150777 (Расчет тепломагистрали), страница 2

(7)

Результаты расчетов, произведенных по формулам 6 и 7, с учетом результатов расчетов потерь давления (напора) из таблиц 1 и 2, сведены в таблицу 3.

Таблица 2.3. Результаты расчетов давлений (напоров) в различных точках трубопроводов.

Номер точки	Z	P		Hп
	м	МПа		м
		Прям.	Обр.		Прям.	Обр.
0	0	0,690	0,230		71,3	23,9
1	- 4	0,636	0,336		64,7	30,9
2	- 4	0,624	0,347		63,4	32
3	12	0,513	0,296		56,5	38,7

По результатам расчетов, на рисунке 2.1, построен пьезометрический график тепломагистрали №2 тепловых сетей поселка Инской.

3. Анализ результатов расчетов

В виду технической невозможности проведения контрольных замеров давления в точках подключения к магистральным трубопроводам потребителей 1 и 2, измерения давлений производилось на источнике (теплопункт Беловской ГРЭС) и у потребителя 3 (подкачивающая насосная станция ПНС-23).

Величины давлений теплоносителя на ПНС-23 полученные расчетным путем не совпадают с результатами измерений.

Таблица 3.1. Давления теплоносителя на ПНС-23

Результаты расчета			Результаты измерений
Рпр, МПа	Робр, МПа	Рпр, МПа		Робр, МПа
0,513	0,296	0,49		0,32

Фактические потери давления в прямом и обратном трубопроводах тепломагистрали №2 на участке 0 – 3 (Беловская ГРЭС – ПНС-23) превышают расчетные на 0,023 МПа на подающем трубопроводе и на 0,024 МПа на обратном (~ 14% от величины расчетных потерь). Вероятными причинами этого могут быть:

• отложение загрязнений на внутренней поверхности трубопроводов;

• несоответствие фактических диаметров трубопроводов проектным;

• наличие неучтенных местных сопротивлений.

Для уточнения причин повышенных потерь давления были произведены дополнительные измерения.

При помощи толщиномера ультразвукового «ВЗЛЕТ УТ», зарегистрированного в Государственном реестре средств измерений РФ под № 18810-05 (сертификат об утверждении типа средств измерений RU.С.27.022.А № 20277), в нескольких точках тепломагистрали были произведены замеры толщины стенки трубы. На подающем трубопроводе толщина стенки составила мм (то есть отклонение составляет ~1%), на обратном трубопроводе толщина стенки составила мм (то есть отклонение составляет ~0,9%). Ввиду того, что толщина стенки имеет малое отклонение от паспортных характеристик трубопроводов, ее вариация не может быть основной причиной повышенных потерь давления в теплосети.

При помощи штангенциркуля с пределом измерений 500 мм и ценой деления 0,1 мм были произведены измерения диаметров трубопроводов в нескольких точках тепломагистрали. Получены следующие данные: на подающем трубопроводе мм, на обратном трубопроводе . Ввиду того, что отклонение диаметра трубопроводов не превышает 0,8%, то это не может являться основной причиной повышенных потерь давления в теплосети.

Оценка шероховатости внутренней поверхности труб, ввиду отсутствия специализированной инструментальной базы, производилась при помощи расходомера-счетчика ультразвукового портативного «ВЗЛЕТ ПР» (сертификат России об утверждении типа средств измерений RU.С29.006.А № 8881/1 и зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений РФ под № 20294-00). Расходомер-счетчик ультразвуковой портативный «ВЗЛЕТ ПР» не позволяет напрямую измерять величину шероховатости стенки трубы, но позволяет произвести ее косвенную сравнительную оценку по форме осциллограммы сигнала расходомера.

Рисунок 3.1. Эталонная осциллограмма «незашумленного» сигнала.

Рабочая полуволна поппппппппооопопполуволнаполуволна

Уровень компаратора

Шум

Шум

Зондирующий импульс

Шум

Сигнал

Рабочая полуволна поппппппппооопопполуволнаполуволна

Уровень компаратора

Зондирующий импульс

Сигнал

Шум

Шум

Р

Шум

Шум

исунок 3.2. Осциллограмма сигнала, полученного при замерах.

На рисунке 3.1 представлена осциллограмма сигнала расходомера-счетчика ультразвукового портативного «ВЗЛЕТ ПР», полученная при измерении расхода на трубопроводах с чистой внутренней поверхностью, без отложений. На графике присутствуют две группы сигналов:

- зондирующий импульс, посылаемый излучателем расходомера;

- отраженный сигнал, характеризующий величину расхода жидкости.

На рисунке 3.2 представлена осциллограмма сигнала расходомера-счетчика ультразвукового портативного «ВЗЛЕТ ПР», полученная при измерении расхода на трубопроводах тепломагистрали №2 тепловых сетей поселка Инской. На графике хорошо заметны:

- зондирующий импульс, посылаемый излучателем расходомера;

- отраженный сигнал, характеризующий величину расхода жидкости;

- импульсы «шума».

Импульсы «шума» появляются в случаях:

- отложений на внутренних стенках труб теплосетей,

- появления коррозии внутренних стенок труб теплосетей,

- наличия мелких внутренних дефектов стенки трубы.

Конкретизировать причины возникновения «шума» на осциллограмме можно вскрыв трубопроводы в неотопительный период.

Рисунок 3.3. Осциллограммы сигналов расходомера «ВЗЛЕТ ПР»

4. Разработка мероприятий по уменьшению потерь давления в тепломагистрали №2

Отложения на стенках устройств осадка в виде твердого и трудноудаляемого слоя из-за содержания в воде минеральных солей (преимущественно магния и кальция) – наиболее распространенная проблема, с которой сталкиваются в промышленности и в быту. В результате сужения внутреннего диаметра труб и уменьшения теплопроводности ухудшаются условия теплообмена. С течением времени энергетические потери могут составлять 60%.

Проблемы, связанные с образованием накипи решаются с использованием как химических, так и физических (безреагентных) методов. Использование химического метода связано с высокими материальными затратами и проблемами утилизации используемых в процессе чистки реагентов (чаще всего кислот). Из физических методов практическое применение получили магнитный, электромагнитный, ультразвуковой методы обработки воды.

Впервые широко начали применять магнитную обработку воды (МОВ) для предотвращения накипеобразования около 50 лет назад в Бельгии. С тех пор этот метод нашел широкое применение во многих странах мира, в том числе таких передовых, как Япония, США, Германия и др. В СССР состоялись 4 научно-практические конференции по использованию этого метода в различных отраслях народного хозяйства, причем не только для предотвращения накипи. До перестроечного периода Московским заводом им. Войкова выпущено более 500 000 аппаратов для магнитной обработки воды. Последние 10-15 лет использование этого метода существенно сократилось из-за отсутствия финансирования у потребителей, закрытия Московского завода им. Войкова по экологическим причинам. Однако последние 2-3 года началось оживление в этом направлении, связанное с ростом производства в стране, существенным повышением цен на химические реагенты, которые используются для умягчения воды, созданием высокоэнергетических магнитов, на порядок превосходящих по своим свойствам ранее применявшиеся для этих целей.

Разработанная гидромагнитная система (ГМС) основана на циклическом воздействии на воду, подаваемую в теплообменные аппараты магнитным полем заданной конфигурации, создаваемым высокоэнергетическими магнитами типа Sm-Zr-Fe-Co-Cu (до 600К) и Nd-R-Fe-Co-Cu (до 450 К). Конструктивно ГМС состоят, как правило, из корпуса на основе магнитного материала, служащего магнитопроводом, и магнитного элемента. Магнитный элемент представляет собой тонкостенную трубу из стали, внутри которой расположены определенным образом ориентированные постоянные магниты и полюсные элементы. На концах трубы расположены конусные наконечники, снабженные центрирующими элементами, соединенные с помощью аргонно-дуговой сварки. Наконечники и центрирующие элементы также выполнены из нержавеющей стали. Такое исполнение магнитного элемента, а именно, с использованием высокоэнергетических магнитов, которые сохраняют свои магнитные свойства неограниченно долгое время, если их не перегревать выше допустимой температуры и оболочки из нержавеющей стали, позволяют увеличить ресурс работы до 20 лет и более. Магнитный элемент расположен внутри, как правило, цилиндрического корпуса с кольцевым зазором, площадь поперечного сечения которого не меньше площади проходного сечения подводящего и отводящего трубопроводов, что не приводит к сколько-нибудь существенному падению давления воды на выходе ГМС.

Под действием магнитного поля в рабочем объеме изменяются физические свойства воды, протекающей через гидромагнитную систему, содержащиеся в ней силикаты, магниевые и кальциевые соли теряют способность формироваться в виде плотного камня и выделяются (особенно после подогрева) в виде легко удаляемого шлама, обычно удаляемого потоком воды и скапливающегося в грязевиках или отстойниках. Кроме того, обработанная таким образом вода разбивает и удаляет уже отложившуюся накипь и препятствует в дальнейшем ее образованию. Оптимальный интервал скоростей движения потока для ГМС составляет 0,5 ÷ 4,0 м/с.