Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ проблемы формирования и поддержания гидравлических режимов 8
1.1. Системы теплоснабжения 8
1.2. Система теплоснабжения как объект управления 12
1.2.1. Особенности систем теплоснабжения как объекта управления 12
1.2.2. Возмущающие воздействия 18
1.3. Потокораспределение, пропускная способность сетей 25
1.4. Режимы потребления воды и тепла системами теплоснабжения 31
1.5. Состояние и перспективы системы теплоснабжения 36
2. Взаимодействие тепловых сетей и абонентов 38
2.1. Методика исследования гидравлического режима 38
2.1.1. Обеспеченность абонентов, необходимый напор сетевых насосов и необходимая мощность 38
2.1.2. Математическая модель тупиковой тепловой сети 41
2.1.3. Разрегулирование тепловой сети 47
2.2. Сеть при присоединении нового абонента 48
2.3. Сливы теплоносителя и уменьшение сопротивления абонентских вводов 52
2.4. Способы поддержания гидравлических режимов.53
3. Исследование кавитационного ограничителя расхода 57
3.1. Теоретические предпосылки 57
3.2. Описание опытной установки 62
3.3. Зависимости расхода от давления 66
3.4. характеристика ограничителя расхода 67
3.5. Кавитационныи поток в ограничителе 70
3.6. Давление на срезе конфузора 74
3.7. Расчет характеристики ограничителя 77
3.8. Эксперименты с различными конфузорами 80
4. Выбор размеров ограничителей 83
4.1. Выбор размеров ограничителя 83
4.2. Методика подбора ограничителядля работы в сети 84
4.3. Пример применения ограничителей в практической деятельности 86
Основные результаты работы 90
Литература 91
- Особенности систем теплоснабжения как объекта управления
- Режимы потребления воды и тепла системами теплоснабжения
- Обеспеченность абонентов, необходимый напор сетевых насосов и необходимая мощность
- Кавитационныи поток в ограничителе
Введение к работе
Актуальность темы. Экономия топливно-энергетических ресурсов рассматривается в Федеральной программе «Энергетическая стратегия России до 2020 года» в качестве основного фактора повышения конкурентоспособности отечественной продукции и снижения загрязняющего воздействия на окружающую среду. Анализ энергетических потерь в тепловых сетях различного назначения показывает, что их значительную часть составляют избыточная подача тепла потребителям, превышение расчетных затрат энергии на перекачку теплоносителя, потери тепла и воды, связанные с несанкционированным вмешательством абонентов в работу оборудования тепловых сетей. Величина этих потерь напрямую связана с состоянием гидравлического режима в тепловых сетях, эксплуатационный ресурс которых практически исчерпан.
Различные средства регулирования (регуляторы расхода, регуляторы давления, средства местного регулирования отпуска тепла и т.д.) позволяют поддерживать заданный теплогидравлический режим тепловых сетей, что обеспечивает расходы и давления по участкам сети и, тем самым, обеспечивает экономию потребляемой тепловой энергии, а также снижает затраты на перекачку теплоносителя. Однако технико-экономическая целесообразность применения средств автоматического регулирования не всегда оправдана, что связано, в основном, с существенной изношенностью основного оборудования тепловых сетей, абонентских вводов и котельных, а также неустойчивостью регулирующего оборудования к несанкционированному вмешательству, высокой стоимостью систем регулирования и необходимостью их постоянного обслуживания.
В этой связи весьма перспективными, на наш взгляд, являются кавитационные ограничители расхода, в которых постоянство расхода возникает из-за гидродинамических особенностей течения при больших перепадах давления. Достоинства данных устройств обусловлены такими их свойствами, как отсутствие движущихся частей, невозможность несанкционированного вмешательства в их работу, высокая точность и воспроизводимость характеристик и т.д. Из известных схем и конструкций устройств подобного типа следует выделить ограничители утечек теплоносителя, в которых ограничение наступает за счет кризиса истечения вскипающего потока в среду с давлением ниже давления насыщения, поскольку теплоносители в трубопроводах обладают высокими температурами и давлениями. Однако, несовершенство существующих устройств и отсутствие методик их расчета препятствуют широкому и разностороннему применению ограничителей подобного типа. В связи с этим тема диссертации представляется актуальной.
Работа выполнялась в соответствии с научным направлением ГОУ ВПО «Липецкий государственный технический университет» «Исследование кавитационных течений жидкостей и характеристик кавитационных ограничителей расхода в системах транспорта и распределения энергоносителей металлургического производства и функциональных характеристик систем», номер НИР: 1.1.07.
Цель работы. Исследование и разработка устройств поддержания гидравлического режима тепловых сетей на оптимальном уровне. Для достижения этой цели поставлены и решены следующие задачи:
- анализ существующих представлений о методах и средствах поддержания тепловых и гидравлических режимов и управления тепловыми сетями;
- экспериментальное и теоретическое исследование гидравлических характеристик кавитационных ограничительных устройств;
- разработка метода расчета и конструирования ограничителей для их работы в сети;
- усовершенствование математической модели системы теплоснабжения с использованием кавитационных ограничителей расхода и моделирование гидравлических режимов при присоединении новых абонентов к действующей тепловой сети.
Научная новизна.
В результате экспериментальных исследований получены зависимости гидравлических характеристик кавитационных ограничителей расхода от конструктивных параметров ограничителей и перепада давления.
Усовершенствована методика расчета гидравлических режимов тепловых сетей, учитывающая характеристики кавитационных ограничителей.
Разработана методика расчета геометрических параметров ограничителя для работы в тепловых сетях.
Практическая значимость. Полученные зависимости являются надежной теоретической базой для определения геометрических параметров ограничителей кавитационного типа. Разработанные методики расчета тепловых сетей при установке ограничителей могут быть использованы как при проектировании новых, так и при оптимизации существующих систем теплоснабжения.
Результаты исследований применялись для оптимизации систем теплоснабжения ОАО «Липецкэнерго» и МУП «Липецктеплосеть».
Достоверность результатов.
Достоверность подтверждается соответствием расчетных и экспери-
ментальных результатов. Достоверность обеспечивается применением фундаментальных законов гидродинамик, использованием аттестованных приборов и апробированных расчетных методик.
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных конференциях: V Международной научно-практической конференции «Проблемы энергосбережения и экологии в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах» (Пенза, 2004); Международной конференции «Энергетика и энергоэффективные технологии» (Липецк, 2006).
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 5 научных работ, в том числе 2 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: [1] – методика расчетного исследования влияния несанкционированного снижения сопротивления абонентских вводов на гидравлический режим тепловой сети; [2] – разработка методики проектирования ограничителей для установки в тепловых сетях; [4] – разработка методики анализа данных о суточном водопотреблении горячей воды; [5] – разработка математической модели тепловой сети и расчетное исследование гидравлических режимов.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 58 наименований. Основная часть работы изложена на 97 страницах, содержит 29 рисунков, 3 таблицы.
Особенности систем теплоснабжения как объекта управления
Например, наряду с массивными стенами имеются остекленные оконные проемы и теплопроводные включения, которые обладают практически нулевой инерционностью. Параллельная работа таких ограждений приводит к разным скоростям тепловых потерь, что в свою очередь влечет необходимость учета при регулировании как предыдущих условий, так и прогноза на ближайший период [12].
Статические и динамические характеристики элементов систем теплоснабжения не остаются постоянными в процессе эксплуатации, а закон их изменения является стохастическим. Изменения характеристик и факторы их обуславливающие для некоторых элементов систем теплоснабжения даны в табл. 1 из [12].
Процесс управления режимами работы систем теплоснабжения характеризуется вмешательством человека на различных уровнях иерархии ее структуры. При этом вмешательство может иметь корректный и некорректный характер. Так вмешательство эксплуатационного персонала выполняющего действия предусмотренные регламентом эксплуатации и согласованные со всеми заинтересованными сторонами являются корректными. Действия же направленные на обеспечение собственных интересов в ущерб режиму системы теплоснабжения и не предусмотренные производственными инструкциями некорректны. Вероятность некорректных действий возрастает при снижении подачи тепла на абонентские установки ниже расчетного значения [14, 10].
Анализ технологической структуры схем теплоснабжения, конструкций абонентских вводов и принципов работы котельных показывает, что существующие системы теплоснабжения не отвечают в полной мере требованиям, предъявляемым к объекту автоматизированного управления [12].
Присоединение многочисленных абонентов непосредственно к магистральным сетям без промежуточных узлов управления делает систему недостаточно гибкой и маневренной, что влечет необходимость пропускать через нее избыточное количество теплоносителя, ориентируясь на абонентов с наихудшими условиями [12]. Применение водоструйных элеваторов с постоянным коэффициентом смешения (80 % всех вводов) затрудняет автоматическое регулирование расхода воды на отопление. Применяемые однотрубные системы отопления не приспособлены для установки индивидуальных регуляторов теплоотдачи отопительных приборов. Технологические схемы котельных ориентированы на поддержание постоянного расхода в подающем трубопроводе или постоянного напора на выходных коллекторах. Тогда как в [12] показано, что в эффективно действующей автоматизированной системе теплоснабжения расход сетевой воды должен меняться.
В [10] уделяется внимание созданию интегрированных систем управления, которые включали бы в себя как системы технико-экономического планирования, так и системы управления технологическим процессом производства, распределения и потребления теплоты.
Основной проблемой создания интегрированных систем управления теплофикацией является решение задачи нахождения оптимального соотношения между диспетчеризацией с одной стороны и локальной автоматизацией - с другой [10]. При полной централизации управления режимом сети, на систему теплоснабжения ложится задача по обеспечению заданной температуры во всех обслуживаемых помещениях и наблюдения за состоянием всей присоединенной арматуры и всех систем.
С другой стороны полная местная автоматизация и отсутствие координации между абонентскими установками, а также между абонентскими установками и источником может привести к неустойчивой работе сети. Согласно исследованиям ВНИИГС и исследованиям УзНПО «Кибернетика» [15] показывают, что введение регуляторов на абонентских вводах приводит к изменениям гидравлического режима во всей сети. И эти изменения тем глубже, чем больше число абонентов одновременно выключающих и включающих отопление. Наибольшие измения в параметрах гидравлического режима происходят в период наиболее высоких наружных температур и ночью, когда потребление воды на горячее водоснабжение минимально. Изменения пропускной способности абонентских вводов обуславливает «плавающий» пьезометрический график._
При создании автоматизированных систем управления для централизованного теплоснабжения огромное значение имеют устройства препятствующие развалу гидравлических режимов при ограничении распологаемой тепловой мощности, т.е. ограничителей расхода [16]. Действительно, при уменьшении подачи тепла все локальные системы регулирования отпуска тепла стремятся увеличить пропуск теплоносителя через системы отопления, если этот процесс не прекращается, то большая часть сетевой воды проходит через ближайших к источнику абонентов, а прочие «размораживаются», гидравлический режим системы теплоснабжения может развалиться.
Существенное значение при построении автоматизированных систем управления имеют и такие проблемы как психологические аспекты связанные с изменением технологии и организации управления, ведомственная разобщенность, формулирование целевой функции управления системой централизованного теплоснабжения в условиях наличия множества противоречивых целей и, наконец, ясное понимание целей, которые необходимо достигать.
Основные принципы построения систем автоматизированного управления режимами систем централизованного теплоснабжения на основе комплексной автоматизации излагаются в работах [12, 17 - 26].
Для осуществления оптимальных принципов и режимов регулирования отпуска теплоты необходимо разработать новые автоматические регуляторы на базе микропроцессорной техники, которые помимо задач регулирования отпуска тепла на локальном уровне, реализовывали бы координацию работы системы регулирования абонентской системы с системой управления тепловой сетью и источником. Это позволило бы осуществлять ограничение максимального расхода воды на абонентский ввод, для сохранения гидравлической устойчивости системы и производить оптимизацию гидравлического и теплового режима по системе в целом.
Системы отопления могут оснащаться устройствами авторегулирования отпуска тепла. В этом случае основными способами регулирования являются: изменение количества подмешиваемой сетевой воды к воде циркулирующей в системе отопления, регулирование пропусками и изменение пропускной способности системы отопления или отопительного теплообменника путем установки регулирующего клапана [8].
Практическая реализация данных видов местного регулирования может различаться в зависимости от местных условий. Одним из решений является водоструйный элеватор с изменяемым коэффициентом смешения [27, 8, 7]. Для изменения количества подмешиваемой воды может использоваться также смесительный насос.
Режимы потребления воды и тепла системами теплоснабжения
Для компенсации уменьшения подачи теплоты, связанного с водоразбором разработаны температурные графики качественного регулирования по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения [7, 34-38]. В теплый период отопительного сезона для исключения потерь энергии, которые согласно [33] могут достигать примерно 2 % годового теплопотребления, возможна организация количественного регулирования с применением бесшумных насосов смешения.
Расчет температурных графиков согласно [33] ведут по т.н. типовому абоненту. Типовым считают абонента, имеющего наиболее распространенный тип присоединения. У нетиповых абонентов доля нагрузки горячего водоснабжения может быть больше или меньше расчетной в первом случае, их расход сетевой воды при повышенном графике больше расчетного на отопление, во втором - равен расходу на отопление. У первых абонентов имеет место из - за этого перегрев при более низких температурах, у вторых - при более высоких [33].
Таким образом, из - за необходимости регулировать два вида разнородной тепловой нагрузки у абонентов тепловой сети, появляется возможность непропорциональной подачи тепла вцелом по системе теплоснабжения.
Разбор сетевой воды на нужды горячего водоснабжения происходит достаточно продолжительное время, в некоторые часы достигая пика, он прекращается почти полностью только приблизительно на два часа в сутки [33]. Во время работы систем горячего водоснабжения абонентские установки работают при пониженных распологаемых напорах.
В [39] и [40] дается анализ гидравлического режима систем теплоснабжения открытого типа. Он показывает, что разрегулировка абонентов при водоразборе примерно пропорциональна, если абоненты имеют одинаковые относительные нагрузки на горячее водоснабжение, одинаковые доли отбора воды из подающих линий и «отрегулированы» по принципу «горизонтальной дорожки» [40].
В [33] дается методика регулирования сети, абоненты которой имеют неодинаковую относительную нагрузку на горячее водоснабжение. Суть ее заключается в подборе величины и способа установки дополнительного сопротивления на абонентский ввод с тем, чтобы при неодинаковых долях тепловой нагрузки на горячее водоснабжение обеспечить пропорциональность разрегулировки при водоразборе. Для определения таких сопротивлений предполагается, что по всем участкам сети отношение расхода при водоразборе к расходу при расчетном режиме одинаковы, при обеспечении пропорциональности разрегулировки. Методика [33] может быть применена как к закрытой так и открытой системам теплоснабжения.
Средняя нагрузка горячего водоснабжения составляет примерно 10 - 40 % от расчетной нагрузки на отопление, поэтому она оказывает значительное влияние на тепловой режим зданий. Особенностью систем бытового горячего водоснабжения является периодическое и кратковременное включение в работу отдельных приборов, что приводит к резко переменному графику расходов горячей воды по системе в целом в течение суток. Помимо внутрисуточных колебаний, наблюдаются изменения среднесуточных расходов в течение недели, месяца, года [12]. Однако интегральные графики суточного водопотребления устойчивы для различных районов и зависят в основном от нагрузки района [33]. Это позоволяет достаточно надежно прогнозировать интегральное водопотребление в течение суток [12].
Режим потребления тепла на горячее водоснабжение отличается резкой неравномерностью в течении суток и недели. При этом годовое потребление по средним за неделю величинам равномерно [33]. В зависимости от принятой схемы приготовления горячей воды влияние потребителей на гидравлический режим сети различно. Известны следующие схемы приготовления воды: последовательная схема включения подогревателей горячего водоснабжения, параллельная и смешанная и водоразбор непосредственно из сети через регулятор температуры [33]. На практике водоразбор производится из подающей линии или из подающей и обратной линий в теплый и холодный периоды соответственно из-за быстрого выхода из строя регуляторов температуры горячей воды.
Исследования систем горячего водоснабжения открытого типа показывают следующее [10]: - при низких температурах наружного воздуха, когда системы отопления более чувствительны к колебаниям расхода воды в сети, водоразбор производимый в это время из обратных труб, усиливает циркуляцию воды в сети; - водоразбор из подающих труб, уменьшающий расход воды в системах отопления, осуществляется только при положительных температурах наружного воздуха, при которых даже значительные изменения в работе тепловых сетей оказывают малозаметное влияние на температуру в помещении. При средне-зимних температурах отбор сетевой воды на горячее водоснабжение производят из обратного и подающего трубопровода, что практически исключает влияние систем горячего водоснабжения на тепловой режим здания.
Недостатком непосредственного водоразбора из тепловой сети являются существенные колебания давлений в период интенсивного водопотребления, кроме того черезмерное водопотребление у отдельных абонентов способно вызвать прекращение или изменение направления движения воды у соседей по магистрали [10].
Наиболее тяжелые условия гидравлического и теплового режимов создаются при закрытой схеме горячего водоснабжения с параллельным включением подогревателя [10]. Колебания расхода воды в системах в этом случае оказываются максимальными [10].
Последовательное расположение подогревателей вызывает снижение температуры теплоносителя перед системой отопления, которое должно быть компенсировано соответствующим повышением температуры сетевой воды в подающей линии [10, 33]. Смешанная схема присоединения вызывает некоторое уменьшение расхода воды в системе отопления, но не столь выраженное как паралельная [10]. Работа смешанной схемы при закрытом теплоснабжении и непосредственный водоразбор удачно сочетаются с качественно-количественным методом регулирования тепловой нагрузки [10]. При таком режиме не требуется существенного увеличения напора в сетях для компенсации влияния работы подогревателя горячего водоснабжения (паралельного отбора) [10].
Потребление тепла на горячее водоснабжение и внутренние тепловыделения относят к внутренним возмущающим факторам [12] так же как и внутренние тепловыделения.
Обеспеченность абонентов, необходимый напор сетевых насосов и необходимая мощность
В условиях, когда система теплоснабжения не способна обеспечить достаточным количеством тепла своих потребителей, они становятся дополнительным фактором нестабильности гидравлического режима тепловой сети.
Персонал потребителя стремится увеличить теплоотдачу своих установок или компенсировать недостаток подачи тепла. Если организация, потребляющая тепло, имеет возможность, то она может установить местный источник тепла и подогреть поступающий из тепловой сети теплоноситель до надлежащей температуры. Существует также возможность установки электрических нагревателей или автономной системы отопления. Но обычно стремятся увеличить расход теплоносителя через абонентскую установку.
При отсутствии должного контроля со стороны организации обслуживающей тепловые сети, стремление увеличить расход сетевой воды через абонентские установки приводит к удалению первоначально установленных дополнительных гидравлических сопротивлений, а затем и к переустройству или выводу из строя самих этих установок. В случае крупных (как правило промышленных потребителей), оказавшихся в условиях недостатка подачи тепла, речь может идти о самовольной установке подкачивающих насосных станций.
Естественно, что такие меры пагубно сказываются на неустойчивом гидравлическом режиме тепловых сетей. Некоторые потребители при этом полностью лишаются теплоснабжения. В условиях большой сложности тепловых сетей, на практике трудно локализовать ситуацию и восстановить гидравлический режим. Потребители при этом могут испытывать трудности с теплоснабжением по нескольку отопительных сезонов подряд. При этом они также вынуждены выводить из строя свои абонентские установки, снижая их сопротивление. В результате гидравлический режим тепловых сетей разваливается полностью.
В работах [3,64] изложены результаты исследования влияния на гидравлический режим системы теплоснабжения вывода из строя элеваторных установок. Из [3,4] следует, что при выводе из строя хотя бы одного элеватора процесс уменьшения сопротивления абонентских вводов может продолжаться до полного развала гидравлического режима. Для компенсации недостатка подачи тепла часто используют так называемый слив теплоносителя. Потребитель с дефицитом подачи тепла для повышения расхода сетевой воды через отопительную установку соединяет ее с атмосферой через дренажные штуцеры. Так как увеличивается перепад давлений перед системой отопления, расход сетевой воды увеличивается, и теплоотдача в помещения возрастает. Теплоноситель же имеющий достаточно высокую температуру и представляющий собой химически очищенную воду уходит в канализацию. Представление о величине таких потерь мы получили при исследовании гидравлического режима системы теплоснабжения поселка Матырский г. Липецка [1,2]. В результате анализа данных о потреблении горячей воды в поселке было определено, что на сливы и утечки расходуется количество теплоносителя в два раза превышающее среднесуточное потребление поселка собственно на нужды горячего водоснабжения. Для стабилизации гидравлических режимов в системах теплоснабжения применяются регуляторы расхода прямого действия [7, 34, 21]. Их принцип работы состоит в отборе перепада давления на специально установленном сопротивлении или на участке тепловой сети. Постоянство расхода поддерживается только при превышении падения давления на его контрольном сопротивлении некоторого заданного значения АР . , зависящего от конструкции и принципа работы регулятора. В диапазоне перепадов [0.. АР . ] сопротивление регулятора постоянно, а расход через него определяется соотношением гидравлических характеристик элементов сети. Параметры G и А Р определяют поведение регулятора при любом перепаде давления: при перепадах давления на ограничителе меньших А Р . они определяют его постоянное гидравлическое сопротивление Для работы механического регулятора расхода необходимы значительные перестановочные усилия, они имеют значительное контрольное сопротивление. Это значит, что с их установкой связаны дополнительные затраты мощности сетевых насосов, необходимые для преодоления контрольного сопротивления. Величина контрольного сопротивления определяет энергетическую эффективность регулятора, так как определяет необходимые потери давления для обеспечения заданного потокораспределения. Эти затраты зависят от конструкции и принципа работы регулятора. Идеальным регулятором является регулятор с нулевым или близким к нулевому контрольным сопротивлением. При его наличии режим тепловой сети"приближается к режиму отрегулированной тепловой сети с помощью дополнительных постоянных сопротивлений. Регулятор нулевого сопротивления является идеальным устройством. Он не может быть спроектирован, но расчеты режимов при его наличии позволяют судить о максимально достижимом эффекте реальных устройств. На рис. 5 а представлен график зависимости необходимой мощности при присоединении нового абонента при наличии регуляторов нулевого сопротивления на остальных абонентах и без них. Рисунок показывает существенный выигрыш в необходимой мощности при наличии регуляторов нулевого сопротивления из-за снижения перерасходов, связанных с разрегулированием тепловой сети. Реальные регуляторы прямого действия обладают сопротивлением и ненадежны, так как являются механическими устройствами. Требуют перенастройки и подвержены вандализму и несанкционированному вмешательству. Поэтому необходима разработка устройств , сободных от этих недостатков. На кафедре ПТЭ Липецкого государственного технического университета разработан регулятор расхода не имеющий подвижных частей и работающий на явлении вскипания потока жидкости. Его исследованию и посвящается следующая глава данной работы.
Кавитационныи поток в ограничителе
Система теплоснабжения от коллектора № 1 котельной «Привокзальная» -это водяная открытая система теплоснабжения. Потребителями теплоты являются жилые и общественные здания. Источником теплоснабжения служит котельная «Привокзальная». Учет отпуска тепла производится на центральном приборе учета котельной. Тепловая сеть тупиковая. Системы отопления присоединяются через элеваторы, а системы горячего водоснабжения имеют циркуляционные стояки. Этажность зданий - до 9 этажей.
Системы отопления работают в отопительный период, а система горячего водоснабжения круглый год за вычетом 15 суток на гидравлические испытания. Всего система теплоснабжения работает пгод = 350 24 = 8400 ч./год. Потребители системы на нужды горячего водоснабжения требуют воду соответствующую требованиям государственного стандарта ГОСТ 2874-73 «Вода питьевая» температуру горячей воды у водоразборных приборов tr=60 С, при температуре водопроводной воды зимой tX3 =5 С и температуре водопроводной воды летом tXJ] =15 С.
Тепловая сеть имеет 318 абонентских вводов и 617 узловых точек (точек, где _____ изменяется диаметр трубопровода, установлено гидравлическое сопротивление или меняется расход). В результате обследования тепловой сети определены сопротивления абонентских вводов каждого потребителя, эквивалентные длины расчетных участков и их диаметры.
В результате измерения расходов и расчетов потокораспределения были выявлены перерасходы и дефициты сетевой воды у потребителей и недостаточное сопротивление абонентских установок некоторых потребителей из-за выведенных из строя элеваторных установок.
Результаты выполненого методом эквивалентных сопротивлений расчета представлены на схеме метками и линиями, по толщине пропорциональными величине расхода. Темно серыми линиями представлены расходы, получающиеся из расчета потокораспределения, светло-серыми - необходимые по условиям обеспечения тепловой энергией потребителей. На рис. 30 показана часть схемы тепловой сети.
Из рис. 30 видно, что у одного из абонентов расчетный расход превышен более чем в пять раз. В то время как его соседи испытывают недостаток подачи тепла. Необходимо, отметить, что даже небольшие недостатки подачи теплоносителя приводят к значительной нехватке тепла от системы отопления, так как уменьшается температурный напор. Таким образдом соседи абонента по ул. Опытная, 17 (см. рис. 30) испытывают существенную нехватку подачи тепла. На рис. 31 показана диаграмма с расчетными и фактическими расходами сетевой воды абонентов тепловой сети.
Для нормализации теплоснабжения проблемных абонентов было принято решение установить ограничители на вводах с заниженным сопротивлением. На рис.31 показаны так же расходы у абонентов после установки ограничителей. Как видно из рис. 31 ситуация с теплоснабжением значительно улучшилась.
Нарушения гидравлического режима тепловых сетей, которые связаны с недостатком подачи тепла абонентам, могут быть причиной дополнительных потерь тепла и теплоносителя и усугубления нарушения гидравлического режима сети. Потери эти обусловлены взаимодействием тепловой сети и абонента в условиях недостатка подачи тепла. Предотвращение нарушения гидравлического режима системы теплоснабжения в целом возможно путем построения иерархии внутри тепловой сети. Одним из технических средств ее осуществления является ограничитель расхода. Важным критерием энергетической эффективности такого ограничителя является минимальный перепад давлений, при котором он вступает в работу.
Рассматриваемые в данной работе ограничители могут работать как при падении давления за ними, так и при повышении давления перед ними. Их гидравлическая характеристика может быть рассчитана по простой методике. При использовании вместо конфузорного перехода внезапного сужения можно существенно снизить минимальный перепад ограничения, благодаря чему увеличивается его энергетическая эффективность.
Рассмотренные в работе ограничители расхода способны существенно снизить перерасходы при малых энергозатратах.
Практические результаты достигнуты при нормализации гидравлических режимов систем теплоснабжения города Липецка. Одним из примеров является улучшение теплоснабжения абонентов эксплуатационного района от Первого коллектора котельной Привокзальная.
