Гидравлическая устойчивость тепловых сетей и пути её повышения.

Диаметры теплопроводов и оборудования тепловой сети должны быть подобраны так, чтобы при переменных гидравлических режимах во все тепловые пункты и абонентские системы подавались расходы воды в соответствии с их тепловыми нагрузками. Методы обеспечения требуемых гидравлических режимов зависят от того, автоматизирована система теплоснабжения или нет.

Если система теплоснабжения автоматизирована, тогда при переменных гидравлических режимах автоматические регуляторы давления, расхода и температуры обеспечивают подачу потребителям необходимого количества теплоносителя. При разработке гидравлического режима необходимо обеспечить лишь одно главное условие: располагаемые напоры перед абонентами и тепловыми пунктами в любом случае должны быть не менее необходимых из условия нормальной работы теплопотребляющих установок. Если располагаемые напоры оказываются больше минимально необходимых, тогда избыточный напор будет дросселироваться на клапанах регуляторов и потребители получат необходимое количество воды. Если же располагаемые напоры будут недостаточны, тогда клапаны регуляторов полностью откроются и регуляторы превратятся в постоянные гидравлические сопротивления. Регулирование подачей теплоносителя прекратится и абоненты будут получать расходы воды в зависимости от соотношения гидравлических сопротивлений элементов тепловой сети, а не в зависимости от их тепловой нагрузки.

Если система теплоснабжения не автоматизирована, тогда потокораспределение в сети зависит только от ее конфигурации, гидравлических сопротивлений элементов и условий питания. Закрытая тепловая сеть представляет собой замкнутую кольцевую систему, расходы воды в элементах которой определяются обычными методами расчета кольцевых сетей. При включении в систему или выключении из нее отдельных потребителей, а также при изменении гидравлических сопротивлений потребителей в тепловой сети возникает разрегулировка, захватывающая всех потребителей системы. Это является следствием одного из основных свойств кольцевых сетей: изменение гидравлического сопротивления одного из элементов сети влечет за собой перераспределение потоков во всей системе.

С позиций изучения гидравлического режима систему теплоснабжения следует разделить на две части: тепловые сети, по которым движется и распределяется теплоноситель, и абоненты. Каждая из этих частей характеризуется своим гидравлическим сопротивлением. Напор, развиваемый сетевым насосом, Н_н расходуется на преодоление .этих гидравлических сопротивлений ( Н_сети и Н_аб). В зависимости от числа включенных в сеть абонентов расход воды в сети может изменяться от максимального до минимального. Соответственно и потери напора в сети будут изменяться от расчетных до минимальных. В предельном случае, когда все абоненты, за исключением одного,.отключены от сети, расход воды по сети практически будет равен нулю. Таким образом, в пределе, если считать приближенно, что насос развивает постоянный напор (Н_н = const), располагаемый напор перед абонентами будет изменяться от Н₁ = Н_сети + Н_аб до Н₂ = Н_аб . Это приведет к соответствующему изменению расхода воды у абонентов, т. е. разрегулированию системы. Очевидно, что чем меньше Н_сети по сравнению с Н_аб, тем меньше разрегулирование системы, т. е. тем она более гидравлически устойчива. Если потери напора в сети ничтожно малы, что возможно при очень больших диаметрах теплопроводов, тогда система будет обладать очень высокой гидравлической устойчивостью. Однако такая система будет характеризоваться значительными капитальными вложениями, так как наиболее дорогая часть системы — тепловая сеть — выполняется с большими диаметрами. Повысить гидравлическую устойчивость системы можно путем увеличения напора сетевого насоса без изменения диаметров сети. Но в этом случае увеличится расход энергии на перекачку теплоносителя.

Следовательно, повышение гидравлической устойчивости системы теплоснабжения требует дополнительных затрат. Вместе с тем для неавтоматизированных систем повышение их гидравлической устойчивости является единственным эффективным средством, обеспечивающим требуемые гидравлические режимы при переменных условиях работы, а следовательно, и подачу потребителям расходов воды в соответствии с их тепловыми нагрузками.

Количественно гидравлическую устойчивость системы оценивают коэффициентом гидравлической устойчивости:

(8.7)

где Н_аб — потери напора в абонентской системе, включая потери в соплах элеваторов и дроссельных диафрагмах; Н_сети — потери напора в тепловой сети; Н_н — напор, развиваемый сетевым насосом.

Максимальное разрегулирование системы характеризуется максимальным изменением расхода воды у потребителей, т. е. отношением

x=G_x/G_p

где G_x — расход воды у потребителя при разрегулировании системы; G_p — расчетный расход воды у потребителя.