Особенности пьзометрических графиков работы тепловых сетей при сложном рельефе местности. Насосные и дросселирующие станции.

Пьезометрический график разрабатывают для двух режимов. Во-первых, для статического режима, когда в системе теплоснабжения отсутствует циркуляция воды. Считают, что система заполнена водой с температурой 100°С, тем самым исключается необходимость поддержания избыточного давления в теплопроводах во избежание вскипания теплоносителя. Во-вторых, для гидродинамического режима — при наличии циркуляции теплоносителя в системе.

Разработку графика начинают со статического режима. Первоначально изыскивают возможность такого расположения на графике линии полного статического давления, чтобы всех абонентов можно было присоединить к тепловой сети по зависимой схеме. Для этого статическое давление не должно превышать допустимого из условия прочности абонентских установок и должно обеспечивать заполнение водой местных систем. Наличие общей статической зоны для всей системы теплоснабжения упрощает ее эксплуатацию и повышает ее надежность. Установить единый уровень статического давления удается лишь при спокойном рельефе местности теплоснабжаемого района. При наличии значительной разности геодезических отметок земли установление общей статической зоны оказывается невозможным по следующим причинам. Наинизшее положение уровня статического давления определяется из условий заполнения водой местных систем и обеспечения в верхних точках систем наиболее высоких зданий, расположенных в зоне наибольших геодезических отметок, избыточного давления не менее 0,05 МПа. Такое давление оказывается недопустимо высоким для зданий, расположенных в той части района, который имеет наиболее низкие геодезические отметки. При таких условиях возникает необходимость разделения системы теплоснабжения на две статические зоны. Одна зона для части теплоснабжаемого района с низкими геодезическими отметками, другая — с высокими.

На рис. 8.9 показаны пьезометрический график и принципиальная схема системы теплоснабжения района, имеющего значительную разность геодезических отметок уровня земли (40 м). Часть района, прилегающая к источнику теплоснабжения, имеет нулевые геодезические отметки, в периферийной части района отметки составляют 40 м. Высота зданий 30 и 46 м. Для возможности заполнения водой систем отопления зданий III и IV, расположенных на отметке 40 м и создания в верхних точках систем избыточного напора в 5 м уровень полного статического напора должен быть расположен на отметке 75 м (линия S₂ - S₂). В этом случае статический напор будет равен 35 м. Однако напор в 75 м недопустим для зданий I и II, расположенных на нулевой отметке. Для них допустимое наивысшее положение уровня полного статического давления соответствует отметке 60 м. Таким образом, в рассматриваемых условиях установить общую статическую зону для всей системы теплоснабжения нельзя.

Возможным решением является разделение системы теплоснабжения на две зоны с различными уровнями полных статических напоров — на нижнюю с уровнем в 50 м (линия S₁ — S₁) и верхнюю с уровнем в 75 м (линия S₂ — S₂). При таком решении всех потребителей можно присоединить к системе теплоснабжения по зависимой схеме, так как статические напоры в нижней и верхней зонах находятся в допустимых гра ницах.

Чтобы при прекращении циркуляции воды в системе уровни статических давлений установились в соответствии с принятыми двумя зонами, в месте их соединения располагают разделительное устройство (см. рис. 8.9,б). Это устройство защищает тепловую сеть от повышенного давления при остановке циркуляционных насосов, автоматически рассекая ее на две гидравлически независимые зоны: верхнюю и нижнюю.

Пьезометрические линии, соответствующие гидродинамическому режиму, показаны на рис. 8.9,а. Наибольшее давление в обратном трубопроводе у потребителя IV составляет 90—40=50 м, что допустимо. Напор в обратной линии нижней зоны также находится в допустимых границах.

Рис. 8.9. Система теплоснабжения, разделенная на две статические зоны

а — пьезометрический график; б — принципиальная схема системы теплоснабжения; S₁ — S₁ — линия полного статического напора нижней зоны; S₂ - S₂ - линия полного статического напора верхней зоны; H_п.н1 —напор, развиваемый подпнточным насосом нижней зоны; H_п.н2 —напор, развиваемый подпиточным насосом верхней зоны; Н_рддс— напор, на который настроены регуляторы РДДС (10) и РД2 (9); Н_рддс— напор, срабатываемый на клапане регулятора РДДС при гидродинамическом режиме; I—1V — абоненты; 1 - бак подпиточной воды; 2,3 — подпиточный насос и регулятор подпитки нижней зоны; 4 — предвключенный насос; 5 — теплофикационные пароводяные подогреватели; 6 — сетевой насос; 7— пиковый водогрейный котел; 8,9 —подпиточный насос и регулятор подпитки верхней зоны; 10 - регулятор давления «до себя» РДДС; 11 — ооратный клапан

В подающем трубопроводе максимальный напор после источника тепла равен 160 м, что не превышает допустимого из условия прочности труб. Минимальный пьезометрический напор в подающем трубопроводе 110 м, что обеспечивает невскипание высокотемпературного теплоносителя, так как при расчетной температуре 150°С минимальное допустимое давление равно 40 м..

Таким образом, разработанный для статического и гидродинамического режимов, пьезометрический график обеспечивает возможность присоединения всех абонентов по зависимой схеме.

При спокойном рельефе местности, но большой протяженности тепловых сетей возникает необходимость в установке насосных подкачивающих подстанций на подающей и обратной линиях. Это связано с тем, что допустимые потери давления в подающем и обратном трубопроводах оказываются недостаточными для обеспечения оптимальных гидравлических уклонов, а их увеличение путем установки циркуляционных насосов, развивающих большие напоры, невозможно из условия прочности трубопроводов и оборудования. При установке подкачивающих подстанций по трассе тепловой сети увеличивается общий напор насосов, обеспечивающий циркуляцию воды в системе, увеличиваются гидравлические уклоны при неизменном положении верхней и нижней границ напоров в подающем и обратном трубопроводах. Установка подкачивающих подстанций позволяет также увеличить пропускную способность действующей системы теплоснабжения.

На рис. 8.10 вверху приведен пьезометрический график тепловой сети большой протяженности, а внизу показано расположение источника тепла, трубопроводов и подкачивающих станций. Если при сохранении нагрузки тепловой сети и уклонов пьезометрических линий ограничиться только установкой циркуляционных насосов на станции, тогда они должны развивать напор 140+40+40=220 м. Максимальный пьезометрический напор в начале сети составит 210 м, что недопустимо из условия прочности трубопроводов. Такой пьезометрический график показан на рис. 8.10 пунктиром. Напор в обратной линии в конце магистрали составляет 100 м, что не позволяет присоединять потребителей по зависимой схеме. Этот напор является предельным при независимом присоединении.

Рис. 8.10. Пьезометрический график тепловой сети большой протяженности

1 — источник тепла; 2 — место расположе ния подкачивающих насосов на подающем и обратном теплопроводах; 3 — концевой абонент; S - S — линия полного статического напора; Н_н, Н_пн, Н_нп, Н_но — напоры, развиваемые насосами: сетевым, подпиточным, подкачивающим на подающей лииии, подкачивающим на обратной линии; Н_зд — высота зданий

Таким образом, в результате установки подкачивающих насосных подстанций на тепловой сети большой протяженности удается выдержать расположение пьезометрических линий как в подающем, так и в обратном трубопроводах в допустимых границах при сохранении экономически обоснованного удельного падения давления.