Учебное пособие 800397

Целью данного расчета является определение нормативных тепловых потерь через изоляцию трубопроводов. Тепловые потери определяются суммарно за год с разбивкой по месяцам. Просмотреть результаты расчета можно как суммарно по всей тепловой сети, так и по каждому отдельно взятому источнику тепловой энергии и каждому центральному тепловому пункту (ЦТП). Расчет может быть выполнен с учетом поправочных коэффициентов на нормы тепловых потерь.

Результаты всех выполненных расчетов можно экспортировать в MS Excel.

Рис. 1.2. Построение пьезометрического графика

Другим пакетом, производимым компанией «Политерм», является пакет ZuluHydro, предназначенный для выполнения расчетов систем водоснабжения и решения на их базе различного рода задач. Расчету подлежат тупиковые и кольцевые сети водоснабжения, в том числе с повысительными насосными станциями и дросселирующими устройствами, работающие от одного или нескольких источников.

Программный комплекс ZuluHydro позволяет рассчитывать водопроводную сеть большого объема и любой сложности. Ос-

10

новой программного комплекса ZuluHydro является географическая информационная система ZuluGIS. ГИС позволяет создать карту города (населенного пункта) и нанести на неё любые инженерные коммуникации.

Состав расчетов

•Поверочный расчет;

•Конструкторский расчет;

•«Гидроудар» - расчет переходных процессов;

•Коммутационные задачи;

•Построение пьезометрического графика. Поверочный расчет водопроводной сети.

Целью поверочного расчета является определение потоко-

распределения в водопроводной сети, подачи и напора источников при известных диаметрах труб и отборах воды в узловых точках.

В результате поверочного расчета определяются:

•расходы и потери напора во всех участках сети;

•подачи источников;

•пьезометрические напоры во всех узлах системы.

К поверочным расчетам следует отнести расчет системы на случай тушения пожара в час наибольшего водопотребления и расчеты сети и водопроводов при допустимом снижении подачи воды в связи с авариями на отдельных участках. Эти расчеты необходимы для оценки работоспособности системы в условиях, отличных от нормальных, для выявления возможности использования в этих случаях запроектированного насосного оборудования, а также для разработки мероприятий, исключающих падение свободных напоров и снижение подачи ниже предельных значений.

Конструкторский расчет водопроводной сети.

Целью конструкторского расчета тупиковой и кольцевой водопроводной сети является определение диаметров трубопроводов, обеспечивающих пропуск расчетных расходов воды с заданным напором.

11

Под расчетным режимом работы сети понимают такие возможные сочетания отбора воды и подачи ее насосными станциями, при которых имеют место наибольшие нагрузки для отдельных сооружений системы, в частности водопроводной сети. К нагрузкам относят расходы воды и напоры (давления).

Водопроводную сеть, как и другие инженерные коммуникации, необходимо рассчитывать во взаимосвязи всех сооружений системы подачи и распределения воды.

Расчет водопроводной сети производится с любым набором объектов, характеризующих систему водоснабжения, в том числе и с несколькими источниками.

Гидроудар.

Расчет нестационарных процессов в сложных трубопроводных гидросистемах. Цель расчета – выявления участков и узлов сети, подвергающихся за время переходного процесса воздействию недопустимо высокого или низкого давления. В качестве событий, порождающих переходные процессы, предполагается включение или выключение насосов либо открытие или закрытие задвижек, а также разрыв трубы.

Пьезометрический график Целью построения пьезометрического графика является на-

глядная иллюстрация результатов гидравлического расчета (поверочного, конструкторского).

При этом на экран выводятся:

•линия давления в трубопроводе;

•линия поверхности земли;

•высота здания.

Цвет и стиль линий задается пользователем.

В таблице под графиком выводятся для каждого узла сети наименование, геодезическая отметка, высота потребителя, напоры в трубопроводах, потери напора по участкам сети, скорости движения воды на участках сети и прочие. Количество выводимой под графиком информации настраивается пользователем.

Коммутационные задачи.

12

Анализ отключений, переключений, поиск ближайшей запорной арматуры, отключающей участок от источников, или полностью изолирующей участок и так далее.

Система водоснабжения представляет собой инженерную сеть, которая состоит из источников (водозабор, скважины, резервуара чистой воды, контррезервуара, водонапорной башни и так да-лее.); потребителей (помимо обычных потребителей сюда можно отнести контррезервуары и водонапорные башни, работающие на заполнение); участков водопроводной сети; запорнорегулирующей арматуры установленной на сети; защитных устройств (обратные клапаны, разрушаемые мембраны и пневмобаков), насосных станций и так далее.

Математическая модель сети для проведения гидравлических расчетов представляет собой граф,

где дугами являются участки водопровода, а узлами точечные объекты инженерной сети: источники, потребители, насосные станции, запорно-регулирующая арматура и защитные устройствами.

После создания слоя водопроводной сети автоматически появляется структура этого слоя, то есть набор объектов сети с подключенными к ним базами данных.

Программно-расчетный комплекс ZuluSteam, также разработанный компанией «Политерм» предназначен для расчета стационарных режимов работы сложных сетей пароснабжения. Расчету подлежат тупиковые и кольцевые паропроводные сети, работающие от одного или нескольких источников, при этом имеется возможность моделировать работу различного оборудования, включаемого в систему пароснабжения (турбины, редук- ционно-охладительные установки, пароперегревающие установки, регуляторы давления, запорная арматура и т.д.).

Программный комплекс ZuluSteam позволяет рассчитывать сети паропровода большого объема и любой сложности. Основой программного комплекса ZuluSteam является географическая информационная система ZuluGIS. ГИС позволяет создать

13

карту города (населенного пункта) и нанести на неё любые инженерные коммуникации.

Состав расчетов.

•Поверочный расчет паропроводной сети.

•Наладочный расчет паропроводной сети.

•Построение графиков давления, температуры и влажности

пара.

•Коммутационные задачи.

Поверочный расчет паропроводной сети.

Расчету подлежат тупиковые и кольцевые паропроводы, работающие от нескольких источников, подающих пар различного давления и температуры. В результате поверочного расчета определяется потокораспределение, температура, давление, энтальпия и сухость (влажность) пара в любой узловой точке сети. Расчеты можно проводить и при движении по паропроводу двухфазной среды, при этом будет определятся место изменение состояния пара и его основные параметры.

Наладочный расчет паропроводной сети.

Расчету подлежат тупиковые и кольцевые паропроводы работающие от нескольких источников, подающих пар различного давления и температуры. Целью наладочного расчета является определение потокораспределения в паропроводной сети, подачи и напора источников при известных диаметрах труб и расчетных отборах пара в узловых точках, а также подбор дросселирующих устройств и места их установки.

График падения давления.

Построение графиков падения давления, температуры, энтальпии и влажности пара.

Для построения графика выбирается направление, указываемое флажками и цветом линии, и запускается задача построения графика.

На экран выводятся окно с графиком падения давления пара

втрубопроводе:

•линия давления в трубопроводе;

•линия температуры в трубопроводе;

14

•линия влажности пара в трубопроводе;

•линия поверхности земли.

Цвет и стиль линий падения давления задается пользовате-

лем.

В таблице под графиком выводятся для каждого узла сети наименование, геодезическая отметка, высота потребителя, напоры в трубопроводах, потери напора по участкам сети и т.д. Количество выводимой под графиком информации настраивается пользователем.

Коммутационные задачи Анализ отключений, переключений, поиск ближайшей за-

порной арматуры, отключающей участок от источников, или полностью изолирующей участок и т.д.

Система пароснабжения представляет собой инженерную сеть, обеспечивающую транспортировку пара от источников пара (котел, турбина и т.д.) к потребителям по участкам трубопровода. Для обеспечения требуемых параметров пара в сети устанавливается дополнительное оборудование: запорнорегулирующая арматура, турбины, теплообменники, редукцион- но-охладительные установки и т.д.

Математическая модель сети для проведения теплогидравлических расчетов представляет собой динамическую систему на графе, в котором дугами являются участки паропровода, а узлами точечные объекты инженерной сети: источники, потребители, запорно-регулирующая арматура и т. д.

Коротко опишем, что представляют собой те «кубики», из которых можно составить модель паропроводной сети любого размера и сложности. Каждый объект сети в геоинформационной системе имеет тип (например: "участок") и один или несколько режимов работы (например: "включен", "отключен").

Для всех типов нечетный по счету режим соответствует состояниювключено (работает, открыто), четныйсостоянию выключено (не работает, закрыто), кроме тех, которые постоянно находятся в рабочем режимепростой узел, локальное сопротивление и т.д.

15

После создания специального слоя паропроводной сети в новой папке автоматически появляются файлы задающие структуру этого слоя, то есть описание набора объектов сети с подключенными к ним базами данных

1.2. Работа в пакете ZuluThermo

Для начала работы в пакете необходимо рассмотреть элементы, их которых строится тепловая сеть.

Математическая модель сети для проведения теплогидравлических расчетов представляет собой граф, где дугами, соединяющими узлы, являются участки трубопроводов.

Несмотря на то, что на участке может быть и подающий и обратный трубопровод, пользователь изображает участок сети в одну линию. Это внешнее представление сети.

Перед началом расчета внешнее представление сети, в зависимости от типов и режимов элементов, составляющих сеть, преобразуется (кодируется) во внутреннее представление, по которому и проводится расчет.

На рис. 1.3 приведен пример простой сети из одного источника, тепловой камеры и двух потребителей во внешнем и внутреннем представлениях.

Рис. 1.3. Внешнее и внутреннее представлении тепловой сети

На расчетной схеме красным цветом условно обозначены участки подающего трубопровода, синим - обратного, зеленым - участки соединяющие подающий и обратный трубопроводы. Источник изображен участком со стрелкой в кружке. Так будем

16

изображать участки на которых действует устройство, повышающее давление (например, насос).

Участок изображается одной линией, но может означать несколько состояний, задаваемых разными режимами.

Рис. 1.4. Режимы работы участков

На рис. 1.5 изображена цепочка из участков разных режимов в однолинейном изображении и соответствующая ей внутренняя кодировка.

Рис. 1.5. Цепочка участков во внутреннем (вверху) и внешнем (внизу) представлениях

Из рисунка видно, что цепочка участков во внутреннем представлении дважды разорвана по подающему и по обратному трубопроводам.

Сопротивление подающего и обратного трубопровода каждого участка зависит от длины участка, диаметра, зарастания, шероховатости, суммы коэффициентов местных сопротивлений трубопровода. Падение давления на участке пропорционально сопротивлению и квадрату расхода.

Куда потечет вода, в общем случае можно узнать только определив потокораспределение в результате гидравлического расчета. Стрелка при изображении участка формально указывает направление от начала к концу участка, заданное при его вво-

17

де (при рисовании). С точки зрения результатов расчета, если значение расхода на участке положительно, то вода в этом участке течет по стрелке, если значение расхода на участке отрицательно, то вода течет против стрелки.

На рис. 1.6 изображены две одинаковые схемы. В первой участок вводился слева направо, во второй - справа налево. На участках подписаны полученные при расчете расходы по подающим и обратным трубопроводам. Соответствующие значения расходов на обоих схемах отличаются только знаком, так как отличаются направления ввода участков, но и в первом и во втором случаях вода течет от источника к потребителю по подающему трубопроводу и от потребителя к источнику по обратному.

Рис. 1.6. Потокораспределение на участке сети

Простым узлом в модели считается любой узел, чьи свойства специально не оговорены. Простой узел служит только для соединения участков. Такими узлами для модели являются тепловые камеры, ответвления, смены диаметров, смена типа прокладки или типа изоляции и т.д.

Во внутренней кодировке такие узлы превращаются в два узла, один в подающем трубопроводе, другой в обратном. В каждом узле можно задать слив воды из подающего и/или из обратного трубопроводов.

Потребитель тепловой энергии характеризуется расчетными нагрузками на систему отопления, систему вентиляции и систему горячего водоснабжения и расчетными температурами на входе, выходе потребителя, и расчетной температурой внутреннего воздуха.

18

В однолинейном представлении потребитель - это узловой элемент, который может быть связан только с одним участком.

Внутренняя кодировка потребителя существенно зависит от его схемы присоединения к тепловой сети. Схемы могут быть элеваторные, с насосным смешением, с независимым присоединением, с открытым или закрытым отбором воды на ГВС, с регуляторами температуры, отопления, расхода и т.д. На данный момент в распоряжении пользователя 28 схем присоединения потребителей.

Если в здании несколько узлов ввода, то объектом «потребитель» можно описать каждый ввод. В тоже время как один потребитель можно описать целый квартал или завод, задав для такого потребителя обобщенные тепловые нагрузки.

Рис. 1.7. Подключение потребителей

Центральный тепловой пункт - это узел дополнительного регулирования и распределения тепловой энергии. Наличие такого узла подразумевает, что за ним находится тупиковая сеть, с индивидуальными потребителями. В ЦТП может входить только один участок и только один участок может выходить. Причем входящий участок идет со стороны магистрали, а выходящий участок ведет к конечным потребителям.

19