Министерство науки и высшего образования РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых» (ВлГУ) Институт архитектуры, строительства и энергетики Кафедра «Теплогазоснабжение, вентиляция и гидравлика» КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине «Проектирование конструктивных элементов систем теплоснабжения» Вариант №07 Выполнил: ст. гр. ЗСмгд-120 Баринов И.А. Принял: к.т.н., доцент Стариков А.Н. Владимир 2022 Оглавление Аннотация ................................................................................................................ 3 Введение ................................................................................................................... 4 1 Исходные данные ................................................................................................. 5 2 Подбор принципиальной схемы теплового узла .............................................. 6 3 Подбор основного оборудования ....................................................................... 8 3.1 Подбор насоса в системе водяного отопления ........................................... 8 3.2 Трубопроводы ................................................................................................ 9 3.3 Запорно-регулирующая арматура и контрольно-измерительные приборы теплового учета. ................................................................................. 11 3.4 Обратный клапан.......................................................................................... 12 3.5. Регуляторы давления .................................................................................. 15 3.6 Термометры, манометры, тепловычислитель. .......................................... 16 3.7. Грязевик ....................................................................................................... 22 4 Изоляция.............................................................................................................. 25 5 Оборудование теплового пункта ...................................................................... 26 5.1 Элементы отопления.................................................................................... 26 5.2 Вентиляция ................................................................................................... 26 5.3 Водопровод и канализация теплового пункта .......................................... 27 5.4 Электроснабжение, электрооборудования ................................................ 28 6 Автоматизация .................................................................................................... 29 7 Диспетчеризация теплового пункта. ................................................................ 33 8 Выполнение требований по снижению шума и вибрации ............................. 36 9 Калькуляция монтажных работ ........................................................................ 38 Заключение ............................................................................................................ 41 Список литературы ............................................................................................... 42 Приложение 1 ........................................................................................................ 43 2 Аннотация Целью данного проекта является получение практических навыков работы по подбору и проектированию элементов систем теплоснабжения, закрепление и применение ранее пройденного теоретического материала, разите творческого технического мышления, умения работы со сложными текстовыми и графическими документами. В результате выполнения работ проанализированы исходные данные, выбрана принципиальная схема теплового пункта зависимого подключения, предложено оборудование и материалы для теплового пункта, трубы и фитинги, контрольно-измерительные приборы, запорно-регулирующая арматура; оформлены результаты расчетов. 3 Введение Исторически сложилось, что наиболее распространенной схемой присоединения местных систем отопления к тепловой сети на сегодняшний день является зависимая схема с элеваторным смешением. В практических работах по курсу разрабатывается конструкция индивидуального теплового пункта (ТП) отдельно стоящего здания для увязки тепловых сетей и системы отопления здания. Источником теплоты является ТЭЦ. Целью данного курса является получение практических навыков работы по подбору и проектированию элементов систем теплоснабжения, закрепление и применение ранее пройденного теоретического материала, развитие творческого технического мышления, умения работы со сложными текстовыми и графическими документами. В практической работе решаются следующие вопросы; анализ исходных данных по пьезометрическому графику и заданной тепловой нагрузке (по вариантам), подбор основного оборудования теплового пункта, построение схемы теплового пункта. Перенос теплоты и холода по трубопроводам при помощи жидкостей или газов, называемых теплоносителями. При централизованном теплоснабжении в качестве теплоносителя применяют, как правило, воду. Но даже при высоком исходном качестве теплоносителя, в современных системах теплоноситель необходимо дополнительно фильтровать от загрязнений, попадающих при монтаже и эксплуатации оборудования. 4 1 Исходные данные Исходными данными для выполнения курсового проекта являются: пьезометрический график, температуры теплоносителя в подающей и обратной магистралях, полные теплопотери здания, потери давления в главном циркуляционном кольце системы отопления, минимальная температура наружного воздуха (таблица 1). Выбор схемы присоединения определяется температурным балансом сети/потребителя и пьезометрическим графиком давлений в трубопроводах системы теплоснабжения и потребителя (рисунок 1). Рисунок 1 - Пьезометрический график давлений в тепловой сети с расположением абонентов (потребителей): 1 -линия давления в подающей магистрали; 2 – линия давления в обратной магистрали; 3 – линия статического давления в тепловой сети (I, II, III, IV, V - номер потребителя) - Минимальная температура окружающего воздуха, °С 4 Потери давления на нагрузке, кПа Потребитель, рис. 2.7 (МУкПР-2) 07 Температуры теплоносителя, °С в тепловых в системах сетях, отопления, вх/вых вх/вых τ1 τо t1 to 95 40 60 40 Полные теплопотери здания, кВт № п/п Потребитель, рис. 1 (МУкПР-1) Таблица 1 - Исходные данные 360 60 -30 5 2 Подбор принципиальной схемы теплового узла Для рассматриваемого примера (рисунок 1) в месте расположения первого абонента высота здания ниже линии статического давления. Рисунок 2 - Принципиальная схема теплового пункта при зависимом присоединении с водоструйным элеватором 1 - задвижки; 2 - грязевики; 3 – термометры; 4 - манометры; 5 - тепломеры; 6 – система отопления; 7 – водоструйный элеватор; 8 - регулятор давления «до себя»; 9 – регулятор расхода; 10 – обратный клапан. В связи с этим смешивание воды может быть выполнено с помощью элеватора, так как располагаемый перепад давления в месте присоединения, составляющий: р IIтс pпII poII 0,900 0, 490 0, 41 МПа . достаточен, элеватор работать сможет. Для достижения расчетной температуры в системе отопления необходимо обеспечить расчетный коэффициент смешивания, определяемый по формуле: u 1 t r 105 60 2, 25 . t r t o 80 60 где τ1 – температура воды в подающем трубопроводе тепловой сети, °С; tr – температура горячей воды в подающей магистрали системы отопления, °С; 6 tо – температура воды в обратной магистрали системы отопления, °С. Водоструйные элеваторы предназначены для снижения температуры воды, поступающей из тепловой сети в систему отопления, до необходимой температуры путём её смешивания с водой, прошедшей систему отопления. Расход воды в системе отопления: G СО Qт 480 5,73кг / с 20621кг / час. св t г t о 4,19 80 60 Давление, создаваемое элеватором: РСО Р тс 1,4 1 u 2 80000 1,4 1 2,25 2 5410 Па . Диаметр горловины элеватора: d г 87,4 G со 20621 87,4 46,3мм. 1000 Рсо 1000 5410 Диаметр сопла: d с dг 46,3 14,3 мм . 1 u 1 2,25 Устанавливаем элеватор №7. Рисунок 3 - Элеватор №7(dmin=15 mm, max=25mm) 7 3 Подбор основного оборудования 3.1 Подбор водоструйного элеватора в системе водяного отопления Элеваторы водоструйные 40с10бк устанавливаются на вводах в систему отопления зданий и предназначены для уменьшения температуры воды, подаваемой из центральной тепловой магистрали, путем подмешивания части обратной воды. Рабочая среда для элеваторов – горячая вода. Наибольшая температура горячей воды, поступающей из теплосети согласно заданию +105 °С, наибольшая температура обратной воды +60 °С. В зависимости от размеров элеватора, диаметра сопла и горловины фланцевые водоструйные элеваторы делятся по типу на несколько категорий, обозначенных номерами от 1 до 7. Рисунок 4 - Присоединение водоструйного элеватора 8 Рисунок 5 - Размеры водоструйного элеватора 3.2 Трубопроводы Трубопроводы в пределах тепловых пунктов должны предусматриваться из стальных труб в соответствии с требованиями СНиП 2.04.07-86*и СНиП 2.04.01-85. Трубопроводы, на которые распространяется действие «Правил устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов пара и горячей воды» Госгортехнадзора, должны удовлетворять также требованиям этих Правил. Расположение и крепление трубопроводов внутри теплового пункта не должны препятствовать свободному перемещению эксплуатационного персонала и подъемно-транспортных устройств. Для компенсации тепловых удлинений трубопроводов в тепловых пунктах рекомендуется использовать углы поворотов трубопроводов (самокомпенсация). Установку на трубопроводах П-образных, линзовых, сильфонных, сальниковых компенсаторов следует предусматривать при невозможности компенсации тепловых удлинений за счет самокомпенсации. 9 ГОСТ 3262-75 распространяется на неоцинкованные и оцинкованные стальные сварные трубы с нарезанной или накатанной цилиндрической резьбой и без резьбы, применяемые для водопроводов и газопроводов, систем отопления. а также для деталей водопроводных и газопроводных конструкций. Расход воды, поступающей из тепловой сети: Qтп 3,6 360 480 9, 2 т / ч 2,6 кг / с . с 1 t о 4,19 105 60 G тс Требуемый диаметр трубы (скорость примем 1 м/с): d 4G тс 4 2, 6 0, 0585 м . v 3,14 1 967 Принимаем трубопровод диаметром 76х3,0мм (Ду 65 мм) по ГОСТ 10704-91. Расход воды, поступающей в систему отопления после смешения: G см Qтп 3, 6 480 3, 6 20, 62 т / ч 5, 73 кг / с . с t1 t 2 4,19 80 60 Требуемый диаметр трубы (скорость примем 1 м/с): d 4G тс 4 5, 73 0, 0860 м . v 3,14 1 986 Принимаем трубопровод диаметром 108х4,0 мм (Ду 100 мм) по ГОСТ 10704-91. Расход воды для смешения: Gс 20,62 9, 2 11, 42 т / ч 3,17кг / с . Требуемый диаметр трубы (скорость примем 1 м/с): d 4G тс 4 3,17 0, 0639 м . v 3,14 1 988 Принимаем трубу диаметром 76х3,0мм (Ду 65 мм) по ГОСТ 10704-91. Расход обратной воды на выходе из теплопункта: G обр 9, 2 т / ч 2, 6 кг / с . Принимаем трубу диаметром 76х3,0мм (Ду 65мм) по ГОСТ 10704-91. 10 3.3 Запорно-регулирующая арматура и контрольно-измерительные приборы теплового учета Запорная арматура предусматривается: - на всех подающих и обратных трубопроводах тепловых сетей на вводе и выводе их из тепловых пунктов; - на всасывающем и нагнетательном патрубках каждого насоса; - на подводящих и отводящих трубопроводах каждого водоподогревателя. Число запорной арматуры на трубопроводах должно быть минимально необходимым, обеспечивающим надежную и безаварийную работу. Выбор запорной арматуры производится по условному проходу D. условному давлению ру и рабочей температуре, а также по принятому типу привода. В наружных тепловых сетях в качестве запорной, спускной и дренажной арматуры применяется стальная фланцевая или приварная. Арматура в тепловом пункте здания предназначена для регулирования и отключения отдельных систем отопления, а также отопительного оборудования. В качестве запорной арматуры можно использовать шаровые краны, вентили или задвижки. Запорную арматуру размещают на главных подающих и обратных магистралях. до и после (по движению теплоносителя) теплообменников, циркуляционных и смесительных насосов, водоструйных элеваторов, редукционных клапанов, конденсатоотводчиков, а также на обводных линиях. Установим вентили из нержавеющей стали трех типоразмеров Ду 65, Ду 100 марки 15нж22нж. Расшифровка обозначения 15нж22нж: - 15 - тип арматуры (клапан запорный), 11 нж - материал корпуса (сталь коррозионно-стойкая), 22 - номер модели, нж - материал уплотнительных поверхностей (сталь коррозионностойкая). Рисунок 6 - Вентиль 15нж22нж Вентиль относится к функциональному типу трубопроводной арматуры: запорная арматура для жидких агрессивных и неагрессивных сред, нейтральных к деталям конструкции вентиля. Применяется на трубопроводах в нефтяной отрасли, коммунальном хозяйстве и многих отраслях промышленности. Общепромышленный стальной вентиль 15нж22нж предназначен для установки на трубопроводы для перекрытия рабочих жидких неагрессивных сред с давлением не более Р у 16 кгс/см2, Pn1,6 МПа и температурой до +420°С. Вентили 15нж22нж Ду65 Ру16 устанавливается на прямой и обратной линии из теплосети. Вентили 15нж22нж Ду100 Ру16 устанавливается на прямой и обратной трубе системы отопления и на линии смешения. 3.4 Обратный клапан Клапан обратный подъемный фланцевый нержавеющий 16нж10нж Ду65 Ру16 предназначен для предотвращения образования обратного потока среды. То есть выполняет предохранительную функцию и является автоматическим устройством, которое не нуждается в ручном управлении и настройках. В 12 конструкции обратных клапанов 16нж10нж нет пружины, поджимающей запорный элемент, поэтому установка допускается только на горизонтальных трубопроводах. Рисунок 7 - Обратный клапан 16нж10нж Клапан обратный 16нж10нж состоит из корпуса, крышки, золотника и штока. Запорный орган - золотник - представляет собой горизонтальный диск, прикрепленный к штоку. На золотнике предусмотрена наплавка из коррозионностойкой стали. Проходное отверстие внутри клапана, именуемое седлом, располагается под золотником. В зависимости от параметров среды золотник может перемещаться вверх, открывая проход, или вниз, прижимаясь к седлу и закрывая клапан. При поступлении рабочей среды в тело клапана поток давит на золотник, приподнимая его. При таком положении клапан открыт и среда может свободно проходить через клапан. Как только рабочая среда перестает поступать в клапан, золотник под действием своей масс и давления обратного потока опускается и прижимается к седлу. В данном положении уплотнительные поверхности на седле и золотнике плотно прижаты друг к другу, препятствуя обратному движению потока. Функционирование клапана 16нж10нж происходит в автоматическом режиме, не требующем ручного управления. Клапан обратный фланцевый 16нж10нж изготовлен из нержавеющей стали, что позволяет существенно расширить область применения по сравнению с аналогами из чугуна или углеродистой стали. Так клапан отлично зарекомендовал себя не только в химической промышленности, где требуется 13 арматура, устойчивая к агрессивным средам, но и в пищевой. Ввиду химической инертности и экологичности применяемых материалов, 16нж10нж устанавливаются на системы, транспортирующие питьевую воду, молочные продукты, алкоголь, масла. Клапаны могут устанавливаться и на обычные системы водоотведения, водоснабжения и прочие трубопроводы коммунального хозяйства. В данном случае можно наблюдать значительное увеличение срока службы и эксплуатационных характеристик благодаря свойствам применяемых материалов. Специфика применения обратных клапанов в ЖКХ 16нж10нж касается ситуаций связанных с затеканием потоков горячей воды в магистраль холодной воды с более низким давлением (из крана вместо холодной воды идет горячая). Котельное, бойлерное оборудование всегда снабжается обратными клапанами на входе, исключая вытекание горячей воды из агрегата в трубу холодной воды. Отдельно стоит сказать про насосное оборудование, которое в случае залегание на достаточной глубине, может быть повреждено обратным потоком, если не предусмотрен обратный клапан на выходе из насоса. Технические характеристики обратного клапана 16нж10нж Ду65: - максимальное давление 1,6 МПа; - минимальное давление открытия 0,1 атм; - температура рабочей среды от 60 до 420 °С; - рабочая среда: вода, пар, нефтепродукты, агрессивные и технические жидкости нейтральные по своему воздействию к материалам корпуса и уплотни тельных колец; - присоединение фланцевое; - материал корпуса нержавеющая сталь; - уплотнение в затворе металл по металлу. 14 3.5. Регуляторы давления Регуляторы предназначены для автоматического поддержания давления или перепада давлений в технологических трубопроводах различных отраслей промышленности. Регулятор давления прямого действия «после себя» предназначен для автоматическою поддержания давления (напора) рабочей среды в точке за собой путем изменения расхода. Регулятор давления прямого действия «после себя» является регулирующим устройством, использующим энергию протекающей среды для перемещения регулирующего органа. Регулятор давления «до себя» предназначен для автоматического поддержания заданного давления рабочей среды до регулятора (после объекта) путем изменения расхода. Регулятор давления «до себя» прямого действия является регулирующим устройством, исполняющим для перемещения регулирующего органа энергию протекающей среды. Регулятор представляет собой нормально закрытый регулирующий орган, принцип действия которого основан на уравновешивании силы упругой деформации пружины настройки и силы, создаваемой разностью давлений в мембранных камерах привода. Регулятор давления «до себя» имеет ряд достоинств, к которым можно отнести: - простота настройки и регулирования отопительной системы; - длительный срок эксплуатации; - большой ассортимент; - снижение риска гидроудара, поломки, аварии. - надежность и прочность - не требует дополнительного источника питания; 15 - максимальная точность показателей давления. Регулятор давления «до себя» имеет некоторые отрицательные характеристики: - высокая стоимость; - высокие требования к элементам отопительной системы; - ограничение спектра давлении уровнем сжатия пружины. Рисунок 8 - Регулятор давления Таблица 2 – Технические характеристики регулятора давления Параметр Среда: Значение вода, растворы этиленгликоля Условный проход 65 мм Условное давление 16 бар Температура рабочей среды Температура окружающей среды до +150 °С от +5 до +50 °С 3.6 Термометры, манометры, тепловычислитель Термометры. В настоящее время при проектировании тепловых пунктов применяются биметаллические (показывающие) термометры. 16 Рисунок 9 - Биметаллический термометр Биметаллический термометр является техническим устройством, служащим для измерений температуры газообразных и жидкостных сред. Обычно термометр данного типа используется в отопительных системах, санитарных установках, вентиляционных системах, системах кондиционирования, на пищевых производствах. Таблица 3 – Технические характеристики термометра Параметр Производитель Применение Диаметр корпуса Класс точности Степень пылевлагозащиты Значение Метер для воды 80 мм 1,5 IP43 Расположение штуцера осевое Гильза латунь Резьба гильзы Материал корпуса G1/2 алюминий Стекло поликарбонатное Масса 132 г Межповерочный интервал 2 года Приборы производятся в соответствии с ТУ РБ 37388602.003-97. Особенности конструкции: установочный винт на торце штока для корректировки нуля, съемная защитная гильза из латуни (на давление 6 бар). 17 Рисунок 10 - Манометр технический Таблица 4 – Технические характеристики манометра Параметр Значение Модель МП100 Производитель НПО Юмас Номинальный диаметр 100 мм корпуса Класс точности 1,5 Максимальная температура измеряемой до +150°С среды, °С Диапазон температуры от -50 до +60 °С окружающей среды, °С Межповерочный интервал 2 года Масса 0,35 кг Общетехнический манометр МП100 предназначен для измерения избыточного давления жидких и газообразных неагрессивных, некристаллизующихся сред в сфере ЖКХ, при температуре окружающего воздуха от -50 до +60°С. Тепловычислитель - это прибор для измерения и регистрации параметров теплоносителя и тепловой энергии в водяных системах теплоснабжения. Он регистрирует объём прошедшей по трубопроводу воды, 18 температуру и давление за час, сутки и нарастающим итогом. Регистрация итогов происходит по нескольким каналам, включающим в себя отопление, горячее водоснабжение по подающим и обратным трубопроводам и холодное водоснабжение. На основе собранных показаний вычисляет количество потреблённой теплоты, время работы, фиксирует различного рода нештатные ситуации. Тепловычислитель преобразователями работает в температуры и комплексе с расходомерами, преобразователями давления, установленными на каждом трубопроводе. Прибор хранит собранные и вычисленные результаты технически определённое количество времени и позволяет выдавать их в определённом формате в электронном или печатном виде. Рисунок 11 - Тепловычислитель ВКТ-5 Тепловычислители СПТ 961.2 предназначены для измерения электрических сигналов, соответствующих параметрам теплоносителя, с последующим расчетом тепловой энергии и количества теплоносителя. Тепловычислители рассчитаны на применение в составе теплосчетчиков для водяных и паровых систем теплоснабжения и иных измерительных систем, где в качестве теплоносителя используются вода, конденсат, 19 перегретый пар либо сухой или влажный насыщенный пар. Возможность конфигураций измерительных входов по желанию потребителя позволяет использовать теплосчетчик в любых водяных и паровых системах теплоснабжения. Интегрированные функциональные возможности тепловычислителя СПТ961.2 обеспечивают комплексное решение широкого круга задач: - коммерческий учет потребления тепловой энергии и массы воды, перегретого и насыщенного пара; - контроль режимов теплопотребления; - организация систем диспетчеризации и контроля потребления тепловой энергии и теплоносителя. Тепловычислитель СПТ 961.2 рассчитан на работу совместно с датчиками расхода, объема, перепада давления, давления и температуры. К тепловычислителю могут быть одновременно подключены: - восемь преобразователей с выходным сигналом тока 0-5, 0-20 или 4-20 мА; - четыре преобразователя с выходным числоимпульсным или частотным сигналом 0-5 кГц; - четыре термопреобразователя сопротивления с характеристикой 50П, 100П, 50М, 100М. Количество обслуживаемых трубопроводов определяется необходимостью использования тех или иных датчиков параметров теплоносителя и возможностью их физического подключения в тепловычислителю. На логическом уровне может быть описано до 12 трубопроводов, количество свободно конфигурируемых контуров теплоснабжения - до 6. Для модели 961.2 количество входов для подключения датчиков может быть увеличено посредством подключения к тепловычислителю одного или двух адаптеров АДС97 по дополнительному интерфейсу RS485. Адаптер 20 АДС97 имеет 4 входа для датчиков расхода с импульсными выходными сигналами, 4 входа для датчиков различного назначения с унифицированными токовыми выходными сигналами, 4 входа для термопреобразователей сопротивления. Тепловычислитель СПТ 961 .2 осуществляет непрерывный контроль входных электрических сигналов и параметров потока теплоносителя. Любые недопустимые отклонения параметров и сигналов от нормы фиксируются в архиве диагностических сообщений с привязкой по времени. Средние и суммарные значения измеряемых и вычисляемых параметров заносятся в архивы с привязкой к расчетному дню и часу. Существует три типа таких архивов, имеющие различную глубину хранения: У модернизированных СПТ961.2 следующие характеристики: - часовые архивы - 1488 ч; - суточные архивы - 366 сут.; - месячные архивы - 36 мес. В специальном архиве ведется учет полного времени работы и перерывов электропитания, работы при функциональных отказах и др. Тепловычислитель СПТ 961.2 имеет два уровня защиты данных (пломба и пароль), препятствующие их несанкционированному изменению в процессе эксплуатации. Изменение значений оперативных параметров фиксируется в специальном архиве. Коммуникационные возможности тепловычислителя обеспечиваются интерфейсами RS485, RS232C, IEC1107. Погрешность в рабочих условиях не превышает: ± 0,05/0,1% (приведенная) - по показаниям расхода, давления и перепада давления при работе с токовыми входными сигналами; ± 0,05% (относительная) - по показаниям расхода при работе с числоимпульсными и частотными входными сигналами; ± 0,1/0,15 °C (абсолютная) - по показаниям температуры. 21 3.7. Грязевик Грязевик вертикальный фланцевый Ду 65, Ру 16, Т +150°С предназначен для очистки воды с температурой до 150°С и рабочим давлением до 1,0 МПа от механических примесей (взвешенные частицы песка, окалины, крупных продуктов коррозии) и может использоваться для очистки холодной и горячей воды: на обратном трубопроводе тепловой сети в котельных, на вводах в ЦТП, абонентских вводах холодного и горячего водоснабжения и элеваторных узлах; для предочистки (1 ступень очистки) воды перед фильтрами на водозаборах, различных технологических потоков воды от механических примесей (оборотные системы водоснабжения). Очистка воды от механических примесей в грязевике происходит за счет комбинированного использования естественных сил инерции потока и гравитации с применением грубой сетки в качестве фильтрующего элемента. Механические примеси оседают и накапливаются в нижней части грязевика. Диаметр отверстия фильтрующего элемента 8 мм. Технические характеристики грязевика. Присоединение фланцевое с присоединительными размерами по ГОСТ 12815-80. Грязевики вертикальные изготавливаются из материалов, применяемых в практике бытового горячего водоснабжения (сталь Ст3сп5, трубы стальные - Ст.3, Ст.20), фланцев плоских ГОСТ 12820-80. Рисунок 12 - Грязевик вертикальный фланцевый 22 Грязевик представляет собой стальной напорный вертикальный цилиндрический аппарат. Внутри цилиндрического корпуса установлен трубопровод для отвода очищенной воды, на котором имеются участки трубы и заглушка с отверстиями. Суммарная площадь отверстий каждого участка, а также величина кольцевого зазора рассчитаны таким образом, чтобы получить максимальный эффект улавливания загрязнений и при этом не заузить выходное отверстие. В нижней части внутри корпуса расположен фланец с заглушкой для обеспечения возможности удаления шламовых загрязнений. Удаление загрязнений может производиться периодически по мере накопления через дренажный патрубок (Ду 20 мм), который расположен в нижней части грязевика. В верхней части корпуса имеется воздушник патрубок (Ду 15 мм), предназначенный для удаления воздуха при первоначальном заполнении грязевика водой. Установка грязевика и правила эксплуатации. Монтажные работы по установке и обвязке грязевика должны производиться специализированной монтажной организацией в соответствии с действующими правилами и нормами согласно техническому или проектному решению. Грязевик монтируется на байпасной линии и отключается от схемы с помощью задвижек до и после грязевика (грязевик не комплектуется запорной арматурой). Необходимо периодически проверять сварные швы и детали грязевика на предмет деформации и коррозии. Монтажные комплекты (сгоны), а также запорные краны приобретаются отдельно. При первоначальном включении грязевика необходимо: 1. Закрыть все дренажные вентили и открыть воздушник на грязевике (при этом задвижка на байпасной линии открыта, задвижки на входе и выходе грязевика закрыты). 2. Плавно приоткрыть задвижку на входе в грязевик для медленного заполнения аппарата водой. После удаления воздуха из корпуса аппарата, при 23 появлении воды в воздушнике, закрыть воздушник, и плавно полностью открыть задвижки на входе и выходе из грязевика. 3. Плавно закрыть задвижку на байпасной линии, переведя весь поток воды через грязевик. В процессе рабочей эксплуатации в верхней части грязевика возможно появление воздушной подушки, поэтому необходимо периодически открывать воздушник для удаления воздуха из корпуса грязевика. Грязевик является устройством, рассчитанным на длительную эксплуатацию, не требующим какого-либо специального обслуживания, кроме периодического удаления накопившихся загрязнений через дренажные патрубки без отключения грязевика от трубопроводной системы. Периодичность удаления шлама из грязевика зависит от степени загрязненности исходной воды. Для удаления загрязнений из грязевика необходимо на 5-30 секунд открыть дренажные вентили и слить из грязевика накопившийся шлам в существующую дренажную систему или на очистные сооружения. В период профилактических работ рекомендуется открыть люкревизию, расположенный внизу корпуса грязевика, произвести осмотр и, при необходимости, удалить крупные загрязнения. 24 4 Изоляция Согласно СП 41-101-95 Проектирование тепловых пунктов для трубопроводов, арматуры, оборудования и фланцевых соединений должна предусматриваться тепловая изоляция, обеспечивающая температуру на поверхности теплоизоляционной конструкции, расположенной в рабочей или обслуживаемой зоне помещения, для теплоносителей с температурой выше 100°С - не более 45 °СТ а с температурой ниже 100°С - не более 35°С (при температуре воздуха помещения 25°С), При проектировании тепловой изоляции оборудования и трубопроводов тепловых пунктов должны выполняться требования СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов». Материалы и изделия для теплоизоляционных конструкций трубопроводов, арматуры и оборудования тепловых пунктов в жилые и общественные здания должны приниматься негорючие. В качестве унифицированных могут применяться теплоизоляционные конструкции по «Типовым проектным решениям по применению теплоизоляционных конструкций для трубопроводов и оборудования тепловых электростанций». До начала выполнения проектной документации по тепловой изоляции для конкретного объекта по основному варианту типовых теплоизоляционных конструкций рекомендуется согласовать поставку применяемых материалов с организацией, выполняющей теплоизоляционные работы. Толщина основного теплоизоляционною слоя для арматуры и фланцевых соединений принимается равной толщине основного теплоизоляционного слоя трубопровода, на котором они установлены. Применять асбестоцементную штукатурку в качестве покровного слоя теплоизоляционных конструкций с последующей окраской масляной краской допускается только для небольших объемов работ. 25 5 Оборудование теплового пункта 5.1 Элементы отопления При проектировании систем отопления, вентиляции, водопровода и канализации тепловых пунктов следует выполнять требования СП 60.13330 2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». СП 31.13330.2012 «Внутренний водопровод и канализация зданий», а также указания настоящею раздела. Отопление помещений не предусматривается, если имеющиеся в них тепловыделения от оборудования и трубопроводов достаточны для обогрева этих помещений. Во избежание тепловых потерь трубопроводы и оборудование покрывают теплоизоляцией. 5.2 Вентиляция При канализации проектировании тепловых отопления, пунктов следует вентиляции, выполнять водопровода требования и СП 60.13330.2012, СП 31.13330.2012, а также указания настоящего раздела. В тепловых пунктах должна предусматриваться приточно-вытяжная вентиляция, рассчитанная на воздухообмен, определяемый по тепловыделениям от трубопроводов и оборудования. Температура воздуха в рабочей зоне в холодный и переходный периоды года должна быть не более 28°С, в теплый период года не более чем на 5°С выше расчетной температуры наружного воздуха по параметрам А. При размещении тепловых пунктов в жилых и общественных зданиях следует производить проверочный расчет тепловыделений из помещения теплового пункта в смежные с ним помещения. В случае превышения в этих помещениях допустимой температуры воздуха следует предусматривать мероприятия по дополнительной теплоизоляции ограждающих конструкций смежных помещений. 26 5.3 Водопровод и канализация теплового пункта В тепловом пункте с постоянным обслуживающим персоналом следует предусматривать уборную с умывальником, шкаф для хранения одежды, место для приема пищи. При невозможности обеспечить самотечный отвод стоков от уборной в канализационную сеть санузел допускается не предусматривать при обеспечении возможности использовать уборную в ближайших к тепловому пункту зданиях, но не далее 50 м. Здания отдельно стоящих и пристроенных тепловых пунктов должны предусматриваться одноэтажными, допускается сооружать в них подвалы для размещения оборудования, сбора, охлаждения и перекачки конденсата и сооружения канализации. Отдельно стоящие тепловые пункты допускается предусматривать подземными при условии: - отсутствия грунтовых вод в районе строительства и герметизации вводов инженерных коммуникаций в здание теплового пункта, исключающей возможность затопления теплового пункта канализационными, паводковыми и другими водами; - обеспечения самотечного отвода воды из трубопроводов теплового пункта; - обеспечения автоматизированной работы оборудования теплового пункта без постоянного обслуживающего персонала с аварийной сигнализацией и частичным дистанционным управлением с диспетчерского пункта. Прокладку водопровода следует предусматривать в одном ряду или под трубопроводами тепловых сетей, при этом необходимо выполнять тепловую изоляцию водопровода для исключения образования конденсата на поверхности водопроводных груб. 27 В тепловых пунктах подающий трубопровод следует располагать справа от обратного трубопровода (по ходу теплоносителя в подающем трубопроводе при прокладке трубопроводов в одном ряду. Опорожнение трубопроводов и оборудования тепловых пунктов и систем потребления теплоты должно осуществляться самотеком в канализацию с разрывом струи через воронку, раковину или водосборный приямок. При невозможности обеспечить опорожнение систем самотеком должен предусматриваться ручной насос или насос с электроприводом. В полу теплового пункта следует предусматривать трап, если отметки системы канализации водостока или попутного дренажа тепловых сетей позволяют осуществлять самотечный отвод случайных вод в эти системы, или водосборный приямок при невозможности самотечного отвода случайных вод. 5.4 Электроснабжение, электрооборудования При проектировании электроснабжения и электрооборудования тепловых пунктов следует руководствоваться требованиями «Правил устройства электроустановок (ПУЭ) и указаниями настоящего раздела. В тепловых пунктах следует предусматривать рабочее искусственное освещение для VI разряда зрительных работ и аварийное освещение. Электрические сети должны обеспечивать возможность работы сварочных аппаратов и ручного электромеханического инструмента. Электрооборудование должно отвечать требованиям ПУЭ для работы во влажных помещениях, а в подземных встроенных и пристроенных тепловых пунктах в сырых помещениях. Для металлических частей электроустановок, не находящихся под напряжением, должно быть предусмотрено заземление. Следует предусматривать установку устройств, защищающих электронное оборудование теплового пункта от скачков напряжения. 28 6 Автоматизация Внедрение комплексной автоматизации теплового пункта предполагает автоматизацию всех систем с целью создания оптимальных эксплуатационных режимов при одновременном поддержании требуемых температур воздуха в отапливаемых зданиях и получения максимально возможной экономии энергоресурсов. Преимущества автоматизированного теплового пункта: - сокращение общей длина трубопроводов тепловой сети; - капиталовложения в тепловые сети, а также расходы на строительные и теплоизоляционные материалы снижаются на 20 - 25%; - расход электроэнергии на перекачку теплоносителя снижается на 2040%; - экономия тепловой энергии составляет около 20-30 %; - за счет автоматизации регулирования отпуска тепла конкретному абоненту (зданию) экономится до 15% тепла на отопление; - потери тепла при транспорте горячей воды снижаются в два раза; - значительно сокращается аварийность сетей, особенно за счет исключения из теплосети трубопроводов горячего водоснабжения; - так как автоматизированные тепловые пункты работают «на замке», значительно сокращается потребность в квалифицированном персонале; - автоматически поддерживаются комфортные условия проживания за счет контроля параметров теплоносителей: температуры и давления сетевой воды, воды системы отопления и водопроводной воды; температуры воздуха в отапливаемых помещениях (в контрольных точках) и наружного воздуха; - оплата потребленного каждым зданием тепла осуществляется по фактически измеренному расходу за счет использования приборов учета. 29 - появляется возможность существенно снизить затраты на внутридомовые системы отопления за счет перехода на трубы меньшего диаметра, применение неметаллических материалов; Автоматика АГАВА для автоматизации тепловых пунктов (жилых зданий) обеспечивает: 1. Автоматическое регулирование подачи теплоты в систему отопления и вентиляции по температурному графику (в зависимости от температуры наружного воздуха) с возможностью суточной коррекции графика (снижения температуры отопления в ночное время) и коррекцией для выходных и праздничных дней. Возможность принудительной смены режимов отопления по сигналу с дискретного входа. Ускоренный прогрев здания после энергосберегающего режима. Регулирование режима теплопотребления с учетом аккумулирующей способности здания и его ориентации по сторонам света. Возможность ручного регулирования. 2. Автоматическое поддержание температуры контура горячего водоснабжения в соответствии с заданной уставкой с возможностью суточной коррекции. Возможность ручного управления. 3. Управление циркуляционными насосами с защитой от сухого хода. Контроль наличия потока в трубопроводе. Переключение между насосами с заданным периодом для равномерной наработки. 4. Управление подпиточным насосом для автоматического поддержания давления в системе отопления. Автоматика производит постоянное измерение давления в системе отопления, и в случае понижения давления ниже заданной уставки производит включение насоса подпитки. Возможность ручного управления подпиткой. 5. Автоматическое поддержание температуры Отработка графика температуры обратной воды обратной воды. в зависимости от температуры наружного воздуха или температуры прямой воды (защита от завышения и занижения температуры обратной воды). 30 6. Сигнализацию об аварийных и нештатных ситуациях. 7. Хранение в памяти контроллера нескольких вариантов настройки под разные режимы работы. 8. Ведение журнала действий персонала, архива технологических параметров. 9. Передачу технологических параметров теплопункта в системы диспетчеризации по проводным и беспроводным каналам связи. 10. Встроенный электронный регистратор. 11. «Черный ящик» - детальный архив событий, предшествующих возникновению аварийной ситуации. Экономическая эффективность автоматизации теплового пункта. Основные факторы экономии. - снижение температуры воздуха в помещениях в часы отсутствия там людей - ночное время и выходные дни (для административных и производственных зданий). Это, примерно, 10 -30 % экономии; - снятие вынужденных избыточных расходов тепла в переходные, межсезонные периоды (как для жилья, так и для административных или производственных объектов отопления). Применение регулирования температуры СО на АТП позволяет сэкономить от 30 до 40 % в эти периоды. С учётом кратковременности данных периодов доля экономии в годовом теплопотреблении составляет порядка 2 - 6 %; - снятие влияния на потери тепла инерции ТС - данный фактор наиболее эффективен при подключении ТП к крупным ТС, например, сетям от ТЭЦ (как для объектов ЖКХ, так и для административно – промышленных объектов). Экономию по данному фактору можно оценить только ориентировочно порядка 3 - 5 % от общего объёма теплопотребления; - экономический эффект за счёт применения графика качественного регулирования и поддержания постоянства расхода (постоянства перепада давления) в СО (как для жилых, так и для административных и 31 производственных объектов). Применение данного фактора позволяет экономить около 4 % годового теплопотребления; - учёт при управлении температурой отопления тепловых тепловыделений (для жилья). Применение специальных алгоритмов для жилых зданий может позволить сэкономить до 7 % общего теплопотребления для этих зданий; - возможность нормированного снижения нагрузки на отопление в часы максимальной нагрузки на горячее водоснабжение (для жилья). Это позволяет дополнительно добиться 1 - 3 % экономии; - коррекция температурного графика по фактической производительности приборов отопления и с учётом мероприятий по энергосбережению архитектурно - строительного характера. Эффект экономии от автоматизации в данном случае может составить в пределах 7 15 %; - суммарная средняя экономия от внедрения АТП: для жилых зданий составляет от 20 до 40 % от общего объёма теплопотребления. При оценке окупаемости необходимо учитывать тот факт, что стоимость оборудования для автоматизации теплового пункта хотя и увеличивается с увеличением мощности, однако не пропорционально. Следовательно, наиболее актуальными с точки зрения сроков окупаемости являются более мощные ТП. При прочих равных условиях наиболее выгодным, т. е. наименее дорогостоящим является автоматизация объектов, присоединённых по зависимой схеме, работающих по повышенному температурному графику в условиях бездефицитного теплоснабжения. Кроме того, цены на узлы ввода, узлы учёта тепловой энергии, узлы присоединения систем отопления, вентиляции и ГВС не совсем корректно включать в расчёт окупаемости, поскольку они являются неотъемлемой частью любого теплопункта вне зависимости от того автоматизирован он или нет. 32 7 Диспетчеризация теплового пункта Диспетчеризация тепловых пунктов - актуальное с точки зрения энергоэффективности мероприятие. Позволяет с одного пульта управлять всем связанным с распределением и учетом тепла оборудованием, в том числе насосами и котлоагрегатами, с минимальными усилиями и затратами. Тепловые пункты представляют собой многопараметрические технологические объекты с большим количеством сложного оборудования и контуров управления. Среди основных контролируемых параметров температура и давление в прямом и обратном трубопроводах, производительность и состояние насосов, угол открытия регулирующих клапанов, расход воды, тепла, энергии. Преимущества диспетчеризации: - повышение энергоэффективности объекта и качества обслуживания потребителей; - точный учет тепла и других ресурсов (в том числе эксплуатационного ресурса оборудования); - снижение эксплуатационных расходов, непроизводственных потерь и, в конечном счете, стоимости коммунальных услуг; - оптимизация режимов работы; - улучшения качества и точности управления; - удаленное управление и тестирование работоспособности оборудования (в том числе учетного); - повышение безопасности и эксплуатационной надежности тепловых сетей; - оперативное реагирование на любые отклонения технологических параметров от нормы, сигнализация при возникновении внештатных или аварийных ситуаций; - диспетчеризация индивидуальных и центральных тепловых пунктов 33 Различают индивидуальные (ИТП) и центральные (ЦТП) тепловые пункты. Соответственно первые обеспечивают теплом одного потребителя (это может быть здание либо какая-то его часть), а вторые - группу потребителей. Диспетчеризация каждого из них имеет свою специфику. Индивидуальные тепловые пункты располагаются обычно недалеко от обслуживаемого здания, поэтому потери тепла при транспортировке минимальны. Основные преимущества и повышение качества теплоснабжения диспетчеризация ИТП дает благодаря эффективному погодозависимому регулированию отопления и оптимизации работы оборудования. Центральные тепловые пункты находятся на определенном удалении от объектов, которые обслуживают. Соответственно, на первый план выходит удаленный аварийный контроль и сбор информации со всех участков объекта с помощью любых доступных интерфейсов и протоколов. Диспетчеризация ЦТП позволяет централизованно контролировать все объекты без привлечения к этой работе операторов (за исключением диспетчера на центральном пункте). Все данные поступают на центральный терминал в виде мнемосхем, цифр, таблиц, графиков и архивируются в базу данных. Структура системы диспетчеризации тепловых пунктов зависит от параметров объекта и объема информации, которую предполагается обрабатывать. Поскольку работа таких систем базируется на сборе и передаче информации, эффективность их функционирования во многом зависит от качества организации каналов связи и компьютерных сетей, которые связывают разнесенные в пространстве объекты с диспетчерским терминалом. Важно предусмотреть механизмы и элементы резервирования компьютерной сети, правильно подобрать серверное оборудование и оборудование каналов связи, обеспечить их источником бесперебойного 34 питания. Все эти задачи предполагают выполнение большого объема работ, требующих специфических знаний и опыта. Необходимыми для создания системы диспетчеризации навыками и качествами обладают профильные специалисты, работающие в нашей компании. Они разработают структуру, подберут необходимое оборудование, смонтируют и настроят. Другими словами, сделают все, чтобы любой участок тепловой сети Вы могли контролировать, не покидая свой кабинет. 35 8 Выполнение требований по снижению шума и вибрации При проектировании индивидуального теплового пункта особое внимание необходимо уделять мерам по предотвращению распространения структурных шумов. При подборе насосов, самыми благоприятными являются насосы «в линию», а так же вертикальные многоступенчатые насосы с патрубками. Ранее проведенными исследованиями шумового режима работы индивидуальных тепловых пунктов установлено, что уровни шума LA, дБА, проникающего в помещения квартир, расположенных непосредственно над ИТП, составляют в среднем 35 дБА, что не превышает установленные в СН 2.2.4/2.1.8.562-96 допустимые уровни шума в жилых комнатах квартир в дневное время суток, но превышает уровни шума в ночное время суток, на 10 дБА. Причиной возникновения повышенных уровней шума является вибрация насосов, систем отопления и ГВС и их трубопроводов, жестко связанных со строительными конструкциями и передающаяся через крепления и соприкосновения трубопроводов с конструкциями. Энергия колебаний (вибрация), распространяясь по ограждающим конструкциям на значительные расстояния, вызывает излучение звуковой энергии в смежных помещениях, приводит к возникновению структурного шума. Все насосные помещения ИТП установлены на фундаменты, что не соответствует требованиям СП 41101-95, допускающего размещение тепловых пунктов под или над помещениями жилых квартир, в случаях установки бесфундаментных насосов, обеспечивающих уровни звукового давления в смежных помещениях, не превышающих допустимые значения, и крепления трубопроводов через виброизолирующие прокладки. Для снижения шума в помещениях квартиры выполняется комплекс технических мероприятий, целью которого являлась локализация вибраций в помещениях ИТП от работы насосного оборудования. 36 Насосы систем отопления и горячее водоснабжение надо изолировать под фундаменты через инерционные плиты, установленные на виброизоляторы. Изоляция трубопровода была выполнена в виде гибких вставок, представляющих собой разрывы непрерывности равнопроводящей среды, и путем виброизоляции опор, кронштейнов и подвесов. Возможной причиной повышенной вибрации в тепловом пункте является работа циркуляционного насоса системы отопления, возникающая из-за несогласованности рабочих характеристик насоса с параметром сетки, на которую он нагружен, т.е. насос работает вне оптимального режима пульсации давления на его выходе 37 9 Смета и калькуляция проектных работ Калькуляция работ по монтажу теплового пункта представлен в таблице ниже. Таблица 6 - Калькуляция работ по монтажу теплового пункта № Наименование 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Ед. во изм. Цена (руб.) Сумма (руб.) Трубы и фасонные детали 1 1.1 кол- Труба ВГП 76х3,0 стальная Отвод гнутый Ду 65 Тройник стальной Ду 65 Труба ВГП 108х4,0 стальная Отвод гнутый Ду 100 Тройник стальной 20 м 639,00 12780,00 4 шт. 140,00 560,00 2 шт. 420,00 840,00 42 м 1184,00 49728,00 2 шт. 250,00 500,00 2 шт. 420,00 840,00 Регулирующая и запорная арматура 2 2.1 Клапан обратный 2 шт. 10909,00 21818,00 2.2 Вентиль Ду65 6 шт. 9042,00 54252,00 2.3 Вентиль Ду100 4 шт. 12462,00 49848,00 2.4 Грязевик 1 шт. 6160,00 6160,00 2.5 Воздухоотводчик 1 шт. 11980,00 11980,00 Оборудование 3 3.1 Регулятор давления 1 шт. 35260,00 35260,00 1 шт. 57228,00 57228,00 Регулятор 3.2 температуры прямого действия 38 № 3.3 3.4 Наименование Водоструйный элеватор Расширительный бак кол- Ед. во изм. 1 Цена (руб.) Сумма (руб.) шт. 8880,00 8880,00 1 шт. 2800,00 2800,00 1 компл. 30000,00 30000,00 Комплектующие для 3.5 запорнорегулирующей арматуры Приборы учета 4 4.1 4.2 4.3 4.4 Манометр технический Термометр биметаллический Тепловычислитель Комплектующие для приборов учета 4 шт. 339,00 1356,00 4 шт. 505,00 2020,00 1 шт. 10900,00 10900,00 1 компл. 30000,00 30000,00 Транспортные 5 расходы и проезд 8500 монтажников Транспортные 6 расходы доставка материалов и 10000 оборудования 7 Аренда механизмов 8500 8 Прочие расходы 15000 9 Расходные материалы 9000 39 № 10 Наименование Транспортные расходы кол- Ед. во изм. Цена (руб.) Сумма (руб.) 15000 11 НДС 20% 90750,00 12 Итого материалы 218306,00 13 Итого оборудование 178444,00 13 СМР 65490,00 14 15 Пусконаладочные работы ИТОГО 25000 616490,00 40 Заключение В данной курсовой работе при проектировании теплового пункта для здания с теплопотерями 480 кВт были осуществлены: анализ исходных данных, выбор принципиальной тепловой схемы теплопункта, подбор необходимого оборудования. Главной особенностью зависимой схемы является то, что она предусматривает поступление воды в системы отопления и водоснабжения непосредственно из теплотрассы, при этом цена окупается довольно быстро. - оборудование абонентского ввода простое и стоит недорого; - системы отопления могут выдерживать большие температурные перепады; - размер трубопровода в диаметре меньше; - схема сокращает расход теплоносителя; - невысокие эксплуатационные расходы. Наряду с преимуществами такое присоединение имеет и некоторые минусы: - неэкономичность; - регулировка температурного режима значительно затруднена во время перепадов погоды; - перерасход энергоресурсов. Подключение может осуществляться несколькими способами: - посредством прямого присоединения; - с элеватором; - с насосом на перемычке; - с насосом на обратной или подающей линиях; - смешанным способом (насос и элеватор) 41 Список литературы 1. Методические указания и примеры расчетов для практических работ по дисциплине «Проектирование конструкционных элементов систем теплоснабжения» Стариков А.Н. 2015 г. 2. СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов» 3. СНиП 2.04.14-88 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» 4. СП 60.13330.2012 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» 5. СП 31.13330.2012 «Внутренний водопровод и канализация зданий» 6. СП 51.13330.2011 «Защита от шума» 42 Приложение 1 Интернет-обзор подбора оборудования теплового пункта Водоструйный элеватор Трубопроводы и фасонные изделия 43 Вентили 44 Обратный клапан Регулятор давления и регулятор температуры 45 Термометры Манометры 46 Тепловычислитель Грязевик 47 48
