Враховуючи залежність відрахування споживачів, їх потреб у тепловій енергії, а також вимог до якості та безперебійності теплопостачання для певних категорій абонентів теплові мережі виконуються радіальними (тупиковими) або кільцевими.
Тупикова схема (малюнок) є найпоширенішою. Вона застосовується при забезпеченні тепловою енергією міста, кварталу або селище від одного джерела – теплоелектроцентралі або котельні. У міру віддалення магістралі від джерела зменшуються діаметри теплопроводів 1, спрощуються конструкція, склад споруд та обладнання на теплових мережах відповідно до зниження теплового навантаження. Для цієї схеми характерним є те, що при аварії магістралі абоненти, підключені до теплової мережі після місця аварії, не забезпечуються тепловою енергією.
Для підвищення надійності забезпечення споживачів 2 тепловою енергією між суміжними магістралями влаштовують перемички 3, які дозволяють при аварії будь-якої магістралі перемикати подачу теплової енергії. Відповідно до норм проектування теплових мереж, пристрій перемичок обов'язково, якщо потужність магістралей 350 МВт і більше. У цьому випадку діаметр магістралей зазвичай 700 мм і більше. Наявність перемичок частково виключає основний недолік цієї схеми і створює можливість безперебійного теплопостачання споживачів. У разі аварійних умов допускається часткове зниження подачі теплової енергії. Наприклад, згідно з Нормами проектування, перемички розраховують на забезпечення 70% сумарного теплового навантаження (максимальної годинної витрати на опалення та вентиляцію і середньогодинного на гаряче водопостачання).
У районах міста, що розвиваються, резервуючі перемички передбачають між суміжними магістралями незалежно від теплової потужності, але виходячи з черговості розвитку. Перемички передбачають також між магістралями в тупикових схемах при теплопостачанні району від кількох джерел теплоти (ТЕЦ, районних і квартальних котельних 4), що підвищує надійність теплопостачання. Разом з тим, у літній період при роботі однієї або двох котелень на нормальному режимі можна відключати кілька котелень, що працюють з мінімальним навантаженням. При цьому поряд із підвищенням ККД котелень створюються умови для своєчасного проведення профілактичного та капітального ремонтів окремих ділянок теплової мережі та власне котелень. На великих відгалуженнях (див. малюнок) передбачаються секційні камери 5. Для підприємств, що не допускають перерви в подачі теплової енергії, передбачають схеми теплових мереж з двостороннім живленням, місцеві резервні джерела або кільцеві схеми.
Кільцева схема(Малюнок) передбачається у великих містах. Для влаштування таких теплових мереж потрібні великі капітальні вкладення порівняно з тупиковими. Гідність кільцевої схеми – наявність кількох джерел, завдяки чому підвищується надійність теплопостачання та потрібна менша сумарна резервна потужність котельного обладнання. У разі збільшення вартості кільцевої магістралі знижуються капітальні витрати на будівництво джерел теплової енергії. Кільцева магістраль 1 підключена до трьох ТЕЦ, споживачі 2 через центральні теплові пункти 6 приєднані до кільцевої магістралі за тупиковою схемою. На великих відгалуженнях передбачені секційні камери 5. Промислові підприємства 7 також приєднані за тупиковою схемою.
Безканальне прокладання теплопроводів по конструкції теплової ізоляції поділяється на засипну, збірну, збірно-литу та монолітну. Основний недолік безканальної прокладки – підвищена просадка та зовнішня корозія теплопроводів, а також збільшені втрати втрати в разі порушення гідроізоляції теплоізолюючого шару. Значною мірою недоліки безканальних прокладок теплових мереж усуваються при використанні теплогідроізоляції на базі полімербетонних сумішей.
Теплопроводи в каналах укладають на рухомі чи нерухомі опори. Рухливі опори служать передачі своєї ваги теплопроводів на несучі конструкції. Разом з тим вони забезпечують переміщення труб, що відбувається внаслідок зміни їх довжини при зміні їх довжини при зміні температури теплоносія. Рухливі опори бувають ковзні та коткові.
Ковзаючі опори використовують у тих випадках, коли основа під опори повинна бути зроблена досить міцною для сприйняття великих горизонтальних навантажень. В іншому випадку встановлюють каткові опори, що створюють менші горизонтальні навантаження. Тому при прокладанні трубопроводів великих діаметрів у тунелях, на каркасах або щоглах слід ставити каткові опори.
Нерухомі опори служать для розподілу термічних подовжень теплопроводу між компенсаторами і для забезпечення рівномірної роботи останніх. У камерах підземних каналів і при надземних прокладках нерухомі опори виконують у вигляді металевих конструкцій, зварених або з'єднаних на болтах із трубами. Ці конструкції закладають у фундаменти, стіни та перекриття каналів.
Для сприйняття температурних подовжень і розвантаження теплопроводів від температурних напруг на тепломережі встановлюють радіальні (гнучкі і хвилясті шарнірного типу) і осьові (сальникові та лінзові) компенсатори.
Гнучкі компенсатори П - і S - образні виготовляють із труб і відводів (гнутих, крутовигнутих та зварних) для теплопроводів діаметром від 500 до 1000 мм. Такі компенсатори встановлюють у непрохідних каналах, коли неможливе огляд прокладених теплопроводів, а також у будівлях при безканальній прокладці. Допустимий радіус вигину труб при виготовленні компенсаторів становить 3,5...4,5 зовнішнього діаметра труби.
З метою збільшення компенсуючої здатності гнутих компенсаторів і зменшення компенсаційних напруг зазвичай їх попередньо розтягують. Для цього компенсатор у холодному стані розтягується в основі петлі, з тим щоб при подачі гарячого теплоносія і відповідному подовженні теплопроводу плечі компенсатора опинилися в положенні, при якому напруги будуть мінімальні.
Сальникові компенсатори мають невеликі розміри, більшу компенсуючу здатність чинити незначний опір рідини, що протікає. Їх виготовляють односторонніми та двосторонніми для труб діаметром від 100 до 1000 мм. Сальникові компенсатори складаються з корпусу з фланцем на передній частині. У корпус компенсатора вставлений рухомий стакан із фланцем для встановлення компенсатора на трубопроводі. Щоб сальниковий компенсатор не пропускав теплоносій між кільцями, у проміжку між корпусом та склянкою укладають сальникове набивання. Сальникову набивку втискають фланцевим вкладишем за допомогою шпильок, що загвинчуються в корпус компенсатора. Компенсатори кріплять до нерухомих опор.
Камера для встановлення засувок на теплових мережах зображена малюнку. При підземних прокладках тепломереж для обслуговування запірної арматури влаштовують підземні камери 3 прямокутної форми. У камерах прокладають відгалуження 1 та 2 мережі до споживачів. Гаряча вода в будівлю подається теплопроводом, що укладається з правого боку каналу. Подавальний 7 і 6 зворотний теплопроводи встановлюють на опори 5 і покривають ізоляцією. Стіни камер викладають з цегли, блоків або панелею, перекриття збірні - з железобетону у вигляді ребристих або плоских плит, дно камери - з бетону. Вхід до камер через чавунні люки. Для спуску в камеру під люками в стіні закладають скоби або встановлюють металеві сходи. Висота камери має бути не менше 1800 мм. Ширину вибирають з розрахунком, щоб відстані між стінами і трубами були не менше 500 м.
Запитання для самоконтролю:
1. Що називають тепловими мережами?
2. Як класифікуються теплові мережі?
3. У чому переваги та недоліки кільцевої та тупикової мереж?
4. Що називають теплопроводом?
5. Назвіть способи прокладання теплових мереж.
6. Назвіть призначення та види ізоляції теплопроводів.
7. Назвіть труби, з яких монтують теплові мережі.
8. Назвіть призначення компенсаторів.
Білет №1
1. Джерелами енергії, в тому числі і теплової, можуть бути речовини, енергетичний потенціал яких достатній для подальшого перетворення їх енергії в інші її види з метою цілеспрямованого використання. Енергетичний потенціал речовин є параметром, що дозволяє оцінити принципову можливість та доцільність їх використання як джерел енергії, і виражається в одиницях енергії: джоулях (Дж) або кіловат (теплових)-годинах [кВт(тепл.) -ч] *. Усі джерела енергії умовно ділять на первинні та вторинні (рис. 1.1). Первинними джерелами енергії називають речовини, енергетичний потенціал яких є наслідком природних процесів і залежить від діяльності. До первинних джерел енергії відносяться: викопні горючі і речовини, що розщеплюються, нагріті до високої температури води надр Землі (термальні води), Сонце, вітер, річки, моря, океани та ін. діяльність людини; наприклад, відпрацьовані горючі органічні речовини, міські відходи, гарячий відпрацьований теплоносій промислових виробництв (газ, вода, пара), нагріті вентиляційні викиди, відходи сільськогосподарського виробництва та ін. До первинних джерел енергії, що відновлюються, відносять викопні горючі речовини: вугілля, нафта, газ, сланець, торф і викопні речовини, що розщеплюються: уран і торій. До первинних джерел енергії, що відновлюються, відносять всі можливі джерела енергії, що є продуктами безперервної діяльності Сонця і природних процесів на поверхні Землі: вітер, водні ресурси, океан, рослинні продукти біологічної діяльності на Землі (деревину та інші рослинні речовини), а також і Сонце. До практично невичерпних первинних джерел енергії відносять термальні води Землі та речовини, які можуть бути джерелами отримання термоядерної енергії. його маси. Чим вищий енергетичний потенціал речовини, тим вища ефективність його використання як первинного джерела енергії і, як правило, тим більшого поширення вона набула при виробництві енергії. Так, наприклад, нафта має енергетичний потенціал, що дорівнює 40 000-43 000 МДж на 1 т маси, а природний і попутний гази - від 47 210 до 50 650 МДж на 1 т маси, що у поєднанні з їх відносно невисокою вартістю видобутку зробило можливим їх швидке розповсюдження в 1960-1970-х роках як первинних джерел теплової енергії. що вимагає великих витрат отримання теплової енергії потрібного потенціалу (наприклад, використання сонячної енергії, енергії вітру та інших.). Розвиток промисловості та науково-виробничого потенціалу країн світу призвів до створення та реалізації процесів виробництва теплової енергії з первинних джерел енергії, що раніше не розроблялися, у тому числі до створення атомних станцій теплопостачання, сонячних генераторів теплоти для теплопостачання будівель, теплогенераторів на геотермальній енергії.
Принципова схема тес
2.Тепловий пункт (ТП) - комплекс пристроїв, розташований в відокремленому приміщенні, що складається з елементів теплових енергоустановок, що забезпечують приєднання цих установок до теплової мережі, їх працездатність, керування режимами теплоспоживання, трансформацію, регулювання параметрів теплоносія та розподілення теплоносія за типами споживання. завданнями ТП є:
Перетворення виду теплоносія
Контроль та регулювання параметрів теплоносія
Розподіл теплоносія за системами теплоспоживання
Вимкнення систем теплоспоживання
Захист систем теплоспоживання від аварійного підвищення параметрів теплоносія
Облік витрат теплоносія та тепла
Схема ТП залежить, з одного боку, від особливостей споживачів теплової енергії, які обслуговуються тепловим пунктом, з іншого боку, від особливостей джерела, що забезпечує ТП тепловою енергією. Далі, як найпоширеніший, розглядається ТП із закритою системою гарячого водопостачання та незалежною схемою приєднання системи опалення.
Принципова схема теплового пункту
Теплоносій, що надходить у ТП по трубопроводу теплового введення, що подає, віддає своє тепло в підігрівачах систем ГВП і опалення, а також надходить у систему вентиляції споживачів, після чого повертається в зворотний трубопровід теплового введення і магістральними мережами відправляється назад на теплогенеруюче підприємство для повторного використання. Частина теплоносія може витрачатися споживачем. Для поповнення втрат у первинних теплових мережах на котельнях та ТЕЦ існують системи підживлення, джерелами теплоносія для яких є системи водопідготовки цих підприємств.
Водопровідна вода, що надходить у ТП, проходить через насоси ХВС, після чого частина холодної води відправляється споживачам, а інша частина нагрівається в підігрівачі першого ступеня ГВП і надходить у циркуляційний контур системи ГВП. У циркуляційному контурі вода за допомогою циркуляційних насосів гарячого водопостачання рухається по колу від ТП до споживачів і назад, а споживачі відбирають воду з контуру в міру потреби. При циркуляції за контуром вода поступово віддає своє тепло і для того, щоб підтримувати температуру води на заданому рівні, її постійно підігрівають у підігрівачі другого ступеня ГВП.
Система опалення також представляє замкнутий контур, яким теплоносій рухається за допомогою циркуляційних насосів опалення від ТП до системи опалення будівель і назад. У міру експлуатації можливе виникнення витоків теплоносія з контуру системи опалення. Для поповнення втрат служить система підживлення теплового пункту, яка використовує як джерело теплоносія первинні теплові мережі.
Білет №3
Схеми приєднання споживачів до теплових мереж. Принципова схема ІТП
Розрізняють залежні та незалежні схеми приєднання систем опалення:
Незалежна (закрита) схема підключення - схема приєднання системи теплоспоживання до теплової мережі, при якій теплоносій (перегріта вода), що надходить із теплової мережі, проходить через теплообмінник, встановлений на тепловому пункті споживача, де нагріває вторинний теплоносій, який використовується надалі в системі теплоспоживання.
p align="justify"> Залежна (відкрита) схема підключення - схема приєднання системи теплоспоживання до теплової мережі, при якій теплоносій (вода) з теплової мережі надходить безпосередньо в систему теплоспоживання.
Індивідуальний тепловий пункт (ІТП).Використовується для обслуговування одного споживача (будівлі чи його частини). Як правило, розташовується в підвальному або технічному приміщенні будівлі, проте, в силу особливостей будівлі, що обслуговується, може бути розміщений в окремій споруді.
2. Принцип дії МГД-генератора. Схема ТЕС із МГД.
Магнітогідродинамічний генератор, МГД-генератор - енергетична установка, в якій енергія робочого тіла (рідкого або газоподібного електропровідного середовища), що рухається в магнітному полі, перетворюється безпосередньо на електричну енергію.
Також як і у звичайних машинних генераторах, принцип роботи МГД-генератора заснований на явищі електромагнітної індукції, тобто на виникненні струму у провіднику, що перетинає силові лінії магнітного поля. Але, на відміну машинних генераторів, в МГД-генераторе провідником є саме робоче тіло, у якому під час руху поперек магнітного поля виникають протилежно спрямовані потоки носіїв зарядів протилежних знаків.
Робочим тілом МГД-генератора можуть бути такі середовища:
· Електроліти
· Рідкі метали
· Плазма (іонізований газ)
Перші МГД-генератори використовували як робоче тіло електропровідні рідини (електроліти), в даний час застосовують плазму, в якій носіями зарядів є в основному вільні електрони і позитивні іони, що відхиляються в магнітному полі від траєкторії, по якій газ рухався б без поля. У такому генераторі може спостерігатись додаткове електричне поле, так зване поле Холла, Яке пояснюється зсувом заряджених частинок між сударенія в сильному магнітному полі в площині, перпендикулярній магнітному полю.
Електростанції з магнітогідродинамічними генераторами (МГД-генераторами). МГД - генератори планується споруджувати як надбудову до станції типу КЕС. Вони використовують теплові потенціали 2500-3000 К, недоступні для звичайних котлів.
Принципова схема ТЕС із МГД - установкою показано малюнку. Газоподібні продукти згоряння палива, в які вводиться присадка, що легко іонізується (наприклад, До 2 3 ), направляються в МГД - канал, пронизаний магнітним полем великої напруженості. Кінетична енергія іонізованих газів у каналі перетворюється на електричну енергію постійного струму, який, у свою чергу, перетворюється на трифазний змінний струм і спрямовується в енергосистему споживачам.
Принципова схема КЕС із МГД-генератором:
1 – камера згоряння; 2 - МГД - канал; 3 – магнітна система; 4 - повітропідігрівач,
5 – парогенератор (котел); 6 – парові турбіни; 7 – компресор;
8 - конденсатний (поживний) насос.
Білет №4
1.Класифікація систем теплопостачання
Принципові схеми систем теплопостачання за способом підключення до них систем опалення
За місцем вироблення теплоти системи теплопостачання поділяються на:
· Централізовані (джерело виробництва теплової енергії працює на теплопостачання групи будівель та пов'язане транспортними пристроями з приладами споживання тепла);
· Місцеві (споживач та джерело теплопостачання знаходяться в одному приміщенні або в безпосередній близькості).
За родом теплоносія у системі:
· Водяні;
· Парові.
За способом підключення системи опалення до системи теплопостачання:
· Залежні (теплоносій, що нагрівається в теплогенераторі і транспортується по теплових мережах, надходить безпосередньо в теплоспоживаючі прилади);
· незалежні (теплоносій, що циркулює по теплових мережах, у теплообміннику нагріває теплоносій, що циркулює в системі опалення).
За способом приєднання системи гарячого водопостачання до системи теплопостачання:
· Закрита (вода на гаряче водопостачання забирається з водопроводу і нагрівається в теплообміннику мережевою водою);
· Відкрита (вода на гаряче водопостачання забирається безпосередньо з теплової мережі).
При підземному прокладанні траси у прохідних колекторах резерв допускається не передбачати.
При надземній прокладці резервування передбачається лише за tнр<-40 · С для диаметров >1200мм у розмірі не менше ніж 70%. Крім того, СНиПом передбачається резервування (100%) для окремих типів будівель, для яких за технологією заборонено перепад у подачі теплоти. У цьому випадку передбачається або 2 самостійні введення в будинок від різних теплотрас, або мережний резервний джерело теплоти (наприклад ел. котел).
Аварійна залежність теплових мереж зростає великих систем теплопостачання.
У великих системах переважно застосовуються 2 схеми:
Тупикова
Кільцева
У кільцевих мережах використовують кілька джерел теплоти одну мережу. Розрахунок кільцевих мереж виконується лише з ЕОМ під час використання законів Кірхгофа.
Резервування перемичками в таких мережах не можна застосовувати.
Якщо мережа А-т як кільцева, всі засувки відкриті і потоки води розподіляються пропорційно опорам і тепловим навантаженням, оскільки А-а таких мереж дуже складна. Насправді джерела відтинають друг від друга, закривши розділові засувки (1). І тут мережа А-т як тупикова. При аварійних ситуаціях розділові засувки відчиняють, перекидається частина теплоти від першого джерела до іншого. За рахунок влаштування резервних перемичок (2 спосіб) .
За рахунок пристрою 1 го джерела з перемичками, що резервуються, в невеликих Н.n. (Тупикова схема).
Діаметри резервної перемички приймають із запасом за розрахунком, щоб забезпечити мінімально необхідну подачу теплоти в зону А.
Резервування шляхом прокладання резервного трубопроводу застосовується у тому випадку, коли джерело розташовується на відстані від споживача. У цьому випадку головна ділянка мережі прокладається "трьохтрубною".
Два трубопроводи – А-m на подачу 1-Н на обернену. В аварійному режимі при виході з ладу першого трубопроводу подача тепла здійснюється по лініях, що залишилися.
Принципова схема теплової мережі.
Принципово складається з магістральних і трубопроводів, що розводяться. На цих трубопроводах розміщують спеціальні споруди, такі як вузли теплофікаційні (УТ), камерами розміщення компенсаторів, низьких і підвищильних підстанцій.
В УТ розміщуються засувки, що відключаються і секціонують, пристрої для видалення повітря і скидання води, сальникові компенсатори. У камері компенсаторів розміщують тільки сальникові компенсатори, можливе розміщення обладнання для видалення повітря та скидання води.
Приєднання м/районів та житлових кварталів здійснюється через ЦТП.
Великі будинки можуть приєднуватися до теплових мереж через ЦТП. Приєднання споживачів із навантаженням менше 4-х мВт. до теплових мереж заборонено. По СНиПу теплові мережі повинні бути 2-х трубними. Застосування 3-х та 4-х трубних систем допускається при ТЕО. Приєднання споживачів до теплових мереж має бути переважно залежним. Незалежні приєднання допускаються для будівель 12-пов., і в залежності від п'єзометра.
Приєднання систем ГВ переважно закрита.
Визначення розрахункових витрат води
Розрахункові витрати води визначаються за СНиПом окремо по кожному виду теплового навантаження.
про = Qo / T1р - T2р (мВт), т / год
в = Qв / T1р - T2р (мВт), т / год
Витрата Г.В залежить від типу системи – відкрита чи закрита.
- Закрита
Витрата צ- залежить від схеми включенняпідігрівачів в ІТП чи ЦТП. При розрахунку визначається 2 витрати:
- Середній
- Максимальний
а) Паралельна схема приєднання підігрівачів
гв.з ср = Q гв.з ср / T1п - T2, гв (мВт), т / год
Т1п - Приймається за довідником (70 · С)
Т2,гв - температура води на виході з підігрівача гарячої води (30 · С по СНиП)
Середня витрата потреби гарячого водопостачання знаходять при tнп. Максимальна витрата визначається аналогічно.
Теплова мережа - це сукупність трубопроводів і пристроїв, що забезпечують
транспортування теплоти від джерела теплопостачання до споживачів за допомогою теплоносія (гарячої води або пари).
Конструкційно теплова мережа включає трубопроводи з теплоізоляцією та компенсаторами, пристрої для укладання та закріплення трубопроводів, а також запірну або регулюючу арматуру.
Вибір теплоносія визначається аналізом його позитивних та негативних властивостей. Основні переваги водяної системи теплопостачання: висока здатність води, що акумулює; можливість транспортування великі відстані; порівняно з парою менші втрати тепла під час транспортування; можливість регулювання теплового навантаження шляхом зміни температури чи гідравлічного режиму. Основний недолік водяних систем – це велика витрата енергії на переміщення теплоносія у системі. Крім того, використання води в якості теплоносія виникає необхідність у спеціальній її підготовці. При підготовці в ній унормуються показники карбонатної жорсткості, вміст кисню, вміст заліза та pH. Водяні теплові мережі зазвичай застосовуються для задоволення опалювально-вентиляційного навантаження, навантаження гарячого водопостачання та технологічного навантаження малого потенціалу (температура нижче 100 0 С).
Переваги пари як теплоносія такі: малі втрати енергії під час руху в каналах; інтенсивна тепловіддача при конденсації у теплових приладах; у високопотенційних технологічних навантаженнях пар можна використовувати з високими температурою та тиском. Недолік: експлуатація парових систем теплопостачання потребує дотримання особливих заходів безпеки.
Схема теплової мережі визначається такими факторами: розміщенням джерела теплопостачання по відношенню до району теплового споживання, характером теплового навантаження споживачів, видом теплоносія та принципом його використання.
Теплові мережі поділяються на:
Магістральні, що прокладаються за основними напрямками об'єктів теплоспоживання;
Розподільні, які розташовані між магістральними тепловими мережами та вузлами відгалуження;
Відгалуження теплових мереж до окремих споживачів (будівель).
Схеми теплових мереж застосовують, як правило, променеві, рис. 5.1. Від ТЕЦ або котельні 4 променевими магістралями 1 теплоносій надходить до споживача теплоти 2. З метою резервного забезпечення теплотою споживачів променеві магістралі з'єднуються перемичками 3.
Радіус дії водяних мереж теплопостачання досягає
12 км. При невеликих протяжностях магістралей, що для сільських теплових мереж, застосовують радіальну схему з постійним зменшенням діаметра труб у міру віддалення від джерела теплопостачання.
Укладання теплових мереж може бути надземним (повітряним) і підземним.
Надземне укладання труб (на
окремо стоять щогли або естакади, на бетонних блоках і застосовується на територіях підприємств, при спорудженні теплових мереж поза межами міста при перетині ярів і т.д.
У сільських населених пунктах наземне прокладання може бути низьких опорах і опорах середньої висоти. Цей спосіб застосовується при температурі тепло-
носія не більше 1150С. Підземна прокладка найбільш поширена. Розрізняють канальну та безканальну прокладку. На рис. 5.2 зображено канальну прокладку. При канальній прокладці ізоляційна конструкція трубопроводів розвантажена від зовнішніх навантажень засипки. При безканальній прокладці (рис. 5.3) трубопроводи 2 укладають на опори 3 (гравійні
або піщані подушки, дерев'яні бруски та інше).
Засипка 1, як яку використовують: гравій, крупнозернистий пісок, фрезерний торф, керамзит і т.п., служить захистом від зовнішніх пошкоджень і одночасно знижує тепловтрати. При канальній прокладці температура теплоносія може досягати 180 °С. Для теплових мереж найчастіше використовують сталеві труби діаметром від 25 до 400 мм. З метою запобігання руйнуванню металевих труб внаслідок температурної деформації по довжині всього трубопроводу через певні відстані встановлюються до компетенції.
Різні конструктивні виконання компенсаторів наведено на рис. 5.4.
Мал. 5.4. Компенсатори:
а - П-подібний; б- ліроподібний; в- Сальниковий; г– лінзовий
Компенсатори виду а (П-подібний) та б (ліроподібний) називають радіальними. Вони зміна довжини труби компенсується деформацією матеріалу у згинах. У сальникових компенсаторах вможливе ковзання труби в трубі. У таких компенсаторах виникає потреба у надійній конструкції ущільнення. Компенсатор г – лінзового типу вибирає зміна довжини за рахунок пружної дії лінз. Великі перспективи зусилфонних компенсаторів. Сильфон – тонкостінна гофрована оболонка, що дозволяє сприймати різні переміщення в осьовому, поперечному та кутовому напрямках, знижувати рівень вібрацій та компенсувати неспіввісність.
Труби укладаються на спеціальні опори двох типів: вільні та нерухомі. Вільні опори забезпечують рух труб при температурних деформаціях. Нерухомі опори фіксують положення труб на певних ділянках. Відстань між нерухомими опорами залежить від діаметра труби, наприклад, при D = 100 мм L = 65 м; при D = 200 мм L = 95 м. Між нерухомими опорами під труби з компенсаторами встановлюються 2…3 рухомі опори.
Нині замість металевих труб, які потребують серйозного захисту від корозії, почали широко впроваджуватися пластикові труби. Промисловість багатьох країн випускає великий асортимент труб з полімерних матеріалів (поліпропілену, поліолефену); труб металопластикових; труб, виготовлених намотуванням нитки з графіту, базальту, скла.
На магістральних та розподільчих теплових мережах укладають труби з теплоізоляцією, нанесеною індустріальним способом. Для теплоізоляції пластикових труб краще використовувати матеріали, що полімеризуються: пінополіуретан, пінополістерол та ін. Для металевих труб використовують бітумоперлітову або фенольнопоропластову ізоляцію.
5.2. Теплові пункти
Тепловий пункт – це комплекс пристроїв, що розташовані в відокремленому приміщенні, що складаються з теплообмінних апаратів та елементів теплотехнічного обладнання.
Теплові пункти забезпечують приєднання об'єктів теплоспоживання до теплової мережі. Основним завданням ТП є:
- Трансформація теплової енергії;
- Розподіл теплоносія по системах теплоспоживання;
– контроль та регулювання параметрів теплоносія;
– обліку витрат теплоносіїв та теплоти;
- відключення систем теплоспоживання;
- Захист систем теплоспоживання від аварійного підвищення параметрів теплоносія.
Теплові пункти поділяються за наявністю теплових мереж після них на: центральні теплові пункти (ЦТП) та індивідуальні теплові пункти (ІТП). До ЦТП приєднуються два та більше об'єкти теплоспоживання. ІТП приєднує теплову мережу до одного об'єкта або його частини. По розміщенню теплові пункти можуть бути окремо стоять, прибудовані до будівель та споруд та вбудовані у будівлі та споруди.
На рис. 5.5 наведено типову схему систем ІТП, що забезпечує опалення та гаряче водопостачання окремого об'єкта.
З теплової мережі до запірних кранів теплового пункту підведено дві труби: подаюча (надходить високотемпературний теплоносій) і
об ратна (відводиться охолоджений теплоносій). Параметри теплоносія в трубопроводі, що подає: для води (тиск до 2,5 МПа, температура – не вище 200 0 С), для пари (р t 0 C). Усередині теплового пункту встановлено як мінімум два теплообмінні апарати рекуперативного типу (кожухотрубні або пластинчасті). Один забезпечує трансформацію теплоти у систему опалення об'єкта, інший – у систему гарячого водопостачання. Як в ту, так і в іншу системи перед теплообмінниками вмонтовано прилади контролю та регулювання параметрів та подачі теплоносія, що дозволяє вести автоматичний облік споживаної теплоти. Для системи опалення вода в теплообміннику нагрівається максимум до 95 0 С і прокачується циркуляційним насосом через нагрівальні прилади. Циркуляційні насоси (один робітник, інший резервний) встановлюються на зворотному трубопроводі. Для гарячого водопостачання
ня вода, що прокачується через теплообмінник циркуляційним насосом, нагрівається до 60 0 С і подається споживачеві. Витрата води компенсується в теплообмінник із системи холодного водопостачання. Для обліку теплоти, витраченої на нагрівання води, та її витрати встановлюються відповідні датчики та реєструючі прилади.
5.2. Визначення схеми та конфігурації теплових мереж.
Під час проектування теплових мереж вибір схеми є складним техніко-економічним завданням. Схема теплової мережі визначається як розміщенням джерел тепла стосовно споживачам, а й видом теплоносія, характером теплових навантажень та його розрахунковою величиною.
Основними критеріями, якими оцінюється якість теплової мережі, що проектується, повинні бути її і економічна ефективність. При виборі конфігурації теплових мереж необхідно прагнути до найпростіших рішень і, наскільки можна, меншої довжині трубопроводів.
У теплових мережах як теплоносії можуть застосовуватися як вода, так і пара. Пара як теплоносія використовується головним чином для технологічних навантажень промислових підприємств. Зазвичай довжина парових мереж на одиницю розрахункового теплового навантаження невелика. Якщо характером технологічного процесу допустимі короткочасні (до 24 год) перерви у подачі пари, найбільш економічним і водночас досить надійним рішенням служить прокладка однотрубного паропроводу з опроводом.
Необхідно мати на увазі, що дублювання парових мереж призводить до значного зростання їх вартості та витрати матеріалів, насамперед сталевих трубопроводів. При укладанні замість одного трубопроводу, розрахованого на повне навантаження, двох паралельних, розрахованих на половинне навантаження, площа поверхні трубопроводів зростає на 56%. Відповідно зростають витрати металу та початкова вартість мережі.
Більш складним завданням вважається вибір схеми водяних теплових мереж, оскільки їхнє навантаження, як правило, менш концентроване. Водяні теплові мережі в сучасних містах обслуговують велику кількість споживачів, що вимірюються нерідко тисячами і навіть десятками тисяч приєднаних будівель, розташованих на територіях, які часто вимірюються багатьма десятками квадратних кілометрів.
Водяні мережі менш довговічні в порівнянні з паровими мережами головним чином через більшу схильність до зовнішньої корозії сталевих трубопроводів, прокладених у підземних каналах. Крім того, водяні теплові мережі більш чутливі до аварій через більшу щільність теплоносія. Аварійна вразливість водяних теплових мереж особливо помітно проявляється у великих системах при залежному приєднанні опалювальних установок до теплової мережі, тому при виборі схеми водяних теплових мереж питанням надійності та резервування теплопостачання необхідно приділити особливу увагу.
Водяні теплові мережі повинні чітко розділятися на ні та розподільні. До ним мережамзазвичай відносяться теплопроводи, що з'єднують джерела теплоти з районами теплового споживання, а також між собою.
Теплоносій надходить з них у розподільчі мережі і по розподільних мережах подається через групові теплові підстанції або місцеві теплові підстанції до теплоспоживаючих установок абонентів. Безпосереднє приєднання теплових споживачів до них не слід допускати, за винятком випадків приєднання великих промислових підприємств,
Ці теплові мережі за допомогою засувок поділяються на секції довжиною 1 – 3 км. При розкритті (розриві) трубопроводу місце відмови чи аварії локалізується секційними засувками. Завдяки цьому зменшуються втрати мережної води і скорочується тривалість ремонту внаслідок зменшення часу, необхідного для дренажу води з трубопроводу перед проведенням ремонту та для заповнення ділянки трубопроводу мережевою водою після ремонту.
Відстань між секційними засувками вибирається так, щоб час, необхідний для проведення ремонту, був меншим за час, протягом якого внутрішня температура в опалюваних приміщеннях при повному відключенні опалення при розрахунковій зовнішній температурі для опалення опуститься нижче 12 – 14 °С. Це мінімально граничне значення, яке набувають зазвичай, відповідно до договору теплопостачання.
Відстань між секційними засувками повинна бути, як правило, менша при великих діаметрах трубопроводів і при нижчій зовнішньої розрахунковій температурі для опалення. Час, необхідний для проведення ремонту, зростає зі збільшенням діаметра трубопроводу та відстані між секційними засувками. Це пов'язано з тим, що зі збільшенням діаметра істотно зростає час ремонту.
Якщо час ремонту більше допустимого, необхідно передбачати системне резервування теплопостачання при виході з ладу ділянки теплової мережі. Одним із методів резервування є блокування суміжних магістралей. Секціонуючі засувки зручно розміщувати у вузлах приєднання розподільчих мереж до них теплових мереж. У цих вузлових камерах крім секційних засувок розміщуються також головні засувки розподільчих мереж, засувки на блокуючих лініях між суміжними магістралями або між магістралями та резервними джерелами теплопостачання, наприклад районними (камери 4 на рис. 5.1). У секціювання парових магістралей немає необхідності, оскільки маса пари, потрібна для заповнення довгих паропроводів, невелика. Секційні засувки повинні бути обладнані електро- або гідроприводом та мати телемеханічний зв'язок із центральним диспетчерським пунктом. Розподільні мережі повинні мати приєднання до магістралі з обох сторін секційних засувок для того, щоб можна було забезпечити безперебійне абонентів при аваріях на будь-якій секційованій ділянці магістралі.
Мал. 5.1. Принципова однолінійна комунікаційна схема двотрубної водяної теплової мережі з двома магістралями
1 - Колектор; 2 - ная мережа; 3 - Розподільча мережа; 4 - секційна камера; 5 - секційна засувка; 6 - ; 7 - блокуючий зв'язок
Блокувальні зв'язки між магістралями можуть виконуватися однотрубними. Відповідною схемою їх приєднання до мережі може бути передбачено використання блокувального зв'язку як для подавального, так і для зворотного трубопроводу.
У будинках особливої категорії, які не допускають перерв у теплопостачанні, повинна бути передбачена можливість резервного теплопостачання від газових або електричних нагрівачів або ж від місцевих на випадок аварійного припинення централізованого теплопостачання.
За СНиП 2.04.07-86 допускається зменшення подачі теплоти в аварійних умовах до 70 % сумарної розрахункової витрати (максимально-годинної та вентиляції та середньогодинної на гаряче водопостачання). Для підприємств, у яких не допускаються перерви у подачі теплоти, повинні передбачатися дубльовані або кільцеві схеми теплових мереж. Розрахункові аварійні витрати теплоти повинні прийматись відповідно до режиму роботи підприємств.
На рис. 5.1 наведено принципову однолінійну схему двотрубної водяної теплової мережі від електричної потужності 500 МВт і теплової потужності 2000 МДж/с (1700 Гкал/год).
Радіус дії теплової мережі 15 км. До кінцевого району теплоспоживання передається двома двотрубними транзитними магістралями завдовжки 10 км. Діаметр магістралей на виході 1200 мм. У міру розподілу води в попутні відгалуження діаметрних ліній зменшуються. У кінцевий район теплового споживання вводиться чотири магістралі діаметром 700 мм, а потім розподіляється по восьми магістралях діаметром 500 мм. Блокувальні зв'язки між магістралями, а також підстанції, що резервують, встановлені тільки на лініях діаметром 800 мм і більше.
Таке рішення допустиме в тому випадку, коли при прийнятій відстані між секційними засувками (на схемі – 2 км) час, необхідний для ремонту трубопроводу діаметром 700 мм , менше часу, протягом якого внутрішня температура опалюваних будівель при відключенні опалення при зовнішній температурі знизиться від 18 до 12 ºС (не нижче).
Блокувальні зв'язки та секційні засувки розподілені таким чином, що при аварії на будь-якій ділянці магістралі діаметром 800 мм і більше, забезпечується всіх абонентів, приєднаних до теплової мережі. абонентів порушується лише за аварії на лініях діаметром 700 мм і менше.
У цьому випадку припиняється абонентів, які розташовані за місцем аварії (по ходу теплоти).
При теплопостачанні великих міст від кількох доцільно передбачити взаємне блокування через з'єднання їх магістралей блокувальними зв'язками. В цьому випадку може бути створена об'єднана кільцева
Блокуючі зв'язки між магістралями великого діаметра повинні мати достатню пропускну здатність, що забезпечує передачу потоків води, що резервують. У необхідних випадках для збільшення пропускної спроможності блокуючих зв'язків споруджуються підстанції.
Незалежно від блокуючих зв'язків між магістралями доцільно у містах із розвиненим навантаженням гарячого водопостачання передбачати перемички порівняно невеликого діаметру між суміжними розподільчими тепловими мережами для резервування навантаження гарячого водопостачання.
При діаметрах магістралей, що відходять від джерела теплоти, 700 мм і менше зазвичай застосовують радіальну (променеву) схему теплової мережі з поступовим зменшенням діаметра при віддаленні від станції і зниження приєднаного теплового навантаження.
Така мережа найдешевша за початковими витратами, вимагає найменшої витрати металу на спорудження та проста в експлуатації. Однак, при аварії на магістралі радіальної мережі припиняється абонентів, приєднаних за місцем аварії. Якщо відбувається аварія на магістралі поблизу станції, припиняється всіх споживачів, приєднаних до магістралі. Таке рішення припустимо, якщо час ремонту трубопроводів діаметром не менше 700 мм задовольняє вищезазначену умову.
Питання про те, за яких діаметрів теплопроводів яку схему теплових мереж (радіальну чи кільцеву) слід застосовувати в системах централізованого теплопостачання, має вирішуватися виходячи з конкретних умов, диктованих теплопостачання споживачів теплоти: допускають вони перерву в подачі теплоносія чи ні, які витрати на резервування і т.п. Тому в умовах ринкової економіки зазначена вище регламентація діаметрів та схем теплових мереж не може вважатися єдиним правильним рішенням.