Диссертация (Разработка математических и компьютерных моделей переноса тепла, массы, импульса для систем тепло- и водоснабжения), страница 9

Поэтому можно построить зависимостьэкономии мощности от расхода насоса.Конкретный пример такой кривой дан на рис. 2.21. Зависимость построенадля системы из шести параллельно содинённых насосов СЭ-2500-130, один из которых с регулируемым приводом. Расчеты выполнялись на компьютерной моделитепловой сети Самарской ТЭЦ.N,кВтQ, т часРис. 2.21.

График экономии мощности  N от расхода регулируемого насоса52В таблицах 1, 2 даны результаты расчетов, полученных для двух вариантоврегулирования – задвижкой (табл. 2.1) и путем использования регулируемогопривода (табл. 2.2). Параметром регулирования являлось давление на выходномтрубопроводе, которое принималось неизменным и равным 145 м вод. ст.Таблица 2.1Регулирование задвижкойФактиче-ПолезнаяПолнаяскоемощ-мощ-количествоность,ность,об/ мин.кВткВтНапор Напор до Рас-ПотериОбщийна вхо- задвижки, ход, мощности расход вде, ммм3/часна за-сети,движке,м3/часкВт30009711197562761641715210603000119314175324423166242157030001225160049198307248522110300010321600471523686642256030001207106331018056820010Таблица 2.2Регулирование числом оборотов приводаФактическоеПолезнаяПолнаяколичествомощность,мощность,об/ мин.кВткВтНапор Напор Раснанаход,Эко-номия расход ввходе, выхо- м3/час мощмде, мОбщийности,сети,м3/часкВт1040404482561471680715210601160570739531462317624215701330787111549146306848522110148097115364714636786422560860391426314617956820010Анализ результатов позволяет сделать вывод, что наибольшая экономиямощности наблюдается в диапазоне расходов от 500 до 2500 т/час.53Результаты выполненных в настоящей работе исследований качественно согласуются с данными, полученными в публикации [59] применительно к насосамтипа 14НДс.Регулирование расхода (задвижкой или регулируемым приводом) при неизменном напоре на коллекторе, объединяющем трубопроводы параллельно соединённых насосов, может выполняться лишь на одном из них.

При этом диапазонрегулирования ограничивается максимальным расходом через насос, выполняющий регулирование. Если колебания расхода, превышают эту величину, следуетлибо выключать один нерегулируемый насос (при понижении расхода в сети ) либо включать дополнительный нерегулируемый (при повышении расхода в сети)насос. Дальнейшее регулирование расхода выполняется насосом с регулируемымприводом.54Глава 3. Компьютерная модель объединенной теплосетицентрализованного теплоснабжения г.

СамараВ настоящем разделе приведены исследования, выполненные на объединённой модели тепловой сети г. Самара, включающей локальные тепловые сетиот СамТЭЦ, БТЭЦ, СамГРЭС, Центральной и Привокзальной отопительной котельной. С помощью модели можно определять скорости, расходы и давления теплоносителя на любых участках теплосети. На основе выполнения многовариантных расчетов выданы рекомендации по регулировке теплосети, по составлениюпланов реконструкции и построению новых её участков. Приведены также некоторые заключения, характерные и для ряда других сложных многокольцевых трубопроводных сетей (водопроводов, нефтепроводов и проч.).Теплосети от перечисленных выше источников теплоты объединены в единую гидравлическую систему, однако их функционирование в настоящее времявыполняется независисмо друг от друга путем разделения с помощью перекрытыхзадвижек. Такой режим работы связан с тем, что их объединение приведет к разбалансировке параметров работы, в результате могут возникать проблемы, связанные с недостаточным располагаемым перепадом давлений, с повышеннымдавлением в обратных трубопроводах, с разрегулировкой теплосетей (несоответствием расчетных и действительных расходов теплоносителей у потребителей).Так как теплосети крупных городов представляют сложные многокольцевые разветвленные системы, то предсказать заранее участки объединенной теплосети, гдемогут возникать указанные проблемы, без выполнения соответствующих расчетовна компьютерной модели весьма затруднительно.В основе компьютерной модели лежит теория гидравлических сетей,имеющая некоторые общие физико – математические положения с теорией электрических цепей.

В качестве основного математического аппарата применяютсятеория графов, алгебра матриц и векторов. Компьютерная модель позволяет имитировать протекающие в трубопроводных системах гидравлические процессы,принимая их как единые гидравлические сети.55Для создания компьютерной модели используется следующая информацияо тепловой сети – длины и диаметры труб, их шероховатость, состояние задвижек,отметки высот расположения оборудования, стоки и притоки среды, характеристики насосов и прочее. Таким образом создается модель, имеющая паспортныехарактеристики.

Но реальные характеристики системы могут значительно отличаться от паспортных. Чтобы максимально приблизить модель к реальной сетивыполняется её идентификация. Для чего используются экспериментально полученные расходы и давления в различных точках сети. В результате идентификации сопротивления участков модели изменяют так, чтобы определяемые из расчета результаты наименее отличались от экспериментальных данных.

Процессидентификации модели автоматизирован.После завершения идентификации компьютерная модель оказывается наиболее приближенной к реальной теплосети. Она позволяет выполнять расчетылюбого числа вариантов работы – определять её текущее состояние, находитьпричины малого располагаемого перепада, высоких давлений в обратных магистралях, находить участки, где происходят максимальные потери напора, определять затраты электроэнергии на перемещение и прочее. Преимущество моделисостоит в возможности выполнения изменений в сети для устранения существующих проблем (изменение диаметров труб, закрытие задвижек, смена характеристик насосов и др.), что позволяет принять меры связанные с изменением текущего режима, а также принимать оптимальные варианты реконструкции.

Модельпозволяет проводить проектирование новых участков сети или тепловыводов.Теплосети, питаемые от ТЭЦ и котельных, являются сложными гидравлическими системами. При их эксплуатации главными проблемами являются: малыйрасполагаемый перепад давления, высокое давление в обратной трубе, неотрегулированность сети и прочее. Их причинами являются: повышенный расход воды,малые диаметры труб, уменьшение диаметров, связанное с отложениями на внутренних поверхностях, перекрытие задвижек в точках сети, где большие скороститечения среды, «паразитные» циркуляции и прочее.

Эффективным инструментомдля достоверного определения этих причин являются компьютерные модели, по-56зволяющие воспроизводить гидравлические режимы работы, рассматривая их какединые системы (учитывая любое количество кольцевых структур).Прежде чем переходить к рассмотрению компьютерной модели объединенной теплосети г. Самара, рассмотрим сначала модели каждого из перечисленныхвыше источников теплоты (СамТЭЦ, БТЭЦ, СамГРЭС, ЦОК, ПОК), проведеманализ текущего состояния теплосети с указанием причин имеющихся проблем ипутей их решения, а также выполним оценку возможностей принятия дополнительной перспективной нагрузки по каждому отдельному теплоисточнику.3.1.

Компьютерная модель теплосети от Самарской ТЭЦПринципиальная схема части теплосети г. Самара, запитываемой от Самарской ТЭЦ , дана на рис. 3.1. Три вывода СамТЭЦ имеют общую нагрузку около17040 т/час (первый вывод − 7760 т/час, второй − 4600 т/час, третий 4640т/час). Отметка высоты станции 75 м. Установленная тепловая мощность составляет 1500 Гкал/час. Большая длина трубопроводов (около 10 км − первый и третий выводы и около 6 км − второй) и недостаточный их диаметр, приводит на отдельных участках тепловыводов к недостаточному располагаемому перепаду давлений, в связи с чем, необходимо использовать повысительные насосные НС − 12на первом и НС − 11 на третьем выводах. Повышенные давления в обратных трубопроводах (60 м и более) имеют место на пониженных участках Приволжскогомикрорайона, в районе Самарского государственного университета, и загороднойбольницы.На рис 3.1 − 3.6 приведены эпюры, полученных на модели давлений дляразличных путей (ответвлений) тепловыводов.

Из их анализа следует что:1.Относительно первого и третьего выводов (рис. 3.2, 3.5, 3.6) можнозаключить, что здесь практически исчерпаны резервы по мощности повысительных насосов НС − 11 и НС − 12, т. к. они работают на пределе величин по пьезометрическому давлению в прямом трубопроводе (около 240 м). Выход здесь мо-57жет быть следующий − реконструкция трубопровода на участке первого выводаот НС − 12 до К − 30 длиной 1,5 км с Ø 800 до Ø 1200 (либо установка дополнительного трубопровода Ø 800). Это мероприятие позволит поднять располагаемый перепад на 30 м.

Кроме того необходимо реконструировать участок трубопроводов третьего вывода от НС − 11 до К − 45 длиной 3 км с Ø 800 до Ø 1200,что позволит повысить располагаемый перепад на 50 м. Только после проведенияуказанных реконструкций можно рассчитывать на существенное увеличение нагрузки на первом и третьем выводах.2.В значительно более благоприятных условиях работает второй выводСамТЭЦ (рис. 3.3, 3.4). Это связано с относительно небольшой нагрузкой на входе (G = 4600 т/час) и почти в 2 раза меньшими, чем на первом и третьем выводахдлинами трубопроводов (3 − 6 км) при достаточно больших диаметрах.