Надійність теплових мереж оцінюється показником надійності Ясіст (0, величина якого повинна бути не менше встановленого рів-ня. Так як з ростом системи збиток, пов'язаний з аваріями, прогресив-но зростає, тому для оольше систем рівень надійності устанавли-
ють вище. Питання про оптимальний рівень надійності систем тепло-постачання в даний час не вирішено. Попередньо рівень на-надійності систем теплопостачання від квартальних котелень і район-них теплових станцій можна приймати не нижче 0,85, а від ТЕЦ - не нижче 0,90. Такий порівняно невисокий рівень надійності пояснити-ється великими значеннями параметра потоку відмов елементів тепло-вих мереж.
З розгляду формули (10.21) випливає, що надійність залежить від параметра потоку відмов елементів теплових мереж зі, величини системи, розрахункового значення часу t і величини відносної теп-ловой навантаження, що відключається при аварійних ситуаціях на мережах.
Розрахункове значення параметра зі для елементів теплових мереж, ко-торие запроектовані і побудовані відповідно до чинних нор-мам, є величиною досить стійкою. зниження параметра <0 можно добиться путем применения более совершенных материалов и конструкций теплопроводов и оборудования сетей, возможность исполь-зования которых связана с общим техническим прогрессом. При проек-тировании параметр to следует закладывать с учетом прогноза при-менения более совершенных элементов систем теплоснабжения на расчетный период. Следовательно, при обосновании схемы тепловых се-тей в процессе проектирования параметр со является величиной задан-ной и определяющей надежность нерезервированных систем.
За розрахункове значення часу t приймають тривалість обігрівач-ного сезону.
Таким чином, у проектувальника є такі засоби по-щення надійності системи:
1) секціонування, в результаті якого зменшується щодо відповідності-ва величина відключається навантаження ЛQJQ,
2) резервування, за допомогою якого зменшується число аварій-них ситуацій I.
При секціонуванні, пов'язаному зі збільшенням числа відключаю-чих пристроїв, потрібно менше додаткових капітальних вкладений-ний, тому воно повинно застосовуватися в першу чергу. При цьому сле-дует відзначити, що зі збільшенням числа засувок (елементів) теплової мережі збільшується і кількість аварійних ситуацій, внаслідок чого на-надійності знижується. Однак ефект від зниження величини відключати-мій навантаження при відмовах значно більше, що в підсумку призводить до підвищення надійності системи.
Резервування теплових мереж здійснюють шляхом будівництва перемичок між магістралями, т. Е. Шляхом їх кільцювання.
При кільцюванні застосовують двотрубні іперемьічкі для розділу-ного кільцювання прямого та зворотного трубопроводів. У МІСД ім. В. В. Куй-Бишева була запропонована і розроблена нова система теплоснабже-ня з кільцюванням магістралей однотрубними перемичками, які можуть резервувати і подає, і зворотний лінії. При влаштуванні однотрубних перемичок скорочуються капіталовкладення в теплову мережу.
Необхідна ступінь кільцювання, т. Е. Частка резервованої частини теплової мережі, повинна визначатися в результаті розрахунку надійності з задоволенням заданого рівня.
Резервувати теплопроводи можна шляхом дублювання як пода-нього, так і зворотної лінії. Але такий метод підвищення надійності вимагає невиправдано великих капітальних вкладень. У МІСД ім. В. В. Куйбишева була запропонована і розроблена трехтрубного система теплопостачання, яка в ряді випадків виявляється економічніше коли-цевой.
Розрахунок надійності теплової мережі ведуть в два етапи. На першому ця-
пе обґрунтовується необхідний структурний резерв, на другому -ре-резерв пропускної здатності (потужності) мережі.
На першому етапі розрахунку надійності враховують тільки ті еле-ти, ремонт яких довший допустимого перерви в теплоснабже-ванні, тому труби і арматура малих діаметрів не повинні враховувати-тися при розрахунку системи (попередньо Тдоп = 5 ч, що відпо-яття трубі діаметром 200 мм).
При розрахунку надійності слід перенумерувати всі елементи теплової мережі, відмови яких призводять до відключення споживачів, визначити Недовідпуск тепла, пов'язані з відключенням споживачів, і розрахувати показник надійності системи. При розрахунку показника надійності Rcuci (t) необхідно знати шг всіх елементів і розрахунковий час t. Недовідпуск тепла AQj для різних станів систем визна-ділячи за прийнятою схемою мережі без гідравлічних розрахунків і розрахунків потокорозподілу.
Для невеликих нерезервованих систем отримана величина /? Сист (0 може виявитися достатньою, тоді на цьому розрахунок надійності закінчується.
Другий етап полягає в розрахунку резерву діаметрів трубопроводів для найбільш несприятливих аварійних ситуацій. Такі ситуації связа-ни з відключенням головних елементів. В результаті цих розрахунків все Невідключені споживачі повинні отримувати в будь-якій аварійній ситу-ації не менше лімітованого кількості тепла.
Розрахуємо надійність нерезервованої теплової мережі при сум-Марн тепловим навантаженням 1000 МВт. Ця мережа забезпечує Теплоснаб-ються району розміром 5X4 км, на території якого розташовано 20 зосереджених споживачів. Теплове навантаження кожного вузла сос-тавляет 50 МВт. Схема мережі показана на рис. 10.3 (перемичка в цьому розрахунку не враховується).
При розрахунку надійності приймемо такі вихідні дані: сот = = 0,1 1 / км-год - для теплопроводів; З3 = 0,002 1 / рік - для засувок, час ^ = 0,56 року (тривалість опалювального періоду 205 днів).
Число можливих аварійних ситуацій (вважаючи, що ТЕЦ располо-дружина в безпосередній близькості від мережі), пов'язаних з відключенням ділянок теплопроводів, становить 10. Протяжність подавальних і зворотних ліній кожної ділянки, включаючи відгалуження до теплових уз-лам, становить 4 км.
Число аварійних ситуацій, пов'язаних з відмовами вузлів секційні-ючий засувок, становить вісім плюс відмова головного вузла засувок. Та-ким чином, загальне число розглядали-ваних аварійних ситуацій становить 19.
Розрахуємо значення параметра по-струму відмов для елементів мережі.
1. Для ділянок теплопроводів, включаючи відгалуження до вузловим потре-вачів:
2 Для головного вузла засувок:
З = 4-0,002 = 0,008. 3. Для вузлів засувок:
З = 2-0,002 = 0,004.
Рис 10 3 Розрахункова схема теплової мережі
Отримане значення показника надійності відповідає требує-мому мінімального рівня (0,9) для великих систем теплопостачання. Надійність системи можна підвищити, змінивши схему приєднання вузлових споживачів. За схемою, показаної на рис. 10.3, кожен уз-ловой споживач приєднаний до одній ділянці магістралі. За схемою, показаної на рис. 10.4, кожен вузловий споживач приєднаний до двох сусідніх ділянок. При такому приєднанні споживачів ис-ключается вплив відмов ділянок магістралей на теплопостачання вузлів. При відмові однієї ділянки магістралі споживач буде напів-чать тепло від сусідньої ділянки. До відмови теплопостачання вузлового по-споживача призводить відмова або однієї з засувок вузла приєднання або відгалужень до нього. Так як засувки і відгалуження по поняттю надійності з'єднані послідовно, параметр потоку відмов вузла дорівнює сумі параметрів потоків відмов його елементів.
Розрахуємо параметр потоку відмов вузла, вважаючи довжину відгалужуючись-ний рівній 2 км:
С0уз = 0,002-6 + 2-0,1 == 0,212.
До відмови системи наводять такі аварійні ситуації:
1) відмови головного вузла засувок з co = 0,002-4 = 0,008 і недопода - чий тепла Q0 = 1000 МВт;
2) відмова будь-якого вузла приєднання споживачів з о) уз = 0,212 і не - доподачей тепла AQ = 1100 МВт (таких ситуацій 10).
Всього аварійних ситуацій 11. Сума параметрів потоку відмов дорівнює:
2 з, - = 0,008 + 0,212.10 = 2,128.
Розрахуємо показник надійності:
Надійність збільшується в 0,928: 0,9081 = 1,022 рази, ненадійний-ність зменшилася в 0,0993 0,072 = 1,379 рази. Такі схеми слід при-міняти для ТЕЦ з великими тепловими навантаженнями і відгалуженнями до теплопостачальних вузлів великої протяжності.
В результаті проведених розрахунків обгрунтований структурний резерв системи з умови значення показника надійності не менше 0,9.
Другий етап розрахунку надійності полягає у визначенні резерву про-пропускну здатність (потужності) системи для забезпечення лімітується-ванного теплопостачання в будь-якій аварійній ситуації Розглянемо розрахунки цього етапу на прикладі схеми теплопостачання, показаної на рис 10 3 Ця схема в двохлінійні зображенні наведена на рис 10 5
Спочатку розрахуємо діаметри трубопроводів теплової мережі, вважаючи її нерезервованої, тупикової (перемичку Не розглядаючи третьому) На колекторах ТЕЦ приймемо такі напори на що подає - 120 м, на зворотному - 20 м
Гідравлічний розрахунок магістралей проведемо виходячи з умови, що натиск на кінцевих ділянках трубопроводів зворотної лінії без пе-вишает межі міцності нагрівальних приладів системи опале-ня і для чавунних радіаторів становить 60 м. Діаметри ділянок магістралей визначимо з умови, що сумарна втрата напору в про- ратної магістралі не перевищує Д # = 60 # 0 = 60-20 = 40 м, де Я0- натиск в колекторі зворотної магістралі ТЕЦ. Всі відгалуження від ма-гістралі до контрольно-розподільних пунктів (КРП) приймемо однакового діаметра. Для обліку втрат напору в місцевих опираючись-пах введемо коефіцієнт 1,25. Витрата води визначимо виходячи з питомої-ного витрати 10,75 т / год на 1 МВт тепла.
Гідравлічний розрахунок тупикової теплової мережі наведено в табл 10 4
ТАБЛИЦЯ 10.4. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РОЗРАХУНОК тупиковою схемою (СМ. МАЛ. 10.5)
Де diU діаметр і довжина ділянки; п - число ділянок.
Матеріальна характеристика засувки приймалася рівною матеріальної характеристиці ділянки трубопроводу відповідного діа-метра завдовжки 5 м. При розрахунку матеріальної характеристики враховуючи-лись діаметри трубопроводів прямому та зворотному магістралей, а також відгалужень від магістралей до КРП.
Тепер проведемо розрахунок аварійного режиму для даної схеми теплової мережі, вважаючи її закільцьованої однотрубною перемич-кою Я між вузлами 5 і 10 (див. Рис. 10.5). Найбільш напружений гід-равліческій режим виникає при відмові головного ділянки зворотної магістралі. З розгляду цього режиму і визначимо діаметри тру-бопроводов магістралей, що забезпечують необхідний резерв пропуск-ної здатності. Лімітований витрата теплоносія приймемо рав-ним 70% розрахункової величини. Отже, в аварійній ситуації в кожен КРП буде подаватися 0,7-149 = 104,3 кг / с води.
Внаслідок симетричності схеми мережі, гідравлічний розрахунок ава-рійное режиму проводимо тільки для випадку відмови трубопроводу про-
Мал. 10.6. П'єзометричного графіки теплової мережі при відмовах ділянок 6 і 6а 1-10-ділянки трубопроводу, що подає; 1а-10а-ділянки зворотного трубопроводу; I, II - при аварії на ділянці 6а III, IV - при аварії на ділянці 6 пунктиром показано напрямок руху теплоносія при аварійних гідравлічних режимах
Ратної лінії ділянки 6а. При цьому вимикаються на час аварії два КРП, приєднані до ділянки 6. Охолоджена вода від споживачів ділянок 7а, 8а, 9а, 10а рухається проти розрахункового напрямку і че-рез перемичку Я вливається в зворотний трубопровід 5а-la.
Гідравлічний розрахунок проводимо виходячи з умови, що сумарна втрата напору в трубопроводі зворотної магістралі в аварійному режи-ме не перевищувала ДВ = 40 м. Діаметри магістралей і перемички при-приймаємо постійними.
Результати гідравлічного розрахунку аварійного режиму наведені в табл. 10iJ4.
П'єзометричного графіки виходу та повернення трубопрово-дів, відповідні аварійних відключень ділянок 6а і 6, показу-ни на рис. 10.6.
Матеріальна характеристика мережі, розрахована з резервом про-пропускну здатність, що забезпечує в будь-якій аварійній ситуації лімітоване теплопостачання в розмірі 70% розрахункового, дорівнює:
Таким чином, система теплопостачання з показником надійності, рівним 0,9081, і лімітованим теплопостачанням в аварійних ситу-ациях в розмірі 70% розрахункового, характеризується додатковими капітальними вкладеннями в розмірі: 26, 860: 22 120-1,21, т. Е. 21 %
Джерелом тепла називається комплекс обладнання і пристроїв, за допомогою яких здійснюється перетворення природних і штучних видів енергії в теплову енергію з необхідними для споживачів параметрами. Потенційні запаси основних природних видів ...
В результаті гідравлічного розрахунку теплової мережі визначають діаметри всіх ділянок теплопроводів, обладнання та запірно-регулюючої - рующей арматури, а також втрати тиску теплоносія на всіх еле-ментів мережі. За отриманими значеннями втрат ...
У системах теплопостачання внутрішня корозія трубопроводів і обладнання призводить до скорочення терміну їх служби, аварій і зашламленію води продуктами корозії, тому необхідно пре-передбачати заходи боротьби з нею. Складніше йде справа ...