Wykład 3C

PRACA WIELU ŹRÓDEŁ NA WSPÓLNĄ SIEĆ CIEPŁOWNICZĄ

Rozpatrywany model: LPH- linia podziału hydraulicznego

ECI ECII

podział hydrauliczny

W określonych przekrojach poprzecznych tworzy się linia podziału hydraulicznego LPH O zasięgu hydraulicznym ECI i ECII decydują:

• wysokość podnoszenia pomp w ECI i ECII, • stosunki oporności odcinków sieci ciepłowniczych w poszczególnych strefach, • rozkład obciążeń hydraulicznych wzdłuż magistral.

Regulując wartości ∆H_p^I i ∆H_p^II można przesuwać położenie LPH i zasięg EC dostosowując ją do mocy poszczególnych źródeł. Sumaryczne natężenie przepływu wody sieciowej jest sumą natężenia przepływu wody w węzłach. Przy stosowaniu regulacji jakościowej w węzłach instaluje się regulatory stałego przepływu. W tym przypadku gdy ∆H_dysp > ∆H _dysp^min bez względu na położenie LPH węzły otrzymają stały strumień wody sieciowej.

ECI
ECII Często przy rozciętych sieciach łączy się strefy na przewodach powrotnych w celu uzupełniania ubytków i utrzymywania ciśnienia statycznego.

Jeżeli w przewodach powrotnych lub zasilających znajdują się przepompownie to przy

martwy odcinek sieci przy wyznaczaniu LPH sumuje się wysokości Przypadek szczególny

podnoszenia pomp zgodnie z kierunkami przepływu . strefa A strefa B

∆H_p Rozkład ciśnień

w sieci

symetria hydrauliczna

przewodów zasilających

L i powrotnych

.

Jeżeli w przewodach

Powrotnych lub

zasilających znajdują

się przepompownie

to przy wyznaczaniu

linii podziału sumuje

się wysokości podnoszenia

pomp zgodnie z kierunkami

K przepływu.

Ogólny algorytm obliczania takiej sieci wygląda następująco:

Magistrale pierścieniowe można traktować jako szczególny przypadek

sieci zasilanych z dwóch źródeł , z przepompowni o jednakowych wy-

sokościach podnoszenia , czyli gdy ∆H_A= ∆H_B więc ∆ ( ∆H_{A - B} ) = 0

Jeśli oporności linii zasilających i powrotnych nie są symetryczne w wyniku

że T_z ≠ T_p czy k_z ≠ k_p lub D_z ≠ D_p bądź istnieją duże nieszczelności w systemie

(G_z ≠ G_p) linie podziału na zasileniu i powrocie mogą znajdować się na różnych odcinkach. Przypadki te ilustrują rysunki:

Lp_powrocie Lp_zasileniu

∆H_A ∆H_B

L

Model sieci pierścieniowej można zastąpić

układem równoważnym:

H_A

H_A H_A

Problem IV SIECI PIERŚCIENIOWE BEZ REGULATORÓW PRZEPŁYWU W WĘZŁACH

Założenia: a) węzły nie posiadają regulatorów przepływu, b) znane są oporności docinków r_i i węzłów, c) znany jest przepływ w magistrali najwyższego rzędu zasilającej pierścień oraz ciśnienie dyspozycyjne w punkcie zasilania.

Model sieci:

G

G₁

0 I 1

G_IV IV G_II II

• 
  G_III 2

III

G₃ G₂

Tak Nie

Tak Nie

Wykład 3C/str 4

UDERZENIE HYDRAULICZNE W SIECIACH CIEPŁOWNICZYCH

Uderzenie hydrauliczne (HU) jest to szybkozmienny ciśnieniowy przepływ cieczy w rurociągu w którym występują nagłe wahania ciśnień i przepływów w dowolnym przekroju poprzecznym. W trakcie UH ciśnienia statyczne mogą znacznie przekroczyć ciśnienia dopuszczalne i wywołać trwałe odkształcenia rur lub armatury. Dlatego też projektując instalacje rurowe należy przewidywać możliwe wzrosty ciśnień i stosować takie zabezpieczenia które ograniczą ich występowanie oraz ograniczą ewentualny zasięg zniszczeń i uszkodzeń. Prawdopodobieństwo występowania UH w sieciach ciepłowniczych wzrast z powodu:

• wzrostu jednostkowych mocy źródeł i wprowadzania długich magistral o dużych średnicach i licznych przepompowniach,

• wyposażania sieci ciepłowniczych w liczne elementy regulacji automatycznej z siłownikami sterowanymi programami nadrzędnymi,

• stosowania w przepompowniach automatycznych układów przeciwkawitacyjnego wyłączania pomp obiegowych dużych mocy, bądź uruchomienia pompy przy otwartej zasuwie na przewodzie tłocznym

• stosowania kotów szczytowych dużych mocy z obiegami „zmieszania zimnego” - w punktach mieszania występuje potencjalna możliwość powstawania UH w chwilach gdy w kotle następuję odparowanie wody:

UH

ZR

Uruchamianie zespołów pompowych dużych mocy; podczas postoju pompy w rurociągu tłocznym panuje ciśnienia statyczne o wysokości zależnej od ciśnienia hydrostatycznego lub pracy pomp stabilizujących ciśnienia w sieci. Uruchomienie pompy przy otwartej zasuwie ze względu na szybki rozruch pompy powoduje gwałtowny wzrost obciążenia hydrodynamicznego wirnika- nadmierne przeciążenia łopatek wirnika oraz szybkie przemieszczanie się czoła uruchamianego strumienia w króćcu tłocznym wywołując UH.

∆p

V₁ V₂ V_stop

Należy więc uruchamiać system przy zamkniętej zasuwie tłocznej wtedy wirnik pompy uruchamia ciecz znajdującą się w pompie przy nikłym obciążeniu łopatek. Po uzyskaniu pełnych obrotów stopniowo otwiera się zasuwę zwiększając wydajność pompy. Przy wyłączaniu pompy zjawisko przebiega odwrotnie- pompa zamienia się w turbinę gdy proces ten przebiega gwałtownie.

W przypadku pierwszym wykres ciśnienia zarejestrowany przez szybki manometr jest następujący:

p_t

∆p_u

p_o

τ

W przypadku sieci ciepłowniczej należy rozpatrzyć układ:

A

K B

A B

W przypadku powolnego zamykania zaworu K powstanie rozkład ciśnień statycznych w sieci jak na rys:

∆p

∆p_u

L

P_s

Rozkład ciśnień przed zaworem K przy jego szybkim zamykaniu będzie identyczny jak na rysunku dotyczącym pompy, wystąpi UH przy wzrastającym ciśnieniu w przewodzie. Natomiast za zaworem K przebieg zmian ciśnienia będzie malejący, ciśnienie statyczne może spaść poniżej ciśnienia wrzenia i wtedy wystąpi rozwinięte zjawisko kawitacji, co z uwagi na zakres temperatur wody sieciowej jest wysoce prawdopodobne:

∆p

p_o

p_k

p_wrzenia

τ

okresy w których wystąpią stany kawitacyjne

ECI

ECII

ECI - zasięg maksymalny

ECII - maksymalny zasięg

Obszar możliwej regulacji

czy konkurencji

H_A

H_B

A

B

1

2

3

Baza danych

Zakłada się natężenia przepływu G_i w odcinkach magistrali,

Zgodnie z I pr. Kirchoffa:

Oblicza się spadki ciśnienia ∆p_i w oparciu o II pr. Kirchoffa dla każdego obiegu : ∑ rG² =0

Jeżeli podział wody (LP) nastąpił w punkcie K to

r_IG_I² + r_IIG_II² - r_IIIG_III² - r_IVG_IV² - ∆H_pρg = ∆p

przy czym : ∆H_p= H_A- H_B

∆G< ∆G_gr

_{Tak Nie}

Drukuj

STOP

G_i^*= G_i+∆G

P

Baza danych

Zakłada się punkt podziału np. w węźle 3 oraz udział α strumienia wody dopływającej do węzła 3 z odcinka III czyli: G₃ = G_IV + G_III

α = G_III/ G₃ więc G_IV/G₃ = 1-α

Oblicza się oporności:

r⁺ = r_{0 - I - II - III - 3}; r ^-= r_{0 - IV - 3}

Jeżeli do węzła 3 woda dopływa jednocześnie z dwóch odcinków III i IV to sumując opory tego węzła z oporami Ii i III odcinka do obliczeń wprowadza się zastępczy opór węzła 3 równy:

przy sumowaniu z r_III r_3z⁺ = r₃ / α² ; przy sumowaniu z r_3z^- r^-_3z = r₃ / (1- α )²

Znajduje się sumaryczne natężenia przepływu w pierścieniu:

∆p - cisnienie dysp.

Oblicza się dla wszystkich odcinków magistrali;

Sprawdza się∑ r G²= 0 dla wszystkich pierścieni gdy:

r_IG_I² + r_IIG_II² + r_IIIG_III² > r_IVG_IV² obniża się wartość α lub zmienia się punkt podziału, przy odwrotnej nierówności zwiększa się α

∆α> ∆α_gr

α*

Drukuj -- Stop

K

P

P

UH

p_dopuszczalne

P

rozkład ciśnień statycznych po zamknięciu zaworu K

Zmienność ciśnienia za zaworem K

---