Схемы теплоснабжения МО «Заневское городское поселение» Всеволожского района Ленинградской на период до 2032 года

180

Насосная станция

Насосная

станция

–

символьный

объект

тепловой

сети,

характеризующийся заданным напором или напорно-расходной характеристикой

установленного насоса.

Насосная станция в однолинейном изображении представляется одним

узлом. В зависимости от табличных параметров этого узла насос может быть

установлен на подающем или обратном трубопроводе, либо на обоих трубопроводах

одновременно. Для задания направления действия насоса в этот узел только один

участок обязательно должен входить и только один участок должен выходить.

Рисунок 40. Насосная станция

Насос можно моделировать двумя способами: либо как идеальное

устройство, которое изменяет давление в трубопроводе на заданную величину, либо

как устройство, работающее с учетом реальной напорно-расходной характеристики

конкретного насоса.

В первом случае просто задается значение напора насоса на подающем и/или

обратном трубопроводе. Если значение напора на одном из трубопроводов равно

нулю, то насос на этом трубопроводе отсутствует. Если значение напора

отрицательно, то это означает, что насос работает навстречу входящему в него

участку.

Рисунок 41. Пьезометрические графики

181

На рисунке 41 видно, как различные направления участков, входящих и

выходящих из насоса в сочетании с разными знаками напора, влияют на результат

расчета, отображенный на пьезометрических графиках.

Когда задается только значение напора на насосе, оно остается неизменным

не зависимо от проходящего через насос расхода.

Если моделировать работу насоса с учетом его QH характеристики, то

следует задать расходы и напоры на границах рабочей зоны насоса.

Рисунок 42. Напорно-расходная характеристика насоса

По заданным двум точкам определяется парабола с максимумом на оси

давлений, по которой расчет и будет определять напор насоса в зависимости от

расхода. Следует отметить, что характеристика, задаваемая таким образом, может

отличаться от реальной характеристики насоса, но в пределах рабочей области обе

характеристики практически совпадают. Для описания нескольких параллельно

работающих насосов достаточно задать их количество, и результирующая

характеристика будет определена при расчете автоматически.

Так как напоры на границах рабочей области насоса берутся из справочника

и всегда положительны, то направление действия такого насоса будет определяться

только направлением входящего в узел участка.

Дросселирующие устройства

Дросселирующие устройства в однолинейном представлении являются

узлами, но во внутренней кодировке — это дополнительные участки с постоянным

или переменным сопротивлением. В дросселирующий узел обязательно должен

входить только один участок, и только один участок из узла должен выходить.

182

Рисунок 43. Дросселирующие устройства

Дроссельная шайба

– это символьный объект тепловой сети,

характеризуемый фиксированным сопротивлением, зависящим от диаметра шайбы.

Дроссельная шайба имеет два режима работы: вычисляемая и устанавливаемая.

Устанавливаемая шайба — это нерегулируемое сопротивление, то величина

гасимого шайбой напора зависит от квадрата, проходящего через шайбу расхода.

Рисунок 44. Условное представление шайбы

На рисунке видно, как меняются потери на шайбе, установленной на

подающем трубопроводе, при увеличении расхода через нее в два раза.

Рисунок 45. Характеристики дроссельных шайб

183

Регулятор давления

- устройство с переменным сопротивлением, которое

позволяет поддерживать заданное давление в трубопроводе в определенном

диапазоне изменения расхода. Регулятор давления может устанавливаться как на

подающем, так и на обратном трубопроводе.

Рисунок 46. Регулятор давления

На рисунке 46 показано, что при увеличении в два раза расхода через

регулятор, установленный в обратном трубопроводе, давление в регулируемом узле

остается постоянным.

Величина сопротивления регулятора может изменяться в пределах от

бесконечности до сопротивления полностью открытого регулятора. Если условия

работы сети заставляют регулятор полностью открыться, то он начинает работать

как нерегулируемый дросселирующий узел.

Регулятор располагаемого напора

– это символьный объект тепловой сети,

поддерживающий заданный располагаемый напор после себя.

Работа регулятора располагаемого напора аналогична работе регулятора

давления, только в этом случае регулятор старается держать постоянной заданную

величину располагаемого напора.

184

Рисунок 47. Условное представление регуляторов напора

Регулятор расхода

– это символьный объект тепловой сети,

поддерживающий заданным пользователем расход теплоносителя.

Регулятор можно устанавливать как на подающем, так и на обратном

трубопроводе. К работе регулятора расхода можно отнести все сказанное про

регуляторы давления.

Рисунок 48. Условное представление регуляторов расхода

В существующих базах данных «ZULU» предусматриваются стандартные

характеристики по приведенным выше типам объектов системы теплоснабжения.

Состав информации по каждому типу объектов носит как информативный

характер (например: для источников - наименование предприятия, наименование

источника, для потребителей - адрес узла ввода, наименование узла ввода и т.д.), так

и необходимый для функционирования расчетной модели (например: для

источников - геодезическая отметка, расчетная температура в подающем

трубопроводе, расчетная температура холодной воды). Полнота заполнения базы

данных по параметрам зависит от наличия исходных данных, предоставленных

Заказчиком и опрошенными субъектами системы теплоснабжения населенного

пункта.

При желании пользователя, в существующие базы данных по объектам сети

можно добавить дополнительные поля.

185

3.3.

Паспортизация и описание расчетных единиц территориального

деления, включая административное

Электронная модель позволяет наглядно на топооснове сельского поселения

разграничить и паспортизировать единицы территориального деления. Такими

границами территориального деления могут являться:

−

кадастровые кварталы;

−

теплосетевые районы;

−

планировочные районы;

−

административные районы.

Сетка районирования, нанесенная в электронной модели, позволяет

привязать базу данных, состоящую из сведений, входящих в паспорт единицы

территориального деления, к площадному объекту, определяющему границы этой

единицы. Графически, административное деление сельских поселений

3.4.

Гидравлический расчет тепловых сетей любой степени

закольцованности, в том числе гидравлический расчет при совместной работе
нескольких источников тепловой энергии на единую тепловую сеть

Теплогидравлический

расчет

программно-расчетного

комплекса

ZuluThermo включает в себя полный набор функциональных компонентов и

соответствующие им информационные структуры базы данных, необходимых для

гидравлического расчета и моделирования тепловых сетей.

Размерность рассчитываемых тепловых сетей, степень их закольцованности,

а также количество теплоисточников, работающих на общую сеть - не ограничены.

После создания расчетной математической модели сети и формирования

паспортизации каждого объекта сети, в получившейся электронной модели

поселения могут выполняться различные теплогидравлические расчеты.

Расчет систем теплоснабжения может производиться с учетом утечек из

тепловой сети и систем теплопотребления, а также тепловых потерь в трубопроводах

тепловой сети. Расчет тепловых потерь ведется либо по нормативным потерям, либо

по фактическому состоянию изоляции.

Результаты расчетов могут быть экспортированы в MS Excel, наглядно

представлены с помощью тематической раскраски и пьезометрических графиков.

186

Картографический материал и схема тепловых сетей может быть оформлена в виде

документа с использованием макета печати

В настоящее время в состав расчетов ПРК Zulu Thermo входит 6 типов

гидравлического расчета:

•

наладочный расчет;

•

поверочный расчет;

•

конструкторский расчет;

•

расчет температурного графика;

•

расчет надежности;

•

расчет нормативных потерь тепла через изоляцию.

Наладочный расчет тепловой сети

Целью наладочного расчета является обеспечение потребителей расчетным

количеством воды и тепловой энергии. В результате расчета осуществляется подбор

элеваторов и их сопел, производится расчет смесительных и дросселирующих

устройств, определяется количество и место установки дроссельных шайб. Расчет

может производиться при известном располагаемом напоре на источнике и его

автоматическом подборе в случае, если заданного напора недостаточно.

В результате расчета определяются расходы и потери напора в

трубопроводах, напоры в узлах сети, в том числе располагаемые напоры у

потребителей, температура теплоносителя в узлах сети (при учете тепловых потерь),

величина избыточного напора у потребителей, температура внутреннего воздуха.

Дросселирование избыточных напоров на абонентских вводах производят с

помощью сопел элеваторов и дроссельных шайб. Дроссельные шайбы перед

абонентскими вводами устанавливаются автоматически на подающем, обратном или

обоих трубопроводах в зависимости от необходимого для системы гидравлического

режима. При работе нескольких источников на одну сеть определяется

распределение воды и тепловой энергии между источниками. Подводится баланс по

воде и отпущенной тепловой энергией между источником и потребителями.

Определяются потребители и соответствующий им источник, от которого данные

потребители получают воду и тепловую энергию.

187

Поверочный расчет тепловой сети

Целью поверочного расчета является определение фактических расходов

теплоносителя на участках тепловой сети и у потребителей, а также количестве

тепловой энергии, получаемой потребителем при заданной температуре воды в

подающем трубопроводе и располагаемом напоре на источнике.

Созданная математическая имитационная модель системы теплоснабжения,

служащая для решения поверочной задачи, позволяет анализировать

гидравлический и тепловой режим работы системы, а также прогнозировать

изменение температуры внутреннего воздуха у потребителей. Расчеты могут

проводиться при различных исходных данных, в том числе аварийных ситуациях,

например, отключении отдельных участков тепловой сети, передачи воды и

тепловой энергии от одного источника к другому по одному из трубопроводов и т.д.

В результате расчета определяются расходы и потери напора в

трубопроводах, напоры в узлах сети, в том числе располагаемые напоры у

потребителей, температура теплоносителя в узлах сети (при учете тепловых потерь),

температуры внутреннего воздуха у потребителей, расходы и температуры воды на

входе и выходе в каждую систему теплопотребления. При работе нескольких

источников на одну сеть определяется распределение воды и тепловой энергии

между источниками. Подводится баланс по воде и отпущенной тепловой энергией

между

источником

потребителями.

Определяются

потребители

соответствующий им источник, от которого данные потребители получают воду и

тепловую энергию.

Конструкторский расчет тепловой сети

Целью конструкторского расчета является определение диаметров

трубопроводов тупиковой и кольцевой тепловой сети при пропуске по ним

расчетных расходов при заданном (или неизвестном) располагаемом напоре на

источнике.

Данная задача может быть использована при выдаче разрешения на

подключение потребителей к тепловой сети, так как в качестве источника может

выступать любой узел системы теплоснабжения, например, тепловая камера. Для

более гибкого решения данной задачи предусмотрена возможность изменения

188

скорости движения воды по участкам тепловой сети, что приводит к изменению

диаметров трубопровода, а значит и располагаемого напора в точке подключения.

В результате расчета определяются диаметры трубопроводов тепловой сети,

располагаемый напор в точке подключения, расходы, потери напора и скорости

движения воды на участках сети, располагаемые напоры на потребителях.

Расчет температурного графика

Целью расчета является определение минимально необходимой

температуры теплоносителя на выходе из источника для обеспечения у заданного

потребителя температуры внутреннего воздуха не ниже расчетной.

Расчет надежности

Целью расчета является оценка способности действующих и проектируемых

тепловых сетей надежно обеспечивать в течение заданного времени требуемые

режимы, параметры и качество теплоснабжения каждого потребителя, а также

обоснование необходимости и проверки эффективности реализации мероприятий,

повышающих надежность теплоснабжения потребителей тепловой энергии.

Расчет нормативных потерь тепла через изоляцию

Целью данного расчета является определение нормативных тепловых потерь

через изоляцию трубопроводов. Тепловые потери определяются суммарно за год с

разбивкой по месяцам. Просмотреть результаты расчета можно как суммарно по

всей тепловой сети, так и по каждому отдельно взятому источнику тепловой энергии

и каждому центральному тепловому пункту (ЦТП). Расчет может быть выполнен с

учетом поправочных коэффициентов на нормы тепловых потерь.

Результаты выполненных расчетов можно экспортировать в MS Excel.

3.5.

Моделирование всех видов переключений, осуществляемых в

тепловых сетях, в том числе переключений тепловых нагрузок между
источниками тепловой энергии

Программное обеспечение ПРК ZuluThermo позволяет проводить

моделирование всех видов переключений в «гидравлической модели» сети. Суть

заключается в автоматическом отслеживании программой состояния запорно-

регулирующей арматуры и насосных агрегатов в базе данных описания тепловой

сети. Любое переключение на схеме тепловой сети влечет за собой автоматическое

189

выполнение гидравлического расчета, и, таким образом, в любой момент времени

пользователь видит тот гидравлический режим, который соответствует текущему

состоянию всей совокупности запорно-регулирующей арматуры и насосных

агрегатов на схеме тепловой сети.

Переключения могут быть как одиночными, так и групповыми, для любой

выбранной (помеченной) совокупности переключаемых элементов.

Для насосных агрегатов и их групп в модели доступны несколько видов

переключений:

•

включение/выключение;

•

дросселирование;

•

изменение частоты вращения привода.

Задвижки

типа

«дроссель»,

помимо

двух

крайних

состояний

(открыта/закрыта), могут иметь промежуточное состояние «прижата», определяемое

в либо в процентах открытия клапана, либо в числе оборотов штока. При этом

состоянии задвижка моделируется своим гидравлическим сопротивлением,

рассчитанным по паспортной характеристике клапана.

При любом переключении насосных агрегатов в насосной станции или на

источнике автоматически пересчитывается суммарная расходно-напорная

характеристика всей совокупности работающих насосов.

Для регуляторов давления и расхода переключением является изменение

уставки.

Для потребителей переключением является любое из следующих действий:

•

включение/отключение одного или нескольких видов тепловой

нагрузки;

•

ограничение одного или нескольких видов тепловой нагрузки;

•

изменение температурного графика или удельных расходов

теплоносителя по видам тепловой нагрузки.

Предусмотрена

генерация

специальных

отчетов

об

отключенных/включенных абонентах и участках тепловой сети, состояние которых

190

изменилось в результате последнего произведенного единичного или группового

переключения. Эти отчеты могут содержать любую информацию об этих объектах,

содержащуюся в базе данных.

Режим гидравлического моделирования позволяет оперативно получать

ответы на вопросы типа «Что будет, если...?» Это дает возможность избежать

ошибочных действий при регулировании режима и переключениях на реальной

тепловой сети.

Подсистема

гидравлических

расчетов

позволяет

моделировать

произвольные режимы, в том числе аварийные и перспективные. Гидравлическое

моделирование предполагает внесение в модель каких-то изменений с целью

воспроизведения режимных последствий этих изменений, которые искажают

реальные данные, описывающие эксплуатируемую тепловую сеть в ее текущем

состоянии.

Подсистема

гидравлических

расчетов

содержит

специальный

инструментарий, позволяющий для целей моделирования создавать и

администрировать специальные «модельные» базы – наборы данных, клонируемых

из основной (контрольной) базы данных описания тепловой сети, на которых

предусматривается произведение любых манипуляций без риска исказить или

повредить контрольную базу. Данный механизм также обеспечивает возможность

осуществления сравнительного анализа различных режимов работы тепловой сети,

реализованных в модельных базах, между собой. В частности, наглядным

аналитическим инструментом является сравнительный пьезометрический график,

на котором приводятся изменения гидравлического режима, произошедшее в

результате тех или иных манипуляций.

3.6.

Расчет балансов тепловой энергии по источникам тепловой

энергии и по территориальному признаку

Целью данного расчета является расчет существующих и перспективных

потребностей в тепловой энергии потребителей в каждом субъекте округа, с целью

установления доли полезного отпуска тепловой энергии в сеть и значений потерь

энергии.

Результаты выполненных расчетов можно экспортировать в MS Excel.

191

3.7.

Расчет потерь тепловой энергии через изоляцию и с утечками

теплоносителя

Целью данного расчета является определение нормативных тепловых потерь

через изоляцию трубопроводов. Тепловые потери определяются суммарно за год с

разбивкой по месяцам. Просмотреть результаты расчета можно как суммарно по

всей тепловой сети, так и по каждому отдельно взятому источнику тепловой энергии

и каждому центральному тепловому пункту (ЦТП). Расчет может быть выполнен с

учетом поправочных коэффициентов на нормы тепловых потерь.

Просмотреть результаты расчета можно как суммарно по всей тепловой сети,

так и по каждому отдельно взятому источнику тепловой энергии и каждому

центральному тепловому пункту (ЦТП), а также по различным владельцам

(балансодержателям) участков тепловой сети.

Возможно копирование исходных данных от одного источника или ЦТП

сразу всем объектам, отдельно источникам, ЦТП по контуру отопления или ГВС.

Также результаты выполненных расчетов можно посмотреть экспортировать в MS

Excel. На рисунке 49 приведены результаты расчета потерь тепловой энергии через

изоляцию и с утечками теплоносителя.

192

Рисунок 49. Результаты расчета потерь тепловой энергии через изоляцию и с

утечками теплоносителя

3.8.

Расчет показателей надежности теплоснабжения

Целью расчета является оценка способности действующих и проектируемых

тепловых сетей надежно обеспечивать в течение заданного времени требуемые

режимы, параметры и качество теплоснабжения каждого потребителя, а также

обоснование необходимости и проверки эффективности реализации мероприятий,

повышающих надежность теплоснабжения потребителей тепловой энергии.

Оценка надежности тепловых сетей осуществляется по результатам

сравнения расчетных значений показателей надежности с нормированными

значениями этих показателей в соответствии с положениями п. 6.28 СНиП 41-02-

2003.

Обоснование необходимости реализации мероприятий, повышающих

надежность теплоснабжения потребителей тепловой энергии, осуществляется по

результатам качественного анализа полученных численных значений.

Проверка

эффективности

реализации

мероприятий,

повышающих

надежность теплоснабжения потребителей, осуществляется путем сравнения

193

исходных (полученных до реализации) значений показателей надежности, с

расчетными значениями, полученными после реализации (моделирования

реализации) этих мероприятий.

3.9.

Групповые изменения характеристик объектов (участков

тепловых сетей, потребителей) по заданным критериям с целью
моделирования различных перспективных вариантов схем теплоснабжения

Данный инструмент применим для различных целей и задач

гидравлического моделирования. Основным предназначением является калибровка

расчетной гидравлической модели тепловой сети. Трубопроводы реальной тепловой

сети всегда имеют физические характеристики, отличающиеся от проектных, в силу

происходящих во времени изменений - коррозии и выпадения отложений,

отражающихся на изменении эквивалентной шероховатости и уменьшении

внутреннего диаметра вследствие зарастания. Эти изменения влияют на

гидравлические сопротивления участков трубопроводов, и в масштабах тепловой

сети Заневского городского поселения это приводит к значительным расхождениям

результатов гидравлического расчета по «проектным» значениям с реальным

гидравлическим режимом, наблюдаемым в эксплуатируемой тепловой сети. С

другой стороны, измерить действительные значения шероховатостей и внутренних

диаметров участков действующей тепловой сети не представляется возможным,

поскольку это потребовало бы массового вскрытия трубопроводов, что вряд ли

реализуемо. Поэтому эти значения можно лишь косвенным образом оценить на

основании сравнения реального (наблюдаемого) гидравлического режима с

результатами расчетов на гидравлической модели, и внести в расчетную модель

соответствующие поправки. В этом, в первом приближении, и состоит процесс

калибровки.

Инструмент групповых операций позволяет выполнить изменение

характеристик для подмножества участков тепловой сети, определяемого заданным

критерием отбора, в частности:

•

по всей базе данных описания тепловой сети;

•

по одной из связных компонент тепловой сети (тепловой зоне

источника);

194

•

по некоторой графической области, заданной произвольным

многоугольником;

•

вдоль выбранного пути.

При этом на любой из вышеперечисленных «пространственных» критериев

может быть наложена суперпозиция критериев отбора по классифицирующим

признакам:

•

по подающим или обратным трубопроводам тепловой сети, либо

симметрично;

•

по виду тепловых сетей (магистральные, распределительные,

внутриквартальные);

•

по участкам тепловой сети определенного условного диаметра;

•

по участкам тепловой сети с определенным типом прокладки, и т.п.

Критерии отбора могут быть произвольными при соблюдении основного

требования: информация, на основании которой строится отбор, должна в явном

виде присутствовать в паспортных описаниях участков тепловой сети.

Для участков тепловых сетей, отобранных по определенной совокупности

критериев, можно произвести любую из следующих операций:

•

изменение эквивалентной шероховатости;

•

изменение степени зарастания трубопроводов

•

изменение коэффициента местных потерь;

•

изменение способа расчета сопротивления.

После проведения серии изменений характеристик участков трубопроводов

тепловой сети автоматически производится гидравлический расчет, результаты

которого сразу же доступны для визуализации на схеме и анализа.

Поскольку при изменении характеристик участков сети тепловой сети их

паспорта не модифицируются, в любой момент можно вернуться к исходному

состоянию расчетной гидравлической модели, определяемому паспортными

значениями характеристик участков тепловой сети.

195

3.10.

Сравнительные пьезометрические графики для разработки и

анализа сценариев перспективного развития тепловых сетей

Целью построения пьезометрического графика является наглядная

иллюстрация результатов гидравлического расчета (наладочного, поверочного,

конструкторского). Это основной аналитический инструмент специалиста по

гидравлическим расчетам тепловых сетей. При этом на экран выводятся:

•

линия давления в подающем трубопроводе;

•

линия давления в обратном трубопроводе;

•

линия поверхности земли;

•

линия потерь напора на шайбе;

•

высота здания;

•

линия вскипания;

•

линия статического напора;

Цвет и стиль линий задается пользователем.

Рисунок 50. Пример пьезометрического графика

В таблице под графиком выводятся для каждого узла сети наименование,

геодезическая отметка, высота потребителя, напоры в подающем и обратном

Схемы теплоснабжения МО «Заневское городское поселение» Всеволожского района Ленинградской на период до 2032 года - часть 11