Характеристика циркуляционного тракта системы водоснабжения с магистральными водоводами

14.1. Характеристика циркуляционного тракта системы водоснабжения с магистральными водоводами не может быть представлена однозначно в виде одной кривой вследствие большого многообразия вариантов состава работающего оборудования, а именно: различного количества параллельно работающих насосов, конденсаторов (или половин конденсаторов), включенных на данный магистральный водовод, различного количества работающих градирен. Естественно, что совместить снятие характеристики тракта с испытанием одного из циркуляционных насосов, как при блочной схеме водоснабжения, невозможно; поэтому для снятия характеристики тракта требуется организация специальных испытаний.

На рис. 9. показан схематически продольный разрез системы водоснабжения с оборотным охлаждением воды в градирнях. Напор, который должен создавать насос для подачи охлаждающей воды через включенные по этой схеме конденсаторы турбин, складывается из геодезического подъема воды Н_геод от отметки уровня в приемной камере 1 (точка а) до отметки водораспределительных трубопроводов 12 градирни 10 (точка м) и суммы переменных гидравлических сопротивлений отдельных участков тракта, зависящих от расхода протекающей через эти участки воды.

Рис. 9. Поперечный разрез тракта циркуляционной воды схемы водоснабжения с магистральными водоводами и башенными градирнями:

1 - приемная камера охлаждающей воды; 2 - циркуляционный насос; 3 - напорный трубопровод насоса (нтн)*; 4 - напорные водоводы (нвв); 5 - трубопровод подачи воды к конденсатору - половине конденсатора (тк); 6 - конденсатор; 7 - сливной трубопровод конденсатора (сл); 8 - напорные водоводы градирен (нввг); 9 - подводящий трубопровод градирни (птг); 10 - градирня; 11 -стояк градирни; 12 - водораспределительные трубопроводы градирни; 13 - поддон градирни; 14 - сливной канал градирен; 15 - к конденсатору (второй половине конденсатора); 16 - расходомерное устройство перед конденсатором;

17 - расходомерное устройство перед градирней; 18 - от параллельно работающего насоса

_______________

* Здесь и далее сокращение применяется для индексации - см. рис. 10.

Схема симметрична, и для получения характеристики тракта достаточно проведения испытания одной половины системы водоснабжения, т.е. для одного из напорных водоводов циркуляционных насосов с подключенными к нему конденсаторами (половинами конденсаторов) и одного напорного водовода градирен с подключенными к нему градирнями (половинами градирни).

14.2. Для схемы с магистральными водоводами в расчет характеристики тракта должна входить сумма гидравлических сопротивлений участков тракта до последнего, подключенного к напорному водоводу конденсатора (половины конденсатора) и далее по тракту до последней, подключенной к напорному водоводу градирни, т.е. максимальное значение гидравлических сопротивлений для данной системы водоснабжения.

Это исходное для определения характеристики тракта положение означает, что на всех остальных подключенных к данному водоводу конденсаторах (кроме последнего) должны быть соответственно прикрыты задвижки до или после конденсатора, чтобы обеспечить равные расходы воды по всем конденсаторам, а на всех остальных (кроме крайней) подключенных к данному напорному водоводу градирнях для обеспечения равенства расходов воды должны быть соответственно прикрыты напорные задвижки.

14.3. Для выявления соответствия полученной таким образом характеристики тракта оптимальной (с минимальными потерями давления по тракту) целесообразно определить гидравлические сопротивления отдельных участков тракта и сравнить их с расчетными или с данными предыдущего испытания при оптимальном состоянии тракта. Для этого необходимо организовать ряд измерений по тракту.

14.4. Тракт подаваемой насосом воды для рассматриваемой схемы с несколькими параллельно работающими на общий водовод 4 центробежными насосами 2 (см. рис. 9) может быть разбит на следующие участки:

участок а - б - всасывающий трубопровод насоса, сопротивление D Н_вс;

участок в - г - обратный клапан и запорная задвижка, сопротивление D Н_окз;

участок г - д - напорный трубопровод насоса, сопротивление D Н_нтн;

(расход воды через эти три участка равен подаче одного работающего при испытании насоса);

участок д - е - напорный водовод, сопротивление D Н_вв;

расход воды через него на различных участках между точками отвода воды на конденсаторы турбин различен;

участок е - ж - трубопровод подачи воды к конденсатору,

сопротивление D Н_тк;

участок ж - и - конденсатор, сопротивление D Н_тк;

участок и - к - сливной трубопровод конденсатора, сопротивление D Н_сл;

расход воды через участки е - ж, ж - и, и - к измеряется расходомерным устройством перед конденсатором (рис. 9, поз. 16);

участок к - л - напорный водовод градирен, сопротивление D Н_нввг;

расход воды на различных участках между точками отвода воды на градирни различен;

участок л - м - подводящий трубопровод и стояк градирни, сопротивление D Н_птг;

участок м - н - гидравлическое сопротивление разбрызгивающих сопл D Н_соп;

расход воды на участке л - м измеряется расходомерным устройством (рис. 9, поз. 17).

14.5. Для определения гидравлической характеристики тракта в целом и отдельных его участков необходимо провести следующие подготовительные работы (применительно к схеме рис. 9 с центробежными насосами):

14.5.1. Установить мерные рейки с ценой деления шкалы 1 см в точках а, н.

14.5.2. Определить (по чертежам проекта, реперным точкам) отметки в точках б - м, а также нулей шкал в точках а, н по отношению к отметке, принятой в технической документации за нулевую (уровень моря и т.д.).

14.5.3. Организовать измерение давления с помощью проверенных пружинных манометров или ртутных манометров в точках б - м. Прибор должен быть расположен ниже точки присоединения, а импульсные трубки заполнены водой. При применении ртутных приборов, что обеспечивает большую точность измерения, давление в точке присоединения импульсной трубки рассчитывается, как показано на рис. 6.

14.5.4. Организовать измерение перепадов давлений на расходомерных устройствах перед конденсаторами и перед градирнями (сегментные диафрагмы) с помощью П-образного дифманометра.

14.5.5. Переключить на время испытания циркуляционной системы отводы на собственные нужды и на масло- и газоохладители на напорный водовод второго конденсатора (второй половины).

14.5.6. Установить одинаковые углы поворота лопастей у всех работающих параллельно осевых или диагональных насосов.

14.5.7. Перед проведением испытания для получения представительных исходных данных необходимо провести чистку трубных досок и трубной системы конденсатора, обеспечить полное открытие обратных клапанов на напорной стороне насоса, по возможности очистить от ила и мусора напорные и сливные водоводы, обеспечить полное открытие задвижек по тракту циркуляционной воды (кроме задвижек, регулирующих расходы воды по конденсаторам и градирням), см. п. 14.2. Полученные при таких условиях результаты - гидравлическая характеристика тракта и отдельных его участков - позволят в дальнейшем контролировать в процессе эксплуатации состояние тракта циркуляционной воды в целом и отдельных его участков и назначать мероприятия для устранения обнаруженных дефектов.

14.6. Испытание циркуляционной системы проводится отдельно от циркуляционных насосов. При испытании необходимо провести как минимум два опыта по расходу воды, изменяя расход воды изменением количества включенных на данный водовод насосов.

14.7. Во время испытания циркуляционной системы фиксируются следующие показания измерительных устройств:

- уровень воды - в точках a, н;

- давление воды - в точках б - м;

- расход воды по расходомерному устройству (сегментной диафрагме) - перед последним конденсатором и перед последней градирней.

Показания измерительных устройств регистрируются в процессе проведения опыта с интервалом в 5-10 мин. Продолжительность опыта должна быть такой, чтобы было обеспечено количество не менее десяти записей в течение одного опыта.

14.8. Геодезическая высота подъема воды Н_геод определяется как разность отметок точек м, а (см. рис. 9). Отметки этих точек по отношению к отметке, принятой за нулевую (уровень моря и т.д.), определяются как сумма отметки нуля шкалы (п. 14.5.2) и показания по шкале измерительной рейки в метрах.

14.9. Гидравлическое сопротивление отдельных участков в зависимости от расхода воды в каждом из опытов определяется следующим образом (см. рис. 9):

14.9.1. Сопротивление всасывающего трубопровода насоса (м вод. ст.):

D Н_вс = Н_а-б – Н_б,

где Н_а-б - разность отметок точек а, б;

Н_б - измеренный напор в точке б.

В случае расположения отметки уровня в приемной камере (точка а), ниже входного патрубка насоса (разрежение в точке б) сопротивление всасывающего трубопровода определяется как D Н_вс = Н_а-б + V_б, где V_б - разрежение в точке б, м вод.ст.

14.9.2. Сопротивление обратного клапана и задвижки (м вод.ст.)

D Н_окз = Н_в – Н_г + Н_в-г,

где Н_в, Н_г - измеренные давления в точках в, г;

Н_в-г - разность отметок точек в, г с получающимся при алгебраическом вычитании отметок знаком.

14.9.3. Сопротивление напорного трубопровода насоса (м вод.ст.) до подключения его к напорному водоводу:

D Н_нтн = Н_г – Н_д + Н_г-д.

Обозначения аналогичны п. 14.9.2.

14.9.4. Полученные по пп. 14.9.1¸14.9.3 сопротивления должны быть отнесены к подаче одного насоса. Суммарная подача насосов, работающих на данный напорный водовод S Q_н, определяется либо как сумма измеренных расходов на каждый конденсатор (половину конденсатора), подключенный к данному водоводу, либо (при наличии расходомерного устройства в напорном водоводе) измерением общего расхода воды по этому водоводу. Подача одного насоса равна (n - число работающих на данный водовод насосов). Понятно, что углы установки лопастей всех параллельно работавших осевых и диагональных насосов должны быть одинаковыми.

14.9.5. Сопротивление напорного водовода (м. вод.ст.):

D Н_нвв = Н_д – Н_е + Н_д-е.

Полученное таким образом сопротивление водовода отвечает оговоренному в п. 14.2 условию равного распределения воды по конденсаторам (половинам конденсаторов) и должно быть отнесено к суммарной подаче насосов, работающих на этот водовод.

При различных расходах воды по конденсаторам сопротивление напорного водовода до крайней градирни определяется дифференцированно с учетом фактических расходов воды по участкам напорного водовода между точками подключения трубопроводов, отводящих воду на конденсаторы. Однако для этого должно быть организовано измерение давления в точках отвода воды от напорного водовода ко всем подключенным на данный водовод конденсаторам, а также расход воды на каждый конденсатор. Расчет гидравлических сопротивлений отдельных участков ведется аналогично тому, как указано выше для всего напорного водовода.

Примечание. Если при различных расходах воды по конденсаторам встретятся сложности в организации дифференцированного определения гидравлического сопротивления отдельных участков водовода (большое количество точек измерения давления, невозможность организации измерений в промежуточных точках напорного водовода, если он проложен в земле и т.п.), можно определить сопротивление водовода расчетным путем (см. п. 14.9.12). Однако в этом случае остается неучтенным влияние на сопротивление водовода отложений ила и грязи по дну водовода или обрастание водовода ракушкой на морской воде.

14.9.6. Сопротивление трубопровода подачи воды к конденсатору (м вод.ст.):

D Н_тк = Н_е – Н_ж + Н_е-ж.

14.9.7. Сопротивление конденсатора (м вод.ст.):

D Н_к = Н_ж – Н_и + Н_ж-и.

14.9.8. Сопротивление сливного трубопровода конденсатора (м вод.ст.):

D Н_сл = Н_и – Н_к + Н_и-к.

Полученные по пп. 14.9.6¸14.9.8 сопротивления относится к расходу воды, измеренному расходомерным устройством перед конденсатором (рис. 9, поз. 16).

14.9.9. Сопротивление напорного водовода градирни (м вод.ст.):

D Н_нввг = Н_к – Н_л + Н_к-л.

Расход воды, к которому должно быть отнесено измеренное сопротивление напорного водовода градирен D Н_нввг при условии, оговоренном в п. 14.2, равен суммарной подаче работающих на данный водовод насосов. Сопротивление водовода до крайней градирни при различных расходах воды на градирни определяется аналогично п. 14.9.5.

14.9.10. Сопротивление подводящего трубопровода и стояка градирни (м вод.ст.):

D Н_птг = Н_л – Н_м + Н_л-м.

14.9.11. Сопротивлений распределительных трубопроводов и сопл градирни (м вод.ст.):

D Н_соп = Н_н-м.

Полученные в пп. 14.9.10 и 14.9.11 сопротивления относятся к расходу воды, измеренному расходомерным устройством перед градирней (рис. 9, поз. 17).

14.9.12. Достоверно измерить незначительные гидравлические сопротивления относительно коротких участков трубопроводов (например, участки е-д, е-ж, и-к, л-м) с помощью пружинных манометров представляет известные трудности из-за малой разницы в отклонении стрелок манометров, установленных в начало и конце участка. Поэтому сопротивления этих участков могут быть приняты по расчетным данным проектной организации или (при отсутствии этих данных) определены по формуле

,

где x _сум – суммарный коэффициент сопротивления трубопровода [9, 10];

u - скорость воды по трубопроводу, м/с;

Q - расход воды, м³/с;

D - диаметр трубопровода, м.

14.10. Суммарная гидравлическая характеристика тракта (м вод.ст.) рассматриваемой схемы водоснабжения (рис. 10) составит

Н_г = Н_геод + D Н_вс + D Н_окз + D Н_нтн + D Н_нвв + D Н_тк + D Н_к + D Н_сл + D Н_нввг + D Н_птг + D Н_соп.

14.11. Рекомендуется до построения суммарной характеристики построить зависимости гидравлических сопротивлений отдельных участков тракта от расхода воды и провести по опытным точкам усредняющие кривые, ординаты которых использовать для построения суммарной характеристики тракта.

При построении суммарной гидравлической характеристики тракта надо иметь в виду, что в нормальных условиях эксплуатации системы водоснабжения из напорных водоводов до конденсаторов отводится вода на собственные нужды (масло- и газоохладители и др.) со сбросом воды после них в сливную линию после конденсаторов. Поэтому для построения суммарной гидравлической характеристики тракта значения сопротивлений отдельных участков должны сниматься с кривых при расходе воды через данный участок, учитывающий расход воды, отводимой на собственные нужды.

14.12. Обработка результатов каждого из проведенных опытов (пп. 14.8 и 14.9) для выбранного числа работающих параллельно насосов (n) дает значение напора Н_г, который должны развивать насосы для подачи воды в циркуляционную систему для принятого в опыте состава включенного оборудования.

Полученные опытные точки напора Н_г (п. 14.10) должны быть нанесены на характеристику Q - H насоса при подаче одного насоса в каждом данном опыте .

Пересечение проведенной по этим точкам кривой с характеристикой Q - H насоса определит положение рабочей точки при работе насоса на систему (рис. 1 и 2, точка а).

14.13. Наличие полученных по приведенной выше методике гидравлических сопротивлений отдельных участков тракта позволяет рассчитать с использованием опытных зависимостей гидравлическую характеристику тракта для любого режима работы насосов, а именно: любого количества работающих параллельно на данный напорный водовод насосов, любого количества включенных конденсаторов и распределения воды по отдельным конденсаторам, любого количества включенных градирен и распределения воды по отдельным градирням.

По определенной расчетным путем гидравлической характеристике тракта при принятом составе работающего оборудования находится положение рабочей точки насоса на его характеристике и оценивается допустимость работы насоса в этом режиме.

Положение рабочей точки насоса на его характеристике может быть установлено и экспериментально измерением напора, развиваемого насосом при данном составе работающего оборудования.

Рис. 10. Гидравлическая характеристика тракта циркуляционной воды при схеме водоснабжения с магистральными водоводами и башенными градирнями (см. рис. 9)

Дата добавления: 2015-07-02