Дальневосточный федеральный университет Политехнический институт В.П. Черненков, Т.А. Соловьёва, И.А. Журмилова ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ НА ГИДРОДИНАМИЧЕСКОМ СТЕНДЕ Учебное электронное издание Учебное пособие для вузов Владивосток 2022 Дальневосточный федеральный университет Политехнический институт В.П. Черненков, Т.А. Соловьёва, И.А. Журмилова ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ НА ГИДРОДИНАМИЧЕСКОМ СТЕНДЕ Учебное электронное издание Учебное пособие для вузов Владивосток Издательство Дальневосточного федерального университета 2022 1 УДК 697.34 (07375.8) ББК 31.3813я 73 Т34 И85 Рецензенты: И.В. Шиянов, технический директор производственного участка № 1 (Хабаровская энерготехнологическая компания, Владивосток); К.А. Штым, д.т.н., директор Департамента энергетических систем Политехнического института (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). Авторы Черненков Владимир Петрович, к.т.н., доцент, профессор Соловьёва Татьяна Алексеевна, к.т.н., доцент Журмилова Ирина Александровна, к.т.н., доцент Департамент энергетических систем Политехнического института Дальневосточный федеральный университет Черненков В.П., Соловьёва Т.А., Журмилова И.А. Исследование гидравлических режимов тепловых сетей на гидродинамическом стенде: учебное пособие для вузов / Политехнический институт ДВФУ. – Владивосток: Изд-во Дальневост. федерал. ун-та, 2022. – 1 CD. [69 с.]. – Систем. требования: Adobe Acrobat Reader, Foxit Reader либо любой другой их аналог. – ISBN 978-5-7444-5173-8. – Текст: электронный. В учебном пособии приведены теоретические сведения в области расчета и построения гидравлических режимов с учетом характеристик систем и указания к выполнению лабораторных работ. Пособие позволит студентам получить навыки практического применения теоретических знаний в области исследования режимов работы систем централизованного теплоснабжения. Издание предназначено для студентов направлений 08.03.01 «Строительство», 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», а также для обучающихся по специальностям, учебными планами которых предусмотрены дисциплины «Теплоснабжение», «Тепловые сети». Ключевые слова: теплоснабжение, тепловые сети, гидравлический режим, гидравлическая характеристика, сетевой насос, потокораспределение, регулирующий клапан, насосная подстанция. Key words: centralized heat supply, heating, self-compensation, heat networks, temperature schedule, pipeline supports, course project. Редактор И.А. Гончарук Компьютерная верстка Г.П. Писаревой Дизайн CD Г.П. Писаревой Опубликовано: 28.02.2022 Формат PDF Объем 7,3 МБ [Усл. печ. л. 8] Тираж 10 экз. Издание подготовлено редакционно-издательским отделом Политехнического института ДВФУ [Кампус ДВФУ, корп. С, каб. С714] Дальневосточный федеральный университет 690922, г. Владивосток, о. Русский, п. Аякс, 10 Изготовитель CD: Дальневосточный федеральный университет (типография Издательства ДВФУ 690091, г. Владивосток, ул. Пушкинская, 10) Защищено от копирования © ФГАОУ ВО «ДВФУ», 2022 ISBN 978-5-7444-5173-8 2 СОДЕРЖАНИЕ 1. Теоретические основы разработки гидравлических режимов тепловых сетей ...................... 5 1.1. Основные зависимости гидравлического расчета ............................................................... 5 1.2. Пьезометрический график...................................................................................................... 8 1.3. Установление статического режима системы теплоснабжения ......................................... 9 1.4. Гидродинамический режим работы системы теплоснабжения ....................................... 11 1.5. Гидравлическая характеристика тепловых сетей .............................................................. 13 1.6. Гидравлическая характеристика регулирующих клапанов .............................................. 14 1.7. Сетевые насосы в системе теплоснабжения ....................................................................... 18 1.8. Компенсация изменения объема воды в тепловых сетях .................................................. 20 1.9. Гидравлические режимы тепловых сетей........................................................................... 20 1.10. Насосные и дросселирующие подстанции в тепловых сетях ......................................... 26 1.11. Нейтральная точка и способы ее задания в тепловых сетях ........................................... 33 2. Исследование гидравлических режимов тепловых сетей на гидродинамическом стенде. Лабораторные работы ...................................................................................................................... 35 2.1. Лабораторная работа № 1. Назначение и устройство гидродинамического стенда....... 35 2.2. Лабораторная работа № 2. Влияние на режим давления в тепловой сети переменного расхода сетевой воды и изменение давления подпитки ................................... 41 2.3. Лабораторная работа № 3. Влияние на режим давления в тепловой сети местоположения нейтральной точки ......................................................................................... 44 2.4. Лабораторная работа № 4. Гидравлическая разрегулировка тепловых сетей, гидравлическая устойчивость и способы ее повышения ........................................................ 48 2.5. Лабораторная работа № 5. Исследование гидравлического режима тепловых сетей с насосной подстанцией на подающем трубопроводе ............................................................ 51 2.6. Лабораторная работа № 6. Роль насосной подстанции в обратной магистрали в создании необходимого режима давления ............................................................................. 54 2.7. Лабораторная работа № 7. Изучение работы насосных станций смешения ................... 57 2.8. Лабораторная работа № 8. Защита абонентов от высоких давлений в подающей магистрали и низких давлений в обратной магистрали .......................................................... 60 2.9. Лабораторная работа № 9. Исследование гидравлического режима тепловых сетей с открытым водоразбором ........................................................................................................... 63 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ............................................................................................................... 66 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................................................ 67 ПРИЛОЖЕНИЕ А ............................................................................................................................ 68 3 ВВЕДЕНИЕ Водяные системы теплоснабжения представляют собой сложные гидравлические системы, объединяющие источники теплоснабжения и потребителей тепловой энергии. В системах централизованного теплоснабжения (СЦТ) производятся выработка и передача потребителям тепловой энергии в различные теплоиспользующие установки, как правило, это системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. В связи с разным характером потребления теплоты в перечисленных системах применяемые методы центрального регулирования тепловых нагрузок не обеспечивают соответствия величин расходов теплоты при динамичном изменении факторов, от которых они зависят. Нарушение в работе любого элемента в технологической схеме СЦТ приводит к непроизводительным потерям тепловой и электрической энергии, а качество теплоснабжения при этом остается на низком уровне. Обеспечение гидравлических режимов систем теплоснабжения, характеризуемых взаимосвязью действующих расходов теплоносителя и потерь давления, является одним из важных условий обеспечения высокого качества и соблюдения требований безопасности при их эксплуатации. Изучение влияния различных факторов, выступающих в качестве условий формирования гидравлических режимов, – одно из важных направлений, обеспечивающих усвоение дисциплины «Теплоснабжение», а моделирование режимов работы СЦТ на гидродинамическом стенде позволяет более глубоко изучить процессы, происходящие в СЦТ при определенных режимах их работы. 4 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ 1.1. Основные зависимости гидравлического расчета Гидравлические режимы в водяных системах теплоснабжения отображают взаимосвязь между действующими расходами теплоносителя и напорами и разрабатываются при проектировании и эксплуатации тепловых сетей для обеспечения надежной и безопасной их работы. В основе разработки гидравлических режимов лежат фундаментальные зависимости гидравлики. При проектировании в гидравлический расчет входят задачи: 1) определение диаметров трубопроводов; 2) определение величины падения давления (напора); 3) определение давлений (напоров) в различных точках сети; 4) увязка всех точек системы при статическом и динамическом режимах с целью обеспечения допустимых давлений и требуемых напоров в сети и абонентских системах. При эксплуатации в условиях изменения гидравлических характеристик системы проверяются потокораспределение и режим давления с целью обеспечения надежности и качества теплоснабжения потребителей. В этом случае результаты гидравлического расчета могут быть использованы для режимной наладки системы теплоснабжения. Для проведения гидравлического расчета должны быть заданы схема и профиль тепловой сети, приведены характеристики потребителей и расчетные нагрузки, условия подключения к источнику теплоснабжения. Рис. 1.1. Схема движения жидкости в трубопроводе Результаты гидравлического расчета отображаются в единицах напора или единицах давления. Соотношение между единицами напора и давления выражается зависимостью: 𝑃 𝐻 = 𝜌∙𝑔, м, (1.1) где 𝑃 – давление, Па; ρ – плотность теплоносителя, кг/м3; g – ускорение свободного падения, 1/с2 g = 9,81. Уравнение Бернулли для установившегося движения по трубопроводу несжимаемой жидкости, выражающее отнесенный к единице массы энергетический баланс этой жидкости без учета ее энтальпии, может в соответствии со схемой ее движения (рис. 1.1) быть записано в виде: 𝑍1 ∙ 𝑔 + 𝑤12 2 + 𝑃1 𝜌 = 𝑍2 ∙ 𝑔 + 𝑤22 2 + 𝑃2 𝜌 + 𝛿𝑃 𝜌 , (1.2) где Z1 и Z2 – геометрическая высота оси трубопровода в сечениях 1 и 2 по отношению к горизонтальной плоскости отсчета, м; 5 w1 и w2 – скорости движения жидкости в сечениях 1 и 2, м/с; P1 и P2 – давления жидкости, измеренные на уровне оси трубопровода в сечениях 1 и 2, Па; P – падение давления на участке 1–2, Па. Величина 𝑍1 ∙ 𝑔 – удельная энергия высоты в данном сечении, отнесенная к единице массы жидкости, Дж/кг; w 2/2 – удельная кинетическая энергия жидкости в данном сечении, Дж/кг; P/ – удельная потенциальная энергии жидкости в данном сечении, Дж/кг; P/ – удельная потеря потенциальной энергии жидкости из-за трения и местных сопротивлений на участке трубопровода 1–2, Дж/кг, которая переходит в теплоту, что приводит к увеличению удельной энтальпии жидкости в процессе ее движения по трубопроводу. В соответствии с зависимостью (1.2) полный напор в сечении трубопровода определяется как w2 p w2 (1.3) H0 Z Z H, 2g 2g где Но – полный напор, м; р/ = Н – пьезометрический напор, м; = ∙ 𝑔 – удельный вес жидкости, Н/м3. Пренебрегая величиной скоростного напора w2/2g, так как он составляет сравнительно небольшую долю полного напора и изменяется по длине сети незначительно зависимость (1.3) может быть представлена в виде: H0 Z p / Z H . (1.4) Из зависимости (1.4) следует, что полный напор равен сумме пьезометрического напора и высоты расположения оси трубопровода над плоскостью отсчета. Под пьезометрическим напором понимается давление в трубопроводе, выраженное в линейных единицах (обычно в метрах) столба той жидкости, которая передается по трубопроводу. Пьезометрический напор равен разности между полным напором и геометрической высотой оси трубопровода над плоскостью отсчета: H = H0 – Z. Падение давления в трубопроводе является суммой двух слагаемых: линейного падения и падения в местных сопротивлениях: где 𝛿 p = 𝛿 pл + 𝛿 pм, 𝛿 рл – линейное падение давления, Па; 𝛿 pм – падение давления в местных сопротивлениях, Па. (1.5) Линейное падение ∆pл представляет собой падение давления на прямолинейных участках трубопровода. Падение давления в местных сопротивлениях 𝛿 рм – это падение давления в элементах трубопровода, размещенных неравномерно по его длине и обладающих повышенным гидравлическим сопротивлением, которые характеризуются свойственными им значениями коэффициентов местных сопротивлений. Линейное падение давления на участке определяется по уравнению: 𝛿рл = 𝑅л ∙ 𝑙, Па, (1.6) где 𝑅л – удельное падение давления на 1 м длины трубы, Па/м; 𝑙 – длина расчетного участка, м. 𝑅л = 𝜆 ∙ где 𝑤2 2 𝜌 𝐺2 ∙ 𝑑 = 0,812 ∙ 𝜆 ∙ 𝑑5 𝜌, Па/м, (1.7) w – скорость теплоносителя, м/с; 𝜆 – коэффициент гидравлического трения; 𝜌 – плотность теплоносителя, кг/м3; 𝑑 – внутренний диаметр трубопровода, м; G – массовый расход, кг/с. 6 Коэффициент гидравлического трения λ зависит от состояния стенки трубы (гладкая или шероховатая) и режима движения жидкости (ламинарное или турбулентное). Шероховатую поверхность можно представить состоящей из ряда элементарных выступов. В качестве характеристического параметра шероховатости принимают высоту выступа шероховатости, называемую абсолютной шероховатостью стенки. У большинства работающих стальных трубопроводов она составляет в зависимости от технологии изготовления труб и условий эксплуатации от 0,05 до 2 мм. В условиях продолжительной эксплуатации трубопроводов, внутренняя поверхность которых подвержена зарастанию, значение шероховатости должно устанавливаться по результатам испытаний, проводимых по нормативной методике. Под эквивалентной относительной шероховатостью реального трубопровода понимается искусственная относительная равномерная шероховатость цилиндрической стенки, коэффициент гидравлического трения которой в области Rе < Rепр такой же, как и в данном реальном трубопроводе. Зависимость коэффициента гидравлического трения стальных труб от числа Rе и относительной шероховатости по формуле Альтшуля 𝑘 68 𝜆 = 0,11 ∙ ( 𝑑э + 𝑅𝑒)0,25 , где (1.8) 𝑘э – коэффициент шероховатости, м; Re = w∙ 𝑑/𝜈 – число Рейнольдса. При 𝑘э = ᅇ формула Альтшуля переходит в формулу Шифринсона 𝑘 𝜆 = 0,11 ∙ ( 𝑑э)0,25. (1.9) Коэффициент гидравлического трения для области квадратичного закона (при 𝑑 Re≥ 𝑅𝑒 ′ = 560 ∙ 𝑘э) 𝜆= 1 (1.10) 𝑑 𝑘э (1,14+2∙𝑙𝑔 )2 Коэффициент гидравлического трения по формуле Кольбрука–Уайта 2.51 𝑘 э 𝜆 = −2 ∙ lg (𝑅𝑒∙√𝜆 + 3,7∙𝑑 ). (1.11) Местное падение давления на участке определяется по уравнению: 𝛿рм = 𝛴𝜉 ∙ где 𝑤2 2 𝐺2 ∙ 𝜌 = 0,812 ∙ 𝛴𝜉 ∙ 𝜌∙𝑑4 , Па, (1.12) ∑ 𝜁 – сумма коэффициентов местных сопротивлений. Если представить прямолинейный трубопровод диаметром d, линейное падение давления на котором равно падению давления в местных сопротивлениях, то длина такого участка трубопровода, называемая эквивалентной длиной местных сопротивлений, может быть найдена из равенства: 𝛿𝜌м = 𝑅л ∙ 𝑙э , Па. (1.13) 𝛴𝜉 ∙ 𝑤2 2 ∙𝜌 =𝜆∙ 𝑤2 2 𝜌 ∙ 𝑑 ∙ 𝑙э , Па, (1.14) эквивалентная длина местных сопротивлений, м 𝑙э = ∑ 𝜁 ∙ 𝑑/𝜆, м. (1.15) При подстановке в (1.15) коэффициент гидравлического трения по формуле Шифринсона 𝑙э =9,1∙ ∑ 𝜁 ∙ 𝑑1,25 /𝑘э 0,25, м. (1.16) Суммарное падение давления на участке выражается через удельную линейную потерю давления на трение по длине: ∆р = ∆рл + ∆рм = 𝑅л ∙ (𝑙 + 𝑙экв ) = 𝑅л ∙ 𝑙 ∙ (1 + 𝛼) = 𝑅л ∙ 𝑙пр , (1.17) где 𝑙пр = 𝑙 + 𝑙экв – приведенная длина трубопровода, м; 7 𝑙экв – эквивалентная длина местных сопротивлений, м; 𝛼м = 𝑙экв 𝑙 – доля потерь давления на местных сопротивлениях. 1.2. Пьезометрический график Пьезометрический график строится по данным гидравлического расчета и на основании сведений о рельефе местности и высоте абонентов, подключаемых к тепловой сети. При построении пьезометрического графика должны быть выполнены условия: непревышение допустимых давлений в оборудовании источника теплоснабжения, трубопроводах и арматуре тепловой сети, а также в оборудовании подключаемых абонентов; во всех элементах системы теплоснабжения должно быть обеспечено давление, минимальная величина которого 0,05 МПа (5 м в.ст.); во всех точках системы должно поддерживаться давление, превышающее давление, при котором вода, находящаяся в системе, может вскипеть. На пьезометрическом графике наносится рельеф местности по трассе тепловой сети, показываются план тепловой сети и высоты подключаемых абонентов, линии пьезометрических напоров подающего и обратного трубопровода главной магистрали и ответвлений. Отображается линия статических напоров (ЛСД), характеризующая режим давления в системе теплоснабжения при отсутствии циркуляции теплоносителя. При построении пьезометрического графика желательно, чтобы пьезометрическая линия обратной магистрали проходила выше зданий. Линия статических напоров не должна пересекать пьезометрическую линию подающей магистрали. Избыточный напор на ответвлениях срабатывается с помощью дроссельных шайб, регулирующих или балансировочных клапанов. На рис. 1.2 приведены пьезометрический график двухтрубной водяной системы теплоснабжения и принципиальная схема системы. За горизонтальную плоскость отсчета напоров принят уровень I-I, имеющий горизонтальную отметку 0; Нп1, Нп4 – график напоров подающей линии сети; Но1, Но4 – график напоров обратной линии сети; Но1 – полный напор в обратном коллекторе источника теплоснабжения; Нн – напор, развиваемый сетевым насосом I; Нст – полный напор, развиваемый подпиточным насосом, или полный статический напор тепловой сети; Нк – полный напор в точке К на нагнетательном патрубке насоса I; Нт - потеря напора сетевой воды на источнике теплоснабжения III; Нп1 – полный напор в подающем коллекторе источника теплоснабжения; Н п1 = Нк – Нт. Располагаемый напор сетевой воды на коллекторах ТЭЦ Н1 = Нп1 – Но1. Напор в любой точке тепловой сети, например в точке 3, обозначается: Нп3 – полный напор в точке 3 подающей линии сети; Но3 – полный напор в точке 3 обратной линии сети. Если геодезическая высота оси трубопровода над плоскостью отсчета в этой точке сети равна Z3, то пьезометрический напор в точке 3 подающей линии Нп3 – Z3, a пьезометрический напор в обратной линии Но3 – Zо3. Располагаемый напор в точке 3 тепловой сети равен разности пьезометрических напоров подающей и обратной линий тепловой сети, или разности полных напоров Н3 = Нп3 = Но3. Располагаемый напор в тепловой сети в узле присоединения абонента Д: Н4 = Нп4 – Но4, где Нп4 и Но4 – полные напоры в подающей и обратной линиях тепловой сети в точке 4. Потеря напора в подающей линии тепловой сети на участке между источником теплоснабп жения и абонентом Д: Н 1 4 = Нп1 – Нп4. Потеря напора в обратной линии на этом участке тепловой сети о Н 1 4 = Но4 – Но1. При работе сетевого насоса I (см. рис. 1.2, а) напор Нст, развиваемый подпиточным насосом II, дросселируется регулятором давления IV до Но1. При останове сетевого насоса I в тепловой сети устанавливается статический напор Нст, развиваемый подпиточным насосом. 8 Рис. 1.2. а) схема системы теплоснабжения; б) пьезометрический график Для предупреждения ошибочных решений следует до проведения гидравлического расчета водяной тепловой сети наметить возможный уровень статических напоров, линии предельно допустимых максимальных и минимальных гидродинамических напоров в системе и, ориентируясь по ним, выбрать характер пьезометрического графика из условия, что при любом ожидаемом режиме работы напоры в любой точке системы теплоснабжения не выходят за допустимые пределы. На основании технико-экономического расчета следует лишь уточнить значения потерь напора, не выходя за пределы, установленные по пьезометрическому графику. На пьезометрических графиках наносятся линии напоров для основной расчетной магистрали и характерных ответвлений как для гидродинамического режима, так и для статического состояния системы теплоснабжения. Если гидродинамический режим системы теплоснабжения сильно изменяется в течение отопительного сезона или года, то на пьезометрический график наносятся линии напоров для наиболее характерных режимов системы. Например, при открытой системе теплоснабжения на пьезометрических графиках обычно приводятся линии напоров для трех характерных режимов работы системы: при отсутствии водозабора, при максимальном отборе воды из подающей линии тепловой сети, при максимальном отборе из обратной линии тепловой сети. При проектировании крупных систем теплоснабжения, питаемых от нескольких параллельно работающих источников теплоты или от нескольких параллельно работающих взаимно сблокированных магистралей, на пьезометрических графиках указываются также линии напоров при аварийных ситуациях, когда отдельные секции основных магистралей выключаются из работы и в работу включаются блокирующие перемычки. Разработку пьезометрического графика начинают с гидростатического режима, когда при работающем подпиточном насосе во всех точках гидравлически связанных элементов системы теплоснабжения поддерживается одинаковая величина полного напора, т.е. линия статических напоров проходит параллельно оси абсцисс графика. Высоту расположения линии статических напоров выбирают по условиям непревышения давления сверх допустимого значения, как правило, в наиболее низких точках системы, и обеспечения минимально допустимого уровня давления (0,05 МПа) в наиболее высоких точках системы. 1.3. Установление статического режима системы теплоснабжения Установление общей статической зоны для всей системы теплоснабжения упрощает эксплуатацию и повышает надежность теплоснабжения, поэтому такое решение является предпочтительным. Наиболее просто эта задача решается при независимой схеме присоединения всех отопительных установок, так как в этом случае механически наиболее слабый эле9 мент системы – отопительные чугунные радиаторы – гидравлически изолируются от системы теплоснабжения. В случае невозможности установления единой статической линии формируются гидравлически изолированные зоны, в которых система делится с помощью подогревателей и создается допустимый уровень давления. Количество зонирующих подогревателей, последовательно расположенных в сети, ограничено по причине понижения температуры теплоносителя при передаче теплоты в каждую последующую зону из-за принятия температуры недогрева. Другое возможное решение задачи – разделение системы теплоснабжения на отдельные статические зоны, в каждой из которых с помощью автоматики рассечки и подпиточных насосов поддерживается заданное значение полного статического напора при прекращении циркуляции воды в системе теплоснабжения. На рис. 1.3, а показан график статических напоров системы теплоснабжения с тремя группами абонентов А, В, С, высотой по 35 м, расположенных на трех разных геодезических уровнях: 0; 20; 40 м. При зависимой схеме присоединения всех отопительных установок к тепловой сети полный статический напор в системе теплоснабжения определяется условием создания пьезометрического напора не менее 5 м в верхних точках отопительных установок С, расположенных на наиболее высоком Рис. 1.3. а) график статических напогеодезическом уровне, и составляет Нст = 40 + 35 + 5 ров; б) схема системы водоснабжения = 80 м. Под этим полным статическим напором, показанным горизонтальной линией S-S, находятся все элементы системы теплоснабжения. Пьезометрический статический напор в нижних точках отопительных установок, присоединенных к водяной тепловой сети по зависимой схеме, составляет: – для зданий группы А НА = 80 – 0 = 80 м; – для зданий группы В НВ = 80 – 20 = 60 м; – для зданий группы С НС = 80 – 40 = 40 м. Пьезометрический статический напор абонентов группы А на отметке 0 равен 80 м и превышает допустимое по условиям прочности отопительных чугунных радиаторов значение 60 м вод. ст., что недопустимо по правилам эксплуатации тепловых энергоустановок. Для сохранения в этих условиях общего статического уровня для всей системы теплоснабжения возможно следующее. 1. Присоединение к тепловой сети по независимой схеме отопительных установок группы С. В этом случае полный статический напор в системе теплоснабжения должен быть выбран из условия создания минимального избыточного давления в верхних точках отопительных установок группы В (Нст = 20 + 35 + 5 = 60 м). На рис. 1.3, а этот напор изображается горизонтальной линией М-М. Статический пьезометрический напор в нижних точках отопительных установок группы В Нд = 60 – 20 = 40 м. Статический пьезометрический напор в водо-водяных отопительных подогревателях зданий группы С, присоединенных к тепловой сети по независимой схеме, составит: со стороны греющего теплоносителя 60 – 40 = 20 м, а со стороны нагреваемой воды 80 – 40 = 40 м. 2. Присоединение к тепловой сети по независимой схеме отопительных установок группы А. В этом случае полный статический напор в системе теплоснабжения останется неизменным, Нст = 80 м. Однако повышенный статический напор не будет передаваться на отопительные приборы установок А, поскольку они гидравлически изолированы от тепловой сети. 10 В водо-водяных подогревателях, установленных в узлах присоединения отопительных установок этих зданий к тепловой сети, пьезометрический статический напор со стороны греющей воды составит 80 – 0 = 80 м, что меньше допустимого значения (100 м). 3. Присоединение отопительных установок всех групп зданий к тепловой сети по зависимой схеме, но разделение системы теплоснабжения на две статические зоны: одна на уровне М-М для группы зданий А и В, другая на уровне S-S для группы зданий С. Для этой цели необходимо в сети между участками В и С установить клапаны рассечки 8 и 9, которые показаны показана на рис. 1.3, б. При прекращении циркуляции воды в сети закрывается обратный клапан 8, установленный на подающей линии сети, а также регулятор давления «до себя» (РДДС) 9, настроенный на пьезометрический напор Нс и установленный на обратной линии тепловой сети. Таким образом, при прекращении циркуляции зона С отделяется от остальной сети. Поддержание заданного статического напора в тепловой сети зоны С осуществляется подпиточным насосом ВЗ и регулятором подпитки В5. В подпиточный насос ВЗ поступает вода из тепловой сети нижней зоны. Поддержание заданного статического напора в тепловой сети нижней зоны осуществляется подпиточным насосом НЗ и регулятором подпитки Н5. 1.4. Гидродинамический режим работы системы теплоснабжения При работе системы теплоснабжения в гидродинамическом режиме пьезометрические напоры в любой точке системы при любом расходе воды также должны удовлетворять требованиям к режиму давления в тепловых сетях. При построении графика гидродинамических напоров на него наносят уровни допустимых максимальных и минимальных пьезометрических напоров для подающей и обратной линий системы. Действительные пьезометрические напоры при любом режиме работы системы теплоснабжения не должны выходить за эти предельные уровни. Поскольку допустимые напоры являются пьезометрическими, т.е. отсчитываются от оси трубопроводов, линии допустимых напоров для тепловой сети следуют за рельефом местности, так как при построении графика напоров обычно условно принимают, что оси трубопроводов тепловых сетей совпадают с поверхностью земли. При построении линии допустимых напоров для оборудования, имеющего существенные вертикальные габариты, максимальный пьезометрический напор отсчитывают от нижней точки, а минимальный – от верхней точки этого оборудования. В частности, для пиковых водогрейных котлов максимально допустимый пьезометрический напор отсчитывают от нижней точки котла, которую условно принимают совпадающей с поверхностью земли, а минимально допустимый напор – от верхнего коллектора котла, отметка которого по отношению к нижней точке котла обычно выше на 10–15 м. В связи с возможным локальным нагревом воды в отдельных трубках котла выше расчетной температуры в выходном коллекторе минимально допустимый пьезометрический напор определяют по температуре кипения воды, превышающей на 30 °С расчетную в выходном коллекторе котла. Максимально допустимый гидравлический пьезометрический напор обычно определяют: для подающей линии системы – из условия механической прочности оборудования тепловой сети (трубы, арматура) и источника теплоты (пароводяные подогреватели, водогрейные котлы); для обратной линии при зависимой схеме присоединения абонентов – из условия механической прочности теплоиспользующего оборудования абонентских установок (отопительные и вентиляционные приборы); при независимой схеме соединения абонентов – из условия механической прочности водо-водяных подогревателей. Минимально допустимый гидродинамический пьезометрический напор обычно определяют: для подающей линии – из условия защиты от вскипания воды; для обратной линии – из условия предупреждения давления меньше 0,1 МПа в системе и предупреждения кавитации на всасывающей стороне насосов. 11 Желательно, чтобы при зависимой схеме присоединения линия действительных полных гидродинамических напоров в подающем трубопроводе не пересекала линию статических напоров. Линия действительных полных гидродинамических напоров обратной магистрали тепловой сети, как правило, пересекает линию статических напоров. На рис. 1.4 показано построение графи-ка гидродинамических напоров системы теплоснабжения, для которой выбор линии статических напоров М-М рассмотрен на рис. 1.3. Расчетная температура в подающей линии тепловой сети задана равной 150 °С. Полный статический напор для этой системы принят 60 м. Отопительные установки абонентов группы С, расположенные в высокой зоне, присоединяются к тепловой сети по независимой схеме. Линия П6 показывает максимально допустимые напоры в подающей линии системы теплоснабжения от подающего коллектора ТЭЦ до абонентских вводов. Напор в точке П1 на выходе воды из водогрейного котла 7 определяется из условия механической прочности пиковых котлов. Допустимое давление для водогрейных котлов – 2,5 МПа. С учетом гидравлических потерь в котле максимально допустимый пьезометрический напор на выходе из котла принят 220 м. МакРис. 1.4. Разработка гидродинамического симально допустимый напор (линия П6) в режима в системе теплоснабжения подающем теплопроводе на участке П2–П7 определен из условия, что допустимое давление в трубопроводах и арматуре подающей линии составляет 1,6 МПа, вследствие этого пьезометрический напор должен быть равен 160 м. Линия Пм показывает минимально допустимые напоры в подающей линии системы. Минимально допустимый напор в точке П1 определен при условии не вскипания в верхней точке водогрейного котла, находящейся на геодезической отметке 15 м при температуре воды 150 + 30 = 180 °С, что определяет минимальный пьезометрический напор в этой точке котла равный 92 м или полный напор по отношению к геодезической отметке 0, равный 107 м. Из условия не вскипания воды при ее температуре 150 °С минимально допустимый пьезометрический напор в подающей линии тепловой сети на участке П2–П7 должен составлять 40 м. Действительная линия гидродинамических напоров подающей линии тепловой сети при любом режиме ее работы не должна выходить за пределы напоров, ограниченных линиями Пб и Пм. В данном случае действительный график гидродинамических напоров подающей линии системы показан линией П. Линия 06 показывает максимально допустимые напоры в обратной линии системы теплоснабжения от абонентских вводов до входного коллектора теплофикационного пароводяного подогревателя 6 на ТЭЦ. По условиям механической прочности отопительных чугунных радиаторов допустимые пьезометрические напоры в обратной линии тепловой сети на участке 01–05, на котором абонентские установки присоединены по зависимой схеме, составляют 60 м, а по условиям механической прочности водоводяных подогревателей допустимые пьезометрические напоры на участке 06–07, где абонентские установки присоединены по независимой схеме, составляют 140 м. 12 Линия Ом показывает минимально допустимые пьезометрические напоры в обратной линии системы теплоснабжения при условии, что избыточное давление в трубопроводах тепловой сети и на всасывающей линии насосов достаточно для предупреждения подсоса воздуха и кавитации. Минимально допустимый пьезометрический напор в обратной линии тепловой сети принят 5 м. Поскольку действительный гидродинамический пьезометрический напор в подающем коллекторе на ТЭЦ после пикового водогрейного котла принят 150 м, то с учетом гидравлических потерь в котле гидродинамический пьезометрический напор перед котлом должен составить 170 м, что значительно превышает допустимый пьезометрический напор для пароводяного подогревателя 6, равный 140 м. Для обеспечения требуемого пьезометрического напора в подающем коллекторе ТЭЦ (без превышения допустимого давления в пароводяном подогревателе) в схеме теплоподготовительной установки ТЭЦ предусмотрены два последовательно включенных сетевых насоса 1 и 2. Предвключенный, или бустерный, насос 2 создает в системе напор, необходимый для компенсации гидравлических потерь в пароводяном подогревателе 6 и защиты от кавитации сетевого насоса 1 при расчетной температуре после пароводяного подогревателя. Сетевой насос 1 создает напор, необходимый для компенсации гидравлических потерь в пиковом водогрейном котле, тепловой сети и абонентских установках. График гидродинамических напоров в обратном трубопроводе тепловых сетей при любом режиме работы не должен выходить за пределы линий ограничения (Об и Ом). На рис. 1.4, а он изображен линией О. 1.5. Гидравлическая характеристика тепловых сетей Характеристика тепловой сети представляет собой квадратичную параболу, описываемую уравнением: – в единицах давления 𝛿𝑃 = 𝑆 ∙ 𝑉 2 , Па; (1.18) – в единицах напора 𝛿𝐻 = 𝑆𝐻 ∙ 𝑉 2 , м, (1.19) 3 где 𝛿𝑃 – падение давления, Па; 𝛿𝐻 − потери напора, м; 𝑉– расход, м /с; SH – сопротивление сети, выраженное в единицах напора, (м∙с2)/м6; S – сопротивление сети, выраженное в единицах давления, (Па∙с2)/м6. Из совместного решения (1.7), (1.9), (1.17), (1.18), (1.19) определяется сопротивление сети: – в единицах давления: 𝑘 0,25 𝑆𝑃 = 0,0894 ∙ 𝑑э5,25 ∙ 𝜌 ∙ (𝑙 + 𝑙экв ), (Па∙ с2)/м6; (1.20) – в единицах напора: 𝑘 0,25 𝑆 = 0,0894 ∙ 𝑔∙𝑑э 5,25 ∙ (𝑙 + 𝑙экв ), (м∙ с2)/м6 . (1.21) Как видно из (1.20) и (1.21), сопротивление сети S зависит от ее геометрических размеров, абсолютной шероховатости внутренней поверхности трубопроводов, эквивалентной длины местных сопротивлений и плотности теплоносителя, но не зависит от расхода теплоносителя. Для анализа гидравлических режимов тепловых сетей и отображения их на пьезометрических графиках более удобно использовать сопротивление S, которое в отличие от сопротивления SP не зависит от плотности теплоносителя, а следовательно, от его температуры. Определение суммарной характеристики тепловой сети может быть проведено аналитическим методом. При аналитическом методе определения суммарной характеристики пользуются следующим правилом, вытекающим из квадратичной зависимости между по13 терей напора и расходом воды: суммарное сопротивление равно арифметической сумме сопротивлений, последовательно включенных участков. На рис. 1.5, а приведена схема подключения систем теплопотребления абонента с гидравлическим сопротивлением Sa к тепловой сети в узле УТ1 через подающий трубопровод с гидравлическим сопротивлением Sп и обратный трубопровод с гидравлическим сопротивлением Sо. Представив системы абонента в виде участка сети с гидравлическим сопротивлением Sa, можно определить суммарное сопротивление контура циркуляции теплоносителя по отношению УТ1 как алгебраическую сумму гидравлических сопротивлений последовательно соединенных участков: S = Sп + Sо + Sа, (м∙с)/м6. (1.22) Рис. 1.5. Последовательное (а) и параллельное (б) соединение участков тепловой сети Если участки соединены параллельно, то для суммирования характеристик удобно пользоваться другим гидравлическим показателем – проводимостью, под которой понимается величина, обратная корню квадратному из сопротивления: 1 𝑉 а = √𝑆 = √𝛿𝐻 , м 3 / ( с ∙ м0,5). (1.23) На схеме рис. 1.5, б абоненты 1 и 2 подключены параллельно к узлу УТ2. Суммарное гидравлическое сопротивление сети к абоненту 1 составит: S1 = Sп1 + Sо1 + Sа1, а ее проводимость а1 = 1/√S1 . Суммарное гидравлическое сопротивление сети к абоненту 2 составит: S2 = Sп2 + Sо2 + Sа2, а ее проводимость а2 = 1/√𝑆2 . Суммарная проводимость этих участков равна алгебраической сумме ∑а = а1 + а2. Таким образом, суммирование характеристик участков тепловой сети выполняется по правилу: при последовательном соединении складываются сопротивления, при параллельном – проводимости. По величине суммарной проводимости определяется эквивалентное гидравлическое сопротивление параллельно подключенных участков Sэкв = 1/(∑а)2, (м∙с)/м6. 1.6. Гидравлическая характеристика регулирующих клапанов Гидравлические регуляторы и балансировочные клапаны широко применяются в системах теплоснабжения с целью обеспечения допустимых значений давления или расхода теплоносителя в соответствии с расчетным значением. Принцип действия таких устройств основан на дросселировании части напора потока среды, проходящей через их проточную полость. В этом смысле любое дроссельное устройство может рассматриваться как постоянное или переменное местное сопротивление, характеризуемое значением коэффициента местных сопротивлений. Зависимость значений коэффициента местных сопротивлений от положения регулирующего (запорного) органа наиболее типичных устройств, применяемых в системах теплоснабжения, приведена на рис. 1.6. 14 Рис. 1.6. Зависимость коэффициента местных потерь от положения регулирующего (запорного) органа Для любого участка сети, где установлен клапан, его гидравлическое сопротивление может быть учтено при определении суммарного сопротивления сети в формуле (1.22), а следовательно, и его влияние на потокораспределение согласно зависимости (1.18) или (1.19). К гидравлическим характеристикам клапанов относят также пропускную способность 𝑘𝑣 . Ее определяют как объемный расход воды в м3/ч с плотностью 1000 кг/м3, проходящей через клапан при перепаде давления 105 Па (1 бар). При заданном перепаде давления на клапане значение kv определяется по формуле: 𝑘𝑣 = 𝑉 √∆𝑃 , (м3/ч)/бар0,5, (1.24) где V – объёмный расход воды, проходящей через полностью открытое условное проходное сечение клапана, м3/ч; ∆𝑃 – перепад давления на клапане, бар. В каталогах регулирующих клапанов, справочной литературе размерность 𝑘𝑣 по формуле (1.24) упрощают, указывая в м3/ч. Для всех клапанов, выпускаемых промышленностью, перепад давления при их испытании постоянен и составляет 1 бар. В случае применения иных размерностей, определяющих перепад давления (напора) в системе, допустимо применение выражений, приведенных в табл. 1.1. 15 Таблица 1.1 Определение пропускной способности регулирующего клапана ∆𝑃, бар; V, м3/ч 𝑉 𝑘𝑣 = √∆𝑃 ∆𝑃, кПа; V, л/с 𝑘𝑣 = 36 𝑉 √∆𝑃 ∆𝑃, кПа; V, л/ч 𝑘𝑣 = 0,01 ∆𝑃, Па; G, кг/ч 𝑉 √∆𝑃 𝑘𝑣 = 0,316 G √∆𝑃 ∆𝐻, м.в.ст.; V, м3/ч 𝑉 𝑘𝑣 = 10 √𝑔∆𝐻 На рис. 1.7 приведены графики зависимости пропускной способности промышленных клапанов различного диаметра в зависимости от перепада давления. Рис. 1.7. Зависимость пропускной способности клапанов от перепада давления Регулирование теплоносителя через клапан зависит как от его пропускной способности, так и от участка системы, на котором клапан вызывает изменение давления теплоносителя. Этот участок называют регулируемым. Схематическое изображение регулируемого участка показано на рис. 1.8. Рис. 1.8. Схема регулируемого участка Гидравлическая система состоит из последовательно соединенных участков с постоянными сопротивлениями Sп, Sо, Sа и переменным сопротивлением Sк. Условно приняв перепад давления в узле УТ1 постоянным, расход теплоносителя на основании зависимости (1.18) определяется по выражению: 𝑃1−𝑃2 𝑉 = √𝑆п+𝑆о+𝑆а+𝑆к, м3/ч. (1.25) Как видно из выражения (1.25), изменение расхода в сети в этом случае будет определяться только изменением гидравлического сопротивления клапана. Открытие клапана будет приводить к уменьшению его гидравлического сопротивления Sк и уменьшению перепада давления (Рк1 – Рк2) на нём, что увеличит пропускную способность клапана и, соответственно, расход теплоносителя через абонента Sа. Закрытие клапана приведет к уменьшению его пропускной способности вплоть до остановки циркуляции теплоносителя. 16 Часть перепада давления на регулирующем участке, которая теряется на клапане, изменяется в процессе регулирования при перемещении затвора клапана. В то же время изменяется и пропускная способность клапана. В конечном счете изменение пропускной способности клапана зависит от перепада давления на клапане, расположения затвора клапана и соотношения потерь давления в регулирующем отверстии полностью открытого клапана к потерям давления на регулируемом участке. Эту взаимосвязь называют пропускной характеристикой клапана. Пропускная (расходная) характеристика клапана – зависимость между относительной пропускной способностью и относительным перемещением затвора клапана при изменении распределения давления между регулирующим отверстием и регулируемым участком. В том случае, если на клапане теряется все давление регулируемого участка, то его пропускную характеристику называют идеальной (внутренней) расходной характеристикой. При любых других соотношениях – рабочей (эксплуатационной) расходной характеристикой. Все эти характеристики представляют зависимость относительного массового G/G100 либо объемного V/V100 расхода, %, от относительного подъема затвора клапана h/h100, %. Клапаны конструируют по законам идеальных расходных характеристик, каждому виду которых соответствует определенная форма поверхности затвора клапана. Затвор клапана изготавливают сплошным с внешним искривлением, как показано на верхней части рис. 1.9, либо полым с прорезями или отверстиями на поверхности, что показано внизу этого же рисунка. Рис. 1.9. Профили затвора клапана для характеристик: а – линейной; б – логарифмической; в – параболической; г – логарифмическо-линейной Идеальные расходные характеристики клапанов с различным профилем затвора представлены на рис. 1.10. Рис. 1.10. Расходные характеристики регулирующих клапанов: 1 – линейная; 2 – логарифмическая; 3 – параболическая; 4 – логарифмическо-линейная 17 Профили затворов на рис. 1.9, а в идеальных условиях создают линейную зависимость между относительным ходом штока и относительным расходом, изображенную линией 1 на рис. 1.10. В абсолютных координатах линейная характеристика, создаваемая плоским затвором, отличается от характеристики, создаваемой полым затвором с прямоугольными отверстиями (окнами). Прямоугольные отверстия полого затвора клапана, показанного на нижней части рис. 1.9, а, позволяют точнее регулировать расход теплоносителя. Криволинейный профиль затвора либо криволинейные отверстия в поверхности полого цилиндрического затвора, изображенные на рис. 1.9, б, при идеальных условиях создают логарифмическую взаимосвязь между относительным ходом штока и относительным расходом. Этой взаимосвязи соответствует кривая 2 на рис. 1.10. При логарифмической характеристике перемещение затвора клапана на одинаковую величину из любого начального положения обеспечивает постоянство доли изменения расхода теплоносителя относительно начального значения. Если указанную долю выражают в процентах, то эту характеристику называют равнопроцентной. Промежуточной между идеальной линейной и идеальной логарифмической характеристикой является идеальная параболическая характеристика (кривая 3 на рис. 1.10). Ее получают при полом цилиндрическом затворе с криволинейной прорезью (рис. 1.9, в). Сочетание различных профилей в затворе клапана дает совмещенные расходные характеристики, например логарифмическо-линейную. Ей присущи черты логарифмической и линейной характеристик в зависимости от высоты подъема затвора клапана, что отображено кривой 4 на рис. 1.10. Для такой характеристики изготавливают укороченный затвор с неполным логарифмическим профилем поверхности (рис. 1.9, г). Логарифмическая характеристика появляется под влиянием криволинейной поверхности затвора клапана, а линейная формируется его нижней частью, которая может быть либо плоской, либо несколько выпуклой. Идеальные расходные характеристики, приведенные на рис. 1.10, получены при идеальных условиях, когда всё располагаемое давление регулируемого участка теряется в регулирующем отверстии клапана. Для этого необходимо, чтобы данный клапан был единственным устройством регулируемого участка и сопротивление корпуса клапана было нулевым. В реальных условиях это встречается крайне редко. 1.7. Сетевые насосы в системе теплоснабжения Циркуляция теплоносителя в водяной системе теплоснабжения зависит от параметров, развиваемых сетевым насосом, и гидравлического сопротивления сети. Графическая иллюстрация работы нагнетателя в сети представлена на рис. 1.11. Параметры сетевого насоса определяются точкой пересечения гидравлических характеристик насоса и сети. На рис. 1.11 кривая 1 – характеристика насоса; кривая 2 – характеристика тепловой сети; точка А – пересечение этих характеристик, определяет Н – напор, развиваемый насосом, равный потере напора в замкнутой системе, и V – объемную подачу насоса. При выборе сетевых насосов на источнике теплоснабжения может использоваться параллельное и последовательное включение в сети. Параллельная работа. Применяется, когда расход перекачиваемой жидкости изменяется в широких пределах. Обслуживание сети одним мощным нагнетателем в этих условиях ведёт к перерасходу энергии, т.е. он будет работать значительную часть времени в реРис. 1.11. Гидравлическая жимах, сильно отличающихся от оптимального. Кроме характеристика того, при одном рабочем агрегате требуется 100%-ный насоса и тепловой сети 18 аварийный резерв, т.е. ещё один агрегат, рассчитанный на такую же производительность. Установка, например, двух рабочих нагнетателей в параллель позволяет уменьшить аварийный резерв до 50%. Параллельная работа двух насосов представлена на примере установки, приведенной на рис. 1.12. Для построения совмещённой характеристики параллельно работающих нагнетателей надо суммировать их исходные характеристики при одинаковом напоре. При некотором напоре H производительность нагнетателей 1 и 2 составит при параллельной работе соответственно Q1 и Q2. При этом суммарная подача Q = Q1 + Q2. Пусть кривая 3 характеризует совместную работу двух нагнетателей на общую сеть кривая 4. При работе нагнетателей по отдельности на ту же сеть их производительность и напор будут Q’1, H'1. Рис. 1.12. Схема установки и характеристика двух насосов Последовательное соединение. Применяется в тех случаях, когда требуется получить высокие значения напора. Например, в сетевой подогревательной установке ТЭЦ давление в теплофикационных подогревателях ограничено условиями их прочности, поэтому перед ними устанавливается бустерный насос, а после них сетевой. Очевидно, что при последовательном соединении нагнетателей их производительности равны и условие их совместной работы Q1 = Q2. Из этого условия следует, что для построения совместной характеристики нагнетателей, последовательно включённых, надо суммировать их исходные характеристики при одинаковой производительности. На рис. 1.13 приведена схема установки с последовательным соединением насосов их характеристики и характеристика сети. Кривые 1, 2 – напорные характеристики нагнетателей, 3 – совместная характеристика последовательно работающих нагнетателей, 4 – характеристика сети. Рис. 1.13. Схема установки и характеристики с последовательным включением двух насосов При некоторой подаче Q нагнетатель 1 развивает напор H1, а нагнетатель 2 – H2. При этом суммарный напор: H = H1 + H2. Точка А характеризует совместную работу двух последовательно работающих нагнетателей на сеть. 19 1.8. Компенсация изменения объема воды в тепловых сетях При работе тепловых сетей необходимо учитывать значительные изменения объема сетевой воды при повышении и понижении её температуры. Ожидаемое часовое изменение объема воды в тепловой сети при изменении её температуры может быть приближенно определено по формуле: 1 𝛥𝑉 = 𝐺 (𝜌 где 𝑇2 1 − 𝜌 ) , м3/ч, (1.26) 𝑇1 G – расход циркулирующей воды, кг/ч; 𝜌𝑇1 и 𝜌𝑇2 – плотность воды (кг/м3) при температуре Т1 и соответственно Т2. Изменение объема воды в тепловой сети, если его не компенсировать, будет приводить к повышению давления при нагреве воды и уменьшению давления при понижении ее температуры. Поддержание заданного значения давления в обратном коллекторе сетевой воды на источнике тепловой энергии должно осуществляться путем регулирования величины подпитки или дренажа. Подпитка тепловой сети может производиться и при ее нагреве если величина утечки превышает величину часового приращения объема вследствие повышения температуры. В ином случае используется дренаж воды из обратного трубопровода, выполняемый автоматически сбросными клапанами. При понижении температуры сетевой воды подпитка должна компенсировать величину утечки теплоносителя и снижение объёма воды. В мелких системах теплоснабжения для компенсации изменения объёма воды возможно применение расширительных сосудов. Скорость изменения температуры сетевой воды должна определяться при повышении температуры в зависимости от пропускной способности дренажного трубопровода, а при понижении температуры – в зависимости от производительности подпиточного устройства. При этом изменение температуры должно производиться равномерно в соответствии с требованиями правил технической эксплуатации и не превышать 30 ℃/ч. 1.9. Гидравлические режимы тепловых сетей В соответствии с зависимостью (1.19) изменение расхода воды в любой точке тепловой сети может быть обусловлено изменением величины располагаемого напора и (или) суммарного сопротивления сети от этой точки и до её конца. Изменение величины располагаемого напора на источнике теплоснабжения, вызванное заменой сетевого насоса или его регулированием, приводит к изменению напоров во всех гидравлически связанных точках тепловой сети. Например, при увеличении величины напора сетевого насоса в автоматизированных системах, оборудованных регуляторами расхода на абонентских вводах, изменение расхода не произойдет, так как при этом повысится гидравлическое сопротивление сети (рис. 1.14, а), а в неавтоматизированных системах при постоянном значении гидравлического сопротивления сети расходы изменятся (рис. 1.14, б), вызвав при этом изменение гидравлических потерь в сети. Рис. 1.14. Характеристика насосов и сети: а) тепловая сеть с автоматизированными абонентами; б) тепловая сеть с неавтоматизированными абонентами 20 На рис. 1.14, а приведены характеристики насосов и сети с автоматизированными абонентами, у которых на вводе установлены регуляторы расхода. При работе сетевого насоса с характеристикой 1 сопротивление сети соответствует точке А1 и при этом напор сетевого насоса составляет Н1, а производительность – V. При повышении характеристики сетевого насоса (линия 2) автоматические регуляторы у абонентов начнут прикрываться, дросселируя избыточный напор и повышая тем самым гидравлическое сопротивление сети. Рабочая точка сетевого насоса займет положение А2, а его параметры Н2 и V, т.е. расход сетевой воды будет постоянными, а режим давления – стабильным. При изменении напора сетевого насоса в тепловой сети с неавтоматизированными абонентами (рис. 1.14, б) гидравлическое сопротивление сети не меняется и ее характеристика (линия 3) в точках пересечения с характеристиками насоса 1 или 2 определяет рабочие параметры сетевого насоса. При работе сетевого насоса с характеристикой 1 рабочей точке А1 соответствует напор Н1 и производительность V1, а при работе насоса с характеристикой 2 рабочей точке А2 соответствуют напор Н2 и подача V2, т.е. повышение напора приводит к увеличению расхода сетевой воды V2 ˃ V1. Рассмотрим гидравлические режимы систем теплоснабжения при различных условиях изменения параметров на примере тепловой сети, приведенном на рис. 1.15. Рис. 1.15. Пример тепловой сети: ВПУ – водоподготовительная установка; ПН – подпиточный насос; РП – регулятор подпитки; СН – сетевой насос; ТПУ – теплоприготовительная установка; 0–V – магистральная сеть; 1–5 – районы теплового потребления Алгоритм расчета потокораспределения в тепловой сети состоит из следующих этапов: – определяется гидравлическое сопротивление абонентов на основании зависимости (1.19), где 𝛿𝐻 и V принимаются на основе проектных значений или определяются экспериментально; – производится расчет гидравлического сопротивления участков трубопроводов магистральной сети и ответвлений к абонентам по формуле (1.21); – производится расчет суммарного сопротивления сети в узловых точках 0–V по правилам суммирования гидравлических сопротивлений последовательно и параллельно соединенных участков, зависимости (1.22) и (1.23); – предварительно задаются величиной напора сетевого насоса, который целесообразно привести к параметрам на выходном коллекторе источника теплоснабжения (точка 0) и в соответствии с формулой (1.19) определяется расход теплоносителя на участке; – на основании зависимостей (1.17) определяются потери напора на участке и величина располагаемого напора в узловой точке I; – при полученном значении располагаемого напора определяются расходы теплоно𝛿Н𝐼 сителя на выходе из узла I: VI-II=√𝑆 𝐼−𝑉 𝛿Н , 𝑉1 = √ 𝑆 𝐼; 1 – далее аналогично выполняются расчеты для последующих точек сети от узла I до узла V; – производится анализ полученных результатов расчета потокораспределения в тепловой сети и при необходимости выполняются дополнительные итерации, в которых уточняются параметры сетевого насоса и конструктивные характеристики сети; – на сновании окончательных данных расчета строится пьезометрический график, отображающий гидравлический режим системы теплоснабжения. Для упрощения построения пьезометрического графика в расчете целесообразно использовать значения полных напоров. 21 На рис. 1.16 приведен пьезометрический график, иллюстрирующий результаты расчета потокораспределения по схеме на рис. 1.15 для тепловой сети с абонентами, оборудованными регуляторами расхода. Рис. 1.16. Пьезометрический график тепловой сети с автоматизированными абонентами Линии пьезометрических напоров 1 соответствуют режиму работы тепловой сети с располагаемым напором на выводе источника теплоснабжения в точке 0, который составляет 180 – 150 = 30 м. Располагаемый напор в конце сети 10 м должен соответствовать гидравлическому сопротивлению абонента 5, включая гидравлические потери на регуляторе расхода. Гидравлический уклон линий пьезометрических напоров соответствует потерям напора в магистральной тепловой сети при прохождении расчетных расходов теплоносителя. При повышении располагаемого напора в точке 0 до 40 м линии пьезометрических напоров 2, соответствующие этому режиму работы, пройдут в подающем трубопроводе выше и параллельно режиму 1, а в обратном трубопроводе сольются, если полный напор в обратном трубопроводе, зависящий от напора подпиточного насоса (150 м), не изменится. Ввиду повышения располагаемых напоров у абонентов регуляторы расхода прикроются, тем самым сработает избыточное значение, обеспечив расчетный расход теплоносителя. Следует иметь в виду, что процесс дросселирования избыточного напора энергетически неэффективен, поэтому сетевой напор и его производительность следует выбирать в соответствие с характеристикой сети. На рис. 1.17 приведен пьезометрический график, иллюстрирующий результаты расчета потокораспределения по схеме на рис. 1.15 для тепловой сети с абонентами, не оборудованными регуляторами расхода. Рис. 1.17. Пьезометрический график тепловой сети с неавтоматизированными абонентами 22 Линии 1 пьезометрического графика соответствуют режиму работы с располагаемым напором в точке 0 равным 35 м, и при этом в конце сети у абонента 5 располагаемый напор минимальный, что может не соответствовать расчетным условиям работы систем теплопотребления. При этом в головной части сети за счет больших располагаемых напоров будет наблюдаться повышенная циркуляция теплоносителя. Отклонение циркуляции теплоносителя от расчетных значений характеризует системы теплоснабжения, находящиеся в состоянии гидравлической разрегулировки. Для повышения циркуляции теплоносителя через концевые абоненты в практике эксплуатации часто прибегают к повышению располагаемого напора на источнике теплоснабжения. Линии 2 пьезометрического графика соответствуют режиму работы с располагаемым напором в точке 0, равным 55 м, и при этом в конце сети у абонента 5 располагаемый напор несколько увеличится, что может улучшить условия работы систем теплопотребления. Повышение циркуляции теплоносителя при гидравлической разрегулировке является негативным фактором, ухудшающим энергетические характеристики систем теплоснабжения, который устраняется режимной наладкой. Пропорциональная и непропорциональная разрегулировка Ввиду гидравлической связанности элементов системы теплоснабжения степень влияния гидравлической разрегулировки в её частях может быть различной и зависит от гидравлических сопротивлений. На основании расчета режимов работы системы теплоснабжения, приведенной на рис. 1.15, для её состояний: 1 – проектный режим, 2 – отключение абонента 3, 3 – включение в работу абонента 3 со значительным понижением гидравлического сопротивления, на рис. 1.18 приведен пьезометрический график, отражающий перечисленные режимы работы. При рассмотрении режимов работы системы теплоснабжения с отключением и включением в работу абонента 3 степень зависимости системы от гидравлического сопротивления абонента 3 должна быть достаточно высокой, например, под абонентом 3 подразумевается район города. Рис. 1.18. Пьезометрический график режимов работы системы теплоснабжения в состоянии разрегулировки При отключении абонента 3 гидравлическое сопротивление сети от отключенного абонента и до её конца у абонента 5 не изменится, а сопротивление сети от источника теплоснабжения до абонента 3 возрастет. Рабочая точка сетевого насоса переместится на его характеристике влево, что приведет к уменьшению расхода сетевой воды, при этом величина располагаемого напора на коллекторе источника теплоснабжения существенно не изменится ввиду пологости характеристики насоса или его регулирования. Режим работы системы теплоснабжения характеризуется линиями пьезометрических напоров 2, которые ввиду уменьшения гидравлических потерь будут располагаться над пьезометрическими линиями проектного режима 1. Если провести анализ разницы величин располагаемых напоров 2 и 1, то можно отметить, что она увеличивается от источника до абонента 3, а далее к концу сети 23 изменяется незначительно. Для неавтоматизированных абонентов повышение располагаемых напоров на вводе будет приводить к увеличению расхода теплоносителя, а степень разрегулировки от станции до абонента 3 будет непропорциональной. Поскольку от абонента 3 до конца сети степень разрегулировки примерно постоянная, то она является пропорциональной. Наиболее типичная ошибка эксплуатации систем теплоснабжения – попытка повысить качество за счет увеличения циркуляции теплоносителя, что, как правило, приводит к снижению температуры и большему нарушению теплового режима. Пьезометрические линии напоров 3 характеризуют режим работы системы теплоснабжения, в котором у абонента 3 значительно снижено гидравлическое сопротивление, например, убраны сопла элеваторов или необоснованно применены насосные установки. В этом случае гидравлическое сопротивление сети от источника теплоснабжения до абонента 3 уменьшится, что приведет к возрастанию производительности сетевого насоса и гидравлических потерь в этой части сети. Располагаемые напоры в конечной части могут упасть до нулевого значения с остановкой циркуляции теплоносителя. Гидравлическая устойчивость тепловых сетей В неавтоматизированных системах теплоснабжения с гидравлически связанными абонентами необходимо уменьшать их взаимное влияние с целью понижения степени гидравлической разрегулировки, что обеспечивается повышением гидравлической устойчивости. Под гидравлической устойчивостью понимается способность системы поддерживать заданный гидравлический режим, характеризуемый соответствием фактических и расчетных значений расхода теплоносителя. Количественная оценка гидравлической устойчивости абонентских установок проводится по коэффициенту гидравлической устойчивости, равному отношению расчетного рас-хода сетевой воды через абонентскую установку к фактическому эксплуатационному расходу через эту установку в условиях работы данной системы централизованного теплоснабжения. В условиях гидравлической разрегулировки определяемые таким образом значения коэффициентов гидравлической устойчивости могут отклонятся от единицы в большую и меньшую стороны. При отклонении в большую сторону расчетный расход превышает фактический и абонент работает в режиме недогрева, в ином случае происходит перегрев. Учитывая квадратичную зависимость между расходом воды и потерей напора, можно рассматривать приближенное выражение для коэффициента гидравлической устойчивости: У= 𝑽р 𝑽ф 𝟏 = √ ∆Нс , 𝟏− (1.27) ∆На Vр – расчетный расход теплоносителя, м3/ч; Vф – фактический расход теплоносителя, м3/ч; DНс – гидравлические потери в тепловой сети, м; DНа – гидравлические потери в абонентской установке, м. Уравнение (1.27) показывает, что гидравлическая устойчивость абонентских систем тем больше, чем меньше потери напора в тепловой сети DНс и чем больше потери напора на абонентском вводе DНа. Например, элеваторы многократно повышают гидравлические потери при подключении отопительных систем. где Гидравлический режим открытых тепловых сетей При моделировании гидравлических режимов тепловых сетей существенное значение имеет точность определения суммарного сопротивления абонентов. В закрытых системах теплоснабжения на абонентский ввод замыкаются один или более циркуляционных контуров, например, только система отопления; системы отопления и горячего водоснабжения; системы отопления, вентиляции и горячего водоснабжения и т.д. Принимая сопро24 тивления каждого циркуляционного контура и переходя к проводимости путем их алгебраического суммирования, определяем общее сопротивление абонента. В случае открытых систем тепло-снабжения, приведенный способ определения гидравлического сопротивления абонента является неприемлемым, так как подающий и обратный трубопроводы подключаются к смесительному клапану регулятора температуры в системе горячего водоснабжения. При центральном качественном регулировании тепловой нагрузки степень перекрытия проходного сечения клапана относительно подающего теплопровода меняет соотношение смешиваемых потоков теплоносителя, подаваемого в систему горячего водоснабжения, и изменяет величину гидравлического сопротивления абонента, что в целом по системе теплоснабжения изменяет гидравлический режим ее работы. На рис. 1.19 приведена схема индивидуального теплового пункта абонента в открытой системе теплоснабжения, состоящая из элементов, обладающих гидравлическим сопротивлением. Рис. 1.19. Схема абонента при открытом водоразборе Относительно системы отопления с гидравлическим сопротивлением Sо, через смесительный клапан с сопротивлением Sкп на подающем трубопроводе и сопротивлением Sко на обратном трубопроводе подключен подающий трубопровод системы горячего водоснабжения с сопротивлением Sп, замыкающийся через циркуляционный трубопровод сопротивлением Sц с обратным трубопроводом тепловой сети. Сопротивление Sш предназначено для обеспечения требуемого циркуляционного расхода в системе горячего водоснабжения. Рассматривая элементы системы между узловыми точками а, b, с в соответствии с законом электрогидравлической аналогии, определяем треугольник. В электрических сетях для расчета сопротивлений треугольника используется метод преобразования в звезду. На рис. 1.20 приведена схема после преобразования исходной схемы в эквивалентную с заменой треугольника на звезду. На основании зависимостей, применяемых в решении некоторых задач аэрогидродинамики, применительно к схеме, приведенной на рис. 1.20, можно записать: 𝑆аб = 𝑆бс = 𝑆кп (𝑆а +𝑆ко ) (√𝑆кп +√𝑆о +𝑆ко ) 2 ; 𝑆ко (𝑆о + 𝑆ко ) 2; (√𝑆ко + √𝑆о + 𝑆кп ) Sса = So (Sкп + Sко) /S1; k = (Sab + Sca – Sbc)/2; m = (Sаb + Sbc – Sca)/2; n = (Sbc + Sca – Sab) S1 = (m + Sп + Sц)/2; S1 = m + Sп + Sц; S 2 = n + S п. Окончательное суммарное сопротивление абонента в открытой системе теплоснабжения: Sa = k + S1 + S2/S1=(√S1 + √S2)2. 25 В расчетах гидравлических режимов открытых тепловых сетей сопротивления клапанов Sкп и Sко принимаются заданием доли водоразбора из подающего и обратного трубопроводов тепловой сети соответственно доли водоразбора из подающего b и обратного (1-b) трубопроводов тепловой сети. Примерные пьезометрические графики, иллюстрирующие гидравлический режим открытых тепловых сетей, приведены на рис. 2.16 и 2.17. 1.10. Насосные и дросселирующие подстанции в тепловых сетях Насосные и дросселирующие подстанции имеют широкое применение в тепловых сетях и предназначаются для создания требуемого режима давления или температуры теплоносителя в зоне их ответственности. В зависимости от конкретных условий к обеспечению гидравлического и температурного режимов работы системы теплоснабжения насосные подстанции обеспечивают: повышение давления, понижение давления и смешение для понижения температуры теплоносителя. Дросселирующие подстанции предназначены для защиты абонентов от высокого давления в подающем трубопроводе или низкого давления в обратном трубопроводе, для деления тепловой сети на статические зоны при рельефе местности с большими перепадами высот. В этом случае они часто являются составными элементами насосных станций. Выбор места положения насосных подстанций и выбор оборудования – ответственная задача проектирования и эксплуатации тепловых сетей, которую целесообразно решать на основе моделирования гидравлических режимов работы систем теплоснабжения, в которых учтены гидравлические характеристики оборудования. Гидравлическая характеристика насосов, используемых в сети для повышения или понижения давления, – отрицательная величина отношения напора насоса к квадрату его производительности, что исключает получение нулевого значения суммарного сопротивления сети в месте расположения насосной подстанции. Насосы смешения устанавливаются, как правило, на перемычке между подающими и обратными трубопроводами и таким образом выступают параллельным участком сети, на которую они работают, поэтому при определении сопротивления сети они учитываются через отрицательную величину проводимости. Дросселирующие подстанции На рис. 1.21 показан пример схемы двухтрубной тепловой сети с дросселирующей подстанцией и пьезометрический график этой сети. Рис. 1.21. Принципиальная схема двухтрубной водяной тепловой сети с двумя статическими зонами (а) и пьезометрический график этой сети (б): 1 – обратный клапан; 2 – сетевые насосы на источнике теплоснабжения; 3 – регулятор давления «до себя»; 4 – подпиточный насос верхней зоны; 5 – регулятор подпитки верхней зоны 26 В связи с большой разностью вертикальных отметок поверхности земли у абонентов I нижней зоны и абонентов II верхней зоны, составляющей в примере около 40 м, при присоединении отопительных установок к тепловой сети по зависимой схеме необходимо установить разные гидростатические напоры Нн и Нв. 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 работы системы теплоснабжения, т.е. когда сетевой насос 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 1 открыт, а регулятор 3 поддерживает за счет дросселирования заданный напор Н для абонентов верхней зоны. Насосные подстанции на подающем трубопроводе Насосные подстанции на подающем трубопроводе применяются в системе теплоснабжения в следующих случаях: в протяженных тепловых сетях для уменьшения напора сетевого насоса и обеспечения при этом требуемых значений располагаемых напоров у удаленных потребителей; на сложном рельефе местности, характеризуемом большими перепадами высот для зонирования системы с целью создания допустимого режима давления; возможного при определенных условия увеличения пропускной способности тепловой сети, так как насосная подстанция за счет её отрицательного гидравлического сопротивления уменьшает суммарное сопротивление сети и тем самым производительность сетевого насоса может увеличиться. Насосные подстанции в тепловых сетях подключатся ответвлением к подающему трубопроводу до и после отключающей задвижки, создавая возможность работы с насосной подстанцией и без неё. Для обеспечения надежной и безопасной работы насосных подстанций в тепловых сетях применяются необходимые средства автоматизации, включая цифровые системы управления. Пример № 1 применения насосной подстанции при ровном рельефе местности представлен её технологической схемой на рис. 1.22, б и пьезометрическим графиком режимов работы на рис. 1.22, а. На подающем трубопроводе тепловой сети установлена подкачивающая насосная подстанция ПН. Назначение насосной подстанции – увеличить располагаемый напор в тепловой сети второй зоны (линия 1). Клапан регулятора давления «после себя» дросселирует избыточный напор насосов ПН, устанавливая давление, соответствующее гидравлическому сопротивлению сети после насосной подстанции. При останове подкачивающих насосов уменьшается располагаемый напор в тепловой сети второй зоны (линия 2), но давление в обратном трубопроводе не превышает максимально допустимого. При останове сетевых насосов на источнике теплоты и работе подкачивающих насосов ПН произойдет опрокидывание циркуляции у потребителей первой зоны. Во второй зоне резко снизится располагаемый напор в тепловой сети. Данный режим работы при эксплуатации исключается срабатыванием автоматики защиты, отключающей ПН. При останове сетевых и подкачивающих насосов статическое давление будет одинаковым для обеих зон. Пример № 2 гидравлического режима тепловой сети с насосной подстанцией на подающем трубопроводе, установленной перед потребителями, расположенными на высоких отметках рельефа местности, приведен на рис. 1.23. Пьезометрический график режимов работы показан на рис. 1.23, а, а её технологическая схема – на рис. 1.23, б. На подающем трубопроводе тепловой сети установлена подкачивающие насосы ПН, предназначенные для увеличения давления в подающем трубопроводе, чтобы подать теплоноситель потребителям второй зоны. На обратном трубопроводе установлена регулятор давления «до себя» РК2, предназначенный для создания требуемого статического напора в або27 нентских установках второй зоны. Статический напор для первой и второй зон различный (линия 4). Подпитка тепловой сети второй зоны в статическом режиме осуществляется специальными подпиточными насосами ПН1 из тепловой сети первой зоны. При выключении подкачивающих насосов ПН снижается располагаемый напор у потребителей первой зоны, давление в тепловой сети второй зоны уменьшается, но в пределах допустимого значения. При останове сетевых насосов и работе подкачивающих насосов произойдет опрокидывание циркуляции теплоносителя у потребителей первой зоны, давление в тепловой сети второй зоны упадет ниже допустимого. Кроме того, возможно вскипание теплоносителя в тепловой сети. Данный режим работы при эксплуатации исключается срабатыванием автоматики защиты, отключающей ПН. Статическое давление в первой и второй зонах различное. При останове сетевых и подкачивающих насосов статическое давление на источнике теплоты и на насосной подстанции поддерживается автоматикой подпитки. Рис. 1.22. Гидравлический режим с насосной на подающем трубопроводе при пологом рельефе местности: а) пьезометрический график; б) технологическая схема; 1, 2, 3, 4 – линии пьезометрических напоров; ПН – насос; PKI – регулятор давления «после себя» Рис. 1.23. Гидравлический режим с насосной на подающем трубопроводе при повышении рельефа местности: а) пьезометрический график; б) технологическая схема; 1, 2, 3, 4, 7 – линии пьезометрических напоров; ПН, ПН1 – насосы; PK1, РК2, РК3 – регуляторы давления: Т1, Т2, Т3 – точки отбора импульса давления Автоматизацией гидравлического режима предусмотрены: 1) стабилизация давления после подкачивающих насосов; 2) стабилизация давления до насосной подстанции; 3) выключение подкачивающих насосов при останове сетевых; 28 4) рассечка тепловой сети на гидравлически изолированные зоны при остановке сетевых насосов; сигналом на выключение подкачивающих насосов и срабатывание схемы рассечки служит падение давления в точке Т1; 5) включение подпиточных насосов второй зоны при статическом режиме работы тепловой сети; сигналом на включение подпиточных насосов служит падение давления в подающем трубопроводе (точка Т2); 6) регулирование статического давления во второй зоне; 7) перенастройка регулятора подпитки на источнике теплоты на новую величину давления. Насосные подстанции на обратном трубопроводе Насосные подстанции на обратном трубопроводе применяются в системе теплоснабжения в случаях: в протяженных тепловых сетях для уменьшения напора в обратном трубопроводе и обеспечения при этом требуемых значений располагаемых напоров у удаленных потребителей; на сложном рельефе местности для потребителей, расположенных на отметках рельефа местности ниже отметки источника теплоснабжения, для их зонирования с целью создания допустимого режима давления; возможного при определенных условия увеличения пропускной способности тепловой сети, так как насосная подстанция за счет её отрицательного гидравлического сопротивления уменьшает суммарное сопротивление сети и тем самым производительность сетевого насоса может увеличиться. Насосные подстанции в тепловых сетях подключатся ответвлением к обратному трубопроводу до и после отключающей задвижки, создавая возможность работы с насосной подстанцией и без неё. Для обеспечения надежной и безопасной работы насосных подстанций в сетях применяются необходимые средства автоматизации, включая цифровые системы управления. Пример № 3, представляющий гидравлические режимы работы насосной подстанции при ровном рельефе местности, предназначенной для увеличения пропускной способности сети, представлен её технологической схемой на рис. 1.24, б и пьезометрическим графиком на рис. 1.24, а. Рис. 1.24. Гидравлический режим с насосной на обратном трубопроводе при пологом рельефе местности: а) пьезометрический график; б) технологическая схема; 1, 2, 3, 4 – линии пьезометрических напоров; ПН – насос; PKI – регулятор давления «до себя» На обратном трубопроводе тепловой сети установлена подкачивающая насосная станция ПН. Назначение насосной станции – увеличить пропускную способность тепловой сети (линия 1). При останове подкачивающих насосов (линия 2) расход воды в тепловой сети уменьшается, сокращаются потери напора в трубопроводах, располагаемый напор у потребителей теплоты второй зоны уменьшается. Давление в обратном трубопроводе тепловой сети второй зоны повышается, но не превышает максимально допустимого. При останове сетевых насосов на источнике теплоты и работе подкачивающих насосов (линия 3) последние будут играть роль сетевых насосов. Направление движения теплоносителя по магистральному трубопроводу не изменится, но давление в обратном трубопро29 воде у потребителей первой зоны будет выше, чем в подающем. Это приведет к опрокидыванию циркуляции теплоносителя у потребителей первой зоны и, как следствие, к резкому снижению температуры и нарушению герметичности уплотняющих устройств. Возможно также вскипание теплоносителя при снижении давления. Во второй зоне давление в обратном трубопроводе упадет ниже допустимого, что приведет к опорожнению отопительных систем. При отключении всех насосов статическое давление для обеих зон одинаковое (линия 4). Автоматизацией гидравлического режима предусмотрены: стабилизация давления перед подкачивающими насосами; выключение подкачивающих насосов при останове сетевых насосов. Сигналом для выключения подкачивающих насосов служит падение давления в подающем трубопроводе. Пример № 4 гидравлического режима тепловой сети с насосной подстанцией на обратном трубопроводе, установленной перед потребителями, расположенными в конце сети при ровном рельефе местности, приведен на рис. 1.25. Пьезометрический график режимов работы показан на рис. 1.25, а, а её технологическая схема – на рис. 1.25, б. Рис. 1.25. Гидравлический режим с насосной на обратном трубопроводе при ровном рельефе местности: а) пьезометрический график; б) технологическая схема; 1, 2, 3, 4, 7 – линии пьезометрических напоров; ПН – насос; PKI, РК2 – регуляторы давления; Т1, Т2 – точки отбора импульса давления На обратном трубопроводе тепловой сети установлена подкачивающая насосная подстанция ПН. Назначение подстанции – снизить давление в обратном трубопроводе второй зоны и увеличить располагаемый напор у потребителей (линия 1). При выключении подкачивающих насосов давление в обратном трубопроводе у потребителей второй зоны превысит максимально допустимую величину (линия 2). При останове сетевых насосов и работе подкачивающих насосов произойдут опрокидывание циркуляции теплоносителя у потребителей первой зоны и опорожнение систем отопления потребителей второй зоны (линия 3). Данная ситуация при эксплуатации исключается срабатыванием автоматики защиты, отключающей ПН. При останове сетевых и подкачивающих насосов статическое давление для потребителей обеих зон единое (линия 4). Таким образом, необходима защита потребителей второй зоны при останове подкачивающих насосов и выключение подкачивающих насосов при останове сетевых (линия 7). Автоматизацией гидравлического режима предусмотрены: 1) стабилизация давления в обратном трубопроводе до подкачивающих насосов – клапан РК1; 2) выключение подкачивающих насосов ПН при останове сетевых насосов; импульсом на выключение подкачивающих насосов служит падение давления в подающем трубопроводе (точка Т2); 3) снижение давления в обратном трубопроводе второй зоны при останове только подкачивающих насосов за счет дросселирования давления в подающем трубопроводе (клапан РК2). 30 Пример № 5 гидравлического режима тепловой сети с насосной подстанцией на обратном трубопроводе, установленной перед потребителями, расположенными в сети с понижением рельефа местности, приведен на рис. 1.26. Пьезометрический график режимов работы показан на рис. 1.26, а, а её технологическая схема – на рис. 1.26, б. На подающем трубопроводе установлен клапан регулятора давления «после себя», предназначенный для снижения давления в подающем трубопроводе, чтобы оно не превышало максимально допустимого значения. На обратном трубопроводе установлены подкачивающие насосы ПН. Назначение насосной подстанции – снизить давление в обратном трубопроводе тепловой сети второй зоны. Статическое давление для первой и второй зон разное (линия 4). Подпитка второй зоны в статическом режиме производится из тепловой сети первой зоны через клапан РК2 при закрытых клапанах РК1 и РК2. Рис. 1.26. Гидравлический режим с насосной на обратном трубопроводе при понижении рельефа местности: а) пьезометрический график; б) технологическая схема; 1, 2, 3, 4, 7 – линии пьезометрических напоров; ПН – насос; PKI, РК2, РК3 – регуляторы давления; Т1, Т2, Т3 – точки отбора импульса давления При останове подкачивающих насосов ПН и работе сетевых насосов давление в обратном трубопроводе тепловой сети второй зоны превысит максимально допустимое (линия 2). При останове сетевых насосов и работе подкачивающих в тепловой сети первой зоны давление в обратном трубопроводе будет выше, чем в подающем, что приведет к опрокидыванию циркуляции теплоносителя у потребителей (линия 3). В тепловой сети второй зоны снизится располагаемый напор. Возможно также вскипание теплоносителя в тепловой сети в связи с резким падением давления. При останове сетевых и подкачивающих насосов статическое давление в тепловой сети превысит максимально допустимое для потребителей второй зоны (линия 4). Автоматизацией гидравлического режима предусмотрены: 1) стабилизация давления в подающем трубопроводе клапаном РК1; 2) стабилизация давления в обратном трубопроводе до подкачивающих насосов клапаном подпора РК2; 3) рассечка тепловой сети на гидравлически изолированные зоны при останове подкачивающих насосов ПН. Командой на срабатывание схемы рассечки служит падение располагаемого напора на ПН; 4) подпитка тепловой сети второй зоны в статическом режиме; 5) отключение подкачивающих насосов ПН при останове сетевых. Команда на выключение ПН поступает при падении давления перед регулятором напора на подающем трубопроводе в точке Т3. Совместная работа насосных подстанций на подающем и обратном трубопроводах. 31 Пример № 6 гидравлического режима тепловой сети с насосной подстанцией на подающем и обратном трубопроводах, установленной в протяженной тепловой сети при пологом рельефе местности, приведен на рис. 1.27. Пьезометрический график режимов работы показан на рис. 1.27, а, а её технологическая схема – на рис. 1.27, б. На подающем и обратном трубопроводах тепловой сети установлены подкачивающие насосные станции ПН1и ПН2. Назначение насосных станций – увеличить пропускную способность тепловой сети и повысить располагаемый напор у потребителей· второй зоны. Статическое давление для первой и второй зон одинаковое (линия 4). При рассечке тепловой сети на гидравлические изолированные зоны возможно сохранение циркуляции теплоносителя в первой зоне (линия 7). Подпитка второй зоны в режиме статики происходит из первой зоны. При останове подкачивающих насосов ПН1 на подающем трубопроводе уменьшается располагаемый напор у потребителей второй зоны. При останове подкачивающих насосов ПН2 на обратном трубопроводе давление у потребителей второй зоны будет превышать допустимый предел. Аналогичный режим возникает при останове подкачивающих насосов на подающем и обратном трубопроводах (линия 6). При останове сетевых насосов и работе подкачивающих произойдут опрокидывание циркуляции у потребителей первой зоны и снижение давления ниже допустимого у потребителей второй зоны (линия 3). Возможно также вскипание теплоносителя во всей тепловой сети. При отключении сетевых и подкачивающих насосов статическое давление во всей тепловой сети будет одинаковое (линия 4). Рис. 1.27. Гидравлический режим с насосной на подающем и обратном трубопроводе при пологом рельефе местности: а) пьезометрический график; б) технологическая схема; 1, 2, 3, 4, 6, 7 – линии пьезометрических напоров; ПН1, ПН2 – насосы; PKI, РК2, РК3 – регуляторы давления; Т1, Т2 – точки отбора импульса давления Автоматизацией гидравлического режима предусмотрены: 1) стабилизация давления в подающем трубопроводе тепловой сети после подкачивающих насосов ПН1; 2) стабилизация давления в обратном трубопроводе тепловой сети до подкачивающих насосов ПН1; 3) стабилизация давления в обратном трубопроводе тепловой сети до подкачивающих насосов ПН2; 4) рассечка тепловой сети на гидравлические изолированные зоны при останове подкачивающих насосов ПН2. Сигналом для срабатывания схемы рассечки служит падение давления на насосах ПН2; 5) подпитка второй зоны при рассечке тепловой сети; 6) останов подкачивающих насосов ПН1 и ПН2 при останове сетевых насосов на источнике теплоснабжения. Сигналом для останова служит падение давления в подающем трубопроводе (точка ТЗ); 7) останов подкачивающих насосов ПН1 при останове насосов ПН2. Сигналом для останова служит повышение давления в обратном трубопроводе (точка Т2). 32 Смесительные насосные подстанции Смесительные насосные подстанции могут применяться в тепловых сетях при замещении нагрузки малых котельных с низкотемпературным теплоносителем на более экономичный источник теплоснабжения, например ТЭЦ. Виду более высокой температуры теплоносителя, применяемой на ТЭЦ, прямое переключение потребителей невозможно, поэтому целесообразно не менять температурный режим их сетей за счет смешения теплоносителя. При этом в практике часто насосные станции смешения размещают в помещениях выведенных из эксплуатации котельных. При центральном качественном регулировании тепловой нагрузки выбор насосов станции смешения производится по расчетному значению коэффициента смешения, определяемого по формуле: 𝜏 −𝜏 𝑈 = 1 см, (1.28) 𝜏см −𝜏2 где 𝜏1 – расчетная температура на входе в станцию смешения, ℃; 𝜏см – максимальная температура смешанной воды, ℃; 𝜏2 – расчетная температура в обратной магистрали тепловой сети, ℃. Смесительный клапан подбирается по значению Кv, которое определяется по формуле (1.24) при заданном значении перепада давления на нём. Пример гидравлического режима тепловых сетей с насосными станциями смешения приведен на рис. 1.28. Пьезометрический график режимов работы показан на рисунке 1.28б, а схема сетей на рис. 1.28, а. Смесительные насосы работают параллельно с насосной установкой источника теплоснабжения, поэтому включение в работу смесительных насосов приводит к увеличению гидравлического сопротивления потоку воды, поступающему из тепловой сети. Это вызывает уменьшение расхода воды из тепловой сети и увеличение располагаемых напоров в узлах включения насосных подстанций. Чем больше напоры Н, развиваемые насосами смешения, 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, а следовательно, будет более пологой линия 2 на пьезометрическом графике. Рис. 1.28. Гидравлический режим с насосными смешения: а) схема системы теплоснабжения; б) пьезометрический график; 1 – насосная смешения не работает; 2 – насосная смешения в работе 1.11. Нейтральная точка и способы ее задания в тепловых сетях Одной из основных задач создания режима давлений в тепловых сетях является его установление в пределах ограничений, определенных требованиями (см. п. 1.2). Для этой цели в одной из точек системы теплоснабжения, а при сложном рельефе местности – в нескольких точках, давление поддерживают постоянным или изменяют по определенному закону. Эти точки называются точками регулируемого давления. В частном случае, когда давление в данных точках поддерживается постоянным как при работе сети, так и в статическом состоянии, они называются нейтральными точками. Нейтральную точку в небольших системах теплоснабжения устанавливают на всасывающем патрубке сетевого насоса, а в крупных системах размещают на перемычке между напорным и всасывающим патрубками насоса, 33 используя давление в нейтральной точке в качестве импульса, действующего на привод регулятора подпитки в тепловую сеть. В мелких системах теплоснабжения нейтральная точка может быть задана в расширительном баке открытого типа, размещаемого в чердачном помещении наиболее высокого здания или в напорном баке закрытого типа в любой точке сети. В обоих случаях баки следует подключать к обратному трубопроводу тепловой сети. На рис. 1.29 приведены схема и пьезометрический график системы теплоснабжения с созданием нейтральной точки на перемычке сетевого насоса 5. Поддержание заданного давления в точке отбора импульса О осуществляется регулированием производительности подпиточного насоса 1 с помощью регулятора подпитки 2, дополняемого срабатыванием дренажного клапана 3. Степень открытия клапанов 2 и 3 устанавливается мембранными приводами. При увеличении утечки воды из тепловой сети снижается давление в нейтральной точке, что приводит в свою очередь к снижению давления на мембранный привод клапана 2, он открывается, и подача 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 и давление на мембранный привод клапана 2, и он прикрывается. В связи с этим уменьшается подача 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, например при росте температуры, 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. С помощью регулирующих вентилей 6 возможно перемещение нейтральной точки между напорной и всасывающей частями сетевого насоса. На пьезометрическом графике в статическом режиме давление на гидропривод регулятора 2 минимальное, поэтому он максимально открыт, обеспечивая при этом статический напор подпиточного насоса (линия ЛСД). При запуске сетевого насоса и закрытом вентиле 6 на напорной части перемычки импульс давления не изменится, поэтому напор на всасывающем патрубке сетевого насоса равен статическому (линии пьезометрических напоров 1). При открытии вентиля 6 на напорной части перемычки и циркуляции воды по ней давление в точке О возрастёт, а прикрытие клапана 2 приведет к уменьшению напора на всасывающем патрубке сетевого насоса. Пьезометрический график (линии 2) опустится, при этом уменьшится величина пьезометрических напоров во всех точках сети. При закрытии вентиля 6 на всасывающей части перемычки давление в точке О, действующее на гидропривод клапана 2, достигнет максимального значения, а пьезометрический график (линия 3) займет наиболее низкое положение. В связи с низкими значениями пьезометрических напоров эксплуатация тепловой сети в таком режиме недопустима. Рис. 1.29. Схема и пьезометрический график системы теплоснабжения: 1 – подпиточный насос; 2 – регулятор подпитки; 3 – дренажный клапан; 4 – перемычка; 5 – сетевой насос; 6 – регулирующие вентили; 7 – водоподготовительная установка; О – точка отбора импульса давления 34 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ НА ГИДРОДИНАМИЧЕСКОМ СТЕНДЕ. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ 2.1. Лабораторная работа № 1 Назначение и устройство гидродинамического стенда Гидродинамический стенд представляет модель водяной двухтрубной системы теплоснабжения с зависимым присоединением абонентов. Стенд предназначен для исследования режимов работы тепловой сети при изменении условий работы сетевого оборудования на источнике теплоснабжения, изменении гидравлических характеристик тепловой сети и абонентских установок. Схема стенда представлена на рис. 2.1. Цель работы – изучить устройство стенда и уметь подготовить его для проведения последующих работ. Описание стенда Гидродинамический стенд состоит из основных элементов: – сетевой установки источника теплоснабжения; – подпиточного устройства; – тепловой сети; – насосной подстанции; – потребителей (абонентов); – измерительных устройств (пьезометров). 1. Сетевая установка Сетевая установка источника теплоснабжения представлена насосом (СН) и запорнорегулирующей арматурой 4, 5. Насос предназначен для обеспечения циркуляции воды в тепловой сети и у абонентов. Запуск в работу насоса осуществляется электрическим выключателем, расположенным в электрическом щите при заполненном водой стенде на заданную величину статического напора. На корпусе насоса имеется переключатель частоты вращения ротора, что позволяет изменять его рабочую характеристику. Переключатель имеет три положения, обеспечивая малую, среднюю и высокую скорости вращения ротора. Рекомендуется запускать насос в работу при малой скорости вращения, а затем установить требуемую производительность и напор, повышая скорость вращения. Для исключения превышения напора насоса выше верхнего предела, определяемого высотой измерительных пьезометров, которая составляет 2,9 м, дополнительно используется в качестве дросселя вентиль 5. Вентиль 4, установленный на перемычке между напорным и всасывающим патрубками сетевого насоса, применяется для регулирования напора путем изменения величины его объёмного КПД. Вентили 4 и 5 перед запуском в работу сетевого насоса должны находиться в закрытом состоянии. Запуск в работу сетевого насоса осуществляется с разрешения преподавателя после выполнения всех подготовительных работ для исследования заданного режима работы тепловой сети. 2. Подпиточное устройство Подпиточное устройство предназначено для создания требуемой величины статического напора и включает бак 7, заполненный водой на 2/3 объема, и подпиточный насос (ПН). На трубопроводе, связывающем бак с насосом, установлен кран 1, предотвращающий слив воды из системы при выключении подпиточного насоса. На корпусе подпиточного насоса имеется переключатель частоты вращения ротора, что позволяет изменять его напор. Переключатель имеет три положения, обеспечивая малую, среднюю и высокую скорость вращения ротора. Рекомендуется запускать насос в работу при малой скорости вращения, а затем установить требуемый напор, повышая скорость вращения. Для исключения превышения величины напора насоса выше заданного статического давления, дополнительно используется в качестве дросселя вентиль 3. Вентиль 2, установленный на перемычке между напор35 ным и всасывающим патрубками подпиточного насоса, применяется для регулирования напора путем изменения величины его объёмного КПД. Вентили 2 и 3 перед запуском в работу подпиточного насоса должны находиться в закрытом состоянии. Запуск в работу подпиточного насоса осуществляется электрическим выключателем, расположенным в электрическом щите, с разрешения преподавателя после выполнения всех подготовительных работ для исследования заданного режима работы тепловой сети. Заполнение стенда водой на определенную величину статического напора производится из бака (ВПУ) насосом (ПН) в последовательности: – открыть кран 1; – запустить в работу насос ПН; – постепенно открывается вентиль 3, через который стенд заполняется водой до отметки 1,700 м. При необходимости повышения величины статического напора увеличивается скорость вращения ротора насоса, для снижения величины статического напора открывается вентиль 2; – проверить наличие воздуха в пьезометрических трубках и удалить его через воздушники; – убедиться, что уровень воды во всех пьезометрах установился на одной отметке; – регулируя напор насоса (ПН) скоростью и вентилями 2, 3 установить заданный статический режим. 3. Тепловая сеть Тепловая сеть водяная двухтрубная. Подающий трубопровод (красный цвет) выходит от напорного патрубка сетевого насоса в сторону потребителей. Обратный трубопровод (синий цвет) от потребителей соединен со всасывающим патрубком сетевого насоса. Тепловая сеть имеет две магистрали к потребителям, расположенным на верхних отметках (верхняя зона), и к потребителям, расположенным на нижних отметках (нижняя зона). Для подключения потребителей предусмотрены тройники. Краны 6 и 7 в головной части тепловой сети предназначены для отключения нижней зоны. Краны 20 и 21 – для отключения верхней зоны. В случае необходимости отключения верхней или нижней магистрали в режиме циркуляции воды (гидродинамический режим) следует в первую очередь закрывать краны на подающем трубопроводе, а затем на обратном трубопроводе. Включение в работу магистрали осуществляется в обратной последовательности. 4. Насосные подстанции На гидродинамическом стенде предусмотрены 2 насосные подстанции: ТНС-1 расположена на подающем трубопроводе верхней магистрали и может работать в режиме повышения давления или в режиме смешения для потребителей, расположенных после неё; ТНС2 расположена на обратном трубопроводе нижней магистрали и предназначена для понижения давления у потребителей, расположенных до неё. Насосная подстанция ТНС-1 при работе в режиме повышения давления подключается в подающем трубопроводе потребителей верхней зоны через краны 33 и 34. Кран 25 закрывается после включения в работу повысительного насоса. Регулирующий вентиль 24 на обратном трубопроводе создает подпор, предназначенный для обеспечения требуемой величины статического напора потребителей верхней зоны. При работе ТНС-1 в режиме смешения кран 33 закрыт, краны 32 и 25 открыты. Кран 34 открывается после запуска в работу насоса смешения. 36 Рис. 2.1. Модель системы теплоснабжения: СН – сетевой насос; ПН – подпиточный насос; ВПУ – водоподготовительная установка; ТНС-1, ТНС-2 – насосные подстанции; А1–А8 – потребители; ВС1 – ВС2 – водосчётчики; 1–31 – запорно-регулирующая арматура; П1–П22 – пьезометры 37 Запуск в работу насоса (ТНС-1) осуществляется выключателем, расположенным в электрическом щите (ЩПУ), с разрешения преподавателя после выполнения всех подготовительных работ для исследования заданного режима работы тепловой сети. На корпусе насоса имеется переключатель частоты вращения ротора, что позволяет изменять его рабочую характеристику. Переключатель имеет три положения, обеспечивая малую, среднюю и высокую скорости вращения ротора. Рекомендуется запускать насос в работу при малой скорости вращения, а затем установить требуемые производительность и напор, повышая скорость вращения. Допускается при необходимости понижать напор, прикрывая кран 34. Насосная подстанция ТНС-2 при работе в режиме понижения давления подключается в обратном трубопроводе потребителей нижней зоны через краны 31 и 30. Кран 12 закрывается после включения в работу насоса. Вентилем 13 регулируется давление в подающем трубопроводе потребителей нижней зоны. Запуск в работу насоса (ТНС-2) осуществляется выключателем, расположенным в электрическом щите (ЩПУ), с разрешения преподавателя после выполнения всех подготовительных работ для исследования заданного режима работы тепловой сети. На корпусе насоса имеется переключатель частоты вращения ротора, что позволяет изменять его рабочую характеристику. Переключатель имеет три положения, обеспечивая малую, среднюю и высокую скорости вращения ротора. Рекомендуется запускать насос в работу при малой скорости вращения, а затем установить требуемые производительность и напор, повышая скорость вращения. Допускается при необходимости повышать напор, прикрывая кран 31. 5. Абоненты Абоненты А1–А8 имитируют местные системы отопления, подключенные к тепловой сети по зависимой схеме. Вентили 22–27 имитируют системы отопления абонентов А1–А4, подключенных к верхней магистрали. Вентили 10, 11, 16 и 17 имитируют системы отопления абонентов А5–А8, подключенных к нижней магистрали. Абоненты А4 и А8 имитируют работу открытой системы теплоснабжения. Вентили 19 и 28 регулируют величину водоразбора из подающего трубопровода. Вентили 18 и 29 регулируют величину водоразбора из обратного трубопровода. Контроль величины водоразбора осуществляется водомерами ВС-1 – ВС-4. 6. Измерительные приборы Для измерения давления в отдельных точках сети применяются прозрачные трубки (пьезометры). Рядом с каждой группой пьезометров находятся мерные линейки, начало их шкалы соответствует отметке пола, а максимальная высота +2.900 м – высоте стенда. Каждый пьезометр имеет номер и свое назначение. Все пьезометры можно разбить на три группы: а) пьезометры на теплоисточниках П1 и П2, где П1 предназначен для измерения напора в подающем трубопроводе, а П2 – в обратном трубопроводе; б) пьезометры на тепловой сети установлены в точках подключения абонентов А1–А8. Пьезометры верхней магистрали (абоненты А1–А4): – на подающем трубопроводе установлены пьезометры П3, П11, П17, П21; – на обратном трубопроводе установлены пьезометры П4, П12, П18, П22. Пьезометры нижней магистрали (абоненты А5–А8): – на подающем трубопроводе установлены пьезометры П5, П9, П15, П19; – на обратном трубопроводе установлены пьезометры П6, П10, П16, П20. в) пьезометры абонентов А5 и А7: – у абонента А5 установлен пьезометр П7 на подающем трубопроводе перед вентилем 10, который моделирует систему отопления, а пьезометр П8 – на обратном трубопроводе после системы отопления. Краны 9 и 8 на подающем и обратном трубопроводах соответственно предназначены для отключения абонента А5 и позволяют регулировать напор до и после абонента; – у абонента А7 установлен пьезометр П13 на подающем трубопроводе перед вентилем 16, который моделирует систему отопления, а пьезометр П14 на обратном трубо38 проводе после системы отопления. Краны 15 и 14 на подающем и обратном трубопроводах соответственно предназначены для отключения абонента А7 и позволяют регулировать напор до и после абонента. 7. Подготовка стенда к проведению лабораторных работ Заполнение стенда рабочей жидкостью В качестве рабочей жидкости в стенде используется вода с добавлением красителя красного цвета, улучшающего визуальное восприятие заданного режима работы и ее положения в пьезометрических трубках при снятии отсчетов. Перед заполнением стенда необходимо выполнить операции: 1) установить все краны и вентили в положение «открыто»; 2) убедиться в наличии рекомендуемого объёма жидкости в баке ВПУ; 3) выполнить действия по п. 2. Подготовка к работе Подготовка стенда к работе заключается в создании контрольного режима, при котором проверяется работа стенда в статическом и гидродинамическом состояниях. Задание контрольного режима: 1) закрыть вентили 18, 19, 28, 29 и в соответствии с действиями по п. 2 стабилизировать величину статического напора на отметке +1,700 м. Краны 32, 33, 34 на ТНС-1 и краны 30 и 31 на ТНС-2 закрыть. 2) переключатель сетевого насоса (СН) перевести в позицию I, соответствующую минимальной частоте вращения; 3) включить в работу сетевой насос и убедиться, что он работает, о чем будет свидетельствовать изменение положения уровня рабочей жидкости в пьезометрических трубках. Включение и регулирование напора сетевого насоса производить в соответствии с рекомендациями, приведенными в п. 1. Примечание. Если после операции пуска насоса положение пьезометров не меняется и не реагирует на изменение положения вентилей 4, 5 и переключателя скорости, то необходимо проверить электропитание насоса, а при наличии электропитания выключить насос и вручную с помощью шлицевой отвертки провернуть вал насоса, предварительно сняв заглушку на корпусе двигателя. Если вал свободно вращается, установить заглушку и повторить пуск насоса. После запуска сетевого насоса установить величину напора по пьезометру П2 на отметке +1,400 м, регулируя подпитку вентилем 2 и его максимальную производительность и напор, контролируя положение жидкости в пьезометре П1, не допуская её повышения выше отметки +1,900 м. Проверить отсутствие пузырьков воздуха и заполнение водой всех абонентов, установить наличие циркуляции жидкости через все абоненты по разности напоров в пьезометрах подающего и обратного трубопроводов. 4) записать показания пьезометров в протокол наблюдений, представленный в табл. 2.1. 8. Обработка результатов наблюдений 1. Используя размеры стенда, приведенные на рис. 2.1, построить пьезометрические графики, отображающие режимы давлений в сети применительно к абонентам верхней и нижней зон, по данным протокола наблюдений (табл. 2.1). Пример построения пьезометрических графиков приведен на рис. 2.2 и 2.3. На графиках нанести: – линию статического давления; – линии напоров в подающей магистрали; – линии напоров в обратной магистрали; – линии напоров в ответвлениях от магистралей к абонентам А5 и А7. Принять при оформлении отчета по работе формат чертежей пьезометрических графиков А4, книжная ориентация. Формат графиков приведен в прил. 1. 39 2. Построить пьезометрические графики в магистралях к потребителям верхней и нижней зон. 3. Провести анализ графиков и оформить в виде выводов по работе. Таблица 2.1 Протокол наблюдений Режим Теплоисточник П1 П2 П3 Тепловая сеть, верхняя магистраль П11 П12 П17 П18 П21 П4 П22 Контрольный П5 П6 Тепловая сеть, нижняя магистраль П9 П10 П15 П16 П19 П20 Абонент А5 П7 П8 Абонент А7 П13 П14 Отметка линии статического давления _________м Дата ________________________ Студент _________________ Преподаватель________________ Контрольные вопросы 1. Для чего предназначен гидродинамический стенд? 2. Перечислите основные элементы гидродинамического стенда. 3. Какие функции выполняют сетевой насос и подпиточный насос? 4. Какую систему теплоснабжения моделирует гидродинамический стенд? 5. Перечислите схемы включения насосных подстанций. 6. Какие устройства применяются для измерения давления? 7. Дайте определение полного и пьезометрического напоров. Рис. 2.2. Пьезометрический график (пробный режим) 40 Рис. 2.3. Пьезометрический график, нижняя зона (пробный режим) 2.2. Лабораторная работа № 2 Влияние на режим давления в тепловой сети переменного расхода сетевой воды и изменение давления подпитки Цель работы Установить: а) положение линий давления при различных расходах воды в сети; б) целесообразность понижения давления подпитки при увеличении расхода воды в сети. 1. Подготовка стенда к проведению работы 1.1. Установление заданного статического режима: – установление заданного статического режима производится подпиткой из бака (ВПУ) насосом (ПН) в последовательности: – открыть кран 1; – запустить в работу насос ПН; – постепенно открывать вентиль 3, через который стенд заполняется водой до отметки +1,700 м. При необходимости повышения величины статического напора увеличивается скорость вращения ротора насоса, для снижения величины статического напора открывается вентиль 2; – проверить наличие воздуха в пьезометрических трубках и удалить его через воздушники; – убедиться, что уровень воды во всех пьезометрах установился на одной отметке; – регулируя напор насоса (ПН) скоростью и вентилями 2, 3 установить заданный статический режим. 1.2. Подготовка стенда к работе в режиме циркуляции воды (гидродинамический режим): – закрыть вентили 18, 19, 28, 29; – закрыть краны 32, 33, 34 на ТНС-1 и краны 30, 31 на ТНС-2; – вентили 22, 23, 26, 27, 10, 11, 16, 17 у абонентов А1–А8 установить в положение ½ хода штока; 41 – краны 20, 21, 25 и вентиль 24 на верхней магистрали открыть полностью; – краны 6, 7, 8, 9, 12, 14, 15 и вентиль 13 на нижней магистрали открыть полностью; – вентили 4 и 5 на сетевом насосе открыть на ¼ хода штока; – проверить и стабилизировать статический режим на заданной отметке. 2. Последовательность проведения работы 2.1. Подготовить протокол наблюдений, представленный в табл. 2.2. 2.2. Включить в работу сетевой насос и, ориентируясь по показаниям пьезометра П1 в диапазоне отметок от +1,800 до +2,000 м, установить перепад давлений, соответствующий режиму работы с малым расходом. Для регулирования перепада давления использовать переключатель частоты вращения насоса и вентили 4, 5. Регулируя подпиточный насос, установить напор на всасывающем патрубке сетевого насоса по пьезометру П2 на отметке +1,500 м. 2.3. Убедившись в стабильности работы насоса (отсутствие колебания жидкости в пьезометрах), снять показания пьезометров П1–П22 и занести их в протокол наблюдений. 2.4. Увеличить расход путем задания большего перепада давления (средний расход), снять показания пьезометров П1–П22 и занести их в протокол наблюдений. 2.5. Установить максимальный расход при этом уровень жидкости в пьезометре П1 поднять до +2,900 м. Снять показания пьезометров П1-П22 и занести их в протокол наблюдений. Примечание. В перечисленных режимах работы отметку пьезометра П2 поддерживать на уровне +1,500 м. 2.6. При работающем сетевом насосе уменьшить напор подпиточного насоса с помощью вентиля 2, установив при этом отметку напора по пьезометру П2 на отметке +1,200 м. Подождать, пока система перейдет в стабильное состояние, снять показания пьезометров П1–П22 и занести их в протокол наблюдений. 2.7. Остановить сетевой насос. 2.8. Остановить подпиточный насос и закрыть кран 1. Таблица 2.2 Протокол наблюдений Теплоисточник П1 П2 Режим П3 П4 Тепловая сеть, верхняя магистраль П11 П12 П17 П18 П21 П22 Малый расход Средний расход Большой расход Изменение напора П2 П5 П6 Тепловая сеть, нижняя магистраль П9 П10 П15 П16 П19 П20 Абонент А5 П7 П8 Отметка линии статического давления ____________________ Дата__________________________ Студент_________________ Преподаватель_________________ 42 Абонент А7 П13 П14 3. Обработка результатов наблюдений 3.1. По данным протокола наблюдений (табл. 2.2) построить пьезометрические графики, отображающие режимы давлений в сети к абонентам верхней и нижней зон. Формат для построения графиков приведен в прил. 1. На графиках нанести: – линию статического давления; – линии давлений в подающей магистрали при различных расходах; – линии давлений в обратной магистрали при различных расходах; – линии давлений в ответвлениях от магистралей к абонентам. Рекомендуется принять при оформлении отчета по работе формат А3 чертежей пьезометрических графиков. 3.2. Построить пьезометрические графики в магистралях к потребителям верхней и нижней зон для максимального расхода и измененного напора подпиточного насоса. Примеры построения пьезометрических графиков приведены на рис. 2.4 и 2.5. 3.3. Провести анализ графиков для режимов с переменным расходом и режимов с изменением давления подпитки. Результаты анализа оформить в виде выводов по работе. Рис. 2.4. Пьезометрический график (верхняя зона) 43 Рис. 2.5. Пьезометрический график (нижняя зона) Контрольные вопросы 1. Как выбирается положение линии статического давления, если вода в тепловой сети имеет температуру 100 °С? 2. Как по пьезометрическому графику определить давления в отдельных точках сети и у отдельных абонентов в статическом и гидродинамическом состоянии системы? 3. Какие абоненты при статическом режиме находятся под наибольшим давлением? Как их следует присоединять к тепловой сети, если давление превышает допустимое? 4. Как обеспечивается необходимое статическое давление в тепловой сети? 5. Как по пьезометрическому графику определить давление, создаваемое сетевым и подпиточным насосами? 6. Как изменяется давление во всех точках сети при переходе от статического режима к гидродинамическому, если давление в обратной магистрали перед насосом не изменяется? 7. Почему в протяженных сетях целесообразно понижать давление подпитки при пуске сетевых насосов? 8. Как изменяются потери давления в сети при увеличении расхода воды? 2.3. Лабораторная работа № 3 Влияние на режим давления в тепловой сети местоположения нейтральной точки Цель работы Уяснить: а) особенности создания необходимого режима давления в тепловой сети при перемещении нейтральной точки (НТ) от всасывающей части сетевого насоса на напорную часть; б) характер перехода от гидростатического режима к гидродинамическому в зависимости от места положения нейтральной точки. 44 1. Подготовка стенда к проведению работы 1.1. Установление заданного статического режима: – установление заданного статического режима производится подпиткой из бака (ВПУ) насосом (ПН) в последовательности: – открыть кран 1; – запустить в работу насос ПН; – постепенно открыть вентиль 3, через который стенд заполняется водой до отметки +2,000 м. При необходимости повышения величины статического напора увеличивается скорость вращения ротора насоса, для снижения величины статического напора открывается вентиль 2; – проверить наличие воздуха в пьезометрических трубках и удалить его через воздушники; – убедиться, что уровень воды во всех пьезометрах установился на одной отметке; – регулируя напор насоса (ПН) скоростью и вентилями 2, 3 установить заданный статический режим. 1.2. Подготовка стенда к работе в режиме циркуляции воды (гидродинамический режим): – закрыть вентили 18, 19, 28, 29; – закрыть краны 32, 33, 34 на ТНС-1 и краны 30, 31 на ТНС-2; – вентили 22, 23, 26, 27, 10, 11, 16, 17 у абонентов А1–А8 установить в положение ½ хода штока; – краны 20, 21, 25 и вентиль 24 на верхней магистрали открыть полностью; – краны 6, 7, 8, 9, 12, 14, 15 и вентиль 13 на нижней магистрали открыть полностью; – вентили 4 и 5 на сетевом насосе открыть на ¼ хода штока; – проверить и стабилизировать статический режим на заданной отметке. 2. Последовательность проведения работы 2.1. Подготовить протокол наблюдений, представленный в табл. 2.3. 2.2. Включить в работу сетевой насос и, ориентируясь по показаниям пьезометра П1 в диапазоне отметок от +2,800 до +2,900 м, установить перепад давлений, соответствующий гидродинамическому режиму работы системы. Для регулирования перепада давления использовать переключатель частоты вращения насоса и вентили 4, 5. 2.3. Убедившись в стабильности работы насоса (отсутствие колебания жидкости в пьезометрах) снять показания пьезометров П1–П22 и занести их в протокол наблюдений (режим с НТ на входе сетевого насоса). 2.4. Не останавливая работы сетевого насоса, имитируется перемещение НТ по перемычке СН посредством прикрытия вентиля 3 ПН и при необходимости регулирование дополняется открытием вентиля 2. Контролируя показания пьезометра П1, установить уровень воды на отметке от +2,400 до +2,600 м. 2.5. Привести разницу значений напоров по пьезометрам П1и П2 в соответствие с исходным режимом, используя переключатель частоты вращения СН и вентили 4, 5. Данное действие производится для устранения влияния расхода воды по перемычке СН на гидродинамический режим работы сети. 2.6. Выполнить действия по п. 2.3 (режим с НТ на перемычке сетевого насоса). 2.7. Выполнить действия по п. 2.4, установив уровень воды в пьезометре П1 на отметке +2,000 м, соответствующей величине статического напора. 2.8. Выполнить действия по п. 2.5. 2.9. Выполнить действия по п. 2.3 (режим работы с НТ на выходе СН). 2.10. Регулированием напора ПН вернуться к параметрам исходного режима и остановить СН. 2.11. Уровень жидкости в пьезометрах должен установиться на отметке +2,000 м. Остановить ПН и закрыть кран 1. 45 3. Обработка результатов наблюдений 3.1. По данным протокола наблюдений (табл. 2.3) построить пьезометрические графики, отображающие режимы давлений в сети к абонентам верхней и нижней зон. Формат для построения графиков приведен в прил. 1. Пример построения пьезометрических графиков приведен на рис. 2.6 и 2.7. На графиках нанести: – линию статического давления; – линии напоров в подающей магистрали при различных режимах; – линии напоров в обратной магистрали при различных режимах. Рекомендуется принять при оформлении отчета по работе формат А3 чертежей пьезометрических графиков. 3.2. Проанализировать пьезометрические графики и дать ответы на вопросы: – как изменяется величина давления в различных точках сети при перемещении НТ со всасывающей части СН на напорную; – описать процесс изменения давления в тепловой сети при перемещении НТ и с помощью какого устройства это осуществляется автоматически при переходе от статического режима работы в гидродинамический и наоборот; – объяснить, чем опасен режим работы с созданием НТ на напорном патрубке СН; – установить, оказывает ли влияние изменение давления ПН на величину располагаемых напоров в тепловой сети; – как изменяется давление в обратной магистрали при переходе системы от статического состояния к гидродинамическому и при расположении подпиточного бака в различных точках сети? Таблица 2.3 Протокол наблюдений Режим Теплоисточник П1 П2 П3 П4 Тепловая сеть, верхняя магистраль П11 П12 П17 П18 П21 П22 Исходный НТ на входе сетевого насоса НТ на перемычке cетевого насоса НТ на выходе сетевого насоса П5 П6 Тепловая сеть, нижняя магистраль П9 П10 П15 П16 П19 П20 Абонент А5 П7 П8 Абонент А7 П13 П14 Отметка линии статического давления __________________ Дата________________________ Студент_________________ Преподаватель_______________ 1. Контрольные вопросы 1. Куда уходит прирост объема воды при повышении ее температуры в системе теплоснабжения с подпиточным насосом? 46 2. Каковы недостатки применения расширительных сосудов для создания необходимого давления в тепловой сети? 3. В каких системах теплоснабжения целесообразно применение расширительных сосудов для создания необходимого режима давлений? 4. Какое здание следует выбрать в системе теплоснабжения для установки расширительного сосуда? К какому трубопроводу необходимо его подключать? 5. Как осуществляется контроль уровня воды в расширительных сосудах? Рис. 2.6. Пьезометрический график (верхняя зона) Рис. 2.7. Пьезометрический график (нижняя зона) 47 2.4. Лабораторная работа № 4 Гидравлическая разрегулировка тепловых сетей, гидравлическая устойчивость и способы ее повышения Цель работы Установить: а) влияние абонентов с переменным гидравлическим сопротивлением на гидравлический режим в тепловой сети; б) части сети с пропорциональной и непропорциональной разрегулировкой. Уяснить: а) что такое гидравлическая устойчивость тепловой сети; б) влияние соотношения потерь давления по сети и у абонента на гидравлическую устойчивость сети; в) способы повышения гидравлической устойчивости тепловой сети. 1. Подготовка стенда к проведению работы 1.1. Установление заданного статического режима: – установление заданного статического режима производится подпиткой из бака (ВПУ) насосом (ПН) в последовательности: – открыть кран 1; – запустить в работу насос ПН; – постепенно открыть вентиль 3, через который стенд заполняется водой до отметки +1,700 м. При необходимости повышения величины статического напора увеличивается скорость вращения ротора насоса, для снижения величины статического напора открывается вентиль 2; – проверить наличие воздуха в пьезометрических трубках и удалить его через воздушники; – убедиться, что уровень воды во всех пьезометрах установился на одной отметке; – закрыть вентили 18, 19, 28, 29; – отключить верхнюю магистраль, перекрыв краны 20 и 21; – регулируя напор насоса (ПН) скоростью и вентилями 2, 3, установить заданный статический режим в нижней магистрали на отметке +1,200 м; 1.2. Подготовка стенда к работе в режиме циркуляции воды (гидродинамический режим): – закрыть краны 30, 31 на ТНС-2; – вентили 10, 11, 16, 17 у абонентов А5–А8 открыть полностью; – краны 6, 7, 8, 9, 12, 14, 15 и вентиль 13 на нижней магистрали открыть полностью; – вентили 4 и 5 на сетевом насосе открыть на ¼ хода штока; – проверить и стабилизировать статический режим на заданной отметке. 2. Последовательность проведения работы 2.1. Подготовить протокол наблюдений, представленный в табл. 2.4. 2.2. Первый режим. Включить в работу сетевой насос и, ориентируясь по показаниям пьезометра П1 в диапазоне отметок от +2,700 до +2,900 м, установить перепад давлений, соответствующий гидродинамическому режиму работы системы. Для регулирования перепада давления использовать переключатель частоты вращения насоса и вентили 5, 4. Уровень жидкости в пьезометре П2 поддерживается на отметке +1,200 м. 2.3. Убедившись в стабильности работы насоса (отсутствие колебания жидкости в пьезометрах), снять показания пьезометров нижней магистрали и у абонентов А5, А7. 2.4. Второй режим. Отключить абоненты А6 и А7, перекрыв вентиль 11 и кран 15. 2.5. Привести разницу значений напоров по пьезометрам П1 и П2 в соответствие с первым режимом, используя переключатель частоты вращения насоса и вентили 5 и 4. Выполнить действия по п. 2.3. 2.6. Третий режим. Установить вентили 10, 11, 16 и 17 у абонентов А5–А8 нижней магистрали на ½ хода. Кран 15 открыть. Выполнить действия по п. 2.5. 48 2.7. Четвертый режим. Закрыть краны 9, 15 и вентиль 11. Циркуляция осуществляется через абонента А8. Выполнить действия по п. 2.5. 2.8. Пятый режим. Уменьшить вдвое напор насоса, ориентируясь по показаниям пьезометров П1 и П2. Регулировкой вентиля 17 у абонента А8 создать для него такую же разницу давлений, как и в предыдущем случае. Выполнить действия по п. 2.3. 2.9. Завершить работу стенда и восстановить исходное состояние. Таблица 2.4 Протокол наблюдений Режим Теплоисточник П1 П2 Тепловая сеть, нижняя магистраль П5 П6 П9 П10 Первый режим Второй режим Третий режим Четвертый режим Пятый режим Тепловая сеть, нижняя магистраль П15 П16 П19 П20 Абонент А5 П7 П8 Абонент А7 П13 П14 Отметка линии статического давления __________________ Дата________________________ Студент_________________ Преподаватель_______________ 3. Обработка результатов наблюдений 3.1. По данным протокола наблюдений (табл. 2.4) построить пьезометрические графики, отображающие режимы давлений в сети к абонентам верхней и нижней зон. Формат для построения графиков приведен в прил. 1. Пример построения графиков приведен на рис. 2.8, а, б. На графиках нанести: – линию статического давления; – линии давлений в подающей магистрали при различных режимах; – линии давлений в обратной магистрали при различных режимах. – линии давлений в ответвлениях к абонентам А5 и А7. На первом рисунке построить графики давлений при первом и втором режимах работы сети. Проанализировать результаты и дать определение пропорциональной и непропорциональной разрегулировке. На втором рисунке привести графики давлений для режимов 3–5. Проанализировать результаты и вычислить коэффициент гидравлической устойчивости для абонента А8. Рекомендуется принять при оформлении отчета по работе формат А3 чертежей пьезометрических графиков. 49 а) б) Рис. 2.8. а) пьезометрический график (режимы 1 и 2) б) пьезометрический график (режимы 3, 4 и 5) 50 Контрольные вопросы 1. К чему приводит отключение абонентов в системе теплоснабжения? 2. Как изменится режим давления в тепловой сети, если значительно уменьшить гидравлическое сопротивление части абонентов, находящихся в ее середине? 3. Дать определение пропорциональной и непропорциональной разрегулировки? 4. Какие устройства применяются в системах теплоснабжения для повышения гидравлической устойчивости? 5. Какие значения коэффициентов гидравлической устойчивости необходимо иметь для создания устойчивых к разрегулировке систем теплоснабжения? 2.5. Лабораторная работа № 5 Исследование гидравлического режима тепловых сетей с насосной подстанцией на подающем трубопроводе Цель работы Установить назначение насосной подстанции на подающем трубопроводе на режим давления в тепловой сети и уяснить условие ее применения в системе теплоснабжения при повышении рельефа местности. 1. Подготовка стенда к проведению работы 1.1.Установление заданного статического режима: – установление заданного статического режима производится подпиткой из бака (ВПУ) насосом (ПН) в последовательности: – открыть кран 1; – запустить в работу насос ПН; – постепенно открыть вентиль 3, через который стенд заполняется водой до отметки +1,700 м. При необходимости повышения величины статического напора увеличивается скорость вращения ротора насоса, для снижения величины статического напора откр ывается вентиль 2; – проверить наличие воздуха в пьезометрических трубках и удалить его через воздушники; – убедиться, что уровень воды во всех пьезометрах установился на одной отметке; – регулируя напор насоса (ПН) скоростью и вентилями 2, 3 установить заданный статический режим. 1.2. Подготовка стенда к работе в режиме циркуляции воды (гидродинамический режим): – закрыть вентили 18, 19, 28, 29; – закрыть краны 32, 34 на ТНС-1 и краны 30, 31 на ТНС-2; – вентили 22, 23, 26, 27, 10, 11, 16, 17 у абонентов А1–А8 установить в положение ½ хода штока; – краны 20, 21, 25 и вентиль 24 на верхней магистрали открыть полностью; – краны 6, 7, 8, 9, 12, 14, 15 и вентиль 13 на нижней магистрали открыть полностью; – вентили 4 и 5 на сетевом насосе открыть на ¼ хода штока; – проверить и стабилизировать статический режим на заданной отметке. 2. Последовательность проведения работы 2.1. Подготовить протокол наблюдений, представленный в табл. 2.5. 2.2. Приступить к выполнению исходного режима с выключенной насосной подстанцией. Включить в работу сетевой насос и ориентируясь по показаниям пьезометра П1 в диапазоне отметок от +2,200 до +2,500 м установить перепад давлений, соответствующий гидродинамическому режиму работы системы. Для регулирования перепада давления использовать переключатель частоты вращения насоса и вентили 5, 4. 51 2.3. Убедившись в стабильности работы насоса (отсутствие колебания жидкости в пьезометрах), снять показания пьезометров П1–П22 и занести их в протокол наблюдений. Уровень жидкости в пьезометре П2 поддерживается на отметке +1,200 м регулированием подпиточного насоса. 2.4. Включить в работу ТНС-1 в первом положении переключателя скорости вращения ротора насоса. Открыть кран 34, повернув на ¼ хода штока, и, медленно закрывая кран 25, следить за уровнем в пьезометре П17, который не должен подняться выше отметки +2,900 м. 2.5. Приступить к выполнению режима с работой ТНС-1. Постепенно повышать напор, развиваемый ТНС-1, ориентируясь при этом на показания пьезометра П17. Для повышения напора использовать переключатель скорости вращения ротора насоса и кран 34 в качестве регулирующего дросселя. Максимальная величина напора по показаниям пьезометра П17 не должна превышать +2,900 м. 2.6. Обеспечение статического напора у абонентов А3 и А4 осуществляется регулированием подпора с помощью вентиля 24. Регулирование подпора следует производить в процессе повышения напора, развиваемого ТНС-1. Величина статического напора увеличивается при прикрытии вентиля 24 и контролируется по показаниям пьезометра П18. Установить величину статического напора в диапазоне отметок от +2,200 до +2,500 по пьезометру П18. Выполнить действия по п. 3. 2.7. Приступить к выполнению режима с остановкой сетевого насоса. Не выключая насосную подстанцию, остановить сетевой насос. Выполнить действия по п. 3. 2.8. Завершить работу стенда, выключив ТНС-1, ПН и восстановив исходное состояние кранов. 3. Обработка результатов наблюдений 3.1. По данным протокола наблюдений (табл. 2.5) построить пьезометрические графики, отображающие режимы давлений в сети к абонентам верхней зоны и нижней зоны. Формат для построения графиков приведен в прил. 1. Пример построения графиков приведен на рис. 2.9 и 2.10. На графиках нанести: – линию статического давления; – линии давлений в подающей магистрали при различных режимах; – линии давлений в обратной магистрали при различных режимах. – линии давлений в ответвлениях к абонентам А5 и А7. 3.2. Проанализировать графики давлений и дать ответы на вопросы: а) для чего предназначена насосная подстанция на подающем трубопроводе; б) как изменяется давление в сети при включении насосной подстанции; в) как устанавливается требуемое давление у абонентов, расположенных после насосной подстанции; г) что происходит при выключении сетевого насоса и работающей насосной подстанции. Контрольные вопросы 1. Как подключаются потребители, расположенные на высоких отметках, если не применять насосную подстанцию? 2. В протяженных тепловых сетях, какое решение будет более эффективным: а) при использовании сетевого насоса с большим напором и исключением насосных подстанций: б) с понижением напора сетевого насоса и повышением давления в сети с помощью насосных подстанций? 3. В каком состоянии должна находиться насосная подстанция при остановке сетевого насоса? 52 Таблица 2.5 Протокол наблюдений Режим Теплоисточник П1 П2 П3 Тепловая сеть, верхняя магистраль П11 П12 П17 П18 П21 П4 П22 Насосная ТНС-1 выключена Насосная ТНС-1 работает Отключен СН при работе ТНС-1 П5 П6 Тепловая сеть, нижняя магистраль П9 П10 П15 П16 П19 П20 Абонент А5 П7 П8 Отметка линии статического давления ___________________ Дата ________________________ Студент_________________ Преподаватель__________________________ Рис. 2.9. Пьезометрический график (с насосной ТНС-1) 53 Абонент А7 П13 П14 Рис. 2.10. Пьезометрический график (нижняя зона) 2.6. Лабораторная работа № 6 Роль насосной подстанции в обратной магистрали в создании необходимого режима давления Цель работы Установить значение насосной подстанции на обратном трубопроводе для создания необходимого режима давления в системе теплоснабжения для потребителей, находящихся под избыточно высоким давлением. 1. Подготовка стенда к проведению работы 1.1. Установление заданного статического режима: – установление заданного статического режима производится подпиткой из бака (ВПУ) насосом (ПН) в следующей последовательности: – открыть кран 1; – запустить в работу насос ПН; – постепенно открывать вентиль 3, через который стенд заполняется водой до отметки +1,800 м. При необходимости повышения величины статического напора увеличивается скорость вращения ротора насоса, для снижения величины статического напора открывается вентиль 2; – проверить наличие воздуха в пьезометрических трубках и удалить его через воздушники; – убедиться, что уровень воды во всех пьезометрах установился на одной отметке; – регулируя напор насоса (ПН) скоростью и вентилями 2, 3, установить заданный статический режим. 1.2. Подготовка стенда к работе в режиме циркуляции воды (гидродинамический режим): – закрыть вентили 18, 19, 28, 29; – закрыть краны 32, 33, 34 на ТНС-1 и кран 30 на ТНС-2; – вентили 22, 23, 26, 27, 10, 11, 16, 17 у абонентов А1–А8 установить в положение ½ хода штока; 54 – краны 20, 21, 25 и вентиль 24 на верхней магистрали открыть полностью; – краны 6, 7, 8, 9, 12, 14, 15 и вентиль 13 на нижней магистрали открыть полностью; – вентили 4 и 5 на сетевом насосе открыть на ¼ хода штока; – проверить и стабилизировать статический режим на заданной отметке. 2. Последовательность проведения работы 2.1. Подготовить протокол наблюдений, представленный в табл. 2.6. 2.2. Приступить к выполнению исходного режима с выключенной насосной подстанцией. Включить в работу сетевой насос и ориентируясь по показаниям пьезометра П1 в диапазоне отметок от +2,700 до +2,900 м установить перепад давлений, соответствующий гидродинамическому режиму работы системы. Для регулирования перепада давления использовать переключатель частоты вращения насоса и вентили 5, 4. 2.3. Убедившись в стабильности работы насоса (отсутствие колебания жидкости в пьезометрах) снять показания пьезометров П1–П22 и занести их в протокол наблюдений. Уровень жидкости в пьезометре П2 поддерживается на отметке +1,800 м регулированием подпиточного насоса. 2.4. Включить в работу ТНС-2 в первом положении переключателя скорости вращения ротора насоса. Открыть кран 30, повернув на ¼ хода штока, и, медленно закрывая кран 12, следить за уровнем в пьезометре П14, который не должен опускаться ниже отметки +1,200 м. 2.5. Приступить к выполнению режима с работой ТНС-2. Постепенно повышать напор, развиваемый ТНС-2, ориентируясь при этом на показания пьезометра П14. Для понижения напора использовать переключатель скорости вращения ротора насоса и кран 30 в качестве регулирующего дросселя. Минимальная величина напора по показаниям пьезометра П14 не должна опускаться ниже +1,000 м. 2.6. Обеспечение требуемого располагаемого напора у абонентов А7 и А8 осуществляется дросселированием напора в подающем трубопроводе с помощью вентиля 25. Регулирование напора в подающем трубопроводе следует производить в процессе повышения напора, развиваемого ТНС-2, и, как следствие уменьшения напора в обратном трубопроводе, измеряемого по пьезометру П14. Величина напора в подающем трубопроводе уменьшается при прикрытии вентиля 25 и контролируется по показаниям пьезометра П15. Установить величину напора по пьезометру П15 в диапазоне отметок от +1,700 до +1,500 м. Выполнить действия по п. 3. 2.7. Приступить к выполнению режима с остановкой сетевого насоса. Не выключая насосную подстанцию, остановить сетевой насос. Выполнить действия по п. 3. 2.8. Завершить работу стенда, выключив ТНС-2, ПН и восстановив исходное состояние кранов. 3. Обработка результатов наблюдений 3.1. По данным протокола наблюдений (табл. 2.6) построить пьезометрические графики, отображающие режимы давлений в сети к абонентам верхней зоны и нижней зоны. Формат для построения графиков приведен в прил. 1. Пример построения графиков приведен на рис. 2.11 и 2.112. На графиках нанести: – линию статического давления; – линии давлений в подающей магистрали при различных режимах; – линии давлений в обратной магистрали при различных режимах. – линии давлений в ответвлениях к абонентам А5 и А7. 3.2. Проанализировать графики давлений и дать ответы на вопросы: а) для чего предназначена насосная подстанция на обратном трубопроводе? б) как изменяется давление в сети при включении насосной подстанции? в) как устанавливается требуемое давление у абонентов, расположенных после насосной подстанции? г) что происходит при выключении сетевого насоса и работающей насосной подстанции? 55 Контрольные вопросы 1. Как подключаются потребители, расположенные на низких отметках, если не применять насосную подстанцию? 2. Для чего предназначены насосные подстанции на обратном трубопроводе в протяженных тепловых сетях? 3. Какое устройство применяется для блокировки работы насосов в случае выхода давления за установленный диапазон? 4. Что предусматривается на насосных подстанциях для защиты абонентов от высокого или низкого давления? Таблица 2.6 Протокол наблюдений Теплоисточник П1 П2 Режим П3 Тепловая сеть, верхняя магистраль П11 П12 П17 П18 П4 П21 П22 Насосная ТНС2 выключена Насосная ТНС2 работает Отключен СН при работе ТНС-2 П5 П6 Тепловая сеть, нижняя магистраль П9 П10 П15 П16 П197 П20 Абонент А5 П7 П8 Отметка линии статического давления _____________________ Дата___________________________ Студент_________________ Преподаватель__________________ Рис. 2.11. Пьезометрический график (верхняя зона) 56 Абонент А7 П13 П14 Рис. 2.12. Пьезометрический график (с насосной ТНС-2) 2.7. Лабораторная работа № 7 Изучение работы насосных станций смешения Цель работы – исследовать работу насосной станции смешения для создания температурного режима в системе теплоснабжения и установить ее влияние на режим давления. 1. Подготовка стенда к проведению работы 1.1. Установление заданного статического режима: – установление заданного статического режима производится подпиткой из бака (ВПУ) насосом (ПН) в последовательности: – открыть кран 1; – запустить в работу насос ПН; – постепенно открывается вентиль 3, через который стенд заполняется водой до отметки +1,800 м. При необходимости повышения величины статического напора увеличивается скорость вращения ротора насоса, для снижения величины статического напора открывается вентиль 2; – проверить наличие воздуха в пьезометрических трубках и удалить его через воздушники; – убедиться, что уровень воды во всех пьезометрах установился на одной отметке; – регулируя напор насоса (ПН) скоростью и вентилями 2, 3, установить заданный статический режим. 1.2. Подготовка стенда к работе в режиме циркуляции воды (гидродинамический режим): – закрыть вентили 18, 19, 28, 29; – закрыть краны 33, 34 на ТНС-1 и кран 30, 31 на ТНС-2; – вентили 22, 23, 26, 27, 10, 11, 16, 17 у абонентов А1–А8 установить в положение ½ хода штока; – краны 20, 21, 25 и вентиль 24 на верхней магистрали открыть полностью; – краны 6, 7, 8, 9, 12, 14, 15 и вентиль 13 на нижней магистрали открыть полностью; – вентили 4 и 5 на сетевом насосе открыть на ¼ хода штока; – проверить и стабилизировать статический режим на заданной отметке. 57 2. Последовательность проведения работы 2.1. Подготовить протокол наблюдений, представленный в табл. 2.7. 2.2. Приступить к выполнению исходного режима с выключенной насосной подстанцией. Включить в работу сетевой насос и, ориентируясь по показаниям пьезометра П1 в диапазоне отметок от +2,700 до +2,900 м, установить перепад давлений, соответствующий гидродинамическому режиму работы системы. Для регулирования перепада давления использовать переключатель частоты вращения насоса и кран В3. 2.3. Убедившись в стабильности работы насоса (отсутствие колебания жидкости в пьезометрах), снять показания пьезометров П1–П22 и занести их в протокол наблюдений. Уровень жидкости в пьезометре П2 поддерживается на отметке +1,500 м регулированием подпиточного насоса. 2.4. Включить в работу ТНС-1 в режиме насосной станции смешения на первом положении переключателя скорости вращения ротора насоса. Открыть кран 34, повернув на ¼ хода штока. 2.5. Приступить к выполнению режима с работой ТНС-1 в режиме смешения. Постепенно повышать напор, развиваемый ТНС-1, ориентируясь при этом на показания пьезометров П11 и П12, разница значений которых несколько увеличится в сравнении с исходным режимом вследствие уменьшения расхода в сети от источника теплоснабжения до ТНС-1. Для увеличения коэффициента смешения следует использовать переключатель скорости вращения ротора насоса и кран 34 в качестве регулирующего дросселя. Выполнить действия по п. 2.3 для режима с малым значением коэффициента смешения. В процессе установления рабочего режима необходимо контролировать показания пьезометров П1 и П2, которые должны соответствовать исходному режиму. 2.6. Увеличить величину коэффициента смешения в соответствии с рекомендациями, приведенными в п. 2.5. Выполнить действия по п. 2.3 для режима с малым значением коэффициента смешения. В процессе установления рабочего режима необходимо контролировать показания пьезометров П1 и П2, которые должны соответствовать исходному режиму. 2.7. Завершить работу стенда, выключив ТНС-1, ПН и восстановив исходное состояние кранов. 3. Обработка результатов наблюдений 3.1. По данным протокола наблюдений (табл. 2.7) построить пьезометрические графики, отображающие режимы давлений в сети к абонентам верхней зоны и нижней зон. Формат для построения графиков приведен в прил. 1. Пример построения графиков приведен на рис. 2.13 и 2.14. На графиках нанести: – линию статического давления; – линии давлений в подающей магистрали при различных режимах; – линии давлений в обратной магистрали при различных режимах. – линии давлений в ответвлениях к абонентам А5 и А7. 3.2. Проанализировать графики давлений и дать ответы на вопросы: а) как производится установка насосной станции смешения? б) как изменяется давление в сети при включении насосной подстанции? в) как меняется режим давления при увеличении производительности насосной станции смешения? Контрольные вопросы. 1. В каком случае применяются насосные станции смешения? 2. На основе чего принимаются напор и производительность насосов станции смешения? 3. Какое устройство применяется для защиты потребителей от попадания в систему теплоснабжения высокотемпературного теплоносителя? 58 4. Какое влияние оказывает насосная подстанция на режим давления в тепловой сети и чем это обусловлено? Таблица 2.7 Протокол наблюдений Режим Теплоисточник П1 П2 П3 П4 Тепловая сеть, верхняя магистраль П11 П12 П17 П18 П21 П22 Исходный режим Насосная включена с малым смешением Насосная включена с большим смешением П5 П6 Тепловая сеть, нижняя магистраль П9 П10 П15 П16 П19 П20 Абонент А5 П7 П8 Отметка линии статического давления__________________ Дата________________________ Студент________________ Преподаватель__________________ Рис. 2.13. Пьезометрический график (с насосной подстанцией) 59 Абонент А7 П13 П14 Рис. 2.14. Пьезометрический график (нижняя зона) 2.8. Лабораторная работа № 8 Защита абонентов от высоких давлений в подающей магистрали и низких давлений в обратной магистрали Цель работы Уяснить: а) меры защиты абонентов от высоких и низких давлений в тепловой сети; б) правило открытия и закрытия задвижек на вводе. 1. Подготовка стенда к проведению работы 1.1. Установление заданного статического режима: – установление заданного статического режима производится подпиткой из бака (ВПУ) насосом (ПН) в последовательности: – открыть кран 1; – запустить в работу насос ПН; – постепенно открывать вентиль 3, через который стенд заполняется водой до отметки +1,700 м. При необходимости повышения величины статического напора увеличивается скорость вращения ротора насоса, для снижения величины статического напора открывается вентиль 2; – проверить наличие воздуха в пьезометрических трубках и удалить его через воздушники; – убедиться, что уровень воды во всех пьезометрах установился на одной отметке; – закрыть вентили 18, 19, 28, 29; – отключить верхнюю магистраль, перекрыв краны 20 и 21; – регулируя напор насоса (ПН) скоростью и вентилями 2, 3, установить заданный статический режим в нижней магистрали на отметке +1,000 м; 1.2. Подготовка стенда к работе в режиме циркуляции воды (гидродинамический режим): – закрыть краны 30, 31 на ТНС-2; – вентили 10, 11, 16, 17 у абонентов А5–А8 открыть полностью; – краны 6, 7, 8, 9, 12, 14, 15 и вентиль 13 на нижней магистрали открыть полностью; – вентили 4 и 5 на сетевом насосе открыть на ¼ хода штока; – проверить и стабилизировать статический режим на заданной отметке. 60 2. Последовательность проведения работы 2.1. Подготовить протокол наблюдений, представленный в табл. 2.8. 2.2. Первый режим – исходный. Включить в работу сетевой насос и, ориентируясь по показаниям пьезометра П1 в диапазоне отметок от +2,700 до +2,900 м, установить перепад давлений, соответствующий гидродинамическому режиму работы системы. Для регулирования перепада давления использовать переключатель частоты вращения насоса и вентили 5, 4. Уровень жидкости в пьезометре П2 поддерживается на отметке +1,000 м. 2.3. Убедившись в стабильности работы насоса (отсутствие колебания жидкости в пьезометрах), снять показания пьезометров П5, П6, П9, П10, П15, П16, П19, П20 нижней магистрали и пьезометров П7, П8, П13, П14 у абонентов А5, А7. Показания записать в протокол наблюдений (форма 8). 2.4. Второй режим – защита абонентов от высоких давлений. У абонента А5 закрыть наполовину кран 9 на подающем трубопроводе. 2.5. Привести разницу значений напоров по пьезометрам П1 и П2 в соответствие с первым режимом, используя переключатель частоты вращения насоса и вентили 5 и 4. Выполнить действия по п. 2.3. 2.6. Третий режим – защита абонентов от низких давлений. У абонента А7 закрыть наполовину кран 14 на обратном трубопроводе. Выполнить действия по п. 2.5. 2.6. Четвертый режим – отключение абонентов. У абонента А5 закрыть кран на подающем трубопроводе, а у абонента А7 – на обратном трубопроводе. Выполнить действия по п. 2.5. 2.7. Пятый режим – включение абонентов. Абоненты А5 и А7 должны быть отключены кранами со стороны подающего и обратного трубопроводов. У абонента А5 открыть кран на обратном трубопроводе, а у абонента А7 – на подающем трубопроводе. Выполнить действия по п. 2.5. 2.8. Завершить работу стенда и восстановить исходное состояние. Таблица 2.8 Протокол наблюдений Режим Теплоисточник П1 П2 Тепловая сеть, нижняя магистраль П5 П6 П9 П10 Первый режим – исходный Второй режим – защита от высоких давлений Третий режим – защита от низких давлений Четвертый режим – отключение абонентов Пятый режим – включение абонентов Тепловая сеть, нижняя магистраль П15 П16 П19 П20 Абонент А5 П7 П8 Отметка линии статического давления __________________ Дата________________________ Студент_________________ Преподаватель__________________ 61 Абонент А7 П13 П14 3. Обработка результатов наблюдений 3.1. По данным протокола наблюдений (табл. 2.8) построить пьезометрические графики, отображающие режимы давлений в сети к абонентам верхней и нижней зон. Формат для построения графиков приведен в прил. 1. Пример построения графиков приведен на рис. 2.15. На графиках нанести: – линию статического давления; – линии давлений в подающей магистрали при различных режимах; – линии давлений в обратной магистрали при различных режимах. – линии давлений в ответвлениях к абонентам А5 и А7. Рекомендуется принять при оформлении отчета по работе формат А3 чертежей пьезометрических графиков. 3.2. Проанализировать графики давлений и дать ответы на вопросы: а) как можно понизить давление абонентов в подающей линии? б) какова роль элеватора в понижении давления со стороны подающего трубопровода? в) как отличается среднее давление абонента при наличии элеватора от давления в подающей и обратной магистралях в тепловой сети? К давлению какой магистрали ближе среднее давление абонента? г) почему при прикрытии крана на обратном трубопроводе давление в подающей линии абонента возрастает? д) в каком случае абонент при гидродинамическом режиме может быть не полностью заполнен водой и как это устраняется? е) под каким давлением находится абонент, если задвижка на обратном трубопроводе открыта, а на подающем – закрыта? ж) под каким давлением находится абонент, если задвижка на подающем трубопроводе открыта, а на обратном – закрыта? з) в какой последовательности нужно открывать и закрывать задвижки на вводе при включении и отключении абонента, чтобы избежать воздействия на систему высокого давления? Рис. 2.15. Пьезометрический график (защита абонентов) 62 Контрольные вопросы 1. Что такое автоматический клапан подпора и как он работает? 2. Какова минимальная разность давлений у абонента, которую необходимо сохранять, проводя регулирование на вводе? 3. У каких абонентов по длине сети возникает опасность превышения давления сверх допустимого значения? 4. Какие абоненты по длине сети могут находиться под недопустимо низком давлением? 2.9. Лабораторная работа № 9 Исследование гидравлического режима тепловых сетей с открытым водоразбором Цель работы Установить: а) влияние изменения условий водоразбора на режим давления в тепловых сетях; б) в чем состоят особенности гидравлического режима открытых тепловых сетей при водоразборе из подающего трубопровода, обратного трубопровода и при частичном водоразборе из подающего и обратного трубопроводов. Уяснить: а) что такое открытые тепловые сети; б) влияние соотношения водоразбора на режим давления в тепловых сетях; в) способы повышения гидравлической устойчивости открытых тепловых сетей. 1. Подготовка стенда к проведению работы 1.1. Установление заданного статического режима производится подпиткой из бака (ВПУ) насосом (ПН) в последовательности: – открыть кран 1; – запустить в работу насос ПН; – постепенно открывается вентиль 3, через который стенд заполняется водой до отметки +1,800 м. При необходимости повышения величины статического напора увеличивается скорость вращения ротора насоса, для снижения величины статического напора открывается вентиль 2; – проверить наличие воздуха в пьезометрических трубках и удалить его через воздушники; – убедиться, что уровень воды во всех пьезометрах установился на одной отметке; – закрыть вентили 18, 19, 28, 29. 1.2. Подготовка стенда к работе в режиме циркуляции воды (гидродинамический режим): – закрыть краны 32, 33 и 34 на ТНС-1; – закрыть краны 30, 31 на ТНС-2; – вентили 22, 23, 26, 27, 10, 11, 16, 17 у абонентов А1–А8 открыть на ½ хода штока; – краны 20, 21, 25 и вентиль 24 на верхней магистрали открыть полностью; – краны 6, 7, 8, 9, 12, 14, 15 и вентиль 13 на нижней магистрали открыть полностью; – вентили 4 и 5 на сетевом насосе открыть на ¼ хода штока; – проверить и стабилизировать статический режим на заданной отметке. 2. Последовательность проведения работы. 2.1. Подготовить протокол наблюдений (табл. 2.9). 2.2. Первый режим – без водоразбора. Включить в работу сетевой насос и ориентируясь по показаниям пьезометра П1 в диапазоне отметок от +2,700 до +2,900 м установить перепад давлений, соответствующий гидродинамическому режиму работы системы. Для регулирования перепада давления использовать переключатель частоты вращения насоса и вентили 5, 4. Уровень жидкости в пьезометре П2 поддерживается на отметке +1,500 м. 63 2.3. Убедившись в стабильности работы насоса (отсутствие колебания жидкости в пьезометрах), снять показания пьезометров П1–П22 и записать в протокол наблюдений табл. 2.9. 2.4. Второй режим – водоразбор из подающего трубопровода. Постепенно открывая вентили 19 и 28 и контролируя расход по водомерам ВС-1, ВС-3, установить по каждому расход воды в количестве 0,05–0,15 л/с. 2.5. Привести разницу значений напоров по пьезометру П1 и П2 в соответствие с первым режимом, используя переключатель частоты вращения насоса и вентили 5 и 4. Выполнить действия по п. 2.3. Вентили 19 и 28 закрыть. 2.6. Третий режим – водоразбор из обратного трубопровода. Постепенно открывая вентили 18 и 29 и контролируя расход по водомерам ВС-2, ВС-4, установить по каждому расход воды в количестве 0,05–0,15 л/с. 2.7. Привести разницу значений напоров по пьезометру П1 и П2 в соответствие с первым режимом, используя переключатель частоты вращения насоса и вентили 5 и 4. Выполнить действия по п. 2.3. Вентили 18 и 29 закрыть. 2.8. Четвертый режим – водоразбор из подающего и обратного трубопроводов. Постепенно открывая вентили 18, 19, 28, 29 и контролируя расход по водомерам ВС-1, ВС-2, ВС-3, ВС-4, установить по каждому расход воды в количестве 0,025–0,05 л/с. 2.9. Привести разницу значений напоров по пьезометрам П1 и П2 в соответствие с первым режимом, используя переключатель частоты вращения насоса и вентили 5 и 4. Выполнить действия по п. 2.3. Вентили 18, 19, 28 и 29 закрыть. 2.10. Завершить работу стенда и восстановить исходное состояние. 3. Обработка результатов наблюдений 3.1. По данным протокола наблюдений (табл. 2.9) построить пьезометрические графики, отображающие режимы давлений в сети к абонентам верхней зоны и нижней зоны. Формат для построения графиков приведен в прил. 1. Пример построения графиков приведен на рис. 2.16 и 2.17. На графиках нанести: – линию статического давления; – линии давлений в подающей магистрали при различных режимах; – линии давлений в обратной магистрали при различных режимах. – линии давлений в ответвлениях к абонентам А5 и А7. Рекомендуется принять при оформлении отчета по работе формат А3 чертежей пьезометрических графиков. 3.2. Проанализировать графики давлений и охарактеризовать отклонение линий пьезометрических напоров при изменении условий водоразбора. Контрольные вопросы 1. При каких условиях в открытой системе теплоснабжения водоразбор осуществляется из подающего трубопровода? 2. При каких условиях в открытой системе теплоснабжения водоразбор осуществляется из подающего трубопровода? 3. За счет какого устройства осуществляется водоразбор из подающего и обратного трубопроводов? 4. В каком случае расход воды в подающем и обратном трубопроводе максимальный, а в каком – минимальный? 5. Чем обусловлена нестабильность гидравлического режима открытых тепловых сетей? Таблица 2.9 Протокол наблюдений Режим Теплоисточник П1 П2 П3 П4 Тепловая сеть, верхняя магистраль П11 П12 П17 П18 П21 Исходный режим, без водоразбора 64 П22 Второй режим, водоразбор из подающего трубопровода Третий режим, водоразбор из обратного трубопровода Четвертый режим, водоразбор из подающего и обратного трубопроводов П5 П6 Тепловая сеть, нижняя магистраль П9 П10 П15 П16 П19 П20 Абонент А5 П7 П8 Отметка линии статического давления _____________________ Дата___________________________ Студент_________________ Преподаватель__________________ Рис. 2.16. Пьезометрический график (верхняя зона) 65 Абонент А7 П13 П14 Рис. 2.17. Пьезометрический график (нижняя зона) СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: справочник / В.И. Манюк, Я.И. Каплинский, Э.Б. Хиж и др. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1988. 432 с. 2. Пырков В.В. Гидравлическое регулирование систем отопления и охлаждения. Теория и практика. К.: Такі справи, 2005. 304 с.: ил. 3. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: учебник для вузов. 9-е изд., стер. М.: Изд-во МЭИ, 2009. 472 с.: ил. 66 ЗАКЛЮЧЕНИЕ В представленном учебном пособии, состоящем из двух разделов, были раскрыты вопросы, связанные с разработкой и обеспечением гидравлических режимов тепловых сетей, отвечающих условиям обеспечения надежности и безопасности при их эксплуатации. В разделе 1 пособия последовательно были изложены теоретические основы разработки гидравлических режимов тепловых сетей, включая основные зависимости гидравлического расчета и представление его результатов на пьезометрическом графике с учетом требований к допустимому режиму давления в статическом и гидродинамическом состояниях системы теплоснабжения. Особое внимание было уделено вопросам моделирования гидравлических режимов тепловых сетей на основе определения характеристик их элементов для закрытых и открытых систем теплоснабжения. При обеспечении гидравлических режимов работы тепловых сетей большое значение имеют регулирующие клапаны, характеристики которых необходимо понимать и правильно учитывать при моделировании их работы. Сетевое оборудование на источнике, насосные и дросселирующие станции в тепловых сетях – важные элементы системы теплоснабжения, обеспечивающие требуемые эксплуатационные параметры теплоносителя, поэтому в учебном пособии этому вопросу также было уделено особое внимание. В разделе 2 пособия были приведены лабораторные работы по исследованию гидравлических режимов тепловых сетей в условиях, аналогичных реальным системам теплоснабжения. Лабораторные работы выполняются на гидродинамическом стенде, включающем элементы реальных систем теплоснабжения, изменение характеристик которых позволяет моделировать различные режимы эксплуатации тепловых сетей для последующего анализа причинно-следственных связей. В пособие были включены рисунки и таблицы применительно к тексту, а также приложение, содержащее пьезометрические графики. 67 ПРИЛОЖЕНИЕ А Рис. П.1. Пьезометрический график (верхняя зона) 67 Рис. П.2. Пьезометрический график (нижняя зона) 68
