Пьезометрический график теплосети. Назначение пьезометрического графика

По результатам гидравлического расчета строится пьезометрический график для главной магистрали и ответвления.

По известным горизонталям на генплане на график наносится профиль местности для магистрали и ответвления. На профиле в при­нятом масштабе наносят высоты зданий и линию статического давления на 3–5 м выше высоты зданий. Построение пьезометров подающей и обратной магистралей производится на основании полученных потерь напоров на участках (см. табл. П. 7).

Напор у наиболее удаленного потребителя принимать не менее 200 Па (20 м в. ст.). Потеря напора в подогревателях и пиковых кот­лах ТЭЦ принимается равной 300–400 Па (30–40 м в. ст.). На гра­фике наносятся линия статики и линия "невскипания".

Построенный пьезометрический график должен удовлетворять следующим техническим условиям:

а) давление в местных системах отопления зданий не должно быть более 0,6 МПа (60 м в. ст.).

Если в некоторых зданиях это давление превышает 60 м, то их местные системы присоединяются по независимой схеме;

б) давление на всасе сетевых насосов должно быть не менее 5 м, во избежание кавитации насосов (вскипание горячей воды из-за низ­кого давления);

в) давление в обратной магистрали как в статическом, так и в динамическом (при работе сетевых насосов) режимах не должно быть ниже статической высоты зданий.

Если для некоторых зданий этого достигнуть не удается, то после системы отопления зданий необходимо установить регулятор «подпора»;

г) пьезометрическое давление в обратной магистрали должно быть не менее 5 м для предупреждения подсоса воздуха в систему;

д) давление в любой точке подающей магистрали должно быть выше давления насыщения при данной температуре теплоносителя (условие «невскипания»), т.е. пьезометр подающей магистрали должен располагаться выше линии «невскипания». Например, при температуре воды в сети 150° С подающий пьезометр должен отстоять от уровня земли на расстоянии не менее 38 м;

е) полный напор за сетевыми насосами должен быть ниже давления, допускаемого по условиям прочности трубок сетевых подогревателей типа БО - 140М и ПСВ-230М. При теплоснабжении от водогрейных котельных эта величина может доходить до 250 м.

Пьезометрические графики ответвлений необходимо построить, исходя из условия, чтобы потери напора от источника тепла до ко­нечных потребителей главной магистрали и ответвлений были бы при­мерно равны. Это может потребовать некоторой корректировки полученных ранее диаметров труб ответвлений. Пьезометрический график определяет полный (отсчитанный от одного общего горизонтального уровня) или пьезометрический (отсчитанный от уровня прокладки сети трубопровода) напор, а также располагаемый напор в отдельных точках тепловой сети и абонентских систем.

Рис. 4. Пьезометрический график водяной тепловой сети

Теплофикационное оборудование ТЭЦ.

В проекте необходимо определить теплопроизводительность основных сетевых подогревателей и пиковых водогрейных котлов, необходимую производительность деаэраторов подпиточной воды и емкость баков-аккумуляторов горячей воды (для открытой системы), подобрать сетевые и подпиточные насосы.

Пьезометрический график представляет собой графическое изображение напоров в тепловой сети относительно местности, на которой она проложена.

При построении графика на горизонтальной оси откладывают длину сети, а на вертикальной оси напоры. За начало координат в магистральных сетях принимается местоположение источника теплоты. В принятых масштабах строятся профиль трассы и высоты присоединенных потребителей. Для магистральных тепловых сетей могут быть приняты масштабы: горизонтальный М г 1:10000; вертикальный М в 1:1000.

При сравнительно спокойном профиле трассы построение пьезометрического графика начинают обычно с нейтральной точки 0. Нейтральная точка 0 у всасывающего патрубка сетевого насоса принимается таким образом, чтобы обратная линия тепловой сети располагалась выше на 3-5 м. наиболее высоко расположенных зданий.

Далее, используя результаты гидравлического расчета, строится линия потерь напора обратной магистрали. Линия давлений в обратной магистрали должна быть достаточно высокой (что свидетельствует о наполнении местных систем), не пересекать здания на графике (условие бесперебойности) и в то же время быть минимальной (чтобы не повредились приборы отопления – условие безопасности).

Затем строится линия располагаемого напора для системы теплоснабжения для расчетного квартала, величина которого может быть принята 40-50 м.в.ст.

Затем откладывается величина потерь напора в коммуникациях источника теплоты, при отсутствии данных принимается равной 25-30 м.в.ст.

Затем строится линия статического давления, которая должна

превышать на 3-5 м наиболее высоко расположенные здания.

ПРИМЕР 6. По данным гидравлического расчета (пример 5) построить пьезометрический график. Расчетные температуры сетевой воды 150-70 о С. Этажность зданий принять 16 этажей. Высота этажа здания составляет 3 м.

Решение:

Начальную точку 0 принимаем в нейтральной точке у всасывающего патрубка сетевого насоса такой, чтобы обратная линия располагалась на 3-5 м выше наиболее высоко расположенных зданий. Оптимальное значение начальной точки составляет 48 м.в.ст. Для проверки выбранной начальной точки проводим линию давления в обратной магистрали по всей ее длине. Отметка линии напора в конце магистрали составляет 48 м.в.ст. плюс потери напора 6, 83 м.в.ст, т.е 54,83 м.в.ст. Полученная линия давления располагается на 4,83 м выше наиболее высоко расположенных зданий, высота которых составляет 50 м. Исходя из этого можно считать принятую отметку нейтральной точки 48 выбранной правильно.

Строим линию располагаемого напора для системы теплоснабжения квартала 2. Располагаемый напор в данном примере принят равным 40 м.в.ст.

Затем строим линию потерь напора подающего трубопровода. Превышение точки С по отношению к точке D будет равно потерям напора в подающей магистрали, которые принимаются равными потерям напора в обратной магистрали и составляют в данном

примере 6,83 м.

Рисунок 6. Пьезометрический график тепловой сети

Ордината H сум, замыкающая подающую и обратную в начале магистрали(у источника тепла), изображает суммарное падение давления подающей и обратной магистрали и концевого ввода (напор у вывода из котельной). Н п – потребный напор подпиточного насоса при динамическом режиме. Н сн – напор сетевого насоса. H ит – потери напора в коммуникациях источника теплоты.

При проектировании и эксплуатации разветвленных тепловых сетей, для учета взаимного влияния профиля района, высот присоединяемых зданий, потерь давления в тепловой сети и абонентских установках, используется график. По пьезометрическому графику легко определяется давление и располагаемый перепад давлений в любой точке тепловой сети.

На основании пьезометрического графика выбирается схема присоединения абонентских установок, подбираются повысительные насосы, подпиточные насосы и автоматические устройства.

График давления разрабатывается для состояний покоя системы (гидростатический режим) и динамического режима.

Динамический режим характеризуется линией потерь напора в подающем и обратном трубопроводе, на основании гидравлического расчета сети, и определяется работой сетевых насосов.

Гидростатический режим поддерживается подпиточными насосами в период отключения сетевых насосов.

К водяным тепловым сетям присоединены абоненты, имеющие различные тепловые нагрузки. Они могут быть расположены на различных геодезических отметках и иметь различную высоту. Системы отопления абонентов могут быть рассчитаны на работу с различными температурами воды. В этих случаях необходимо заранее определять давления или напоры в любой точке тепловой сети.

Для этого строится пьезометрический график или график напоров тепловой сети, на котором в определенном масштабе нанесены рельеф местности, высота присоединенных зданий, напор в тепловой сети; по нему легко определить напор (давление) и располагаемый напор (перепад давлений) в любой точке сети и абонентских системах.

Кроме определения напоров в любой точке сети и по пьезометрическому графику можно проверить соответствие предельных давлений в тепловой сети прочности элементов систем теплоснабжения. По графику напоров выбираются схемы присоединения потребителей к тепловой сети и подбирается оборудование тепловых сетей (сетевые и подпиточныенасосы, автоматические регуляторы давления и т. п.). График стоится при двух режимах работы тепловых сетей -- статическом и динамическом.

Статический режим характеризуется давлениями в сети при неработающих сетевых, но включенных подпиточных насосах. Циркуляция воды в сети отсутствует. При этом подпиточные насосы должны развивать напор, обеспечивающий невскипаемость воды в тепловой сети.

Динамический режим характеризуется давлениями, возникающими в тепловой сети и в системах потребителей теплоты при работающих сетевых насосах, обеспечивающих циркуляцию воды в системе.

Пьезометрический график разрабатывается для основной магистрали теплосети и протяженных ответвлений. Он может быть построен только после выполнения гидравлического расчета трубопроводов - по рассчитанным падениям давления на участках тепловой сети.

График строится по двум осям - вертикальной и горизонтальной. На вертикальной оси откладывают напоры в любой точке сети, напоры насосов, профиль сети, высоты отопительных систем в метрах, на горизонтальной -длины участков тепловой сети.

При построении условно принимают, что ось трубопроводов и геодезические отметки установки насосов и нагревательных приборов в первом этаже зданий совпадают с отметкой земли. Высшее положение воды в отопительных системах совпадает с верхней отметкой здания.

Полный напор в нагнетательном патрубке сетевого насоса соответствует отрезку Н н. Полный напор на обратном коллекторе источника теплоснабжения соответствует отрезку Н o .

Напор, развиваемый сетевым насосом, соответствует вертикальному отрезку Н С =Н H -Н 0 , потери напора в теплоподготовительной установке источника теплоснабжения (в сетевых подогревателях или водогрейных котлах) соответствуют вертикальному отрезку Н Т. Таким образом, напор на подающем коллекторе источника теплоснабжения соответствует вертикальному отрезку Н ит =Н с -.

Методика построения графика:

• 1) Строится магистраль, условно ее отметка совпадает с отметкой земли;
• 2) На профиле трассы в принятом масштабе вычерчиваются высоты присоединения зданий;
• 3) Строится линия статического напора, из условий заполнения водой отопительных установок и создания в их верхних точках избыточного давления (запас напора 5 м выше самого высокого здания);
• 4) Пьезометрическое давление в обратном трубопроводе тепловой сети не должно быть меньше 5 м в. ст. во избежание образования вакуума и подсоса воздуха.

График выполняется на миллиметровке формата 297 х 420. Для построения применять следующие масштабы:

Горизонтальный - 1:1000, 1:500; вертикальный - 1см - 5м.

Определить располагаемый напор для каждой УТ (тепловой камеры):

Нрасп. = Нподающ.тр. - Нобратн.тр.

В тепловых сетях для характеристики гидравлического потенциала наряду с давлением р используется напор Н. Под напором понимается давление, выраженное в линейных единицах, как правило, в метрах столба жидкости, перемещаемой по трубопроводу, т.е.

где H – напор, м; р – давление теплоносителя, кгс /м2 или Н/м2; γ – удельный вес теплоносителя, кгс/м3 или Н/м3.

Аналогичную формулу можно записать и для потерь напора:

где– падение давления или располагаемый перепад давлений.

Удельная линейная потеря напора, отнесенная к единице длины трубопровода, определяется но формуле

Формула (9.2) линейного падения давления с учетом соотношения (9.3) примет вид

Формулы (9.5), (9.6) с учетом соотношения (9.7) приводятся к единой формуле

Гидравлический режим тепловой сети определяют многие факторы: геодезические отметки высот местности, высота зданий, потеря давления (напора) на участках сети и проч. Все эти факторы в определенном масштабе отражаются на пьезометрических графиках. При использовании таких графиков различают полный напор, который отсчитывается от одного общего для всей сети условного горизонтального уровня, и пьезометрический напор (пьезометрическая высота), отсчитываемый от уровня прокладки оси трубопровода в данной точке.

В качестве конкретного примера рассмотрим пьезометрический график двухтрубной сети, приведенной на рис. 9.1. На нем величинапредставляет напор, развиваемый сетевыми насосами ТЭЦ или котельной.

Исходя из условия надежной работы, к режиму давлений водяных тепловых сетей предъявляются следующие требования.

1. Избыточные давления (выше атмосферного) в обратных трубопроводах, а следовательно, и в присоединенных к сети отопительных системах не должны превышать допустимых величин (6 ати для чугунных отопительных приборов). Отметим, что в прямых трубопроводах обеспечение допустимых давлений в отопительных приборах потребителей теплоты обеспечивается с помощью дросселирующих диафрагм (шайб). Отмстим, что обратным называется трубопровод, по которому теплоноситель возвращается от потребителей к источнику теплоты.

Рис. 9.1.

– линия пьезометрических напоров прямого трубопровода; – линия пьезометрических напоров обратного трубопровода; – геодезическая отметка высоты местности; I–I – условная плоскость отсчета, имеющая геодезическую отметку высоты, равную нулю (); Н 1 – пьезометрическая высота на входе в прямой трубопровод; Н 2 – пьезометрическая высота на выходе из обратного трубопровода; ΔH 1 – располагаемый напор на входе в теплосеть; Н 3 – полный напор в прямом трубопроводе у потребителя, расположенного в точке С местности; ΔH 2 – пьезометрическая высота в прямом трубопроводе у потребителя в точке С; ΔH 1 – пьезометрическая высота в обратном трубопроводе у потребителя в точке С; Н 4 – полный напор в обратном трубопроводе потребителя в точке С; ΔН 2 – располагаемый напор у потребителя в точке С ; Н 5 – пьезометрическая высота в конечной точке прямого трубопровода; Н 6 – пьезометрическая высота на входе в обратный трубопровод; ΔН 3 – располагаемый напор в конечной точке теплосети; L – длина трубопроводов теплосети; SS – линия статического напора

• 2. Для предупреждения подсосов воздуха избыточные давления в тепловой сети и присоединенных отопительных системах должны быть не ниже 0,5 ати.
• 3. Из условия обеспечения бескавитационной работы сетевых насосов давление во всасывающей камере должно быть не ниже 0,5 ати.
• 4. Перепад давлений между прямым и обратным трубопроводами (располагаемый перепад давлений) не должен быть ниже допустимой величины (не менее 20 м). Этот перепад должен превышать потерю напора в отопительных системах потребителей. Если это условие невыполнимо (например, при отоплении высотных зданий), то на абонентских вводах устанавливаются повысительные насосные.
• 5. Необходимо обеспечивать невскипание воды во всех трубопроводах тепловой сети и системах отопления абонентов. Ввиду того что температура воды в прямом трубопроводе может превышать 100°С, при некотором давлении, большим атмосферного, может произойти ее вскипание. В связи с этим на пьезометрический график наносится линия статического давления SS. Это линия, характеризующая давление вскипания жидкости в прямом трубопроводе при заданной температуре теплоносителя как при его движении, так и в неподвижном состоянии. Следовательно, давление в прямом трубопроводе не должно быть ниже статического давления. Так как температура воды в обратном трубопроводе всегда меньше 100°С, по условиям вскипания жидкости давление здесь не должно быть ниже атмосферного. В практике эксплуатации тепловых сетей для обеспечения невскипания жидкости и предупреждения подсосов воздуха избыточное давление в обратном трубопроводе не должно быть ниже 0,5 ати.

При отсутствии повысительных и понизительных насосных внутри теплосети пьезометрическая линия прямого трубопровода всегда нисходящая. Наклон этой линии к плоскости отсчета I–I определяется потерями напора по длине трубы, которые, в свою очередь, зависят от рода теплоносителя, его расхода, шероховатости стенок трубопровода и других факторов. Пьезометрическая линия обратного трубопровода от точки В до точки В 2 всегда восходящая. Наклон этой линии зависит от тех же факторов, которыми определяется наклон пьезометрической линии прямого трубопровода.

При малых расходах теплоносителя в коротких трубопроводах большого диаметра потери напора по их длине будут незначительны. Пьезометрические линии прямого и обратного трубопроводов в этом случае будут представлять линии, практически параллельные условной плоскости отсчета I–I.

Напор H 2 в точке В задается подпиточными насосами станции (котельной). Создаваемый ими напор является базовым. Он не изменяется при любых изменениях параметров внутри сети, в том числе и при изменении наклона пьезометрической линии ВВ 2 обратного трубопровода, величина которого определяется факторами, отмеченными выше.

При проектировании и эксплуатации разветвленных тепловых сетей, для учета взаимного влияния профиля района, высот присоединяемых зданий, потерь давления в тепловой сети и абонентских установках, используется график. По пьезометрическому графику легко определяется давление и располагаемый перепад давлений в любой точке тепловой сети.

На основании пьезометрического графика выбирается схема присоединения абонентских установок, подбираются повысительные насосы, подпиточные насосы и автоматические устройства.

График давления разрабатывается для состояний покоя системы (гидростатический режим) и динамического режима.

Динамический режим характеризуется линией потерь напора в подающем и обратном трубопроводе, на основании гидравлического расчета сети, и определяется работой сетевых насосов.

Гидростатический режим поддерживается подпиточными насосами в период отключения сетевых насосов.

К водяным тепловым сетям присоединены абоненты, имеющие различные тепловые нагрузки. Они могут быть расположены на различных геодезических отметках и иметь различную высоту. Системы отопления абонентов могут быть рассчитаны на работу с различными температурами воды. В этих случаях необходимо заранее определять давления или напоры в любой точке тепловой сети.

Для этого строится пьезометрический график или график напоров тепловой сети, на котором в определенном масштабе нанесены рельеф местности, высота присоединенных зданий, напор в тепловой сети; по нему легко определить напор (давление) и располагаемый напор (перепад

Статический режим характеризуется давлениями в сети при неработающих сетевых, но включенных подпиточных насосах. Циркуляция воды в сети отсутствует. При этом подпиточные насосы должны развивать напор, обеспечивающий невскипаемость воды в тепловой сети.

Динамический режим характеризуется давлениями, возникающими в тепловой сети и в системах потребителей теплоты при работающих сетевых насосах, обеспечивающих циркуляцию воды в системе.

Пьезометрический график разрабатывается для основной магистрали теплосети и протяженных ответвлений. Он может быть построен только после выполнения гидравлического расчета трубопроводов - по рассчитанным падениям давления на участках тепловой сети.

График строится по двум осям - вертикальной и горизонтальной. На вертикальной оси откладывают напоры в любой точке сети, напоры насосов, профиль сети, высоты отопительных систем в метрах, на горизонтальной -длины участков тепловой сети.

При построении условно принимают, что ось трубопроводов и геодезические отметки установки насосов и нагревательных приборов в первом этаже зданий совпадают с отметкой земли. Высшее положение воды в отопительных системах совпадает с верхней отметкой здания.

Полный напор в нагнетательном патрубке сетевого насоса соответствует отрезку Н н. Полный напор на обратном коллекторе источника теплоснабжения соответствует отрезку Н o .

Напор, развиваемый сетевым насосом, соответствует вертикальному отрезку Н С =Н H -Н 0 , потери напора в теплоподготовительной установке источника теплоснабжения (в сетевых подогревателях или водогрейных котлах) соответствуют вертикальному отрезку Н Т. Таким образом, напор на подающем коллекторе источника теплоснабжения соответствует вертикальному отрезку