6.3. Применение подстанций в водяных тепловых сетях

В крупных системах теплоснабжения сооружаются подстанции. Сооружение подстанций вызывается неблагоприятным профилем трассы, большой дальностью передачи теплоты, высокой расчетной температурой в подающей линии, необходимостью значительного увеличения пропускной способности действующих тепловых сетей без их перекладки и тепловых потерь.

Схема подстанции и ее размещение определяется конкретным назначением. Подстанции бывают: перекачивающие на подаче; перекачивающие на обратке; дросселирующие; смесительные; подогревательные.

Но подстанции не всегда являются возможным решением задачи. Во многих случаях тот же технический эффект может быть получен и другим путем, например, при оснащении всех абонентов соответствующими устройствами. В этом случае подстанция заменяется многочисленными индивидуальными установками. Преимущество подстанций по сравнению с индивидуальными установками заключается в централизованном управлении и упрощении эксплуатации.

1. Насосно-перекачивающие подстанции на обратке.

Применяются для понижения давления в конце сети при достаточно ровном профиле трассы и большой протяженности тепловых сетей; при резком понижении рельефа местности к концу тепловой сети.

а) Протяженная трасса, ровный профиль (рис.6.12). ПНС на обратке применяется при . Если на вводе у абонентов установлены РР, то линии 2 и 3 на подаче, и 1 и 3 на обратке совпадают.

Гидравлический режим тепловых сетей с ПНС изменяется различно, в зависимости от наличия у абонентов РР’. Во всех случаях Н_о при выключении ПНС может превысить Н_доп для систем отопления.

Рис. 6.12. Изменение давления в тепловой сети с ПНС на обратке при

ровном профиле: 1 – нет ПНС; 2 – ПНС работает;

3 – не работает СН2 на ПНС

Включение в работу ПНС при неавтоматических абонентах приводит к росту общего расхода воды в сети и росту ΔН, поэтому пьезометр более крутой. Таким образом, для зоны II ΔН_расп уменьшается, а для зоны I ΔН_расп растет. Если абоненты автоматизированы, то включение в работу ПНС не изменяет общего расхода воды в сети.

ПНС разделяет тепловую сеть на две самостоятельные зоны. При отключении ПНС во всей сети устанавливается гидравлический режим 3.

При увеличении ΔН_о у концевых потребителей клапан КР закрывается и давление в I зоне падает до величины статического давления (ЛСД). При остановке СН2 вода идет через перемычку с ОК. ЛСД одна для I и II зон.

Мощность электродвигателей СН без ПНС:

, кВт. (6.8)

Мощность электродвигателей СН с ПНС:

, кВт. (6.9)

Экономия электроэнергии: , кВт. (6.10)

Экономии не будет, когда :

, кВт. (6.11)

Применение ПНС позволяет уменьшить ΔН_о в зоне I, подключая все абоненты по зависимой схеме, уменьшить ΔН_п и съэкономить электроэнергию.

Целесообразно ПНС устанавливать посередине трассы.

б) Понижающийся профиль к концу сети (рис.6.13).

Рис. 6.13. Изменение давление в тепловой сети с ПНС на обратке при

Понижающемся профиле к концу сети

КР служит дросселирующей подстанцией на подаче. При увеличении давления в НТ2 клапан КР на подаче закрывается, одновременно на обратке закрывается РД2 и зона нижняя изолируется. Подпитка нижней зоны и поддержание давления в НТ2 осуществляется автоматически через РП из верхней зоны, находящейся под большим давлением.

в) Применение в существующих тепловых сетях для увеличения пропускной способности перегруженных тепловых сетей представлено на рис. 6.14.

Рис. 6.14. Метод увеличения пропускной способности перегруженной

тепловой сети: 1 – для неперегруженных тепловых сетей;

2 – для перегруженных тепловых сетей; 3 – с ПНС

2. Насосно-перекачивающие подстанции на подаче.

ПНС на подаче применяют при протяженной трассе и ровном профиле; при увеличенном рельефе местности к концу тепловой сети. ПНС на подаче служат для увеличения расхода воды в конце сети, уменьшению напора сетевых насосов на станции, облегчают эксплуатацию системы, позволяют получить экономию электроэнергии, а в существующих тепловых сетях обеспечивают требуемый перепад давлений в конце сети.

а) Протяженная сеть, ровный профиль (рис. 6.15). ПНС на подаче применяется при .

Рис. 6.15. Изменение давления в тепловой сети с ПНС на подаче при

ровном профиле: 1 – пьезометр без ПНС; 2 – пьезометр с

работающей ПНС; 3 – пьезометр с неработающей ПНС

Особенность: при остановке СН2 в системе аварийного режима не будет (не будет раздавливания и опорожнения систем), одна линия статического давления (ЛСД).

б) Увеличивающийся профиль трассы к концу сети (рис. 6.16). Защита абонентов верхней зоны от опорожнения производится с помощью РД2 и РД3. При понижении давления в НТ1 при остановке СН2 одновременно закрываются РД2 и РД3, и верхняя зона изолируется. Постоянный статический напор в верхней зоне (ЛСД1) поддерживается ПН2.

Особенность: ПНС устанавливается совместно с дросселирующей подстанцией (РД3), 2 линия статического давления (ЛСД1 и ЛСД2).

ПНС могут быть одновременно установлены и на подаче, и на обратке (рис. 6.17).

Рис. 6.16. Изменение давления в тепловой сети с ПНС на подаче при

увеличивающемся профиле к концу сети: 1 – пьезометр без

ПНС; 2 – пьезометр с работающей ПНС; 3 – пьезометр с

неработающей ПНС

Рис. 6.17. Изменение давления в тепловой сети на подаче и

обратке

в) Перегруженная тепловая сеть (рис.6.18).

Рис. 6.18. Изменение давления в перегруженной тепловой сети

2. Смесительные подстанции.

Рис. 6.19. Изменение давления в тепловой сети со смесительной под-

станцией: 1 – пьезометр для элеваторного присоединения

систем отопления; 2 – пьезометр для безэлеваторного при-

соединения со смесительным насосом; ΔН_сн – уменьшение

напора сетевых насосов на ТЭЦ; КСР – клапан смешения и

рассечки

Смесительные насосные подстанции устанавливают на транзитных магистралях или на ответвлениях распределительных трубопроводов, когда надо уменьшить температуру воды в подаче. Насосы размещаются на перемычке между подачей и обраткой (рис. 6.19).

Сеть разделяется по температуре теплоносителя на две зоны. На границе двух зон при проходе воды через КСР возникают дополнительные потери напора, поэтому для нормальной работы сети напор смесительных насосов (Н_пн) должен быть на 5-10 м больше расчетного перепада.

При выключении смесительных насосов (ПН) КСР закрывается, разъединяя гидравлически зоны I и II. В зоне II прекращается циркуляция, а в обратке устанавливается давление (точка А), равное давлению в конце зоны I.

3. Подогревательные подстанции.

Рис. 6.20. Изменение давления в тепловой сети с подогревательной

Подстанцией

Подогревательные подстанции применяются для гидравлической изоляции отдельных частей системы, когда Н_ст или Н_о при динамическом режиме, или и то, и другое превышают Н_доп для абонентских систем (рис. 6.20).