Гидравлический режим сетей с насосными и дросселирующими подстанциями

В современных крупных системах теп­лоснабжения нередко сооружаются под­станции. Последнее вызывается обычно неблагоприятным профилем района, большой дальностью передачи теплоты, высо­кой расчетной температурой воды в подаю­щей линии (превышающей допустимый уровень для абонентских установок), необ­ходимостью значительного увеличения пропускной способности действующих теп­ловых сетей без их перекладки и т.п. Схема подстанции и ее размещение в сети опреде­ляются конкретным назначением.

Рис. 1.17. Схема сети с насосной подстанцией на подающей линии

1 — насосная установка на ТЭЦ; 2 — насосная уста­новка на подстанции; 3 — обратный затвор

Но подстанция не всегда единственно возможное решение задачи. Во многих слу­чаях тот же технический эффект может быть получен и другим путем, например при ос­нащении соответствующими устройствами всех абонентских установок. В этом случае подстанция заменяется многочисленными индивидуальными установками. Преиму­щество подстанции по сравнению с индиви­дуальными установками заключается, как правило, в централизованном управлении системой и упрощении ее эксплуатации.

Все основное оборудование на подстан­циях оснащается приборами авторегулиро­вания, а при отсутствии постоянного де­журного поста также приборами дистанци­онного контроля и управления. Основное оборудование подстанций состоит в боль­шинстве случаев из насосов, дросселирую­щих устройств, приборов регулирования, управления и контроля.

В приложениях 1 и 2 приведены ха­рактеристики ряда насосов, часто устанав­ливаемых на местных и групповых подстан­циях. Рассмотрим некоторые схемы тепло­вых сетей с подстанциями.

На рис. 1.17 дана схема сети с насосной подстанцией на подающей линии. Подстан­ция 2 предназначена для повышения напора у абонентов группы II, присоединенных в концевых точках сети.

На рис. 1.18, а рассмотрена схема тепло­вой сети со смесительными насосными под­станциями на ответвлениях от главной ма­гистрали сети.

Необходимость в сооружении таких на­сосных подстанций возникает в тех случа­ях, когда расходы воды в абонентских уста­новках должны быть больше расходов во­ды, подаваемой в эти установки из тепло­вой сети.

Смесительные насосы работают парал­лельно с насосной установкой ТЭЦ, поэто­му включение в работу смесительных насо­сов приводит к увеличению гидравлическо­го сопротивления потоку воды, поступаю­щему из тепловой сети (1.12). Это вызывает уменьшение расхода воды из тепловой сети и увеличение располагаемых напоров в уз­лах включения насосных подстанций. Чем больше напоры H, развиваемые насосами смесительных подстанций, тем больше доля воды ϕ, подаваемая этими насосами в абонентские установки, и соответственно меньше доля воды (1 - ϕ), поступающей в эти установки из тепловой сети.

Рис. 1.18. Схема (а) и пьезометрический график (б) тепловой сети

со смесительными насосными под­станциями

Н_А — напор на коллекторах ТЭЦ; H_Б — напор в узле Б; I — подающая линия; II — обратная линия

На рис. 1.18, б приведен пьезометриче­ский график рассматриваемой сети при двух режимах ее работы: без насосных сме­сительных подстанций 7 и с насосными смесительными подстанциями 2.

.

Рис. 1.19. Принципиальная схема двухтрубной водяной тепловой сети

с двумя статическими зонами (а) и пьезометрический график этой сети (б)

1 — обратный затвор; 2 — насосы на ТЭЦ; 3 — регу­лятор давления «до себя»; 4 — подпиточный насос верхней зоны; 5 — регулятор подпитки верхней зоны

На рис. 1.19 показана схема двухтруб­ной тепловой сети с дросселирующей под­станцией и пьезометрический график этой сети.

В связи с большой разностью вертикаль­ных отметок поверхности земли верхней и нижней частей района, составляющей в данном случае около 40 м, при присоеди­нении отопительных установок к тепловой сети по зависимой схеме необходимо уста­новить разные гидростатические напоры H_н и H_в для абонентов, расположенных на раз­ных геодезических отметках. Эта задача решается с помощью уста­новленных на дроссельной подстанции ре­гулятора давления «до себя» 3 на обратной линии и обратного клапана или затвора 1 на подающей линии тепловой сети.

При гидростатическом режиме системы теплоснабжения, т.е. когда сетевой насос 2 выключен, утечка сетевой воды из верхней зоны восполняется водой из нижней зоны с помощью подпиточного насоса 4 и регу­лятора подпитки 5, установленных на под­станции.

При гидродинамическом режиме обрат­ный клапан или затвор / открыт, а регуля­тор 3 поддерживает за счет дросселирова­ния заданный напор H_в в конце обратной линии верхней зоны района.

На рис. 1.20, а показана схема двухтруб­ной водяной тепловой сети с насосной под­станцией 3 на обратной линии. Задача под­станции заключается в снижении давления в обратной линии у абонентов группы II, расположенных на значительном расстоя­нии от ТЭЦ и присоединенных к концевым участкам тепловой сети. Без насосной под­станции в обратной линии устанавливается давление, превышающее допустимое для отопительных установок, присоединенных к тепловой сети по зависимой схеме.

Когда насосы на подстанции выключе­ны, вода проходит по обратной линии меж­ду точками 5 и 6 через обратный клапан или затвор 2, установленный на обратной линии, минуя насосы. При включении в работу на­сосов 3 на подстанции возникает разность давлений между точками 6 и 5, равная пере­паду давлений, развиваемому насосами.

Под действием этой разности давлений закрывается обратный клапан или затвор 2, установленный на обратной линии, и весь поток воды проходит от точки 5 через под­станцию к точке 6.

На рис. 1.20, б и в приведены пьезомет­рические графики этой сети для двух вари­антов: наличия регуляторов расхода у або­нентов и отсутствия таковых.

Рис. 1.20. Принципиальная схема двухтрубной водяной тепловой сети с насосной подстанцией на обратной линии и пьезометрический график этой сети

а — принципиальная схема; б — Пьезометрический график при автоматизированных вводах; в — то же при неавтоматизированных ввода; 1— обратный затвор на насосной подстанции; 2 -ч. обратный затвор на обратной линии; 3 — насосы на подстанции; 4 —насосы на ТЭЦ

Если ГТП или абонентские вводы осна­щены регуляторами расхода, поддерживаю­щими постоянный расход сетевой воды че­рез абонентские установки, то включение в работу насосной подстанции 3 не вызыва­ет изменения расхода воды в тепловой сети.

Полный напор во всех точках обратной магистрали перед насосной подстанцией уменьшается на значение полезного напора, развиваемого подстанцией.

Если абонентские вводы _не автоматизи­рованы, то включение в работу насосной подстанции приводит к уменьшению сум­марного сопротивления тепловой сети, по­скольку насосная подстанция является от­рицательным сопротивлением (1.22). Поэтому суммарный расход воды в тепловой сети возрастает. При этом в сети происхо­дит разрегулировка. У абонентов, располо­женных между ТЭЦ и насосной подстанци­ей, уменьшаются располагаемые напоры и расходы воды, а у абонентов, располо­женных между насосной подстанцией и концевой точкой сети, располагаемые напоры н расходы воды возрастают.

Задача расчета гидравлического режима такой тепловой сети заключается в опреде­лении расходов воды в сети и располагае­мых напоров в отдельных ее узлах после включения насосной подстанции. Извест­ными являются сопротивления всех участ­ков тепловой сети и абонентских систем, а также напоры насосов ТЭЦ и подстанции. Определение расходов воды проводится методом последовательных приближений, так как сопротивление насосной подстан­ции заранее неизвестно.

Задаются предварительно расходом во­ды через насосную подстанцию, определя­ют сопротивление (отрицательное) насос­ной подстанции, подсчитывают суммарное сопротивление сети, определяют суммар­ный расход воды в тепловой сети и расход воды на отдельных ее участках, в том числе и через насосную подстанцию. Если пред­варительно выбранный расход воды через насосную не совпадает с полученным по расчету, то задаются другим, более близким к полученному расходом и расчет повторя­ют вновь до тех пор, пока предварительно выбранный расход воды через насосную подстанцию не совпадает с полученным по расчету.

Значительно проще решается обратная задача, когда задан гидравлический режим сети при работе насосной подстанции и тре­буется рассчитать гидравлический режим сети при выключении подстанции.

В этом случае сопротивление насосной подстанции известно, поскольку известен напор, развиваемый насосной подстанцией, и расход воды через нее. Задача сводится к расчету суммарного сопротивления тепло­вой сети без насосной подстанции и к одно­значному определению суммарного расхода в тепловой сети и расхода воды у отдельных абонентов по формулам (1.20) и (1.23).

Дата добавления: 2015-12-01