6.12 Гидравлические удары в водяных сетях.

Гидравлический удар – волновой процесс в жидкости при быстром изменении её скорости, приводящий к местным повышениям и понижениям давления, значительно выходящего за допустимые пределы.

В современных водяных тепловых сетях вероятность возникновения гидравлических ударов в последние годы существенно возросла в связи с увеличением единичной мощности теплоисточников, вводом в работу длинных трубопроводов большого диаметра, мощных насосных подстанций с большим количеством регулирующих приборов, клапанов, задвижек, а так же включением в систему теплоснабжения пиковых водогрейных котлов.

Гидравлический удар возникает при :

• остановка насосов;

• включение насосов при открытых задвижках.

• резкое уменьшение расхода воды через водогрейный котел, вскипание воды и резкая конденсация пара в потоке воды;

• быстрое закрытие регулирующих клапанов. Скорость распространения волны в воде около 1000 м/с. Наиболее опасная первая волна.

Математически доказывается, что возможное максимальное давление в магистрали при гидравлическом ударе в 2 раза превышает установившееся давление.

Защита системы теплоснабжения от гидравлических ударов:

1. Применение устройств, гасящих волны давление в прямом и обратном трубопроводах за счет обратных клапанов. При внезапной остановке насоса, когда давление в прямом коллекторе становится меньше, чем в обратном, открывается обратный клапан.

2. Применение устройств, тормозящих распространение волнового процесса – газовый и воздушный колпаки.

3. Применение устройств для сброса давлений – уравнительные резервуары, разрывные диафрагмы и предохранительные клапаны. Последние мало надежны из-за возможного прикипания и недостаточного быстродействия.

4. Установка маховиков на валу насосов для затягивания времени, включения и отключения насосов.

5. Применение быстродействующих устройств для автоматического включения резервных насосов при выходе из строя рабочего насоса.

6. Применение устройств плавного пуска и частотно-регулируемых электроприводов насосов для формирования переходных процессов.

Приложение: Аппаратные и программные средства автоматизированного теплового пункта (АТП).

Варианты подбора основного оборудования модуля отопления.

1. Регулятор перепада давления (рис.3) устанавливается на подающем трубопроводе и выбирается согласно его пропуск­ной способности Kvs, м³/ч на 1 bar, при расчетном значении расхода теплоносителя. Сопротивление при полностью открытом регуляторе перепада давления, при расчетном значении расхода теплоносителя из тепловой сети, должно быть меньше минимального значения располагаемого напора тепловой сети в данном участке теплотрассы. Регулятор перепада давления является прибором прямого действия и служит для поддержания постоянства перепада давления. Регулятор закрывается при повышении перепада давления.

Регулятор перепада давления фирмы «Danfoss» марки AVTB предназначен для монтажа на подающем и обратном трубопроводах предназначен для применения в системах централизованного теплоснабжения зданий и имеет следующие варианты исполнения в зависимости от диапазона настройки: 0,1 до 1 бар. [6]

2. Трехходовой клапан регулирующий марки MVM применяется при дефицитном теплоснабжении (при малом располагаемом напоре - менее 15 м.в.ст и у наиболее удаленных от источника теплоснабжения потребителей тепловой энергии) и выбирается согласно его пропускной способности Kvs, м³/ч на 1 bar, исходя из того, что клапан, находясь в положении максимального подмеса, должен обеспечить заданную циркуляцию теплоносителя в системе отопления, а в зоне регулирования обеспечивать совме­щение подмешивающих и подкачивающих функций насоса (рис.3).

Типоразмер трехходового распределительного клапана фирмы «Danfoss»:

Диаметр клапана – Dy40;

Электропривод – 5824;

Коэффициент пропускной способности клапана – 25.

3. Подмешивающий насос, установленный на перемычке, выбирается на основании его гидравлических характеристик. Напор насоса, при расчетном значении расхода теплоносителя в системе отопления, должен быть больше суммарного гидравлического сопротивления: системы отопления, трехходового клапана, запорно-регулирующей арматуры.

В качестве циркуляционного насоса используется бессальниковый насос UPS-100 фирмы «Грундфос». [

4.Фильтр сетчатый фирмы «Danfoss».

Предназначен для защиты трубопроводов, арматуры, насосов и автоматики в системе отопления от твердых взвесей, переносимых потоком воды.

Взвесь оседает на мелкую сетку в форме полуцилиндра, установленную в корпусе фильтра под наклоном к потоку воды. Имеется возможность снятия сетки для очистки без демонтажа фильтра. Различают резьбовой латунный и чугунный фланцевый фильтры.

Латунный резьбовой: максимальная рабочая температура 110 ˚C, давление до 16 бар (атм).

5. Обратный клапан фирмы «Danfoss».

Предназначен для организации движения жидкости только в одном направлении. Обеспечивает герметичное перекрытие трубопровода, имеет малые потери давления, не создает гидравлических ударов во время работы. Различают латунные резьбовые и стальные межфланцевые клапаны.

Латунный резьбовой: максимальная температура до 110 ˚С, давление до 16 бар.

Потери давления, bar

где G - расчетный расход теплоносителя, м³/ч;

Kvs - коэффициент пропускной способности клапана, (м³/ч)/bar.

6. Щит электроуправления.

Щит электроуправления дает возможность как автоматического, так и ручного управления режимами работы АТП: насосами и клапанами, переключения летнего и зимнего режимов, выдачи сигналов аварии при возникновении нештатных ситуаций, выходе оборудования из строя и отклонении контролируемых параметров теплоносителя от заданных предельных значений в соответствии с требованиями российских нормативных документов.

Функции, реализуемые с помощью электрощита:

- электропитание АТП от основного и резервного фидера;

- защита АТП от короткого замыкания;

- выдача общего сигнала аварии (световая сигнализация и сухой контакт для диспетчеризации);

- сигнализация режимов работы и отклонения регулируемых параметров от заданных предельных значений;

- работа АТП в ручном и автоматическом режимах;

- летний и зимний режим работы АТП;

- защита насосов от сухого хода;

- управление насосами и клапанами;

- управление временем промывки фильтров насосов (реле времени).

Щит электроуправления служит для размещения:

- контактных колодок подключения АТП к сетевому питанию;

- контактных колодок подключения по напряжению питания электрических составляющих модуля;

- элементов индикации и управления АТП;

- регулятора отопления;

- контактных колодок соединения электрических составляющих АТП со регулятором отопления.

Максимальная электрическая нагрузка модуля 1,5 кВт, при использовании насосов на максимальную тепловую нагрузку до 0,55 Гкал/час).

РО

Рис.4. Щит электроуправления. Схема электрическая принципиальная (лист 1).

Перечень элементов электрооборудования электрощита.

Обозначение	Наименование	Кол.	Ед. Изм
SA1	Пакетный переключатель трехфазный, трехпозиционный, 7GN1253U	1	шт.
SA5	Пакетный переключатель однофазный, двухпозиционный, P22Pas2x	1	шт.
	Дополнительные контакты к переключателю, ЕFЗ0ху	2	шт.
SA2; SA3	Пакетный переключатель однофазный, двухпозиционный, P22Pas2x	2	шт.
SA4	Пакетный переключатель однофазный, двухпозиционный, P22Pasxy	1	шт.
	Дополнительные контакты к переключателю, ЕFЗ0ху	1	шт.
SF1; SF2	Автоматический выключатель, трехфазный, S193C6AE5	2	шт.
SF4	Автоматический выключатель, однофазный, S191C1AE5	2	шт.
КК1; КК2	Тепловое реле, 11PF9	2	шт.
КМ1; КМ2	Пускатель электромагнитный, 11МС6.10.220	2	шт.
К1;К2;КЗ;К4; К5; К6; К7;	Реле электромагнитные, R4-2014-23-5220	7	шт.
К8; К9	Реле электромагнитные, R4-2014-23-524	2	шт.
КТ1; КТ2	Реле времени, delta 6-D6DQ	2	шт.
HL5	Электролампы сигнальные с арматурой 24В, 8LP2TIL213	1	шт.
HL1; HL2; HL 9	Электролампы сигнальные с арматурой 24В, 8LP2TIL216	3	шт.
HL3;HL4;HL6,HL 8; HL10	Электролампы сигнальные с арматурой 24В, 8LP2TIL214	5	шт.
TR1	Трансформатор 220/24, 80 ВТ	1	шт.

Назначение элементов электрической схемы.

SA1 - пакетный переключатель подачи электрического питания от основного и резервного фидера;

SF1; SF2; SF3; SF4 -автоматические выключатели защиты от короткого замыкания;

КМ1; КМ2 -эл. магн. пускатели управления насосами;

КК1;КК2 -токовые реле защиты двигателей насосов от перегрузки;

SA5 -переключатель режима работы АТП - автоматический/ручной;

SA4 -переключатель режима работы АТП - отопление вкл/откл. При отключении отопления (в летнем режиме) производится периодическое включение насосов для предотвращения их заиливания;

К1; К2 - реле аварийной остановки насосов;

К9 - реле чередования промывок (поочередное включение по команде с регулятора КТ1 и КТ2);

К6 - реле сигнализации о превышении давлением в обратном трубопроводе нормы;

КЗ - реле сигнализации о понижении давления в обратном трубопроводе ниже нормы, Отключение циркуляционных насосов, защита от «сухого» хода;

К5 - реле сигнализации о понижении давления в трубопроводе ГВС ниже нормы. Отключение циркуляционных насосов, защита от «сухого» хода;

К4, К9 - реле включения циркуляционных насосов после аварийного отключения по давлению, (предотвращение звонкового эф­фекта);

КТ1, КТ2 - реле времени, определяющие время промывки фильтров, а в летний период - время тренировочного включения на­сосов (защита от прикипания подшипников насоса к валу);

К8 - реле сигнализации о нештатных ситуациях. В том числе об отклонения температуры ГВС и системы отопления от предель­но допустимых параметров;

К7 - реле объединенного сигнала аварии. Сигнализация во внешнюю цепь;

К11, К12 -реле управления работой циркуляционных насосов;

SP1; SP2; SP3- манометры электроконтактные. Сигнализация о превышении понижении давления, защита от сухого хода насо­сов.

Рис.5. Щит электроуправления. Схема электрическая принципиальная (лист 2).

Рис.6. Щит электроуправления. Схема соединений внешних проводок.