ГРАФИКИ ДАВЛЕНИЙ
Движение теплоносителя в трубопроводах осуществляется за счет разности давлений в разных точках системы.
Система теплоснабжения может находиться в динамическом или в статическом режимах. Динамический режим характеризуется движением теплоносителя за счет разности давлений его по пути. При статическом режиме система находится в состоянии готовности к работе и под давлением, но без движения теплоносителя в системе.
График давлений, называемый также пьезометрическим графиком, показывает располагаемое давление (разность давлений в подающем и обратном трубопроводах) теплоносителя в любой точке системы теплоснабжения, что необходимо для решения ряда важнейших вопросов при проектировании, строительстве, наладке и эксплуатации всех элементов системы. К таким вопросам относятся:
1) проверка правильности выбора диаметров тепловых сетей, определенных ранее сделанным гидравлическим расчетом трубопроводов;
2) выявление необходимости сооружения насосных станций для повышения давления в системах водяных тепловых сетей и конденсатопроводов;
3) определение давлений при разных режимах работы и этапах развития системы централизованного тепло-
Снабжений при теплоносителе воде, что необходимо для выбора сетевых и подпиточных насосов;
4) определение давлений в системе конденсатопроводов, что необходимо для выбора насосов перекачки конденсата, размещаемых в тепловых пунктах потребителей тепла;
5) выявление располагаемого давления в водяных тепловых сетях на вводе у каждого потребителя тепла при различных режимах работы системы теплоснабжения;
6) выявление минимальных и максимальных давлений в подающем и обратном трубопроводах водяных тепловых сетей на вводе у каждого потребителя для выбора схемы теплоснабжения (зависимой или независимой), а также во избежание вскипания воды и образования пара в системе;
7) определение мест образования вакуума, в которых возможен подсос воздуха из атмосферы, препятствующий нормальной работе системы, при некоторых режимах работы системы водяных тепловых сетей и конденсатопровод ов.
Каждому теплоносителю и каждой системе теплоснабжения соответствует свой особый график давлений, поэтому для водяных тепловых, паровых и конденсатных сетей строятся отдельные, свойственные им графики.
Для построения графика давлений должна быть предварительно разработана тепловая карта города, составлен план магистральных тепловых сетей и проведены соответствующие гидравлические расчеты сетей.
График давлений водяных тепловых сетей. Графики давлений водяных тепловых сетей обычно строятся для:
1) зимнего режима ближайшего отопительного периода;
2) летнего режима ближайшего летнего периода;
3) зимнего режима последнего года ближайшего пятилетия;
4) летнего режима последнего года ближайшего пятилетия;
6)зимнего режима последнего года ближайших 15— 20 лет.
Графики давлений в зимнем и летнем режимах ближайшего года по освоению проектной мощности системы необходимы для правильной наладки и эксплуатации всей системы теплоснабжения. Графики давлений зимнего и летнего режимов последнего года пятилетия Нужны для выбора зимних и летних сетевых и подпиточных насосов источника тепла.
График давлений зимнего режима последнего года ближайших, 15—20 лет требуется для проверки диаметров тепловых сетей, определенных по ранее выполненным гидравлическим расчетам.
Построение графика давлений водяных тепловых сетей, показанного на рис. 5-13, выполняется обычно в следующем порядке:
1. На координатную сетку в соответствующем масштабе наносят профиль поверхности земли по трассе тепловой сети на участке от источника тепла до наиболее отдаленного потребителя тепла. Для построения профиля земной поверхности пользуются абсолютными геодезическими отметками.
2. На графике отмечают начальные и конечные точки каждого участка тепловой сети согласно данным расчетной схемы сети и в соответствующие колонки графика вписывают номер и длину расчетного участка.
3. В соответствующие колонки по данным сводной таблицы гидравлического расчета сети записывают, условные диаметры трубопроводов и заносят названия мест прокладки тепловой сети (камер, улиц и т. д.).
4. Вычерчивают линии давления теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах в динамическом и статическом режимах системы.
Обычно начинают с нанесения линии давления динамического режима системы теплоснабжения АБВГД и затем наносят линию давления статического режима системы ЕЖ. Линии давления строят следующим образом:
1. Наносят точку А линии давления динамического режима, соответствующую давлению теплоносителя в обратном трубопроводе у стены источника тепла. Точку А выбирают так, чтобы давление в обратном трубопроводе было минимально допустимым, т. е. 0,2—0,3 МПа (20—30 м вод. ст.) над полом источника тепла. Это является достаточным для преодоления падения давления на тракте обратного трубопровода к всосу сетевых насосов источника тепла, а также обеспечивает необходимое давление расположенным поблизости 5—9-этажным домам и препятствует образованию вакуума в элементах местных систем, расположенных в верхних этажах и на чердаках зданий.
2. По данным (гидравлического расчета сети по участкам в масштабе графика наносят линию давления в обратном трубопроводе АБ. В конечных точках каждого участка сети записывают значение вычисленного давления по отношению к отметке пола источника тепла. После построения линии АБ проверяют ее соответствие требованиям всех потребителей тепла по трассе данной магистрали.
Так, линия АБ согласно § 7.16 СНиП П-36-73 должна проходить не менее, чем на 5 м над перекрытиями верхнего этажа всех обеспечиваемых теплом зданий района. Здания, для которых не удается осуществить это условие, -следует присоединять к системе по независимой схеме или применить регуляторы давления «до себя». Для удобства проверки (выполнения этого требования на графике указывают наиболее характерные здания района и высоту их расположения.
Далее необходимо, чтобы линия АБ находилась не выше 60 м над поверхностью земли. Это требование вы: звано тем обстоятельством, что обычные чугунные радиаторы и другие нагревательные приборы изготовляются на рабочее давление, не превышающее 0,6 МПа (60 м вод. ст.). Здания, для которых данное условие невыполнимо, следует также присоединять по независимой схеме.
Уместно к этому добавить, что в связи с централизацией теплоснабжения 9—12-этажных и более высоких домов назрела существенная потребность в создании нагревательных приборов, работающих на более высоком давлении, составляющем 0,8—1,0 МПа (80—100 м вод. ст.). Это способствовало бы удешевлению систем централизованного теплоснабжения и улучшению их обслуживания.
Если линия АБ не удовлетворяет обоим указанным требованиям, ее положение изменяют, поднимая или опуская ее в зависимости от конкретных условий городского рельефа, высоты застройки и т. п. В некоторых случаях требуется сделать линию АБ более пологой или более крутой. Для этого надо увеличить или соответственно уменьшить диаметры трубопроводов и заново произвести гидравлический расчет тепловых сетей.
3. После построения, проверки и исправления, линии АБ наносят на график давлений отрезок БВ, изображающий потери давления в ТП и местных системах самой отдаленной группы тепловых потребителей. Предполагая, что эти системы присоединены по зависимой схеме и в ТП установлены элеваторы, регуляторы расхода типа РР и аппаратура учета расходуемого тепла, потери давления, изображенные отрезком графика БВ, составят 0,25 МПа (25 м вод. ст.). Отсюда следует, что потери давления, возникающие в системах наиболее отдаленных потребителей тепла, в значительной степени определяют общее давление во всей системе теплоснабжения, как это видно из рис. 5-13. Поэтому всегда желательно всемерное снижение потерь давления в районах, наиболее отдаленных от источников тепла потребителей. При этом можно получить значительный экономический эффект путем присоединения отдельных групп потребителей тепла к районным тепловым сетям по независимой схеме, а также применением аппаратуры учета тепла, имеющей малые потери-давления.
4. Затем на график по данным гидравлического расчета сети наносят линию давления в подающем трубопроводе ВГ. Линия давления ВГ имеет направление от наиболее отдаленного потребителя (точка В) к источнику тепла (точка Г). При построении графика давлений для закрытых схем теплоснабжения линия давления подающего трубопровода ВГ в динамическом режиме имеет вид зеркального изображения линии давлений в обратном трубопроводе АБ. На графике давлений для открытой схемы теплоснабжения линия давлений в обратном трубопроводе более полога, чем в подающем Это объясняется тем, что в обратном трубопроводе протекает меньше теплоносителя и, следовательно, потери давления при одинаковых диаметрах труб будут меньше. На линии ВГ записывают давления в конечных точках всех расчетных участков сети, которые определяются по отношению к геодезической отметке пола источника тепла.
Затем проверяют соответствие линии давлений В Г следующему обязательному условию: во всех высоко расположенных точках района теплоснабжения, обеспечиваемых теплоносителем горячей водой с наивысшей температурой, давление должно быть выше давления парообразования при данной температуре. Если линия ВГ показывает давление ниже необходимого, то в целях предотвращения вскипания теплоносителя линию ВГ следует поднять выше. Если это не удается, то для потребителей тепла, не удовлетворенных давлением в подающем трубопроводе, следует понизить температуру теплоносителя в местных системах или присоединить их по независимой схеме.
Иногда в зависимости от рельефа поверхности земли города и других обстоятельств на основе технико-экономических соображений принимается решение о преломлении линий АБ и ВГ с сооружением в местах перелома насосной станции для повышения давления в сети (рис. 5-14, а и б).
5. Составление графика давлений заканчивается нанесением на него отрезка ГД, изображающего потери давления в источнике тепла. Потери давления, возникающие в тракте водогрейных котлов, в пароводяных подогревателях, приборах учета тепла и системе трубопроводов источника, составляют 0,2—0,45 МПа (20— 45 м вод. ст.). Как правило, потери давления в источнике тепла значительны по сравнению с потерями в системе теплоснабжения в целом, поэтому необходимо стремиться к их снижению.
После построения графика давлений при динамическом режиме работы тепловой сети на график наносят горизонтальную линию статического давления ЕЖ. Статическое давление устанавливается в системе теплоснабжения, если по какой-либо причине перестают работать сетевые насосы. Заданное статистическое давление в сети могут поддерживать постоянно действующие подпиточные насосы. По отношению к линии статического давления существуют те же требования, что и к линии давления в обратном трубопроводе при динамическом режиме сети:
1. Линия должна проходить не менее чем на 5 м выше перекрытия верхнего этажа зданий, стоящих на самой высокой отметке района присоединенных по зависимой схеме, с тем чтобы их местные системы всегда были заполнены водой и в них не подсасывался воздух.
2. Линия должна находиться на высоте, не превышающей 60 м над полом первого этажа зданий, расположенных на самых низких отметках района,
При невозможности обеспечения всего района централизованного теплоснабжения одной единой линией статического давления выбирают две или несколько горизонталей статического давления на разных отметках, каждая в отдельности из которых обеспечивает работоспособность и надежность системы своей обособленной части района (рис. 5-14,а).
Из графика давлений можно определить:
1) необходимую разность давления, создаваемую при работе сетевых насосов, измеряемую ординатой ДА:
Подпиточные насосы следует выбирать для создания давления, превышающего по меньшей мере на 0,05 МПа (5 м вод. ст.) давление, определяемое по графику давлений (рис. 5-13). Таким образом обеспечивается некоторый запас давления и создается компенсация потерь давления в насосной установке.
График давлений паровых сетей. Графики давлений в паровых сетях несколько отличаются от графиков давлений в водяных тепловых сетях и построение их значительно проще (рис. 5-15).
1. На графике давлений паровых сетей имеется только одна линия, соответствующая как бы линии давления подающего трубопровода водяных тепловых сетей.
2. График давлений пара не зависит от рельефа земли ввиду незначительной плотности пара. Для пара с рабочим давлением 0,1 — 1,4 МПа плотность р находится в пределах 0,5—0,7 кг/м2. По сравнению с плотностью горячей воды (р=958,4 кг/м3) плотность пара совершенно незначительна.
3. В паровых сетях, как правило, не применяют установок для повышения давления. Линия давления пара всегда полога, без резких переломов.
График давлений в паровых сетях строится следующим образом:
1. На координатной сетке в определенном масштабе рисуют профиль поверхности земли, наносят на график нумерацию, длины, диаметры и местонахождение расчетных участков сети подобно тому, как делают для графика давления в водяных тепловых сетях.
2. На графике в соответствующих координатах р, L указывают расположение всех потребителей (I—X) и нужное им давление пара.
3. По данным гидравлического расчета Сети наносят линию давления пара АБ и анализируют полученные результаты. При этом обычно обнаруживается, что давление подведенного потребителям пара при централизованном пароснабжении в какой-то степени не соответствует нужному. Возможны три варианта несоответствия (рис. 5-15):
давление и температура пара, подведенного некоторым потребителям значительно превышают нужные параметры (I, III, IV)
давление и температура пара, получаемого другой группой потребителей, соответствуют нужным им параметрам в пределах некоторого резерва и допустимых отклонений (II, V, VI, VII, VIII) -,
давление пара, доставленного некоторым потребителям, недостаточно (IX, X).
Из графика давлений следует, что.для обеспечения потребителей IX я X нужно поднять давление пара либо оборудовать для этих потребителей индивидуальные котельные. Поднятие давления пара в системе достигается увеличением диаметра паропроводов с пересоставлением гидравлического расчета сети; таким путем получается линия давления АВ, полностью удовлетворяющая потребителей IX, X, а также II, V, VI, VII, VIII.
Потребители, для которых давление и температура пара чрезмерно высоки, должны снизить его параметры в местных редукционно-охладительных установках (РОУ), которые устанавливаются в ТП отдельных потребителей или же в ИТ. В этом случае из ИТ прокладывают второй паропровод, обеспечивающий потребителей паром нужных параметров. Давление пара во втором паропроводе представлейо линией Г Д.
Решение о целесообразности прокладки из источника тепла второго паропровода при необходимости проверяется технико-экономическим расчетом.
График давлений в конденсатных сетях. График давлений в конденсатных сетях аналогичен графику давлений в обратном трубопроводе водяных тепловых сетей (рис. 5-16). График должен удовлетворять следующим, сравнительно легко выполнимым требованиям:
1. Конденсат должен подводиться к источнику тепла с давлением, достаточным для свободного слива его в деаэратор или в конденсатный бак в зависимости от тепловой схемы источника тепла.
2. Для обеспечения нормальной перекачки конденсата линия давления в конденсатопроводе в любой точке трассы должна проходить на высоте не менее 5 м от поверхности земли при прокладке напорных конденсатопроводов подземно. Поскольку плотность чистого конденсата сравнительно велика и при /=100°С составляет р=958,4 кг/м , рельеф земли оказывает ощутимое влияние на давления в конденсатопроводе.
График давлений в конденсатных сетях строится в следующем порядке:
1. На координатной сетке в масштабе рисуют профиль поверхности земли и заполняют все колонки таблицы как для предыдущих графиков.
2. Указывают в принятом масштабе расположение всех потребителей, возвращающих конденсат в источник тепла.
Шираке 3. Э. Теплоснабжение: пер. с латыш. — М.: Энергия, 1979.
