ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ

ПОСТРОЕНИЕ СХЕМ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ С УЧЕТОМ НАДЕЖНОСТИ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Для возможности распределения теплоносителя между узловыми потребителями при аварийном гидравлическом режиме система должна быть управляемой.

Для осуществления быстрого перехода с расчетного гидравлическо­го режима на аварийный, средства управления системы должны быть автоматизированными. В системе теплоснабжения, разработанной МИСИ (1968 г.) и показанной на рис. 10.7, в каждом узле присоедине­ния потребителей установлен специальный блок с регулятором-ограни­чителем расхода, который заранее настраивают на лимитированное теплоснабжение. Одновременно с включением регулятора-ограничителя расхода выключаются подогреватели горячего водоснабжения и вклю­чаются насосы, обеспечивающие необходимую циркуляцию теплоноси­теля в сетях потребителя.

Переход системы на лимитированное теплоснабжение при наличии необходимых автоматизированных средств управления возможен лишь при ограниченном числе узлов, т. е. только у систем с иерархическим построением. По верхнему иерархическому уровню осуществляют рас­пределение теплоносителя между укрупненными тепловыми узлами и к сетям этого уровня непосредственно потребителей не присоединяют. К низшему уровню относятся распределительные сети микрорайонов и кварталов, в которые теплоноситель поступает из укрупненных узлов. В этих узлах должны быть специальные циркуляционные насосы, обес­печивающие при аварийных ситуациях в сетях микрорайонов нормаль­ный гидравлический режим, но с пониженной по сравнению с расчетным значением температурой теплоносителя.

Рассмотренные управляемые системы резервированы на верхнем иерархическом уровне. Магистральные теплопроводы закольцованы, а резерв их пропускной способности рассчитан на лимитированное теп­лоснабжение. Так как к кольцующим перемычкам потребители не при­соединяются, их целесообразно выполнять однотрубными, что дает су-

Щественный экономический эффект. Система по низшему иерархическо­му уровню не резервирована, но ее надежность должна быть рассчита­на на заданный уровень. Этот уровень в итоге и определяет мощность укрупненного теплового узла системы.

Главными достоинствами системы тепловых сетей с иерархическим построением являются высокие эксплуатационные качества, хорошая управляемость, возможность осуществления лимитированного теплоснаб­жения в аварийных ситуациях, а также использование для кольцевания однотрубных перемычек.

Основным лимитирующим условием при определении резерва про­пускной способности теплопроводов является жесткое ограничение мак­симального давления в обратной магистрали.

Кардинальным решением, обеспечивающим наиболее полное исполь­зование давления, создаваемого циркуляционными насосами в аварий­ных гидравлических режимах, является независимое присоединение пот­ребителей. Однако следует отметить, что независимое присоединение абонентов само по себе не решает проблемы надежности, т. е. такая система может иметь неуправляемый гидравлический режим в аварий­ных ситуациях. В таком случае через теплообменники дальних потре­бителей пойдет ничтожный расход теплоносителя, в результате чего системы отопления зданий практически лишатся источников тепла. Для обеспечения надежного теплоснабжения необходимо управлять распре­делением теплоносителя между теплообменниками потребителей, а это возможно осуществлять лишь на крупных тепловых узлах. При этом следует сохранять иерархичность построения системы. В таком случае каждый тепловой узел будет представлять собой отдельный источник тепла для распределительных сетей, присоединенных к нему. Циркуля­ционный контур сетей будет иметь самостоятельные насосы и не будет гидравлически связан с режимом тепловых магистралей. Аварийные ситуации на тепловых магистралях будут сказываться лишь на лими­тированной подаче тепла в узел, что приведет к некоторому снижению температуры воды, циркулирующей в распределительных сетях, без гидравлической их разрегулировки, а следовательно, будет обеспечено лимитированное теплоснабжение всех потребителей.

Резервирование тепловых магистралей возможно не только путем кольцевания. Трехтрубная резервированная система тепловых магист­ралей предложенная МИСИ (1976 г.) и показанная на рис. 10.8, обла­дает высокими техническими и экономическими показателями. Трубо­провод 1 подающий, трубопроводы 2 и 3 обратные. В узлах 4 присое­динены двухтрубные ответвления, ведущие к РТП потребителей 5, по­дающие и обратные трубопроводы снабжены задвижками 6—11, позво­ляющими отключать любой участок трубопровода тепловой магистра­ли. Перемычка 12 соединяет обратные трубопроводы. Две перемычки с задвижками 13 и 14 соединяют подающий 1 и обратный 2 трубопрово-

Ды. При нормальной работе задвижки 6—11 открыты, задвижки 13—14 на перемычках закрыты.

При аварии на трубопроводе 1 с помощью задвижек 6 и 7 отключа­ется поврежденный участок, задвижки 8 и 9 на трубопроводе 2 закры­ваются, а на перемычках 13 и 14 открываются и теплоноситель с непов­режденного участка трубопровода 1 по перемычке с открытой задвиж­кой 14 передается на отключенный участок трубопровода 2 и по пере­мычке с открытой задвижкой 13 на следующий, неповрежденный уча­сток трубопровода 1. Охлажденный теплоноситель транспортируется по перемычкам 12 и участку трубопровода 3.

При аварии на трубопроводе 2 поврежденный участок отключа­ется с помощью задвижек 8 и 9, на трубопроводе 3 — задвижек 10 я 11. Теплоноситель транспортируется по перемычкам 12 к неповрежденному участку обратных магистралей.

Как вариант возможна тепловая магистраль из трех трубопроводов, у которой два трубопровода подающие и один обратный с перемычкой между подающими трубопроводами и двумя перемычками с задвиж­ками между обратным и одним из подающих трубопроводов.

Рассмотрим технико-экономические характеристики трехтрубной тепловой магистрали и сравним ее оптимальные параметры с парамет­рами двухтрубной магистрали.

В нормальном режиме теплоноситель в трехтрубной тепломагистрали в прямом направлении идет по одному трубопроводу, а в обратном — по двум трубопроводам, поэтому возникает задача определения опти­мального соотношения их диаметров. Сумма удельных потерь давле­ния в подающем и обратном трубопроводах равіна

Я = Rn + ,

А относительная потеря давления в подающем трубопроводе

Є = Rn/R.

Для двухтрубных систем теплоснабжения удельные потери давления в подающем и обратном трубопроводах принимают одинаковыми (є = 0,5).

Диаметры трубопроводов трехтрубной тепловой магистрали опре­деляются по формулам:

«Е-Л G°'l : Л - (0'5G)°'38

(Є Я)0'19 ' 0 [(1-8) RI0'19' Диаметр трубопроводов двухтрубной магистрали будет равен:

Q0,38

П ° (0,5 Я)0'19

Для решения оптимальной задачи находим отношение материальной характеристики 1 м трехтрубной магистрали к материальной характе­ристике 1 м двухтрубной в зависимости от коэффициента є.

Минимуму материальной характеристики соответствует оптималь­ное значение є = 0,41. Этому значению є отвечает следующее соотноше­ние диаметров подающего и обратного теплопроводов: dnjdl «1,4.

Оптимальному значению є соответствуют дополнительные затраты на резервирование в размере 27%, а при учете различных значений эко­номических потерь давления в подающей и обратной магистралях уве­личение материальной характеристики составит 22%.