Диссертация (Разработка математических и компьютерных моделей переноса тепла, массы, импульса для систем тепло- и водоснабжения), страница 7

Общее количествоводы, прокачиваемой насосами, составляет 70000 т/час. При этом, на ГР − 1,2наблюдается значительное понижение уровня в чашах, а в ГР − 3,4,5,6 − перелив.Для того чтобы установить равновесие в чашах градирен, на модели былопроведено прикрытие отдельных задвижек. В связи с чем, расход воды в моделиуменьшился до 45000 т/час. В реальной цирксистеме при этом же составе оборудования общий расход равен 42000 т/час. Данный расход устанавливается пу-38тем прикрытия тех же, что и в модели, задвижек с целью недопущения перекосовуровней воды в чашах. Следовательно, осуществляя одинаковые операции на реальной системе и в модели, получаем практически одинаковый результат, чемподтверждается указанная выше точность идентификции.По результатам исследований были сформулированны следующие выводы.Ввиду прикрытия задвижек для недопущения перекосов расхода на правойи левой частях цирксистемы ее расход уменьшается почти на 1/3 (с 70000 т/часдо 42000 т/час).

В связи с чем наблюдается перерасход электроэнергии, в видутого, что работа насосов связана с преодолением искусственно созданных сопротивлений.Такое состояние объясняется значительным различием проектных расходов ГР − 1,2 и 3,4,5,6. Число сопел на ГР − 1,2 составляет 1472 шт., а на ГР −3,4,5,6 − 10242 шт. Отсюда следует, что ГР − 1,2 представляют существенно большие сопротивления течению жидкости, чем ГР − 3,4,5,6. Отметим, чтона всасе насосов условия для градирен практически одинаковы. Поэтому, болеемощные насосы ЦН − 5а,б (см. рис.

2.13), расход которых составляет около 10000т/час, выкачивая воду из чаш ГР − 1,2, сбрасывают её в ГР − 3,4,5,6 (то есть туда, где сопротивление меньше), создавая таким путем отмеченные выше перекосырасходов в цирксистеме.Прикрытие задвижек 1, 2, 3, 4 с целью устранения перекосов создает существенные проблемы в работе насосов ЦН−2, ЦН−5, ЦН−7 по причине того, чтозатруднены условия поступления воды от ГР − 1,2, а также ввиду малого диаметра труб (Ø 800) в районе этих насосов.

В связи с чем, давление на входе насосов ЦН − 2,5,7 приближается к – 4 м, как по расчетам на модели, так и согласноэкспериментальным данным. Такое давление является критическим, и можетприводить к срыву в работе насосов из-за кавитационных явлений (что и наблюдается в реальной цирксистеме).Для цирксистемы ТОТЭЦ на компьютерной модели просчитаны различныеварианты реконструкции для увеличения расхода и охлаждающей способности.39Главные проблемы данной цирксистемы заключаются в перекосах потока циркводы правой и левой ее половин. Эти перекосы связаны несимметрией сопротивлений правой и левой частей цирксистемы (по градирням), существенно отличающейся мощностью насосов, различием в сечениях напорных и сбросных трубопроводов, например, зауженное сечение Ø 800 мм в районе насосов ЦН − 5,имеющих наибольшую мощность.

Эти проблемы были заложены уже на этапепроектирования и (или) строительства и они не являются следствием неправильной эксплуатации оборудования. Целью реконструкции является разработка такого варианта цирксистемы, который позволил бы повысить расход воды до 60 − 65т/час. Причем, при использовании существующего оборудования перестроениясхемы должны быть минимальными.В результате анализа множества вариантов реконструкции был рассмотренвариант, в котором достигается максимальный эффект. То есть, это идеальный вариант, к которому можно приближаться, уменьшая объем реконструкции и определяя в итоге оптимальный вариант.

Таким вариантом был следующий (рис. 2.14).Все четыре ветки имеющихся трубопроводов применять как всасывающие (трубопроводы I, II, III, IV), а как сбросной применить новый трубопровод V (Ø 2200мм). Расчёт производился для системы с паспортными данными оборудования.Расчётные данные позволяют заключить, что расход в цирксистеме будетсоставлять 64498 т/час. Данный расход практически совпадает с расчетным дляцирксистем с паспортным оборудованием.

Причем расход на ГР − 1,2 составляет14916 т/час. Этот расход данные градирни не смогут обеспечить ввиду недостаточнного количества сопел − по 738 штук на градирню. В результате будет происходить перелив жидкости через их стояки градирен, и она будет недоохлаждаться. Устранить данный недостаток, как будет указано далее, можно если разделить цирксистему на две независимые системы, используя задвижки междуТГ − 1 и ТГ − 2. В данном варианте работы расход через ГР − 3,4,5,6 будет 50082т/час. На рисунке 2.15 приведён вариант цирксистемы для трёх трубопроводов (I,II, III) и одного сбросного (IV). Здесь используется лишь трубопроводы, имеющиеся в цирксистеме. Сначала рассмотрим вариант расчета, в котором циркси-40стема разделена на две половины с помощью перекрытия задвижек 1,2,3,4.

Приэтом правая подсистема (градирни 1,2) не подвергается реконструкции (соотношение труб − два всасывающих и два сбросных).Анализ результатов приводит к заключению, что расход насосов будет64518 т/час. Следовательно, данный вариант весьма эффективен. Но его главнымнедостатком является отсутствие резерва по сбросным трубопроводам, что приводит к уменьшению маневренности (при выводе градирен на ремонт) из − за того, что система разделена на две подсистемы.Следующий расчет был проведён для варианта реконструкции цирксистемыс соотношением трубопроводов три всасывающих – один сбросной, без разделения её на две подсистемы (рис.

2.15). Анализ расчётов приводит к заключениюо том, что суммарный расход (64009 т/час) по сравнению с предыдущим вариантом почти не изменился. Расход через градирни 1,2 несколько уменьшился 12382т/час против 12900 т/час (предыдущий вариант). Несколько ухудшилось положение на всасе всех насосов и особенно ЦН − 5 (−1,5 м). Недостаток варианта,как и предыдущего в том, что здесь также отсутствует резервный сбросной трубопровод.Анализ рассмотренных выше вариантов реконструкции показал, что наилучшим (радикальным) является вариант, когда четыре трубопровода являютсявсасывающими и один сбросной (рис. 2.14). Вторым, несколько менее эффективным, является вариант с тремя всасывающими и одним сбросным (рис.

2.15). Однако как в первом, так и во втором варианте, необходимо предусмотреть резервный сбросный трубопровод, без которого невозможна работа цирксистемы.В результате выполненых исследований можно заключить, что в цирксистеме ТоТЭЦ (и аналогичных ей, например, цирксистема НовокуйбышевскойТЭЦ − 2) всасывающие и напорные трубопроводы по их количеству и по диаметрам не должны быть равнозначными.

Это связано с тем, что давление в напорныхтрубопроводах в несколько раз может превышать давление во всасывающих, адавление на всасе насосов вообще отрицательное. На всасе насосов единственнымподпором является уровень жидкости в емкостях градирен, от которого зависит(новый) сбросной VРис. 2.14. Состав оборудования: четыре всасывающих трубопровода I, II, III, VI и один41сбросной VIРис. 2.15. Частичная реконструкция.

Три всасывающих трубопровода I, II, III и один4243устойчивая работа насосов. Поэтому для цирксистемы ТоТЭЦ основной сдерживающий фактор это недостаточная пропускная способность всасывающих трубопроводов, а также малый подпор (высота расположения чаш градирен недостаточна или мал уровень жидкости в них).Вычислительные эксперименты на модели показали, что при данных диаметрах всасывающих трубопроводов существует некоторый предельный расход,превышение которого нельзя получить увеличением числа и мощности насосов. Вчастности, был просчитан вариант, когда мощности насосов ЦН − 5,7,8 былиуменьшены в два раза и общий расход в цирксистеме при этом практически неизменился.Был выполнен также расчет, связанный с уменьшением мощности отдельных насосов или их группы. При уменьшении мощности одного насоса (например, ЦН − 5) расход через соответствующий конденсатор уменьшается, однако вна ту же самую величину увеличивается расход через другие насосы.

Из этогоможно заключит, что данная система является самонастраивающейся. Разумеется,самонастройка системы с сохранением неизменного расхода может наблюдатьсялишь в определенных рамках, а именно лишь в тех пределах, насколько сдерживаются расходные характеристики насосов из-за недостаточной пропускной способности всасывающих труб. Конечно, если значительно уменьшить мощностьотдельных насосов (или отключить их), то, начиная с определенного предела расходные характеристики цирксистемы будут уменьшаться.

При этом никаким увеличением мощности циркнасосов при неизменных всасывающих трубопроводахневозможно получить увеличение общего расхода в цирксистеме, так как увеличение их расхода (если не будет наблюдаться срыв насосов из-за кавитационныхявлений на всасе) неизбежно повлечет уменьшение расхода других параллельноприсоединенных насосов ввиду того, что пропускная способность данной системы трубопроводов уже является предельной.Полученные результаты заставляют сделать вывод о том, что при существующих диаметрах двух всасывающих трубопроводов цирксистемы ТоТЭЦ мощности всех насосов оказываются завышенными – возможности всасывающих тру-44бопроводов недостаточны для обеспечения номинальных расходных характеристик циркнасосов.

Тем более они оказываются завышенными, после того как спомощью задвижек производится уравновешивание уровней жидкости в емкостяхлевой и правой сторон, в результате которого расход в цирксистеме падает с70000 до 45000 т/час. В этом случае значительную часть своей мощности насосызатрачивают на преодоление сопротивлений, созданных прикрытыми задвижками.2.5. Использование компьютерной модели для исследования совместной работы насосов с регулируемым и нерегулируемым приводомВ настоящем разделе приведены результаты исследований на компьютерной модели совместной работы параллельно соединенных насосов с регулируемым и нерегулируемым приводом.

Получена кривая экономии мощности, характеризующая расход насоса с регулируемым приводом, работающего в группе нерегулируемых насосов.В практике эксплуатации теплосетей известно, что в ряде случаев значительная доля напора насосов, гасится на регулирующих задвижках. Такая ситуация обусловлена тем, что рабочее давление на различных тепловыводах, запитываемых от одного коллектора, может быть неодинаковым. К тому же, в номенклатуре выпускаемых насосов не всегда оказывается возможным найти насосы с требуемой в каждом конкретном случае подачей. Так же при закладке диаметровтруб на этапе проектирования расчетный расход часто принимают с коэффициентом запаса, что еще более усугубляет ситуацию.