Теплоснабжение и тепловые сети
.pdf
а – прямой; б – угловой; в – параллельный
Рис. 10.17 Тройник в полиэтиленовой оболочке
Для предохранения основного трубопровода и его ответвлений от напряжений,
превышающих допустимые значения при температурном удлинении, необходимо соблюдение следующих условий:
- При применении прямого или углового тройника ответвление следует устраи-
вать в виде Z-образного участка с выполнением всех требований для Z-образного компенсатора (рис. 10.18а).
Если ответвление невозможно выполнить в виде Z-образного участка, то на от-
ветвлении устанавливается неподвижная опора (рис. 10.18б). При этом обязательно
121
устройство компенсационных зон как для Г-образной компенсации с двойным уд-
линением.
- При применении параллельного тройника ответвление рассматривается как Г-
образный участок компенсаций. Причем компенсационное плечо принимается с за-
пасом 1,5-2,0 м.
- При радиальной компенсации ответвление от основного теплопровода следует выполнять на расстоянии от компенсационной зоны не менее 0,3 ее длины (рисунок
9.19). Причем удлинение основного теплопровода в месте ответвления не должно превышать 50 мм.
- Ответвления от основного теплопровода, как правило, должны предусматри-
ваться в зоне минимальных перемещений у неподвижных опор (реальных или ус-
ловных). При этом ответвление следует обкладывать амортизирующими проклад-
ками для обеспечения боковых перемещений.
Рис. 9.18 Ответвление с применением прямого или углового тройника
Рис. 10.19 Ответвление от основного теплопровода вблизи Г-образного компенсатора
10.8. Присоединение к теплопроводам канальной прокладки
122
Присоединение бесканальных предизолированных трубопроводов к существую-
щим теплопроводам канальной прокладки встречается в практике при реконструк-
ции существующих тепловых сетей.
При подсоединении бесканальной прокладки к канальной на прямых участках не следует передавать нагрузки от бесканальных трубопроводов на канальные. Это достигается основными способами, представленными на рисунках 10.16 и 10.20а.
При ответвлении бесканального трубопровода от канального может применяться компенсационная ниша. Разгрузку трубопроводов канальной прокладки от влияния бесканальных трубопроводов при ответвлении лучше выполнять при помощи само-
компенсирующих участков; осевые компенсаторы в этих случаях не рекомендуют-
ся. Применение реальных неподвижных опор допускается только на бесканальном трубопроводе (рис. 10.20 б).
а - сочетание канальной и бесканальной прокладок теплопроводов; б - ответвление бесканального теплопровода от канального с использованием компенсационных ниш
Рис. 10.20.– Присоединение бесканальной прокладки трубопровода к канальной В местах сопряжения бесканальных участков теплопроводов с канальными сле-
дует устанавливать резиновые или стальные гильзы с сальниковым уплотнением,
обеспечивающим возможность боковых перемещений.
Проходы теплопроводов сквозь стенки камер и фундаменты зданий также осу-
ществляются с помощью установки специальных резиновых (полимерных или стальных с сальниковым уплотнением) гильз с последующим бетонированием.
Ввод теплопровода в здание можно выполнять одним из способов, представлен-
ных на рисунке 10.21.
123
Рис. 10.21 Ввод трубопроводов в здание
10.9. Установка арматуры и фасонных изделий
Вся запорная арматура, фасонные изделия-отводы, тройники, переходы, силь-
фонные компенсаторы, концевые элементы, спускники и воздушники поставляются изолированными пенополиуретаном в полиэтиленовой оболочке с патрубками под сварку.
Предварительно изолированные отводы выполняются с углами до 90°. Угол от-
водов определяется как отклонение от осевого направления основного теплопрово-
да. Основные размеры гнутых, крутоизогнутых и сварных отводов приведены в нормативной литературе.
В качестве запорной арматуры на предизолированных трубопроводах применя-
ются шаровые краны (клапаны), устанавливаемые непосредственно в грунт под ко-
вер или в камерах. Арматура поставляется в комплекте с четырехгранным ключом,
на котором указано положение шарового клапана (открыто, закрыто).
Управление шаровыми кранами Dy< 150 мм осуществляется Т–образным клю-
чом; кранами Dy 200-350 мм – переносными планетарными редукторами; кранами
Dy > 400 мм – герметичными стационарными редукторами.
Расстояние от верха управляющей головки крана до верха обреза люка должно быть в пределах 200-500 мм.
Для всех типоразмеров шаровых кранов расстояние по горизонтали от оси управляющей головки до внутренней поверхности люка должно быть не менее 150
мм с учетом максимальных расчетных температурных перемещений.
124
Уровень песчаной засыпки внутри узлов управления должен быть на 200 мм ни-
же верха головок управления шаровых кранов, верха изоляции патрубков воздуш-
ников.
Строительные конструкции должны исключать «замыв» грунтом вышеуказан-
ный уровень песчаной засыпки.
Основные размеры предизолированных шаровых кранов приведены в справоч-
ной литературе.
В нижних точках тепловых сетей предусматриваются спускники для отвода во-
ды в дренажные колодцы, а в верхних точках - патрубки воздушников или воздухо-
отводящие трубопроводы.
Трубопроводы для спуска воды и отвода воздуха присоединяются к теплопрово-
дам с помощью предизолированных тройников. На трубопроводах дренажа и воз-
духоудаления предусматриваются зоны компенсации.
10.10. Системы аварийной сигнализации
Для контроля за теплофизическим состоянием тепловой изоляции предизолиро-
ванные теплопроводы оснащены системой оперативного дистанционного контроля
(ОДК), которая позволяет выявить участки с повышенной влажностью пенополиу-
ретана.
Принцип действия системы ОДК импульсного типа основан на измерении элек-
трического сопротивления теплоизоляционного слоя между стальной трубой и про-
водами системы контроля. Сигнальную цепь образуют 2 медных провода, каждый площадью сечения 1,5 мм2, проходящие по всей длине теплопровода. Провода сис-
темы контроля располагаются в тепловой изоляции в положении «без десяти минут два часа» на расстоянии 10-25 мм от поверхности стальной трубы.
Основной сигнальный провод располагается справа по ходу движения теплоно-
сителя, второй провод - транзитный располагается слева. Все ответвления от тепло-
провода присоединяются в разрыв правого сигнального провода, левый транзитный провод не проходит через ответвления.
При монтаже сигнальной системы на стыках используют специальные обжим-
ные муфты, которые обеспечивают сращивание сигнальных проводов.
125
Соединительные кабели служат для соединения сигнальных проводов в разных трубах между собой или с коммутационными терминалами, а также для удлинения концевых кабелей и промежуточных кабельных выводов.
Коммутационные терминалы представляют собой коробку с герметичным ка-
бельным вводом сигнальных проводов с клеммами для подсоединения приборов контроля за состоянием тепловой изоляции и произведения периодических замеров.
Монтаж и эксплуатация системы оперативного дистанционного контроля (ОДК)
импульсного типа приведена в литературе.
ПРИМЕР 10.1. Разработать монтажную схему участка тепловой сети, схема ко-
торой показана на рисунке 10.22. Тепловые сети из предизолированных трубопро-
водов dн × s = 325×8 проложены бесканально с использованием П и Г-образных компенсаторов. Стальная труба марки ВстЗсп5; номинальное допустимое напряже-
ние [σ] = 137 МПа; коэффициент линейного расширения стальной трубы σ = 1,25 10-5 1/°С; коэффициент трения между трубой-оболочкой и песчаной обсыпкой μ=
0,4; коэффициент нагрузки стальной трубы v = 1,1; плотность засыпного грунта ρ =
1800 кг/м3; коэффициент бокового давления грунта Ко = 0,5; модуль продольной упругости трубы Е = 2·105 Н/ММ2; температура наружного воздуха при монтаже tм =
10°С; расчетная температура теплоносителя τ = 130°С; глубина заложения тепло-
провода h = 1,2 м
Рис. 10.22 – Расчетная схема тепловой сети
Решение. Используем поворот трассы УП в качестве Г-образного компенса-
тора. Определяем максимальную монтажную длину Lmax, м, прямого участка трубо-
126
провода от неподвижной опоры (реальной или условной) до компенсатора по выра-
жению (10.2)
L Aтр доп , |
|
max |
F |
|
|
где Атр – площадь поперечного сечения стенки стальной трубы, мм2;
Aтр π dн s s 3,14 3,25 8 8 7963 мм2. σдоп – допускаемое осевое напряжение трубы, Н/мм2;
σдоп = 1,25 [а] = 1,25 137 = 171 Н/мм2;
F– сила трения между фунтом и полиэтиленовой трубой-оболочкой, Н/м;
|
1 K |
0 |
|
|
|
F μ ν h ρ q |
|
|
π dоб |
|
|
2 |
|
||||
|
|
|
|
|
0, 4 1,1 1, 2 1800 9,8 1 0,5 3,14 0, 45 9870 Н/м.
2
Следовательно,
7963 171
L 138 м.
max |
9870 |
|
Принимаем плечо Г-образного компенсатора равным 138 м (рис. 10.23).
Оставшийся прямолинейный участок от Г-образного компенсатора до источника теплоты длиной L = 350 - 138 = 212 м необходимо скомпенсировать П-образным компенсатором.
Поскольку 2Lmax = 2-138 = 276 м > 212 м, то устанавливаем один П-образный компенсатор К1, который располагаем в центре пролета L = 212 м.
Принимая длину спинки компенсатора равной 4 метрам, находим длину плеч П-
образного компенсатора
L L |
|
212 4 |
104 м. |
|
|
||||
1 |
2 |
2 |
|
|
|
|
|
||
127
Поскольку плечи П и Г-образного компенсаторов не равны (104 < 138), между ними устанавливаем реальную неподвижную опору Н2 (рис. 10.23).
Суммарное удлинение плеч П-образного компенсатора находим по формуле
(10.6)
|
|
|
F L2 |
|
|
L 2 τ - t |
|
L |
1 |
|
|
|
2E A |
||||
|
м |
1 |
|
|
|
|
|
|
тр |
|
|
2 |
1,25 10 5 |
130 10 104 |
9870 1042 |
|
0,245 м. |
|
|
||||
|
|
|
2 2 105 7963 |
|
|
|
|
|
|
|
Находим вылет П-образного компенсатора по выражению
Н 0,7 |
1,5 E d |
н |
L |
|
0,7 |
1,5 2 105 0,325 0, 245 |
|
8,3 м. |
|
|
|
|
|
||||
σдоп |
|
|
171 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||
Плечо Г-образного компенсатора на участке от УП до разветвления теплопрово-
да в УТ1 (участок длиной 250 м) найдем из условия равенства его с плечами П-
образного компенсатора К2, установленного на оставшемся участке после Г-
образного компенсатора.
128
Рис. 10.23 – Монтажная схема теплопроводов
Принимая длину спинки П-образного компенсатора равной 4 м, находим плечи Г и П-образных компенсаторов (рис. 10.23)
L |
250 4 |
82м. |
|
3 |
|||
|
|
Поскольку плечи Г и П-образных компенсаторов равны, между ними будет на-
ходиться условная неподвижная опора УН.
При равных длинах плеч П-образного компенсатора К2 суммарное их удлинение при изменении температурного режима составит
|
|
|
2 |
|
|
|
L 2 τ t |
|
|
F L |
|
|
|
м |
2E A |
|||||
|
|
|
|
|||
|
|
|
тр |
|
||
2 |
1,25 10 5 |
130 10 82 |
9870 822 |
|
0,204 м. |
|
|
|
|
||||
|
|
|
2 2 105 7963 |
|
||
|
|
|
|
|
||
Вылет П-образного компенсатора
129
Н 0,7 |
1,5 |
Е dн |
L |
|
0,7 |
1,5 2 105 0,325 0, 204 |
|
7,5 м. |
|
σдоп |
|
|
171 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Определив размеры компенсаторов и места их установки разрабатываем мон-
тажную схему трубопроводов, располагая подающий трубопровод справа по ходу движения теплоносителя от источника теплоты (рис. 10.23).
Поскольку в УТ1 имеется переход диаметров, устанавливаем неподвижную опору на теплопроводе большего диаметра. Ответвление присоединяем через па-
раллельный тройник.
ПРИМЕР 10.2. Предварительно изолированные теплопроводы проложены с предварительным подогревом и использованием стартовых компенсаторов.
Определить количество установленных компенсаторов и температуру предвари-
тельного нагрева. Схему теплопроводов и исходные данные взять из примера 10.1
(рис. 10.22).
Решение. Допускаемое осевое напряжение σдоп= 171 МПа; площадь поперечно-
го сечения стенки трубы Aw = 79,63 см2; сила трения между грунтом и трубой-
оболочкой F = 9870 Н/м (см. Пример10.1).
По формуле (10.18) находим диапазон температур предварительного нагрева,
при которых может быть осуществлена заварка компенсаторов, принимая tм = 10°С; τ = 130°С:
tmax t |
|
|
|
|
äî ï |
|
|
10 |
|
|
|
171 |
|
|
78, 4 |
Ñ; |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
E |
|
|
|
10 5 |
|
2 105 |
||||||||||||
ï í |
ì |
|
|
1, 25 |
|
|
|||||||||||||
tmin |
|
|
äî ï |
|
130 |
|
|
171 |
|
|
61,6 |
Ñ. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
E |
|
|
10 5 |
2 105 |
|||||||||||||||
ï í |
|
|
1, 25 |
|
|
||||||||||||||
Температуру предварительного нагрева находим как среднее значение tпн = 70°С, тогда осевые напряжения в рабочем состоянии составят:
Å t |
1,25 10 5 2 105 70 10 150 Ì Ï à<171 Ì Ï à. |
ï í |
|
|
130 |
