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

Следует отметить, что для тепловой сети без потерь напора в ответвлениях влияние сосредотачивания на­ грузки горячего водоснабжения у части абонентов мало сказывается на величине среднего по тепловой сети ко­ эффициента расхода воды.

Гидравлический режим смешанной двухступенчатой схемы присоединения принципиально не отличается от параллельной схемы присоединения, однако величина гидравлической разрегулировки при этой схеме будет меньше, чем при параллельной. Это объясняется мень­ шим расходом сетевой воды на горячее водоснабжение при смешанной двухступенчатой схеме, так как часть нагрузки горячего водоснабжения снимается ступенью I подогревателя.

Для тепловой сети с двухступенчатой последователь­ ной схемой присоединения подогревателей горячего во­ доснабжения возможно центральное регулирование по отопительной нагрузке (по нормальному отопительному графику) и регулирование по суммарной нагрузке (по скорректированному на суммарную нагрузку темпера­ турному графику). Кроме того, необходимо учитывать, что вводы с двухступенчатой последовательной схемой присоединения могут нормально работать только в том случае, когда наряду с регулированием температуры местной воды системы горячего водоснабжения одновре­ менно установлен регулятор расхода воды, шунтирую­ щий ступень II подогревателя.

Особенностью последовательной двухступенчатой схемы присоединения является то обстоятельство, что вся сетевая вода абонентского теплового пункта посту­ пает в систему отопления, а температура воды перед системой отопления t0i в общем случае может не соот­ ветствовать нормальному отопительному графику. Тео­ ретически необходимый коэффициент расхода сетевой воды на отопление при произвольной температуре на­ ружного воздуха должен соответствовать значению, определяемому на основании выражения [Л. 23]

В этом выражении приняты следующие дополнитель­ ные обозначения: t.0i и t\ — температура сетевой воды в подающем трубопроводе по нормальному отопительно­ му графику и по графику, скорректированному па сум-

243

Парную нагрузку1, °С; 0 — производительность ступени I в долях от общей производительности обеих ступеней подогревателя.

В общем случае величина <р, а следовательно, и рас­ ход сетевой воды, изменяются в зависимости от темпе­ ратуры наружного воздуха. Однако для существующих в настоящее время автоматических регуляторов расход сетевой воды у абонентов с последовательной двухсту­ пенчатой схемой в первом приближении можно считать постоянным в течение всего отопительного периода.

Отметим, что для тепловой сети с последовательной двухступенчатой схемой присоединения у всех абонентов и нормальным отопительным температурным графиком (см. табл. 10-3, случай 5) отыскание теоретически необ­ ходимого коэффициента расхода воды приходится про­ изводить методом итерации. Аналогично приходится производить расчеты для тепловой сети с последователь­ ной двухступенчатой схемой присоединения у абонентов при работе по скорректированному на суммарную на­ грузку температурному графику (случай 6).

При работе по скорректированному на суммарную нагрузку температурному графику у абонентов с чисто отопительной нагрузкой расчетный коэффициент расхода сетевой воды условно принимается ф = 1 и эта величина поддерживается постоянной в течение всего отопитель­ ного периода. Между тем для рассматриваемого случая (см. табл. 10-3, случай 6) в теплый период времени тем­ пература сетевой воды в подающем трубопроводе будет выше, чем по нормальному отопительному температур­ ному графику, а это требует снижения коэффициента расхода сетевой воды данным отопительным системам до величины ф < 1 , чтобы исключить перегрев отапливаемых помещений. Например, для точки излома температурно­ го графика (для г. Москвы t"'«= + 2 ,5 °С) величина тео­ ретически необходимого коэффициента расхода сетевой воды должна составлять 0,73 (см. § 8-5).

В заключение необходимо сказать несколько слов 0 вентиляционной нагрузке, удельный вес которой в об­ щей нагрузке тепловых сетей непрерывно возрастает.

Если вентиляционные установки работают круглые сутки с постоянной нагрузкой, то такая нагрузка с точ­ ки зрения гидравлической разрегулировки сети практи­

1 Для случая регулирования по отопительной нагрузке в выражении

(10-9) величину Л необходимо заменить на t0i.

249

чески ничем не отличается'от отопительной. Если же вентиляционные установки работают лишь часть суток и расход сетевой воды на эти установки снижается при выключении вентиляторов, то в данном случае будет иметь место гидравлическая разрегулировка отопитель­ ных узлов. Расчет этой гидравлической разрегулировки ведется аналогично расчету гидравлической разрегули­ ровки при изменении нагрузки горячего водоснабжения.

10-2. ПЕРЕРАСХОДЫ СЕТЕВОЙ ВОДЫ И ТЕПЛА ПРИ НЕАВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИЛИ ЧАСТИЧНО АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ОТОПИТЕЛЬНЫХ УЗЛАХ

Как было отмечено выше, при закрытых двухтруб­ ных системах теплоснабжения со смешанной нагрузкой и неавтоматизированных или частично автоматизирован­ ных (при последовательной двухступенчатой схеме) ото­ пительных узлах имеют место перерасходы сетевой во­ ды и тепла на отопление в течение отопительного перио­ да. Величина этих перерасходов сетевой воды и тепла зависит от метода центрального регулирования, схемы присоединения подогревателей горячего водоснабжения, характера распределения узлов горячего водоснабжения в тепловой сети и ряда других факторов.

Относительный годовой перерасход сетевой воды на отопление по сравнению о теоретически необходимым расходом определяется по формуле

где ДУгод — годовой перерасход сетевой воды на отоп­ ление по сравнению с теоретически необходимым расхо­ дом, м3/год; фф.год» фт.год — фактический и теоретический средние за отопительный период коэффициенты расхода сетевой воды. Определению величин фф.Год и фт .год дол­ жно предшествовать вычисление средних за сутки коэф­ фициентов расхода сетевой воды (фактического и теоре­ тически необходимого) для нескольких значений тем­ ператур наружного воздуха. После этого производится построение графиков коэффициента расхода сетевой во­ ды (фактического и теоретически необходимого) по про­ должительности фс —f(n). В данном случае величина п=п[По представляет собой отношение числа часов стоя­ ния п рассматриваемой температуры наружного воздуха tH и ниже к длительности отопительного периода па.

250

Разбивая ось абсцисс на равные отрезки Ап, находят для каждого такого отрезка средние ординаты. После этого находят средний за отопительный период коэффициент расхода сетевой воды (фактический и теоретически не­ обходимый) :

Для определения годового перерасхода тепла на ото­ пление необходимо знать коэффициент расхода тепла на отопление для каждого периода суток z часов с по­ стоянной нагрузкой горячего водоснабжения, который вычисляется по формуле

При параллельной и смешанной схемах присоедине­ ния toi~ О*

Далее определяется средний за сутки коэффициент расхода тепла на отопление. Определив для ряда темпе­ ратур наружного воздуха величину относительного пе­ рерасхода тепла на отопление [отнесенного к расчетно­ му расхода тепла на отопление] (ус—1)@0, производит­ ся построение графика относительного перерасхода те­

с определением среднего за отопительный период коэф­ фициента расхода сетевой воды находится относитель­ ный годовой перерасход тепла на отопление по формуле

где ДОгод — годовой перерасход тепла на отопление; ф= = 1,QoAn — теоретический коэффициент использования максимума отопительной нагрузки; фф— HycQoAn — фак­ тический коэффициент использования максимума отопи­ тельной нагрузки.

Пример. Рассмотрим расчет перерасходов сетевой воды и тепла на отопление для тепловой сети в г. Москве с параллельной схемой присоединения подогревателей горячего водоснабжения у всех або­ нентов и одинаковой гидравлической разрегулировкой у абонентов (случай 1а). Исходные данные для расчета принимаем следующими:

Для принятых условий согласно формуле (1 0 -6 ) о р = 1,1. Расчет начинаем для периода суток от 0 до 6 ч и температуры наружного

251

воздуха <H= + 10°C (6i0.„= 14Д °C и fnp.H=34,7eC), которой соответ­ ствует относительный теоретический расход тепла на отопление:

На основании данных табл. 40-1 вычисляем средние за сутки фактические коэффициенты фс.ф и у с при #Н=+10°С:

Теоретически необходимый коэффициент расхода сетевой воды определяем исходя из того, что регулирование ведется путем мест­ ных пропусков:

Определяем относительный перерасход тепла

0 /с - 1 )0 о = (1,77— 1) 0,182= 0,14.

Аналогично производим расчеты величин ,фс, у а и (ус—1)5» для других значений tn и результаты расчета для случая 1а сводим в табл. 10-2, где одновременно приводим значения п=п/п0 для усло­ вий г. Москвы.

252

Таблица 10-2-

Расчетные значения величин при разных значениях tB для случая 1а (табл. 10-3)

На основании данных табл. (10-2 (для случая 1а) построены графики по продолжительности сре.ф=f(n) и (ус—l)<?o=f(ra) (рис. 10-4). Также могут быть построены графики ,фс.т=/(гё) и Q0 — =f(il) (эти два графика на рис. 10-4 не приведены). На основании упомянутых графиков определяем средние за отопительный период

величины <Рф.год, гфт.год, Ф, Фф, ЛУгод и Л<Згод:

<рФ .г од = (1,4774-1,463-И ,450+ 1,435+4,420 -И ,404+ +1,382 +1,350 -И ,315+4,310) 0,1 = 1,40;

253

Фт.год= 1 -0,845+0,516 -0,155=0,963;

—1,40 — 0,963

Если сохранить предыдущие условия, по прежнюю на­ грузку горячего водоснабжения сосредоточить у нечетных абонентов (случай 2), то перерасходы сетевой воды и тепла в целом по тепловой сети несколько снижаются по сравнению с предыдущим случаем. При этом основная

254

Доля перерасходов сетевой воды и тепла на отопление имеет место у абонентов с горячим водоснабжением.

Заметно снижаются перерасходы воды и тепла на отопление для идеализированной тепловой сети без по­ терь напора в ответвлениях к абонентам. В этом случае распределение суммарной нагрузки горячего водоснаб­ жения по всем абонентам (случай 3) или сосредоточение ее только у нечетных абонентов относительно мало влия­ ет на величину перерасходов сетевой воды и тепла на отопление для всей сети в делом.

Для тепловой сети с последовательной двухступен­ чатой схемой у основной части абонентов и центральном регулировании по суммарной нагрузке основные пере­ расходы сетевой воды и тепла на отопление имеют место у абонентов с чисто отопительной нагрузкой.

10-3. ПЕРЕРАСХОД ТОПЛИВА НА ТЭЦ ПРИ НЕАВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ТЕПЛОВЫХ ПУНКТАХ

Отсутствие автоматического регулирования на отопи­ тельных и вентиляционных вводах, а также на вводах горячего водоснабжения обычно приводит к перерасхо­ ду сетевой воды, а следовательно, к завышению темпе­ ратуры сетевой воды /2 в обратном трубопроводе. В свою очередь завышенная температура t2 при современных мощных теплофикационных турбинах на ТЭЦ (турбины типа Т-100-130 и т. п.) приводит к уменьшению выработки электроэнергии на тепловом потреблении и возрастанию выработки электроэнергии турбин ТЭЦ по неэкономич­ ному конденсационному циклу.

Удельную величину недовыработки электроэнергии на тепловом потреблении (на единицу отпуска тепла) мож­ но определить по приближенной формуле

где /фнас — средневзвешенная фактическая температура насыщения пара в отборах турбины, используемого для подогрева сетевой воды, при неавтоматизированных те­ пловых пунктах, °С; tRао.— средневзвешенная нормаль­ ная температура насыщения пара, используемого для по­ догрева сетевой воды, при автоматизированных тепловых пунктах, °С; А — постоянный коэффициент для каждого типа турбин.

В системе единиц, основанной на.калории, величина Дэт имеет размерность кВт-ч/Гкал, а коэффициент А —

255

кВт-ч/(Гкал -0С). В данном случае значение коэффици­ ента А для различных турбин можно принимать следу­ ющими:

Недовыработка электроэнергии на тепловом потреб­ лении ДЗТ и отпуск тепла внешним потребителям Q из­ меряются в системе СИ одними и теми же единицами. Поэтому удельная недовыработка электроэнергии на те­ пловом потреблении Дэт = Д3 T/Q будет величиной без­ размерной. Коэффициент А для различных турбин мо­ жет также иметь следующие значения:

Температуру насыщения пара в отборе турбины при одноступенчатом подогреве сетевой воды для нормаль­ ных условий, т. е. при автоматизированных тепловых пунктах, можно определить из выражения

где timc— температура насыщения пара в отборе турби­ ны, °С; t2— температура воды в обратном трубопроводе на ТЭЦ, °С; tia— температура воды за подогревателем,

стимой степенью точности можно определять по форму­ ле (5-5). Фактическую температуру насыщения пара в отборе ^нас при неавтоматизированных тепловых пунк­ тах определяют по тому же выражению (10-15), но с под­ становкой в него фактических величин №г, GФ и №.

Втех случаях, когда на ТЭЦ осуществляется двух­ ступенчатый или трехступенчатый подогрев сетевой во­ ды, можно пользоваться средневзвешенной величиной температуры насыщения пара отборов турбины.

Ввыражение (10-15) подставляют средневзвешенную температуру сетевой воды в обратном трубопроводе, ко-

256

торую для нормальных условий (при автоматизирован­ ных тепловых пунктах) можно определять по формуле

расход сетевой воды на вентиляцию в долях от расчет­ ного расхода воды на отопление; ог— нормальный рас­ ход сетевой воды на горячее водоснабжение в долях от расчетного расхода воды на отопление; t02, ^в2, Аг— тем­

пературы воды при нормальных условиях соответственно после системы отопления, после системы вентиляции, по­ сле подогревателя горячего водоснабжения, °С.

При определении средневзвешенной фактической тем­ пературы сетевой воды в обратном трубопроводе на ТЭЦ

Фактическая температура воды после систем отопле­ ния при неавтоматизированных отопительных вводах мо­ жет быть определена на основании формулы

в сутки с постоянным расходом воды, фактическая сред­ няя за сутки температура воды после калориферов не­ автоматизированных вентиляционных вводов может быть найдена по упрощенной формуле

Аналогично может быть подсчитана фактическая средняя за сутки температура воды после подогревате­ лей горячего водоснабжения в том случае, если послед­ ние не будут автоматизированы. После определения удельной недовыработки электроэнергии на тепловом потреблении для различных температур наружного воз­ духа приступают к построению годового графика ДЭТпо продолжительности, который позволяет определить годо­