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

■напоров На подстанции снижается на величину ЛЯрег=

= Я Пы.др— Я^МИЫ.ДР-

Для обводного регулирования при режиме с макси­ мальным расходом воды в тепловой сети Кмакс= Кн.др полезный напор насосов подстанции должен быть равен полезному напору насосов подстанции при дроссельном регулировании, т. е. На0бв = Я пн .др (точка А). В этом слу­

чае расход через перемычку будет равен нулю, т. е. рас­ ход воды через насосы будет равен расходу воды в теп­ ловой сети.

При сокращении расхода сетевой воды до величины УмиН= Уминдр в случае обводного регулирования регуля­ тор давления должен открыть регулирующий клапан на перемычке и увеличить расход воды через насосы на та­ кую величину, чтобы фактическая разность напоров на подстанции составила величину ЯфМин.до=Япн.обв (точ­ ка С). Этому режиму будет соответствовать максималь­

величина является расчетным расходом воды для пере­ мычки.

Максимальная величина изменения фактической раз­ ности напоров насосной подстанции при обводном регу­ лировании определяется из уравнения характеристики насосов подстанции (за вычетом потерь в обратных кла­ панах)

АЫ _ *-Ч».обй 4“ -'■Ж

p e r — ■

Как отмечалось выше, для выбора того или иного варианта регулирования может служить отношение рас­ ходов электроэнергии при этих вариантах регулирова­ ния. С учетом сделанных допущений это отношение можно написать в следующем виде:

(6-4)

158

В этом выражении отдельные отношения можно найти на основании следующих формул:

где (я — коэффициент, учитывающий характер изменения

№

скорость распространения волны давления в трубопроводе составила примерно 1 000 м/с, что соответствует теоретическому расчету для труб dy='l 200 мм и 6 = 12 мм.

Результаты исследования работы регулятора давления при вы­ ключении одного насоса из семи работающих и последующего его включения представлены на рис. 6-11.

кгс/смг кгс/сиг

Рис. 6-10. Кривая разгона объекта регулирования при выклю­ чении и последующем включении одного насоса.

2 — давление в напорном коллекторе насосной подстанции.

кгс/см

Рис. 6-11. График процесса регулирования давления во вса­ сывающем коллекторе при выключении и включении одного насоса.

а — выключение одного насоса из семи работаю щ их; б — включение одного дополнительного насоса к шести работаю щ им ; 1 — давле­ ние р в е ; 2 — давление в напорном коллекторе насосной.

1 6 2

При выключении одного насоса характер изменения давления во всасывающем коллекторе насосной в течение первых 20 с сохранился примерно таким же, как при выключенном регуляторе, причем за первые 6 с оно превысило заданную величину на 1 кгс/см2. Через 20 с после возмущения прикрытием регулирующего клапана на обводной линии он начал оказывать существенное влияние на пере­ ходный процесс. В результате под действием регулятора давление Рве стабилизировалось на первоначальной величине примерно за

40 с.

Таким образом, при обычной скорости закрытия регулирующего клапана регулятор давления не предохраняет всасывающий коллек­ тор от начального скачка давления.

Вместе с этим данный регулятор обеспечивает стабилизацию давления рвс примерно через 30—40 с, если при установившемся режиме величина возмущения может быть компенсирована регулято­ ром. Величина начального скачка давления, если она превышает до­ пустимые пределы, может быть снижена за счет увеличения скорости закрытия регулирующего клапана, но этот вопрос требует экспери­ ментальной проверки.для конкретных случаев.

В заключение данного раздела следует отметить, что работа регулятора давления при аварийных выключениях насосов должна быть увязана с работой средств защиты от повышенного давления.

6-5. ЗАЩИТА ОТ ПОВЫШЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ТЕПЛОВЫХ СЕТЯХ

Для обеспечения нормальной работы насосных под­ станций на обратной магистрали без постоянного при­ сутствия дежурного персонала помимо автоматизации их электрической части и в необходимых случаях авто­ матического регулирования давления во всасывающем коллекторе подстанций часто требуется предусматривать автоматическую защиту от повышенного давления воды во всасывающем коллекторе насосной. Эта автоматиче­ ская защита действует при аварийных ситуациях, когда давление воды во всасывающем коллекторе насосной подстанции, определяющее давление в отопительных си­ стемах при их непосредственном присоединении к тепло­ вой сети, превысит допустимые пределы. Автоматиче­ ская защита тепловой сети (автомат рассечки) при указанных условиях рассекает тепловую сеть на две гидравлически независимые зоны: верхнюю (с высокой отметкой пьезометра после срабатывания защиты) и нижнюю (с низкой отметкой пьезометра).

Основной причиной резких и значительных по вели­ чине повышений давления воды во всасывающем кол­ лекторе насосных подстанций на обратных трубопрово­ дах обычно является остановка «асосов подстанции или остановка сетевых насосов на станции.

В условиях эксплуатации иногда имеют место не только случаи остановки отдельных насосов, но также случаи полного исчезновения напряжения на насосных подстанциях. Для повышения надежности работы насос­ ных подстанций в первую очередь необходимо обеспе­ чить снабжение подстанции электроэнергией за счет обязательного применения электрических схем с пита­ нием от двух независимых источников с автоматическим переключением, о чем указывалось выше.

Возможность полного исчезновения напряжения на насосных подстанциях, при котором должна срабаты­ вать защита тепловой сети, а также односедельпые не­ разгруженные регулирующие органы больших диамет­ ров, вынуждают отказываться от применения для защи­ ты от повышенного давления электронной аппаратуры и идти на использование гидравлической аппаратуры, не­ смотря на некоторые ее недостатки.

Основная трудность в разработке устройств защиты от повышенного давления в тепловых сетях, помимо труд­ ностей, связанных с большими диаметрами односедельиых регулирующих клапанов, вызывается большой ско­ ростью изменения давления при остановке насосов. Это требует применения регулирующих клапанов диаметром до 1 200 мм с высокой скоростью закрытия. Однако высокие скорости закрытия регулирующих клапанов опасны, так как могут привести к гидравлическому удару.

Все это говорит о том, что ряд вопросов защиты теп­ ловых сетей от повышенного давления не нашли еще окончательного решения.

Принципиальная схема автоматической защиты теп­ ловой сети от повышенного давления во всасывающем коллекторе насосной подстанции на обратном трубопро­ воде с применением гидравлической аппаратуры, разра­ ботанной ОРГРЭС, приведена на рис. 6-12. Данная схе­ ма, помимо своей основной задачи — защиты тепловой сети от повышенного давления, предусматривает воз­ можность одновременно осуществлять регулирование давления воды во всасывающем коллекторе насосной подстанции. Для этой цели устанавливается автомат рассечки и регулятор давления, у которых регулирую­ щий клапан с мембранным приводом, устанавливаемый на подающей магистрали, является общим.

164

Автомат рассечки состоит из двухсоплового измери- тельно-управляющего прибора РД-За трехсильфонной сборки, усилительного клапана dY=25 мм с мембранным приводом и односедельного регулирующего клапана с мембранным приводом.

Рис. 6-12. Схема автоматической защиты сети от повыше­ ния давления.

РД-За-I, РД-За-П — измерительно-управляющие устройства автомата рассечки и регулятора давления; УК —усилительный клапан; РК — регулирующий клапан; Ф *—фильтр.

165

Регулятор давления, предназначенный для поддер­ жания постоянного давления во всасывающем коллекто­ ре, состоит из односоплового с дросселем измерительноуправляющего прибора РД-За трехсильфонной сборки, который воздействует на указанный выше регулирую­ щий клапан с мембранным приводом.

Измерительно-управляющие приборы РД-За автома­

166

го клапана. В результате под действием пружины уси­ лительный клапан открывается и управляющее давле­ ние этого клапана (dy='25 мм) передается на мембрану регулирующего -клапана автомата рассечки, обеспечивая его закрытие за 10 — 20 с.

Результаты испытания автомата рассечки — регуля­ тора давления с -односедельным регулирующим клапа­ ном dу=500 мм с мембранным приводом, проведенные на одной из насосных подстанций на обратной магист­ рали, при выключении одного из двух работающих на­ сосов 12НДС представлены на рис. 6-13. Давление на­ стройки измерительно-управляющего прибора РД-За-1

1,8 кгс/см2. Ход клапана составил 29 мм при возможном полном 68 мм.

При нанесении -возмущения выключением -одного -на­ соса давление во всасывающем коллекторе pSc пример­ но за 2 с поднялось с 1,8 до 3,2 кгс/см2. Такое давление привело к срабатыванию прибора РД-За-I автомата рассечки, вследствие чег-о снизилось управляющее (вы­ ходное) давление, воздействующее на мембранный при­ вод усилительного клапана УК. В результате его от­ крытия начала заполняться водой верхняя камера мем­ бранного привода регулирующего клапана, и он начал закрываться -со скоростью около 5,5 мм/с. В рассматри­ ваемом случае на закрытие регулирующего клапана одновременно действовал прибор РД-За-П регулятора давления, однако влияние его было незначительным по сравнению с прибором РД-За-I, воздействующим на ре­ гулирующий клапан через усилитель.

Быстрое закрытие регулирующего клапана вызвало повышение давления -перед клапаном р% и резкое паде­ ние давления за ним p'i. Вместе с этим во всасывающем коллекторе давление воды рас, -которое в течение 5— 6 с

поддерживалось выше нормы, также начало резко -сни­ жаться. В результате это давление успело снизиться до величины ниже давления па-стройки регулятора давле­ ния РД-За-П, после чего регулирующий клапан начал открываться со скоростью 0,22 мм/с. Низкая скорость открытия регулирующего клапана (в 25 раз -ниже ско­ рости закрытия) определялась принятым диаметром дросселя е?=1,2 мм в приборе РД-За-Н.

* Здесь и ниже указаны избыточные давления.

167