8.1.3. Пьезометрический график

Проектирование и эксплуатация систем теплоснабжения во многом определяются пьезометрическим графиком с выполнением основных рекомендаций по его построению. На пьезометрическом графике, сопоставленном с принципиальной схемой СТ, в удобном масштабе приводится рельеф местности, высота подключённых потребителей, основные напоры ИТ, располагаемые напоры в любой токе трассы, ИТП (ЦТП) (рис. 8.4).

На принципиальной схеме (рис. 8.4а) в упрощённом виде приведена теплоподготовительная установка (ТПУ) I, предназначенная для подготовки сетевой воды в соответствии с принятым графиком регулирования отпуска теплоты и нормативными требованиями к воднохимическому режиму оборудования ТПУ. Там же приведено насосное оборудование для обеспечения характерных гидравлических режимов СТ: статического– режима заполнения СТ водой с помощью подпиточных насосов II при постоянным напоре Н_ст; динамического – режима циркуляции сетевой воды в СТ с помощью сетевых насосов III одновременно с насосами II. При этом располагаемый напор (разность полных напоров в подающем Н_п и обратном Н_о трубопроводах) постепенно уменьшается от напора Н₁ на коллекторах ИТ до располагаемого напора Н₄ концевого потребителя.

Рис. 8.4. Принципиальная схема и пьезометрический график водяной СТ

Схема: I – сетевой насос; II – подпиточный насос; III – ТПУ ИТ (ТЭЦ или котельной). График: Н_к – полный напор в входе ТПУ; δН_т – потери напора в ТПУ; Н_п1, Н_п2, Н_п3, Н_п4 – полный напор в точках 1, 2, 3,4 подающего трубопровода; Н_о1, Н_о2, Н_о3, Н_о4 – полный напор в точках 1, 2, 3,4 обратного трубопровода; Н_ст – полный статический напор; Н_н – напор сетевых насосов; Н₁ – располагаемый напор на коллекторах ИТ; δНп1-4, δНо1-4– потери напора в подающем и обратном трубопроводах ТС; (Н_п3 – z₃) и (Н_о3 – z₃) - пьезометрический напор в точке 3 подающего и обратного трубопровода

Переход со статического на динамический режим при включении сетевых насосов сопровождается снижением (дросселированием) напора подпиточных насосов с Н_ст до Н_о1 (часто обозначаемого Н_вс – напора всасывания) с помощью регулятора подпитки IV. При выборе Н_ст следует учитывать:

• Для потребителей, подключённых по зависимой схеме, линия статического напора должна проходить над их верхними отметками потребителей с запасом в 5 м для исключения подсоса воздуха в верхних точках теплопотребляющих систем.

• Если в СТ имеется заметное количество таких потребителей с чугунными радиаторами, Н_ст не должен превышать 60 м (0,6 МПа).

Линии полных (пьезометрических) напоров подающего П₁-П₂-П₄ и обратного О₁-О₂-О₄ трубопроводов строятся по результатам гидравлического расчёта ТС. Построение обычно начинают с обратного трубопровода. При этом руководствуются следующими рекомендациями:

• В любой точке СТ избыточный напор (избыточное давление) не должен быть меньше 5 м (0,05 МПа) во избежание кавитации насосов и подсоса воздуха (защиты от коррозии).

• Максимальное избыточное давление воды в ИТ не должно превышать допустимый уровень по условиям прочности оборудования и трубопроводов, (в большинстве случаев 1,6…2,5 МПа).

• При выборе напора сетевых насосов в ИТ с водогрейными котлами необходимо иключить условия локального, что обеспечивается добавкой к расчётной температуре прямой сетевой воды в 30 °С. При этром надо иметь в виду, что коллекторы водогрейных котлов находятся на отметке 15 м.

• При зависимом присоединении систем отопления для обеспечения цикуляции воды без подсоса воздуха пьезометрическая линия обратного трубопровода должна превышать верхние точки систем на 5 м. При наличии чугунных радиаторов напор в обратном трубопроводе не должен превышать 60 м (0,6 МПа).

• Располагаемый напор в ИТП у концевых потребителей с элеваторной схемой присоединения не должен быть ниже 15…20 м, а в ЦТП – 25…30 м учётом гидравлического сопротивления трубопроводов и арматуры между ЦТП и отдельными зданиями. При замене в ИТП элеваторного присоединения на насосное располагаемый напор снижается до 6…ов. Таким же он должен быть в ИТП при независимой схеме присоединения систем.

Учёт перечисленных рекомендаций при построении пьезометрического графика способствует рациональному выбору схем присоединения к ТС и упрощает выбор насосного оборудования ИТ. Так располагаемый напор сетевых насосов (СН) представляет собой, м

Н_{н =} δН_т + δН_п + δН_о + δН_к, (8.19)

где δН_т, δН_п, δН_о – потери напора в ТПУ, подающем и обратном трубопроводах ТС, δН_к – располагаемый напор у концевого потребителя с ИТП или группы потребителей с ЦТП.

Производительность СН выбирается по максимальному расходу сетевой воды, а их количество не должно быть меньше двух - основного и резервного. Резервный насос не устанавливается, если группа СН ИТ превышает четыре.

Располагаемый напор подпиточных насосов в СТЗ выбирается равным Н_ст, а в СТО выбирается по летнему режиму, м

Н_пн = Н_ст + δН_л – z_ба, (8.20)

где δН_л – суммарные потери напора в подпиточной установке и трубопроводе ТС (подающем или обратном), используемом в летнем режиме; z_ба – геодезическая отметка уровня воды в баках-аккумуляторах ИТ.

Производительность подпиточных насосов в СТЗ принимается равной 0,75 % от объёма воды в СТ, а для транзитных магистралей длиной свыше 5 км от ИТ без распределения – 0,5 % от объёма воды в них. Объём воды в СТЗ можно принимать ориентировочно равным 65 м³ на 1 МВт расчётной тепловой нагрузки. К установке принимается не менее двух подпиточных насосов, включая резервный.

Производительность подпиточных насосов в СТО принимается равныой расчётному (среднему) расходу воды на ГВС с коэффициентом 1,2 плюс 0,75 % от объёма воды в СТ, а для транзитных магистралей длиной свыше 5 км от ИТ без распределения – 0,5 % от объёма воды в них. Объём воды в СТО можно принимать ориентировочно равным 70 м³ на 1 МВт расчётной тепловой нагрузки. К установке принимается не менее трёх подпиточных насосов, включая резервный.

В протяжённых ТС, а также при прокладке ТС в условиях резкого изменения геодезических отметок приходится устанавливать подкачивающие насосные подстанции с количеством насосов - не менее трёх, включая резервный.

Эффективным методом снижения инвестиций в строительство подпиточных установок ТЭЦ и котельных в СТО для выравнивания графика отпуска воды на ГВС является установка в ИТ баков-аккумуляторов (БА) с непрерывным обновлением воды. В режиме зарядки в БА создаётся запас химически очищенной деаэрированной воды, который в часы повышенного водоразбора используются для его компенсации (режим разрядки). Благодаря такому использованию БА производительность подпиточной установки ИГ выбирается по расчётной (средней) нагрузке ГВС с учётом её колебаний за неделю (упомянутый выше коэффициент 1,2). Количество БА должно быть не менее двух, а их общая ёмкость составлять десятикратную величину среднечасового расхода воды на ГВС.

В ИТ СТЗ с тепловой мощностью 100 МВт и более предусматривается установка баков (не менее двух) запаса химически очищенной и деаэрированной подпиточной воды, ёмкость которых должна составлять 3 % объёма воды в СТ.

Гидравлические режимы ТС необходимо изучить самостоятельно по основному учебнику [1] (Глава 6).