Проект закрытой системы теплоснабжения квартала жилой застройки г. Молодечно с двухтрубной прокладкой тепловых сетей

График суммарного часового расхода теплоты на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение строится путем сложения соответствующих ординат при t_н= +8єС и при t_o (линия УQ).

Для построения графика годовой тепловой нагрузки из точек на оси абсцисс графика часового расхода теплоты, соответствующих температурам наружного воздуха с интервалом 5 єС, восстанавливаем перпендикуляры до пересечения с линией суммарного расхода теплоты УQ. Из полученных точек проводим горизонтальные прямые до пересечения с перпендикулярами, восстановленными к оси абсцисс из точек, соответствующих продолжительности стояния температур наружного воздуха. Соединив найденные точки, получим искомый график расхода теплоты за отопительный период.

В летний период тепловые нагрузки на отопление и вентиляцию отсутствуют, нагрузка на горячее водоснабжение рассчитывается по формуле:

, (3.6)

где - коэффициент, учитывающий изменение среднего расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному периоду.

55°С -температура горячей воды в системе горячего водоснабжения;

єС - температура холодной воды в отопительный период;

єС - температура холодной воды в неотопительный период;

МВт.

Площадь, ограниченная осями координат и полученной кривой расхода теплоты, представляет собой годовой расход теплоты в жилом районе города.

Таблица 3.2 - Повторяемость температур наружного воздуха, ч:

-34,9 ч -30	1	Сумма часов
-29,9 ч -25	14	15
-24,9 ч -20	59	74
-19,9 ч -15	190	264
-14,9 ч -10	501	765
-9,9 ч -5	843	1608
-4,9 ч -0	1396	3004
+0,1ч +5	1210	4214
+5,1ч +8	706	4920

3.3 Регулирование отпуска теплоты

Поскольку тепловая нагрузка жилищно-коммунального сектора составляет более 65% от суммарной тепловой нагрузки и доля средней нагрузки горячего водоснабжения составляет более 15 % от расчетной нагрузки отопления >0,15), то принимаем регулирование по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения.

При регулировании по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения суммарный расчетный расход сетевой воды не включает расхода воды на горячее водоснабжение. Для обеспечения тепловой нагрузки системы горячего водоснабжения вода в подающей магистрали должна иметь температуру, большую, чем при регулировании по отопительной нагрузке. Поэтому график при регулировании по совмещенной нагрузке называется повышенным. Он строится на основании графика регулирования по нагрузке отопления. Так как , то есть 0,2<0,66<1,0, то согласно /3, п.11.7/ принимаем двухступенчатую схему присоединения водоподогревателей горячего водоснабжения.

3.3.1 График регулирования по нагрузке отопления

График регулирования по нагрузке отопления для схем присоединения местных отопительных систем строится по температурам воды в подающей и обратной магистралях в зависимости от температуры наружного воздуха °С.

Температура воды в подающей и обратной магистралях, єС:

, (3.7)

, (3.8)

где - расчётный температурный напор нагревательного прибора, °C:

°C;

°C - расчётная температура воды в подающем трубопроводе системы отопления после элеватора;

- текущая температура наружного воздуха, которая изменяет в пределах єС;

- расчетная разность температур сетевой воды, єС, при температуре наружного воздуха єС, (из задания); єС;

- расчетный перепад температур в отопительной системе, єС,

єС.

єС

єС

Аналогично рассчитываем температуру воды в подающей и обратной магистралях в зависимости от температуры наружного воздуха. Результаты расчёта сводим в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 - Температура воды в подающей и обратной магистралях

, єС	+8	+5	0	-5	-10	-15	-20	-25
, єС	53,78	63,18	78,39	93,20	107,72	121,99	136,08	150,00
, єС	35,17	38,99	44,90	50,41	55,62	60,60	65,38	70,00

В закрытых системах минимальная температура сетевой воды в подающей магистрали принимается равной 70єС [3, п. 4.6.]. Поэтому, построив зависимости (3.6) и (3.7), на графике определяем точку излома, в которой температура воды в подающей магистрали равна минимальному значению. Соответствующая точке излома температура наружного воздуха обозначается °С и делит отопительный период на два диапазона: от +8 єС до (I диапазон регулирования), и от до (II диапазон регулирования).

В первом диапазоне осуществляется местное регулирование отпуска теплоты, а во втором - центральное качественное регулирование.

3.3.2 График регулирования по совмещенной нагрузке отопления и горячего водоснабжения (повышенный)

Построение повышенного графика регулирования для открытых систем теплоснабжения (рис. 3.2) осуществляется на основании отопительно-бытового графика регулирования отпуска теплоты. Для построения повышенного графика необходимо определить перепады температур в подогревателях верхней и нижней ступени при температурах наружного воздуха и и балансовой нагрузке горячего водоснабжения.

Суммарный перепад температур в подогревателях верхней и нижней ступени , єС, является постоянной величиной и определяется по формуле:

, (3.9)

где - балансовая нагрузка горячего водоснабжения, Вт;

- балансовый коэффициент, учитывающий неравномерность суточного графика горячего водоснабжения, для закрытых систем .

єС.

Перепад температур, єС:

- при , , (3.10)

- при , , (3.11)

где - температура нагреваемой водопроводной воды, єС, после первой ступени подогревателя при наружной температуре єС;

єС;

- величина недогрева водопроводной воды до температуры греющей воды в нижней ступени подогревателя;

єС - температура холодной воды в отопительный период;

- температура воды, поступающей в систему горячего водоснабжения, в соответствии с /3, п. 11.10/ принимается равной 60 єС.

- при єС;

єС;

- при єС;

єС.

Температура сетевой воды, єС, в тепловой сети для повышенного температурного графика определяется:

- в подающей магистрали

єС;

єС;

- в обратной магистрали

єС;

єС.

3.4 Определение расчётных расходов теплоносителя в тепловых сетях

Расчетные расходы воды на отопление , кг/ч, и вентиляцию , кг/ч, для закрытых систем теплоснабжения следует определять по формулам:

; (3.12)

, (3.13)

где - удельная теплоёмкость воды, кДж/(кг•°C).

Расчетные расходы воды на горячее водоснабжение, кг/ч, при двухступенчатых схемах присоединения подогревателей определяются:

, (3.14)

, (3.15)

Расчетный расход воды, кг/ч, в неотопительный период для закрытых систем:

, (3.16)

где - коэффициент, учитывающий изменение расхода воды на горячее водоснабжение в неотопительный период по отношению к отопительному, принимаемый для жилищно-коммунального сектора равным 0,8 [3, прил. 1];

Суммарные расходы сетевой воды , кг/ч, в двухтрубных тепловых сетях в открытых и закрытых системах теплоснабжения при качественном регулировании отпуска теплоты:

, (3.17)

где - коэффициент, учитывающий долю среднего расхода воды на горячее водоснабжение; при регулировании по совмещенной нагрузке .

Суммарные расходы сетевой воды определяют отдельно для каждого здания по его тепловой нагрузке по формулам (3.15) и (3.16), заполняя таблицу 3.4.

Пример расчёта здания 10 (магазин):

Расчетные расходы воды на отопление и вентиляцию :

кг/ч;

кг/ч.

Расчетные расходы воды на горячее водоснабжение :

кг/ч;

кг/ч;

Суммарный расчетный расход воды равен

кг/ч;

кг/ч.

Таблица 3.4 - Определение расчётных расходов теплоносителя

№ дома	Расчетные тепловые потоки, кВт	Расчетные расходы теплоносителя, кг/ч
	Qomax	Qvmax	Qhmax	Gomax	Gvmax	Ghmax	Gd	Gshmax	GSd
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	585,219	-	505,344	6604	-	4071	6604	11406	2605
2	292,617	-	252,672	3302	-	2036	3302	5703	1303
3	530,77	-	379,008	5990	-	3054	5990	8554	1955
4	457,33	-	379,008	5161	-	3054	5161	8554	1955
5	292,61	-	252,672	3302	-	2036	3302	5703	1303
6	457,33	-	379,008	5161	-	3054	5161	8554	1955
7	530,77	-	379,008	5990	-	3054	5990	8554	1955
8	508,725	-	379,008	5741	-	3054	5741	8554	1955
9	508,725	-	379,008	5741	-	3054	5741	8554	1955
10	31,225	14,02	27,07	352	-	218	510	611	140

3.5 Гидравлический расчёт водяных тепловых сетей

Задачей гидравлического расчета является определение диаметров участков теплопроводов и потерь давления на этих участках, при которых потребители получают расчетное количество теплоты.

Гидравлический расчет водяных тепловых сетей производим для отопительного периода и неотопительного периодов.

Расчетное значение внутреннего диаметра участков теплопроводов , м, [3, прил. 4]:

, (3.18)

где - коэффициент гидравлического трения, в предварительном расчете принимается равным 0,03.

- удельные потери давления, Па/м, которые принимаем равными 60 Па/м;

кг/м³ - плотность воды при температуре 70 °С;

По расчетному значению внутреннего диаметра принимается значение стандартного внутреннего диаметра , м, после чего определяют величину , Па/м:

, (3.19)

где - коэффициент гидравлического трения для области квадратичного закона;

м - эквивалентная шероховатость внутренней поверхности стальных труб для водяных тепловых сетей [3, п. 5.7].

После предварительного расчета, зная диаметры участков, разрабатываем монтажную схему: определяем количество неподвижных опор, компенсаторов, задвижек.

На основании монтажной схемы определяем все местные сопротивления в сети (задвижки, компенсаторы, отводы, тройники). Определяем коэффициенты местных сопротивлений о и заносим в таблицу 3.5.

Таблица 3.5 - Местные сопротивления

№ уч-ка	Условный диаметр , мм	Местные сопротивления	КМС
1	65	Кран шаровый (1 шт.) Отвод 90°(2 шт.) Тройник на проход (1 шт.)	0,5 0,8х2 1,0	3,1
2	80	Компенсатор П-образный Тройник на проход (1 шт.)	1,7 1,0	2,7
3	100	Тройник на проход (1 шт.) Компенсатор П-образный	1,0 1,7	2,7
4	100	Тройник на проход (1 шт.)	1,0	1,0
5	100	Тройник на проход (1 шт.) Отвод 90° (1 шт.)	1,0 0,8	1,8
6	125	Тройник на проход Компенсатор П-образный	1,0 1,7	2,7
7	125	Тройник на проход Отвод 90° (2 шт.) Кран шаровый(1 шт.)	1,0 0,8х2 0,5	3,1
8	65	Тройник на проход Отвод 90° (3 шт.) Кран шаровый(1 шт.)	1,0 0,8х3 0,5	3,9
9	80	Тройник на проход	1,0	1,0
10	80	Тройник на проход Отвод 45°	1,0 0,3	1,3
11	150	Тройник на проход Компенсатор П-образный Отвод 90° Кран шаровый(1 шт.)	1,0 1,7 0,8 0,5	4,0

Эквивалентные длины , м, соответствующие коэффициентам местных сопротивлений о:

, (3.20)

Скорость движения теплоносителя , м/с, должна быть не более 3,5 м/с, определяется:

, (3.21)

Суммарные потери давления , Па, на участке трубопровода:

, (3.22)

где - приведенная длина трубопровода, м.

Пример расчёта для участка 1:

м.

Принимаем значение стандартного внутреннего диаметра м.

;

Па/м;

м;

м/с;

м;

Па.

Результаты гидравлического расчёта заносим в таблицу 3.6.

При гидравлическом расчете невязка между потерями давления в ответвлении и магистрали не должна превышать 10 %.

%.

Таблица 3.6 - Гидравлический расчёт водяной тепловой сети
№ Участка	Расчётный расход Gd,кг/с	Внутренний диаметр трубопровода Di,м	Dн х S, мм	Удельные потери давления R,Па/м	Скорость движения воды х ,м /с	Длина участка l,м	Эквивалентная длина le,м	Приведенная длина lґ,м	Потери давления ДP,кПа
Отапливаемый период. Основное направление.
1	6604	0,065	76х3,5	83,6	0,57	45,00	5,8	50,8	4247
2	9906	0,080	89х3,5	62,4	0,56	54,00	6,6	60,6	3781
3	15896	0,100	100х4,0	49,1	0,58	51,00	8,9	59,9	2941
4	21057	0,100	100х4,0	86,1	0,76	5,00	3,3	8,3	715
5	24359	0,100	100х4,0	115,3	0,88	37,00	5,9	42,9	4946
6	29520	0,125	133х4,0	52,0	0,68	56,00	11,9	67,9	3531
7	35510	0,125	133х4,0	75,2	0,82	56,00	13,6	69,6	5234
11	47502	0,150	159x4,5	51,2	0,76	147,00	22,3	169,3	8668
							?	34,063
Отапливаемый период. Ответвление.
8	5741	0,050	57х3,0	256,3	0,83	63,00	5,1	68,1	17454
9	11482	0,065	76х3,0	252,8	0,98	5,00	1,9	6,9	1744
10	11992	0,065	76х3,0	275,7	1,03	48,00	2,4	50,4	13895
							?	33,093
Неотапливаемый период. Основное направление.
1	2605	0,065	76х3,5	13,0	0,22	45,00	5,8	50,8	660
2	3908	0,080	89х3,5	9,7	0,22	54,00	6,6	60,6	588
3	5863	0,100	100х4,0	6,7	0,21	51,00	8,9	59,9	401
4	7818	0,100	100х4,0	11,9	0,28	5,00	3,3	8,3	99
5	9121	0,100	100х4,0	16,2	0,33	37,00	5,9	42,9	695
6	11076	0,125	133х4,0	7,3	0,26	56,00	11,9	67,9	496
7	13031	0,125	133х4,0	10,1	0,30	56,00	13,6	69,6	703
11	17081	0,150	159x4,5	6,6	0,27	147,00	22,3	169,3	1117
							?	4759
Неотапливаемый период. Отвлетвление.
8	1955	0,050	57х3,0	29,7	0,28	63,00	5,1	68,1	2023
9	3910	0,065	76х3,0	29,3	0,33	5,00	1,9	6,9	202
10	4050	0,065	76х3,0	31,4	0,35	48,00	2,4	50,4	1583
							?	3808,0

3.6 Построение продольного профиля тепловых сетей

Продольный профиль участка теплосети построен в вертикальном масштабе 1:100 и в горизонтальном масштабе 1:500.

На продольном профиле показали:

отметки поверхности земли (проектные - сплошной линией, натурные - штриховой);

все пересекаемые инженерные сети и сооружения с отметками верха их конструкции при расположении проектируемой тепловой сети сверху и с отметками низа инженерных сетей и конструкций при нижнем расположении тепловой сети;

каналы, камеры, ниши П-образных компенсаторов - упрощёнными контурными очертаниями внутренних и наружных габаритов с указанием осей труб (трубопроводы в каналах, камерах и нишах не изображают);

неподвижные опоры - условным графическим изображением.

Под профилями сетей поместили таблицу, к которой указали:

проектную отметку земли;

натурную отметку земли;

отметку верха канала или верха изоляции трубопровода бесканальной прокладки (отметку верха несущей конструкции при надземной прокладке);

отметку оси трубопровода;

уклон и длину участка трубопровода;

номер поперечного разреза и внутренний размер канала;

развёрнутый план.

Заглубление тепловых сетей от поверхности земли или дорожного покрытия приняли не менее 0,6 м до верха оболочки бесканальной прокладки.

Уклон трубопроводов составляет не менее 0,002. В самых низких точках трубопроводов устраивают спускные устройства, а в самых высоких - воздушники.

3.7 Построение пьезометрического графика тепловых сетей

После выполнения гидравлического расчета водяных тепловых сетей приступают к построению пьезометрического графика, при помощи которого определяют напор в любой точке сети, производят выбор схемы присоединения потребителей, подбор сетевых и подпиточных насосов.

При построении пьезометрических графиков тепловых сетей не учитывают динамический напор и условно считают, что ось трубопроводов совпадает с поверхностью земли /8, с. 206-215/. При этом должны быть выполнены следующие условия:

условие невскипания - давление в трубопроводе должно быть таким, чтобы не происходило вскипание теплоносителя (при температуре 140°С минимальный напор составляет 30 м) /9, с. 179/;

условия прочности - напор в сети не должен превышать: 160 м для подающей магистрали; 100 м для обратной магистрали в случае подключения местных систем отопления через теплообменник;

условие избыточного давления - с целью предупреждения завоздушивания системы и кавитации насосов в сети должен создаваться избыточный напор не менее 5 м.

По оси ординат откладывают значения напоров в подающей и обратной магистралях тепловой сети, отметки рельефа местности и высоты присоединенных потребителей; по оси абсцисс строят профиль местности и откладывают длину расчетных участков трубопровода.

3.8 Механический расчёт трубопроводов

3.8.1 Исходные данные при проектировании

Для вычисления сил трения, осевой силы, максимальной монтажной длины и удлинения предизолированных труб приняты следующие величины:

- плотность засыпного грунта кг/м³:

- коэффициент трения между трубой-оболочкой и грунтом ;

- допустимое осевое напряжение МПа;

- эксплуатационная температура:

прямой подачи °С;

обратной подачи °С;

- температура монтажа °С;

- коэффициент продольной упругости Н/мм²;

- коэффициент линейного расширения:

для диапазона 0 - 100°С 1/°С;

для диапазона 0 - 150°С 1/°С;

- коэффициент нагрузки:

состояния предельной нагрузки ;

состояния предельного использования ;

коэффициент Пуассона .

3.8.2 Расчёт температурных удлинений

Температурное удлинение свободнолежащих труб, м, при изменении их температуры определяется по формуле:

(3.23)

где1/°С - коэффициент линейного расширения;

- изменение температуры, °С;

°С - эксплуатационная температура прямой подачи;

°С - температура монтажа;

м - длина рассматриваемого участка.

°C;

м.

При бесканальной прокладке теплотрассы, возникающие в предизолированных трубопроводах удлинения, частично компенсируются за счёт сил трения между оболочкой и грунтом обратной засыпки.

Величина сил трения между грунтом и оболочкой, Н/м, определяется по формуле:

, (3.24)

где м - диаметр полиэтиленовой оболочки;

м - расстояние от поверхности земли до трубопровода;

кг/м³ - плотность засыпного грунта;

- коэффициент трения между трубой-оболочкой и грунтом;

g = 9,8 м/с²;

- коэффициент бокового давления грунта.

Н/м.

Максимальное расстояние между двумя неподвижными точками, м, (мнимыми опорами) ограничено осевыми допустимыми напряжениями в стальной трубе и определяется по формуле:

, (3.25)

где МПа - допустимое осевое напряжение;

мм² - площадь поперечного сечения трубы;

Н/м - величина силы трения между грунтом и оболочкой.

м.

3.8.3 «Г»-образная система компенсации удлинений

К «Г»-образной системе относятся изменения направления трасы под углом от 45° до 90° (Рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 - Схема удлинений при изменении направления трассы под углом 90°

Длина плеча компенсации (), (), м, вычисляется по формулам:

(3.26)

. (3.27)

где - наружный диаметр стальной трубы;

- температурное удлинение трубопровода, засыпанного грунтом, длиной , м;

- температурное удлинение трубопровода, засыпанного грунтом, длиной , м.

, (3.28)

, (3.29)

где м - длина плеча компенсации 1;

м- длина плеча компенсации 2.

м;

м.

м;

м.

Схема системы компенсации при изменении направления трассы под углом 45° представлена на рисунке 3.2.

Длина плеча компенсации (), (), м, вычисляется по формулам:

(3.30)

. (3.31)

Рисунок 3.2 - Схема удлинений при изменении направления трассы под углом 45°

Уменьшенные значения, м, вычисляются по формулам:

, (3.32)

, (3.33)

где ° - угол изменения направления трассы;

м;

м;

м.

м;

м;

м;

м.

3.8.4 «Z»-образная система компенсации удлинений

Схема изменения направления трассы представлена на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - Схема удлинений при «Z»-образном изменении направления трассы

Длина плеча компенсации м, вычисляется по формуле:

(3.34)

где - суммарное удлинение участков ,м;

м;

м;

м.

м.

Длина плеча компенсации , , м, определена по формуле:

, (3.35)

где - наружный диаметр трубы, м;

м.

3.8.5 «П»-образная система компенсации удлинений

Схема изменения направления трассы представлена на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 - Схема удлинений при «П»-образном изменении направления трассы

Длина плеча компенсации (В) вычисляется по формуле:

, (3.36)

где Дl -- суммарное удлинение участков трубопроводов П-образной системы компенсации , м, определяется по формуле:

, (3.37)

м;

м;

м.

м.

Длина плеча компенсации , , м, определена по формуле:

, (3.38)

м.

3.8.6 Подбор амортизирующих подушек

При изменениях температуры теплоносителя необходимо обеспечить расчетные перемещения плеч L-образных, Z-образных, П-образных компенсаторов, засыпанных грунтом. Для этого необходимо использовать подушки из вспененного полиэтилена. Низкое сопротивление сжатию этого материала гарантирует свободное перемещение компенсирующих плечи нормальную работу трубопроводов. Количество подушек, установленных по диаметру трубопровода, определяется расчетной величиной перемещения компенсатора и допустимой величиной сжатия материала подушек:

а) 10мм<<20мм - один слой амортизирующих подушек;

б) 20мм<<40мм - два слоя амортизирующих подушек;

в) 40мм<<60мм - три слоя амортизирующих подушек.

Перемещение компенсатора величиной 10мм и менее не требуется применение компенсирующих матов. Сжатие подушек составляет 50%. Количество подушек, устанавливаемых по длине компенсирующего плеча, должно обеспечить покрытие 2/3 длины плеча.

Рассмотрим Г-образный участок трубопровода (УП 15) с длинами плечь: м и м. Величина температурного удлинения соответственно на подающем трубопроводе мм и мм, на обратном трубопроводе мм и мм; длина плеча компенсационной зоны соответственно на подающем трубопроводе м и м, на обратном трубопроводе м и м.

По температурному удлинению определяем количество амортизационных подушек на подающем и обратном трубопроводе на участке 1 и 2.

На подающем трубопроводе на участке 1 устанавливаем 2 слоя амортизирующих подушек с наружной стороны, на участке 2 устанавливаем 2 слоя амортизирующих подушек с наружной стороны и 1 слой с внутренней. На обратном трубопроводе на участке 1 устанавливаем 1 слой амортизирующих подушек с наружной стороны и 1 слой с внутренней стороны, на участке 2 устанавливаем 2 слоя амортизирующих подушек аналогично.

Так как количество подушек, устанавливаемых по длине компенсирующего плеча, должно обеспечить покрытие 2/3 длины плеча, то количество подушек, уложенных в один слой, определится:

- подающий трубопровод:

участок 1: мата;

участок 2: мата,

- обратный трубопровод:

участок 1: мата,

участок 2: мата.

Общее число компенсационных матов на Г- образном участке трубопровода составит 16 штук (Рисунок 3.5). Установлено 9 подушек типа А и 7 подушка типа Б.

Рисунок 3.5 - Компоновка компенсационных подушек (УП 8)

4. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА

В соответствии со ТКП 45-4.02-182-2009 «Тепловые сети» автоматизация тепловых пунктов должна обеспечивать:

- регулирование расхода теплоты в системе отопления и ограничение максимального расхода сетевой воды у потребителя;

- заданную температуру воды в системе горячего водоснабжения;

- поддержание статического давления в системах потребления теплоты при их независимом присоединении;

- заданное давление в обратном трубопроводе или требуемый перепад давлений воды в подающем и обратном трубопроводах тепловых сетей;

- защиту систем потребления теплоты от повышенного давления или температуры воды в случае возникновения опасности превышения допустимых предельных параметров;

- включение резервного насоса при отключении рабочего;

- прекращение подачи воды в бак-аккумулятор при достижении верхнего уровня воды в баке и прекращение разбора воды из бака при достижении нижнего уровня;

- защиту системы отопления от опорожнения.

Основными целями автоматизации систем теплоснабжения являются:

- обеспечение теплового и санитарно-гигиенического комфорта потребителей;

- поддержание заданных гидравлических режимов в различных звеньях системы теплоснабжения, включая защиту от аварийных ситуаций;

- обеспечение экономии топлива, тепловой и электрической энергии;

- обеспечение эффективности, надежности и качества работы основного оборудования систем теплоснабжения.

Характерными особенностями автоматизации систем теплоснабжения являются:

- функционирование системы теплоснабжения, которая характеризуется сложным комплексом установок и устройств;

- непрерывность и взаимосвязанность режимов в отдельных звеньях;

- характер технологических процессов, в особенности гидроаэродинамических и тепломассообменных, нестационарен и сложен;

- режимы отпуска теплоты и потребности в ней различны по отношению к определяющим параметрам - температуре наружного воздуха и времени. Потребление теплоты системой горячего водоснабжения не зависит от наружной температуры, резко меняется в течение суток.

Уровень автоматизации определяется технологической схемой системы теплоснабжения (схема подключения, вид теплоносителя и т. д.) и способом управления (регулирования).

В данном разделе представлена функциональная схема автоматизации теплового узла, приборы которой обеспечивают:

- коммерческий учёт расхода тепла на отопления и горячее водоснабжение;

- автоматическое регулирование температуры воздуха в помещениях;

- автоматическое регулирование температуры горячей воды;

- управление циркуляционными насосами.

Приборы данной схемы полностью удовлетворяют требованиям «Временной инструкции о порядке оборудования узла учёта для взаимных коммерческих расчётов между потребителями и поставщиками тепловой энергии», в том числе обеспечивают фиксацию отключения питания и сохранение информации во внутренней памяти прибора.

4.1 Описание функциональной схемы

Для измерения количества теплоты и количества теплоносителя, поступающей из тепловой сети, используется теплосчетчик ультразвуковой ЭЛСИ- Т-2000, который установлен по месту на вводе в тепловой узел. Данный ультразвуковой теплосчетчик обрабатывает данные, поступающие от первичных преобразователей: термометров сопротивления ТЕ, установленных на подающем и обратном трубопроводах тепловой сети (1а, 1б), а также от датчика типа «Сапфир» FE для измерения расхода теплоносителя, который установлен на подающем трубопроводе тепловой сети (1г).

В данной схеме автоматизации теплового узла предусмотрен контроль над количеством тепла и количеством теплоносителя, используемого на нужды горячего водоснабжения. Электрический сигнал с датчиков температуры ТЕ (2а), ТЕ (2б), ТЕ (2в), установленных соответственно на подающем, обратном трубопроводах системы горячего водоснабжения и на водопроводе, а также электрический сигнал с датчиков расхода теплоносителя типа «Сапфир» FE (2д, 2е), установленных на подающем и обратном трубопроводах системы горячего водоснабжения, поступает на второй ультразвуковой теплосчетчик ЭЛСИ-Т-2000. Так как система горячего водоснабжения закрытая, то на обратном трубопроводе установлен датчик расхода теплоносителя.

Регулирование температуры и давления теплоносителя в системе горячего водоснабжения осуществляется с помощью регулятора температуры ТС (5г), установленного в шкафу управления. На данный регулятор температуры поступает выходной сигнал от электроконтактного манометра PIS (5), установленного непосредственно у трубопровода. Если давление в циркуляционном трубопроводе снижается до 0,06 МПа, то замыкается контакт на манометре и соответствующий сигнал поступает на регулятор 4б, который в свою очередь включает циркуляционный насос 1. при выходе из строя основного насоса в работу включается резервный насос 2. К данному регулятору подключен термометр сопротивления ТЕ (4а), установленный на подающем трубопроводе сразу после пластинчатого теплообменника. При снижении температуры горячей воды ниже +55°С регулятор ТС (4б) приводит в действие исполнительный механизм клапана (4в), увеличивая подачу горячей воды, поступающей в пластинчатый теплообменник. При превышении температуры горячей воды установленного значения исполнительный механизм призакрывает клапан, уменьшая тем самым подачу горячей воды из тепловой сети.

Регулирование температуры теплоносителя системы отопления осуществляется с помощью регулятора температуры ТС (5г). По показаниям термометров сопротивления ТЕ (5а, 5б), установленных соответственно на подающем трубопроводе после элеватора и на обратном трубопроводе системы отопления, и по показаниям термометра ТЕ (5в), установленного снаружи, регулятор температуры ТС (5г) приоткрывает клапан на байпасной линии, увеличивая подачу горячей воды в элеватор, либо, наоборот, при перегреве воздуха в отапливаемом помещении уменьшает сечение для прохода теплоносителя в элеватор.

Для автоматического регулирования системой отопления, регулирование температуры горячей воды, управление циркуляционными насосами к установке приняты шкафы управления системой теплоснабжения ВШУ-00-0-IP54, ВШУ-24-2-IP-54 на базе универсального блока терморегулирования «ВТР-10И». Питание приборов выполняется от автоматических выключателей.

Таблица 4.1 - Спецификация средств автоматизации

Позиция на схеме	Наименование	Тип	Технические характеристики	Количество
1	2	3	4	5
1г	Теплосчетчик ультразвуковой	ЭЛСИ-Т-2000	Диапазон измерений расхода 0,08-54 м3/ч	1
2г	Теплосчетчик ультразвуковой	ЭЛСИ-Т-2000	Диапазон измерений расхода 0,08-54 м3/ч	1
3	Электроконтактный манометр	ЭКМ	Диапазон измерений давления 0-4МПа	1
4б	Регулятор температуры	ТМ4	Диапазон измерений температуры -50…+150°С	1
5г	Регулятор температуры	ТМ4	Диапазон измерений температуры -50…+150°С	1
1а, 1б, 2а, 2б, 2в, 4а, 5а, 5б, 5в	Датчик-реле температуры монометрический	ТАМ 102	Диапазон измерений температуры -35-+160°С	10
1в, 2д, 2е	Датчик давления	“Сапфир-220-ДА”	Диапазон измерений давления 0,4-16 МПа	1
5д, 4в	2-хходовой регулирующий шаровой клапан «Belimo»	R222	DN=25мм; Т=5…100 ?С	1
	Электропривод для 2-ходового регулирующего шарового клапана	LR24-SR		1

Таблица 4.2 Классификация САУ ГВС

Классификационный признак	Классификация САУ	Детализация классификационного признака
Управляемая величина	Температура потока воды на входе в теплообменник	-
Управляющее воздействие	Дросселтрование потока теплоносителя на входе в теплообменник	-
Принцип управления	По отклонению	-
Характер изменения ошибки управления	Астатическая	-
Характер изменения задающего воздействия(цель управления)	Прямое управление	-
Принцип формирования сигналов управления	САУ непрерывного управления	-
Число контуров управления	Один	Контур обратной связи
Характер зависимости управляемых переменных от входных воздействий	Линейное САУ	-

Таблица 4.3 Классификация САУ отопления

Классификационный признак	Классификация САУ	Детализация классификационного признака
Управляемая величина	Температура потока воды на выходе из элеватора	-
Управляющее воздействие	Дросилирования потока теплоносителя на входе в элеватор	-
Принцип управления	По отклонению	-
Характер изменения ошибки управления	Астатическая	-
Характер изменения задающего воздействия(цель управления)	САУ автоматической стабилизации	С программным управлением относительно температуры наружнего воздуха.
Принцип формирования сигналов управления	САУ непрерывного управления	-
Число контуров управления	Один	Контур обратной связи
Характер зависимости управляемых переменных от входных воздействий	Линейное САУ	-

5. ЗАЩИТА НАСЕЛЕНИЯ И ХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ ОТ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ

5.1 Чрезвычайные ситуации, характерные для проектируемого объекта

Проектируемая система теплоснабжения расположена в г. Витебске. Витебск - административный центр Витебской области - расположен на северо-востоке Республике Беларусь, на берегах р. Западная Двина при впадении в неё рек Витьба и Лучёса. Территория города расположена на холмистой местности, на западных отрогах Витебской возвышенности. Он расположен в 277 км северо-восточнее Минска. На востоке Витебская область граничит со Смоленской, на севере - с Псковской областями Российской Федерации, на северо-западе - с Латвией, на западе - с Литвой и Гродненской областью, на юге - с Минской и Могилевской областями Республики Беларусь.

Витебск осуществляет транспортное сообщение с другими городами и регионами посредством железнодорожного, воздушного и автомобильного транспорта. Вокруг города проходит большое количество автомобильных и железных дорог, по которым перевозят опасные грузы, способные заражать местность СДЯВ.

Пожаровзрывоопасность несут склады со взрывчатыми веществами военных подразделений и частей, расположенных в черте города, десятки автозаправочных станций, имеющие по 250 - 450 тонн бензина, а также многочисленные гектары леса.

На долю Витебска приходится пятая часть товарной продукции промышленности Витебской области.

В Витебске производят металлорежущие и деревообрабатывающие станки, станки с числовым программным управлением (заводы «Вистан», Визас), измерительные приборы и средства (ПО «Электроизмеритель»), конденсаторы, позисторы, варисторы (ПО «Монолит»), наружные насосы, инкубаторы для выхаживания недоношенных детей (завод «Эвистор»), древесноволокнистые и древесностружечные плиты и пиломатериалы (ОАО «Витебскдрев»), строительный кирпич (АО «Керамика»), конструкции и сборные железобетонные изделия (завод СЖБ-3), телевизоры и медтехнику (ПО «Витязь»), часы (ОАО «Приборостроительный завод»), ковры и ковровые изделия (ОАО «Витебские ковры»), швейные изделия (ОАО «Знамя индустриализации», ПО «Витебчанка»), кожаную обувь (ОАО «Красный Октябрь», СП «Белвест», ООО СП «Марко»), мебель (ОАО «Витебскмебель») и другую продукцию специального и массового спроса.

На производствах имеется несколько видов СДЯВ. Вследствие аварии на объектах может произойти заражение воздуха и воды опасными веществами. В имеющихся вокруг города лесных массивах могут произойти пожары.

Авария на Смоленской АЭС, расположенной в 110 км от границ города, приведёт к радиоактивному заражению территории.

Повреждение инженерных сетей может привести к нарушению снабжения объектов города электричеством, холодной и горячей водой, отопления в зимнее время, прекращению работы канализации.

В проектируемой системе теплоснабжения теплоносителем является горячая вода с температурой воды 150 ⁰С и давлением до 1,6 Мпа.

В случае аварии на тепловых сетях, в результате несовершенства антикоррозионной защиты наружных поверхностей трубопроводов, повреждения труб, арматуры, оборудования и т.д., нарушается теплоснабжение жилых и общественных зданий, ухудшаются условия труда и отдыха населения, увеличивается число заболеваний людей, падает их работоспособность - это последствия социального характера.

Также вероятны такие стихийные бедствия, как наводнения, ураганы, засухи, смерчи, ливни, которые наносят огромный материальный ущерб, иногда с человеческими жертвами. К причинам возникновения чрезвычайных ситуаций техногенного характера относятся: изношенность производственных фондов, устаревание технологического оборудования, отсутствие контроля за опасными производственными процессами, слабая дисциплина, халатное отношение к своим обязанностям.

5.2 Меры по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций

Главные цели государственной политики в области ГО:

создание необходимых условий для предотвращения или максимального снижения возможности поражения населения страны от воздействия современных средств поражения и вторичных факторов, возникающих при разрушении опасных объектов;

обеспечение устойчивого функционирования экономики страны в военное время;

своевременное проведение аварийно-спасательных и других неотложных работ, оказание помощи пострадавшему населению;

жизнеобеспечение пострадавшего населения, а также населения, оказавшегося в зонах поражения..

Основными мероприятиями, осуществляемыми ЧС и органами управления по делам ГСЧС в режиме повседневной деятельности, являются:

поддержание органов управления и сил ликвидации ЧС в готовности к экстренным действиям;

разработка, своевременная корректировка и уточнение планов действий по предупреждению и ликвидации ЧС, планов обеспечения действий по предупреждению и ликвидации ЧС, планов ГО, Положений о службах и других документов планирования, проверка их реальности в ходе проводимых учений, тренировок и занятий;

участие в разработке, уточнении и корректировке планов действий по предупреждению и ликвидации ЧС (города, района);

изучение потенциально опасных объектов и районов возможных стихийных бедствий, прогнозирование ожидаемых потерь и разрушений при возникновении ЧС;

организация постоянного наблюдения и контроля за состоянием окружающей природной среды, обстановкой на потенциально опасных объектах и на прилегающих к ним территориях;

осуществление взаимного обмена информацией между вышестоящими, подчиненными, взаимодействующими и соседними органами управления;

совершенствование подготовки органов управления, сил, средств и населения к действиям при ЧС, планирование, проведение учений и тренировок, участие в мероприятиях оперативной подготовки,

планирование и выполнение целевых и научно-технических программ и мероприятий по предупреждению ЧС, обеспечению безопасности и защиты населения, сокращению возможных потерь и ущерба, повышению устойчивости функционирования промышленных объектов и отраслей экономики при возникновении ЧС;

создание, восполнение и поддержание в готовности чрезвычайных резервных фондов финансовых, продовольственных, медицинских и материально-технических ресурсов;

осуществление контроля за выполнением мероприятий по предупреждению и ликвидации ЧС;

осуществление целевых видов страхования;

своевременный доклад вышестоящим органам управления об угрозе или возникновении ЧС и проводимых мероприятиях.

К мероприятиям, проводимым ГСЧС в режиме повышенной готовности:

приведение в готовность комиссий по ЧС и органов управления, систем связи и оповещения, усиление дежурно-диспетчерской службы:

введение усиленного режима работы с круглосуточным дежурством руководящего состава комиссий по ЧС и органов управления, дежурных смен;

своевременное представление докладов вышестоящим органам управления, информирование подчиненных, взаимодействующих и соседей о сложившейся обстановке и возможном ее развитии;

уточнение принятых решений и ранее разработанных планов;

развертывание работы комиссий по ЧС, органов управления ГСЧС и оперативных групп для выявления причин ухудшения обстановки в районе возможной ЧС и выработки предложений по ее нормализации;

усиление наблюдения и контроля за состоянием окружающей природной среды, обстановкой на потенциально опасных объектах и прилегающих к ним территориях;

прогнозирование возможного возникновения ЧС, ее последствий и масштабов;

принятие мер по защите населения, окружающей природной среды и повышению устойчивого функционирования объектов экономики;

приведение в готовность сил и средств, предназначенных для ликвидации угрозы возникновения ЧС, уточнение им задач и выдвижение, при необходимости, в район возможных действий;

проверка готовности служб жизнеобеспечения населения к действиям в соответствии с прогнозируемой обстановкой;

организация и контроль проведения подготовительных мер по возможной защите населения, снабжению средствами индивидуальной защиты и повышению устойчивости функционирования служб и объектов жизнеобеспечения.

Мероприятиями, проводимыми в режиме чрезвычайной ситуации, являются:

выполнение мероприятий режима повышенной готовности, если они не проводились ранее;

перевод органов управления, расположенных в районе бедствия, на круглосуточный режим работы;

организация защиты населения;

доклад вышестоящим органам управления об обстановке и проводимых мероприятиях, информирование подчиненных, взаимодействующих и соседей;

выдвижение ОГ (если не высылались) в район ЧС для непосредственного руководства проведением аварийно-спасательных и других неотложных работ;

выдвижение органов управления, сил ликвидации ЧС и других привлекаемых сил в район предстоящих действий;

определение границ зоны ЧС;

организация и руководство проведением аварийно-спасательных и других неотложных работ;

организация мероприятий по обеспечению устойчивости функционирования отраслей и объектов экономики, первоочередного жизнеобеспечения пострадавшего населения;

осуществление непрерывного контроля за состоянием окружающей природной среды в районах ЧС, за обстановкой на аварийных объектах и прилегающих к ним территорий;

организация оценки масштабов ущерба.

Оповещение организуется с целью приведения в готовность органов управления, сил и средств ГСЧС, предупреждения населения об авариях, катастрофах, стихийных бедствиях, угрозе нападения противника. Система оповещения включает специальные средства, а также государственную сеть телерадиовещания. Для оповещения могут использоваться посты ГАИ, в том числе машины, оборудованные громкоговорителями.

Одной из задач государственной системы по предупреждению и ликвидации ЧС, ГО является организация и проведение аварийно-спасательных и других неотложных работ.

К аварийно-спасательным работам относятся: разведка маршрутов движения формирований и участков предстоящих работ; локализация и тушение пожаров; розыск пораженных и извлечение их из завалов, оказание первой медицинской помощи пострадавшим и эвакуация их в лечебные учреждения; вывод населения из опасных мест в безопасные районы и т.д.

К другим неотложным работам относятся: устройство дорог и проездов в завалах и на зараженных участках; локализация аварий на коммунально-энергетических и технологических сетях и другие.

Разведка маршрутов движения формирований и участков предстоящих работ ведётся штабом ГО в интересах получения данных об обстановке на подступах и в очагах поражения, районах стихийных бедствий, аварий для принятия решения по успешному проведению аварийно-спасательных и других неотложных работ.

5.3 Защита населения и оказание первой помощи пострадавшим

Защита населения в чрезвычайных ситуациях - это комплекс мероприятий, проводимых с целью не допустить или максимально снизить поражение людей.

К основным способам защиты относятся:

временное отселение в безопасные районы ;

укрытие населения в защитных сооружениях;

использование населением средств индивидуальной защиты.

Одним из мероприятий по защите населения является строительство специальных инженерных сооружений. Наиболее надежными защитными сооружениями являются убежища. Однако, из-за дороговизны их количество ограничено, поэтому в случае угрозы будут строиться и другие виды защитных сооружений: противорадиационные и простейшие укрытия. В мирное время убежища также могут быть использованы в качестве средства радиационной, биологической, химической и инженерной защиты населения в чрезвычайной ситуации.

В убежищах, в первую очередь, планируется укрывать население, проживающее вблизи убежищ; персонал, обеспечивающий жизнедеятельность города в военное время; нетранспортабельных больных и обслуживающих их медицинский персонал; остальное население.

Эвакуация в мирное время может проводиться в случаях возможного катастрофического затопления, химического заражения местности и воздуха сильнодействующими...