книги из ГПНТБ / Сафонов А.П. Автоматизация систем централизованного теплоснабжения

Наиболее широкое распространение в тепловых се­ тях находит автоматизация насосных подстанций на об­ ратных магистралях. Примерная принципиальная схе­ ма автоматизации насосной подстанции на обратной магистрали представлена на рис. 6-2 . Эта схема отли­

чается от предыдущей наличием дополнительного регу­ лятора, который поддерживает постоянное давление во всасывающем коллекторе насосной подстанции. В схеме показан один из возможных вариантов такого регулято­ ра с установкой регулирующего клапана на общем на­ порном трубопроводе подстанции. Более подробно во­ прос о регулировании давления на насосных подстанци­ ях рассмотрен ниже. Поскольку давление во всасываю­ щем коллекторе подстанций характеризует надежность работы отопительных систем, расположенных за под­ станцией (по ходу трассы от станции), то схемой пре­ дусмотрено подключение к всасывающему коллектору насосной подстанции сигнализатора давления.

6-2. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ДАВЛЕНИЕ НА НАСОСНЫХ ПОДСТАНЦИЯХ И СПОСОБЫ ЕГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

В развитых системах теплоснабжения при больших потерях напора в трубопроводах тепловой сети часто приходится поддерживать постоянным давление во вса­ сывающем коллекторе насосной подстанции на обратной магистрали, т. е. создавать вторую нейтральную точку тепловой сети.

Изменение давления во всасывающем коллекторе на­ сосной подстанции на обратной магистрали происходит в основном за счет изменения сопротивления тепловой сети. Так, например, частичное прикрытие регулирующе­ го клапана на обратном трубопроводе за насосами под­ станции (по ходу воды) увеличивает суммарные потери напора обратной магистрали от подстанции до станции, включая указанный регулирующий клапан. При неиз­ менном давлении в обратном коллекторе станции это приводит к росту давления в напорном коллекторе на­ сосной подстанции на обратной магистрали, а следова­ тельно, к росту давления в ее всасывающем коллекторе. Это наглядно видно из пьезометрического графика теп­ ловой сети с насосной подстанцией на обратном трубо­ проводе при нормальном режиме и режиме с частично

.прикрытым регулирующим клапаном на напорном тру-

149

бопроводе подстанции (рис. 6-3,а). Кривая изменения во' времени давления во всасывающем коллекторе на­ сосной -подстанции на обратной магистрали при воздей­ ствии регулирующим органом на напорном трубопрово­ де подстанции была рассмотрена ранее (см. рис. 4-7).

Если при работающей насосной подстанции на обрат­ ной магистрали 'будет осуществлено частичное прикры­ тие регулирующего «лапана на подающей магистрали,

Рис. 6-3. Влияние частичного прикрытия регулирующего кла­ пана иа гидравлический режим тепловой сети при наличии на­ сосной подстанции на обратной магистрали.

а — регулирующий клапан на напорном трубопроводе подстанции; б — регулирующий клапан на подающей магистрали тепловой сети; / — нор­ мальный режим; 2 — режим с Частично прикрытым регулирующим кла­ паном; Явс — напор во всасывающей линии насосной подстанции.

то за счет снижения расхода воды -произойдет уменьшение потерь напора в обратной магистрали от насос­ ной подстанции до станции, что снизит давление в на­ порном коллекторе насосной подстанции, а следователь­ но, снизит давление и во всасывающем коллекторе

(рис. 6-3,6).

Отметим попутно, что оба рассмотренных метода дросселирования могут быть использованы для регули­ рования давления во всасывающем коллекторе насосной подстанции на обратной магистрали. Изменение расхода сетевой воды на горячее водоснабжение в закрытых си­ стемах теплоснабжения связано с изменением сопротив­ ления до насосной подстанции на обратной магистрали (по ходу воды), поэтому в данном случае давление во всасывающем коллекторе подстанции будет изменяться

150

аналогично предыдущему случаю, т. е. при снижении расхода сетевой воды па горячее водоснабжение и со­ ответствующем увеличении сопротивления до подстан­ ции давление во всасывающем коллекторе подстанции будет уменьшаться.

Следующей причиной изменения давления во всасы­ вающем коллекторе подстанции может явиться измене­ ние давления на станции и в первую очередь изменение давления в обратном ее коллекторе.

Наконец, изменение давления во всасывающем кол­ лекторе насосной подстанции может произойти приоста­ новке на ней одного или нескольких насосов. В этом слу­ чае особенно быстрое изменение давления происходит в начальный момент. Сам переходный процесс при этом имеет сложный волновой характер, который рассматри­ вается теорией гидравлического удара [Л. 24].

Регулирование давления во всасывающем коллекто­ ре насосной подстанции на обратном трубопроводе воз­ можно следующими тремя способами:

а) дросселированием на напорном трубопроводе на­ сосной подстанции на обратной магистрали;

б) дросселированием на подающей магистрали теп­ ловой сети;

в) перепуском воды по обводной линии вокруг насо­ сов.

При использовании первого способа регулирования клапан устанавливается на общем напорном трубопро­ воде (за насосами по ходу воды). Обычно в данном слу­ чае используются гидравлические регуляторы давления, разработанные ОРГРЭС и состоящие из измерительноуправляющего прибора РД-За ОРГРЭС и регулирующе­ го клапана с мембранным приводом РК-1. Схема уста­ новки такого регулятора с дополнительным усилителем изображена на рис. 6-4. Если по каким-либо причинам (например, увеличение расхода воды потребителями и пр.) давление во всасывающем коллекторе насосной psс возрастет сверх допустимого, то регулятор давления, открыв регулирующий клапан на напорном трубопро­ воде, увеличит расход воды и снизит давление рвс.

Основным недостатком этого вида регулирования являются повышенные потери давления в регулирующих клапанах, которые при полном их открытии нередко до­ стигают 3 кгс/см2. Следует также отметить, что с увели­ чением мощности насосных станций значительно возрос-

151

Ли диаметры регулирующих клапанов. В настоящее время диаметры таких клапанов достигают 1 200 мм с массой 12 т, серийное производство которых пока не

налажено. Значительные трудности при таком виде ре­ гулирования связаны с необходимостью обеспечения

Рис. 6-4. Схема гидравлического регулятора давления с дополнительным усилителем.

/ — измерительно-управляющий прибор; 2 — дополнительный уси­

больших скоростей перемещения затвора регулирующих, клапанов. Это требует применения в гидравлических регуляторах дополнительных гидравлических усили­ телей.

Регулирование давления во всасывающем коллекто­ ре насосной подстанции на обратной магистрали путем

152

ветствующей загрузкой насосов за счет перепуска части воды из напорного коллектора во всасывающий. Напри­ мер, для снижения повышенного против допустимого давления Две регулятор закрывает регулирующий кла­ пан на обводной линии и снижает расход воды через эту линию, вследствие чего снижается загрузка насосов, увеличивается создаваемый ими напор и снижается дав­ ление /?вс до зааднной величины. Повышение регулиру­ емого давления рвс достигается частичным открытием регулирующего клапана на обводной линии.

К достоинствам обводного регулирования следует от­ нести возможность использования регулирующих клапа­ нов меньших диаметров, чем при дроссельном регулиро­ вании. Вместе с этим при обводном регулировании на­ пор насосов можно выбирать меньшим, чем при дроссельном на величину потерь напора в полностью открытом регулирующем клапане при дроссельном регу­ лировании. Однако этот метод имеет и недостатки. К ним следует отнести ограниченный диапазон регули­ рования, определяемый характеристикой насосов и по­ вышенный по сравнению с дроссельным регулированием расход воды насосов. Последнее приводит к необходи­ мости постоянной работы дополнительного насоса.

6-3. ВЫБОР СПОСОБА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ НА НАСОСНЫХ ПОДСТАНЦИЯХ

Выбор оптимального способа регулирования давле­ ния из рассмотренных в § 6-'2 должен производиться на

основе технико-экономического расчета.

Как показывают исследования, начальные капитало­ вложения в дополнительные насосы при варианте об­ водного регулирования примерно компенсируются уве­ личением капиталовложений в регулирующий клапан при дроссельном регулировании. В связи с этим техни­ ко-экономическое сравнение вариантов регулирования можно вести по издержкам производства, т. е. по рас­ ходу электроэнергии, поскольку, последняя определяет основную статью издержек производства.

Введем следующие обозначения: ттъ т0бВ— число работающих насосов при дроссельном и обводном регу­ лировании; Яо.др, Я о .о б в — напоры насосов при К= 0 для дроссельного и обводного регулирования, м; Я„.др, Я п .обв—

напоры насосов при дроссельном и обводном регулиро-

154

регулирующем клапане и в обратном клапане при номи­ нальном расходе для дроссельного регулирования, м; ЛЯрег— максимальная величина изменения фактической разности напоров насосной подстанции при дроссельном

дроссельном и обводном регулировании; г)н.у.др, т)и.у.обв'— к. п. д. насосной установки при дроссельном и обводном регулировании; SB.flP, SBi06b— внутреннее сопротивле­

ние насосов при дроссельном и обводном регули­

Sc.mhh— минимальное сопротивление тепловой сети в це­ лом (включая обратный трубопровод транзитного уча­ стка) при максимальном открытии регулирующих клапанов регуляторов температуры воды горячего водо­ снабжения, м-с2/м6; Sc.макс максимальное сопротивле­ ние тепловой сети в целом (включая обратный трубо­ провод транзитного участка) при закрытии регулирую­ щих клапанов регуляторов температуры воды горячего водоснабжения, м -с2/м6; Ян.др, АД.обв— мощности насос­

ных установок для дроссельного и обводного регулирова­ ния при номинальных расходах воды, кВт; Э№, Э0бв — расходы электроэнергии электродвигателями насосов подстанции при дроссельном и обводном регулировании, кВт-ч.

Для упрощения сравнительных расчетов сделаем следующие допущения:

а) насосная подстанция расположена на транзитном участке тепловой сети, поэтому расходы воды на стан­ ции и подстанции равны;

155

жения, а максимальному сопротивлению тепловой сети 5 с .м акс — полное закрытие этих регулирующих клапанов.

для дроссельного регулирования. По этому расходу во­ ды У н .др выбирается мощность насосов, причем полный

напор, развиваемый насосом при этом расходе, состав­ ляет # пн .др.

Рис. 6-6. Совмещенная характеристика насосов тран­ зитной подстанции на обратной магистрали и тепло­ вой сети при постоянной разности напоров на станции.

В случае увеличения сопротивлений абонентских вводов за счет прикрытия регулирующих клапанов ре­ гуляторов температуры воды горячего водоснабжения расход воды в сети будет снижаться. При условии под­ держания постоянного напора во всасывающем коллек­ торе насосной подстанции и максимальном сопротивле­ нии всей тепловой сети Sc.макс фактическая разность напоров подстанций снижается до величины //^мин.др за счет дросселирования в регулирующем клапане, а рас­ ход воды — до величины Умин.др (точка В). Таким обра­ зом, по сравнению с номинальным режимом разность

157