ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Тепловые сети г.Саранска включают семь тепломагистралей общей протяженностью более пятидесяти километров. Гидравлический режим сетей поддерживают насосные станции трех теплоисточников (ТЭЦ-2, Центральная и Северо-Западная котельные) и семь теплофикационных насосных станций. Основные тепломагистрали могут работать как по тупиковой, так и по закольцованной схемам. При стабильной работе предприятий города и относительно недорогой тепловой энергии тупиковая схема устраивала и производителей и абонентов. Рыночные отношения привели к нестабильности в экономике. Постоянно меняющийся состав потребителей теплоснабжения из-за перепрофилирования предприятий, переход к автономному теплоснабжению, освоение ранее неперспективных строительных площадок в городской черте приводят к существенным изменениям режима теплоснабжения города. Меняется как тепловой, так и гидравлический режимы. Тупиковые схемы основных тепломагистралей уже не обеспечивают требуемого гидравлического режима. Поэтому ставится задача перехода к закольцованным схемам теплоснабжения как более маневренным и экономичным. Задача прогнозирования режимов водяной тепловой сети не имеет однозначного подхода из-за нелинейности уравнений, связывающих давление и расход. Кроме того, задача усложняется наличием большого числа исходных данных, характеризующих как сеть, так и потребителей переменных сопротивлений, из-за работы регуляторов, а также большого числа дополнительных насосных станций. Принятые методы решения подобных задач, основанные на уравнениях Кирхгофа, позволяют с достаточной точностью производить расчет сетей сложной конфигурации. При этом возникают трудности автоматического анализа схем (выявление закольцованных и тупиковых участков). Отмеченные трудности можно устранить сочетанием эвристических способностей человека (задаются ключевые узлы кольцевых участков) и возможностей вычислительной техники (выявление недостающих узлов). В основу расчета потокораспределения в многокольцевых сетях положены законы Кирхгофа. Ниже авторами приведен предлагаемый алгоритм расчета гидравлического режима кольцевой сети. Алгоритм расчета гидравлического режима кольцевых сетей состоит из следующих шагов. 1.Расчет сопротивлений всех трубопроводовs_н. 2. Предварительное распределение расходов по трубопроводам. 3. Для всех кольцевых участков: 3.1. Вычисляется навязка потерь напора в кольцеdr. 3.2. Вычисляется увязочный расход в кольцеdv. 3.3.Уточняются расходы в кольце. 4. Если увязочный расход больше допустимого, то переходим к пункту 3. 5. Определяются давления во всех узлах сети. Расчет сопротивлений всех трубопроводовs_н. Сопротивление отдельного участка трубопровода вычисляем по формуле

гдеl- длина участка сети, м;l_Э-эквивалентная длина местных сопротивлений, м;d-внутренний диаметр трубопровода, м:a _r-постоянный коэффициент, зависящий от эквивалентной шероховатости. Предварительное распределение расходов по трубопроводам. Задаемся произвольным распределением расходов воды по участкам, удовлетворяющим первому закону Кирхгофа. Для этого создается матрица инциденций рассчитываемой тепловой сети. Далее по алгоритму Диикстры ищется путь с минимальным сопротивлением, соединяющий источник с абонентом. Добавляется расход у абонента к расходам участков пути. И так для всех вершин. Полученное распределение расходов удовлетворяет первому закону Кирхгофа. Невязка потерь напора для всех кольцевых участков. По второму закону Кирхгофа определим невязку потерь напора в кольце Положительная невязка показывает, что перегружены участки, в которых направление расхода совпадает с направлением обхода контура, и недогружены участки, в которых расход направлен противоположно обходу контура. Для того, чтобы в точке водораздела располагаемые напоры в положительном и отрицательном потоках совпали, необходимо снизить в положительном потоке расход воды на какую-то величинуdv,называемую увязочным расходом, и увеличить на такую же величину расход воды в отрицательном потоке. Вычисляется увязочный расход в кольце по следующей формуле

d Гдееsv- величина всегда положительная (т.к. направления потоков не учитываются), поэтому знакdvвсегда равен знакуdr. Определив значение увязочного расхода, уточняем расходы на участках и вновь проводим проверочный расчет. Определение давления во всех узлах сети. После распределения расходов по второму закону Кирхгофа находим давление в каждом узле. По «прямой» считаем падения давления от источника до всех конечных вершин тупиковых ветвей и всех точек водораздела кольцевых участков. По «обратке» считаем падения давления от конечных вершин тупиковых ветвей и всех точек водораздела кольцевых участков до источника. Проверка данного алгоритма произведена на магистрали ТМ 3-4 Саранских тепловых сетей ОАО «Мордовэнерго» (рис.1), который легко закольцевать по участкам: ТЭЦ-2 - 3НО.8 - 3ТК-11 - 4ТК-1 и 3НО.8 - 3ТК-3 - 3ТК-11. Результаты расчета по предложенному алгоритму хорошо согласовываются с гидравлическими испытаниями тепловой сети. Пъезометрический график для данного случая представлен на рис.2. Алгоритм реализован в среде программированияdelphi3.0. Программа представляет собой многодокументное приложение с удобным редактором расчетных схем тепловых магистралей, возможностями настройки многих расчетных параметров.

Рис. 1

Рис. 2