ТК отводится и вновь возвращается практически в ту же точку подающей магистрали тепловой сети, поэтому резкопеременныq расход воды на ТК не влияет на гидравлический режим ра­боты системы теплоснабжения в целом [2].

Рис. 1.13. Принципиальная схема присоединения

тепличного комбината к тепловым сетям

1 — насос; 2 — регулирующий орган; 3 — обратный затвор; 4 — датчик температуры; 5 — исполнитель­ный механизм; 6 — управляющий прибор

Для обеспечения надежной работы теп­ловых сетей и местных систем необходимо ограничить возможные в условиях эксплуа­тации изменения давлений в тепловой сети допустимыми пределами. Для этой цели в одной из точек тепловой сети, а при слож­ных профилях местности в нескольких точ­ках [3] искусственно изменяют давление по определенному закону в зависимости от расхода воды в сети. Эти точки называются точками регулируемого давления. В част­ном случае, когда давление в этих точках поддерживается постоянным как при рабо­те сети, так и в статическом состоянии, они называются нейтральными точками. Ней­тральную точку обычно размещают на пе­ремычке, соединяющей нагнетательный коллектор сетевых насосов со всасываю­щим коллектором, используя давление в нейтральной точке в качестве импульса, регулирующего расход подпитки в тепло­вую сеть.

На рис. 1.14, а приведена принципиаль­ная схема подпиточного устройства с регу­ляторами, управляемыми от нейтральной точки О, расположенной на перемычке 4 се­тевого насоса. Степень открытия клапанов 2 и 3 устанавливается мембранными приводами. При увеличении утечки воды из теп­ловой сети снижается давление в нейтраль­ной точке, что приводит к снижению давле­ния на мембранный привод клапана 2, он открывается, и подкачка воды подпиточным насосом в тепловую сеть возрастает. Повышенная подкачка воды в тепловую сеть приводит к восстановлению давления в нейтральной точке. При повышении дав­ления в нейтральной точке возрастает дав­ление на мембранный привод клапана 2 и он прикрывается. В связи с этим уменьша­ется подкачка воды в тепловую сеть, что должно привести к восстановлению давле­ния в нейтральной точке. Если при полном закрытии клапана 2 давление в нейтральной точке продолжает возрастать, то происхо­дит открытие дренажного клапана 3, часть воды из тепловой сети сливается в дренаж. Клапан 3 остается открытым до тех пор, по­ка давление в нейтральной точке не восста­новится.

На рис. 1.14, б приведен пьезометриче­ский график такой системы. Здесь ABCD и AKLD — пьезометрические графики маги­стральной тепловой сети; AOD — пьезомет­рический график перемычки; О — ней­тральная точка на перемычке. Во время ра­боты в перемычке происходит непрерывная циркуляция воды по направлению от нагне­тательного патрубка насоса к нейтральной точке О и от нейтральной точки к всасы­вающему патрубку.

Рис. 1.14. Принципиальная cхема подпнточно-дренажного устройства (а)

и пьезометрический график (б)

1 — подпиточный насос; 2 — подпиточный клапан; 3 — дренажный клапан; 4 — перемычка; 5 — сетевой насос; 6 — регулировочные краны; 7 — бак подпиточной воды

Изменяя степень открытия регулировоч­ных кранов 6 на перемычке 4 (см. рис. 1.14, а), можно устанавливать любой фиксируемый напор в нейтральной точке или статический напор в системе тепло­снабжения.

Фиксация давления в отдельных точках системы централизованного теплоснабже­ния может осуществляться также с помо­щью расширителей и гидрофоров. Расши­ритель представляет собой открытый сосуд, установленный на высоте, равной фикси­руемому напору. Гидрофор представляет собой закрытый сосуд, в котором вода на­ходится под постоянным напором (давле­нием) газовой или паровой подушки, рав­ным фиксируемому напору. Постоянное давление над поверхностью воды в гидро­форе создается с помощью специального газового компрессора или от парового ис­точника. При уменьшении давления в теп­ловой сети вода из расширителя или гидро­фора поступает в тепловую сеть и компен­сирует утечку воды или уменьшение ее объ­ема в системе, вызванное понижением ее средней температуры.

В крупных системах централизованного теплоснабжения расширители и гидрофо­ры, как правило, не применяются из-за их меньшей маневренности и большей началь­ной стоимости, вызываемой большими га­баритами и более сложной компоновкой по сравнению с насосными подпиточными устройствами.

Расширители и гидрофоры применяют­ся довольно широко в небольших системах централизованного теплоснабжения, на­пример квартальных котельных, а также в системах теплоснабжения микрорайонов и отдельных зданий, присоединяемых к крупным системам централизованного теп­лоснабжения по независимой схеме, т.е. че­рез поверхностные водо-водяные или паро­водяные подогреватели.

В последние годы гидрофоры находят применение в ядерных источниках тепло­снабжения в качестве так называемых ком­пенсаторов объема для фиксации статиче­ского давления в промежуточном контуре этих установок [10].

Дата добавления: 2015-12-01