ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ / Energosberezhenie_2005

180

Таблица 9 Результаты расчета расходов воды в сети при случайной нагрузке

Таблица 10 Результаты расчета давлений в сети при случайной нагрузке

181

Окончание табл.10

Приведенные результаты расчетов (табл.9,10) водопроводной сети (рис.6.8) при моделировании нагрузки случайной величиной показывают, что они близки ранее полученным результатам (табл.6,7) в части средних нагрузок и средних значений давления при средней нагрузке.

Полученные данные об отклонениях как нагрузок, так и давлений, показывают, что эти отклонения менее значимы вблизи насосных станций и приобретают существенное значение вблизи точек водораздела. Изменение нагрузок вблизи точек водораздела и, как следствие, изменение давлений от этих нагрузок, объясняются тем, что разброс расходов воды в этих точках определяется нагрузкой в одном из узлов. В остальных трубопроводах расход воды складывается из нагрузок в нескольких узлах, при этом, естественно, отклонения нагрузки от среднего значения уменьшаются. Наименьшее отклонение будет в трубопроводе от насосной станции с максимальной нагрузкой.

Моделирование регулируемого насоса, работающего по датчику давления в контрольной точке, проводится на основе схемы (рис.6.11). В этой схеме снимается потенциал с контрольной точки U6 и сравнивается с заданным в 20 м. Разница подается на усилитель с большим коэффициентом усиления. Выходной сигнал усилителя

182

при этом создает давление на выходе насоса, необходимое для обеспечения требуемого давления в контрольной точке.

Расчет позволил установить, что для обеспечения в контрольной точке давления в 20 м, требуется выходное давление с насосной станции в 43,09 м. При снижении давления на выходе первого насоса при этом наблюдается возрастание нагрузки на второй нерегулируемый насос. Это возрастание будет тем меньше, чем меньше «жесткость» выходной характеристики второго насоса по отношению к первому. Возможность построения системы регулирования сети с помощью одного из насосов должна быть проверена на основе моделирования сети при всех возможных сочетаниях нагрузки на нее, в том числе при суточных колебаниях и при всех случайных изменениях по тем или иным причинам.

Рис.6.11. Моделирование с помощью пакета программ OrCad9.1 водопроводной сети с регулируемым насосом

183

В заключение можно отметить, что использование для гидравлического расчета водопроводных сетей пакета OrCad9.1 по сравнению с другими стандартными пакетами гидравлических расчетов имеет гораздо большие возможности, к которым можно отнести:

-моделирование сети с нагрузками, меняющимися в функции времени;

-моделирование сети со случайными нагрузками и определение статистических параметров полученных решений;

-моделирование регулируемого напора насосов, а также схем автоматического управления по датчикам;

-поиск оптимального решения по заданной целевой функции. На основании расчетов с помощью пакета OrCad9.1 по приве-

денной методике был установлен закон регулирования давления на выходе насосной станции второго подъема Деповского водозабора в Володарском районе г.Брянска, обеспечивающие необходимый уровень давления в контрольных точках. График этой зависимости (рис.6.12) отражает возможность снижения давления по отношению к максимальному уровню в вечерние часы. Установка на насосах Деповского водозабора частотно-регулируемого электропривода позволит автоматически поддерживать заданный уровень давления с помощью регулятора, обеспечивающего сравнение требуемого давления на выходе насоса с действительным давлением, измеренным с помощью соответствующего датчика. В случае рассогласования регулятор выдает сигнал на изменение частоты вращения двигателя в направлении, снижающем это рассогласование практически до нуля.

Рис.6.12. Закон регулирования давления на выходе насоса

184

Экономический эффект от внедрения автоматического регулирования определяется, как и в случае с подкачивающими насосными станциями, разницей между максимальным уровнем давления на выходе насоса (54 м вод. ст. в вечерние часы) и давлением по приведенному закону регулирования. Так, в ночные часы эта разница достигает 30 м, что позволит получить более 50 % экономии электроэнергии в это время. В дневные часы экономический эффект будет определяться разницей в 4 м вод. ст., что даст эффект только в 7,4 % .

Реальный экономический эффект от внедрения автоматического регулирования давления на выходе насосов второго подъема Деповского подъема с помощью частотно-регулируемого электропривода составил в целом 20 % от расхода электрической энергии и 8% от расхода воды за счет снижения утечек из трубопроводов, обусловленного снижением давления во всей сети.

6.3. Экономия тепловой энергии в системе теплоснабжения

Системы теплоснабжения классифицируются по следующим признакам:

-типу источника, производящего энергоноситель;

-виду энергоносителя;

-способу подачи воды на горячее водоснабжение;

-количеству трубопроводов тепловой сети;

-способу обеспечения потребителей тепловой энергией.

По способу обеспечения потребителей тепловой энергией системы теплоснабжения разделяют на централизованные и децентрализованные.

Централизованное теплоснабжение потребителей осуществляется по протяженным и разветвленным тепловым сетям от теплоэлектроцентралей на базе комбинированной выработки тепловой и электрической энергии (теплофикация), а также от крупных районных и других теплогенерирующих установок мощностью более 58 МВт.

Для децентрализованных систем теплоснабжения характерна малая протяженность или даже полное отсутствие внешних тепловых сетей от теплогенерирующей установки к потребителям тепловой энергии. Децентрализованное теплоснабжение осуществляется от те-

185

плогенерирующих установок малой мощности, автономных квартирных теплогенераторов и печей.

По способу подачи воды на горячее водоснабжение водяные системы теплоснабжения разделяются на закрытые и открытые.

Взакрытых системах воду из тепловых сетей используют только

вкачестве энергоносителя в теплообменниках для подогрева холодной водопроводной воды, поступающей в местную систему горячего водоснабжения.

Воткрытых системах вода непосредственно из тепловой сети забирается для подготовки и подачи ее в систему горячего водоснабжения потребителя.

Наибольшее распространение получили двух - и четырехтрубные тепловые сети, однако возможно использование одно - и трехтрубных тепловых сетей. Системы теплоснабжения большой и средней мощности экономически целесообразно выполнять двухтрубными с общим подающим трубопроводом горячей воды для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения и общим обратным трубопроводом.

Использование четырехтрубных тепловых сетей упрощает процессы подготовки теплоносителя для потребителей теплоты, так как сети включают два подающих трубопровода для подачи горячей воды на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения и два обратных трубопровода от потребителей (из систем отопления, вентиляции и циркуляционного трубопровода горячего водоснабжения).

Для снижения энергозатрат при производстве тепловой энергии

и её транспортировке от источника к потребителю целесообразно работать по температурному графику 150/70 0С прямой и обратной воды в тепловой сети отопления и вентиляции. Температура теплоноси-

теля в отопительных приборах у потребителя по действующим санитарным нормам не должна подниматься выше 95 0С (в отдельных случаях 105 0С). Для согласования температурных режимов транспортировки и потребления горячей воды в системах отопления используют тепловые пункты. Различают центральные и индивидуальные тепловые пункты (ЦТП и ИТП). Индивидуальный тепловой пункт обеспечивает подключение к тепловой сети одного абонента (здание, сооружение и т.п.). Через ЦТП подключаются группы абонентов. Тепловые пункты обеспечивают также подготовку и питание абонентов водой на нужды горячего водоснабжения. Среди многооб-

187

За счет разгона потока прямой (горячей воды) в сопле элеватора Э обеспечивается понижение давления воды, в результате чего часть потока обратной воды (уже охлажденной в тепловых приборах ТП абонента) увлекается в диффузор элеватора, где давление потока восстанавливается. В зависимости от располагаемого перепада на элеваторе и относительного сужения сопла достигается желаемая степень смешения потоков и обеспечивается переход на пониженный температурный график локальной системы отопления подключаемого абонента.

Если на тепловом вводе в здание разность напоров в прямом и обратном трубопроводах недостаточна для нормальной работы элеватора, то функцию смешения потоков обеспечивают с помощью трехходового клапана. На перемычке между трубопроводами прямой и обратной воды в этом случае устанавливается насос (рис.6.14).

Рис.6.14. Подключение потребителей к тепловой сети с помощью трехходового клапана и насоса

Сохранение постоянства коэффициента смешивания и гидравлического режима в этой схеме обеспечивается системой регуляторов прямого действия РР (регулятор расхода), РН (регулятор напора) и регулятором прямого действия, воздействующим на трехходовой клапан по давлению на выходе насоса.

Если у потребителя на входе в здание необходимо создать повышенное давление (например, в случае высотных зданий), то насос смешения устанавливают в прямом трубопроводе у потребителя

(рис. 6.15).

188

Рис.6.15. Подключение потребителей к тепловой сети при недостаточном напоре у абонента

Постоянство коэффициента смешивания и гидравлического режима сети обеспечивается регуляторами расхода (РР), давления непрямого действия (РДН) и напора (РН) прямого действия, воздействующего на трехходовой клапан.

К существенному недостатку работы рассмотренных тепловых пунктов следует отнести отсутствие регулирования подачи теплоносителя к абоненту с учетом его фактической потребности в тепловой энергии на отопление. Это и понятно, поскольку температурный режим достигается смешением потока в фиксированных пропорциях, а регулирование температурного режима возможно только по температуре наружного воздуха для всех абонентов квартальной сети непосредственно на источнике теплоты.

Между тем большинство муниципальных и производственных зданий работает по 5-дневному недельному и 8-12-часовому суточному графикам. В ночные часы и выходные дни их теплопотребление следовало бы проводить по дежурному графику, обеспечивая температуру воздуха в помещении на уровне +14 0С (а не +18…+22 0С как положено в рабочее время).

Чтобы обеспечить переход на индивидуальные режимы обогрева отапливаемых помещений необходимо производить подключение таких абонентов к квартальным (центральным) тепловым сетям через автоматизированные ИТП.

Принципиальная схема автоматизированного ИТП, подключенного к тепловой сети по зависимой схеме и обеспечивающего регули-

189

рование температуры в системе отопления и горячего водоснабжения показана на рис.6.16.

Рис.6.16. Принципиальная схема автоматизированного ИТП при зависимом подключении к тепловой сети

Автоматическое регулирование температуры в системе отопления обеспечивается с помощью регулятора РЕГ1, воздействующего на клапан КЗР1. Регулятор сравнивает задание на температуру Тпр в тепловой сети или непосредственно в помещении Т (или в группе помещений) с ее действительным значением по датчику температуры, установленном в соответствующем месте, и воздействует на клапан КЗР1, устраняя возникающие рассогласования.

В системе горячего водоснабжения температура поддерживается регулятором РЕГ2 с помощью автоматического клапана КЗР2. Система регулирования в этом случае работает аналогично рассмотренной, обеспечивая в отличие от нее постоянную заданную температуру в системе горячего водоснабжения на уровне Тзад = 55 0С.

Постоянный гидравлический режим обеспечивается регулятором прямого действия, воздействующим на клапан в перемычке. Регулятор поддерживает постоянный перепад давления между прямым и обратным трубопроводами.