Гидравлическая устойчивость тепловой сети

Автор: Абдулаев Джамал Амирович, Маркелова Елена Александровна, Сабирзянов Альфред Радикович, Миронов Никита Юрьевич

Журнал: Строительство уникальных зданий и сооружений @unistroy

Статья в выпуске: 1 (52), 2017 года.

Бесплатный доступ

В настоящее время регулирование энергопотребляющих систем становится одним из важнейших приоритетов развития энергетического комплекса России. Системы теплоснабжения имеют большое экономическое и социальное значение, обеспечивая нормальную жизнедеятельность во всех регионах страны, поэтому к надежности их функционирования предъявляются особенно высокие требования. Существующие способы регулирования отпуска теплоты в водяных системах теплоснабжения, не обеспечивают в течение всего отопительного сезона потребителей требуемым количеством энергии. Для решения этой проблемы необходимо достижение стабильного гидравлического режима или максимального показателя гидравлической устойчивости тепловой сети в течение всего отопительного периода. В статье были изучены способы повышения гидравлической устойчивости и достижения стабильного гидравлического режима при эксплуатации водяных систем теплоснабжения. Выявлено, что для повышения гидравлической устойчивости требуется увеличение гидравлического сопротивления абонентских установок. Таким образом, избыточный напор сети у потребителей будет поглощаться сопротивлениями в виде дросселирующих шайб и регулирующих клапанов на абонентских вводах. Также в статье была рассмотрена зависимость гидравлической устойчивости на надежность тепловой сети, в результате которой, выяснилось, что по мере нарушения гидравлической устойчивости снижается показатель надежности функционирования системы теплоснабжения. Обозначены направления дальнейших исследований по обеспечению надежности и достижению гидравлической устойчивости проектируемой системы теплоснабжения жилого квартала.

Еще

Тепловая сеть, система теплоснабжения, надежность, гидравлическая устойчивость, гидравлический режим

Короткий адрес: https://sciup.org/14322364

IDR: 14322364   |   DOI: 10.18720/CUBS.52.6

Список литературы Гидравлическая устойчивость тепловой сети

  • Минко В.А., Семиненко А.С., Елистратова Ю.В. Допущения и предпосылки методов гидравлического расчета систем отопления//Успехи современного естествознания. 2014. №4. С. 114-118.
  • Моисеев Б.В., Богомолов В.П., Шаповал А.Ф. Оптимизация работы тепловых сетей в условиях западной Сибири//Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 1997. №4. С. 58-62.
  • Стерлигов В.А., Мануковская Т.Г., Крамченко Е.М. Системы водяного теплоснабжения и отпуск теплоты//Сантехника, отопление, кондиционирование. 2012. №12 (132). С. 60-63.
  • Пашенцева Л. В. Влияние нарушения гидравлической устойчивости на надежность теплоснабжения//Строительство и техногенная безопасность. 2012. №44. С. 85-88.
  • Сикерин И.Е., Голяк С.А. Влияние гидравлического режима сети теплоснабжения на тепловую устойчивость абонентов//Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. 2010. № 2. С. 20-22.
  • Тартыкова Е.В. Повышение тепловой и гидравлической устойчивости систем отопления//Труды Братского государственного университета Серия: Естественные и инженерные науки. 2008. Том 2. С. 73-76.
  • Жуков Д.В. О гидравлической устойчивости систем теплоснабжения и работе систем теплопотребления при изменении режимов//Межвузовский тематический сборник научных трудов. Повышение эффективности объектов теплоэнергетики и систем теплоснабжения. Омск: ОГУПС 2008. С. 23-27.
  • Ананьина Л.И. Первак Г.И. Гидравлическая устойчивость абонентских установок//Сборник материалов Всероссийской научной студенческой конференции. Москва: МГУДТ 2015. С. 12-14.
  • Белов А.А., Озеров А.Н., Усиков Н.В., Шкондин И.А. Определение гидравлической устойчивости водогрейного котла типа КВГМ-100 и минимального расхода воды//Теплоэнергетика. 2016. №8. С. 67-76.
  • Balaman Ş. Y., Selim H. Sustainable design of renewable energy supply chains integrated with district heating systems: A fuzzy optimization approach. Journal of Cleaner Production. 2016. Vol. 133. Pp 863-885.
  • Ермаков Р.Л., Стенников Н.В. Выбор наладочного режима в открытых системах централизованного теплоснабжения//Теплоэнергетика. 2008. № 11. С. 58-63.
  • Хаванов П.А., Соловьева Е.Б. Проектирование на основе теплотехнических условий работы и организации тепловых и гидравлических режимов работы автономных котельных для ЖКХ//Научное обозрение. 2013. №4. С. 128-130.
  • Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник; Изд-во МЭИ. М. 1999. 321 с.
  • Автушенко В.И., Черных О.Н., Федотов М.В., Нахмурин С.С. Работа гофрированных труб в различных гидравлических режимах//Наука и техника в дорожной отрасли. 2011. № 4. С. 27а-29.
  • Канина Л.П., Чапкина Г.А. Опыт решения вопросов комплексной защиты оборудования систем теплоснабжения при переходных гидравлических режимах//Теплоэнергетика. 2008. № 4. С. 10-14. Строительство уникальных зданий и сооружений, 2017 №1(52) Construction of Unique Buildings and Structures, 2017, №1(52)
  • Абдулаев Д.А., Маркелова Е.А., Сабирзянов А.Р., Миронов Н.Ю., Гидравлическая устойчивость тепловой сети/Abdulaev D.A., Markelova E.A., Sabirzyanov A.R., Mironov N.Yu. The hydraulic stability of the heating network ©
  • Аничхин А.Г. Особенности гидравлических режимов систем отопления//Сантехника, отопление, кондиционирование. 2011. №6 (114). С. 37-39.
  • Луценко А.В. Оптимизация гидравлических режимов распределительных тепловых сетей по технологическим критериям//Труды молодых ученых ИСЭМ СО РАН. Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН. Системные исследования в энергетике. Иркутск: ИСЭ им. Л.А. Мелентьева СО РАН 2013. С. 37-44.
  • Зингер Н.М. Гидравлические и тепловые режимы теплофикационных систем. М.: Энергоатомиздат, 1986.
  • Переверзев В. А. Справочник мастера тепловых сетей -2-е изд., перераб. и доп. Л.: Энергоатомиздат, 1987.272 с.
  • Gabrielaitiaene I., Sunden B., BØhm B. Evaluation of approaches for modeling temperature wave propagation in district heating pipelines. Heat transfer engineering. 2008. No.1. pp. 45-46.
  • Lauenburg P., Johansson P.O., Wollerstrand J. District heating in case of power failure. Applied energy. 2010. Vol.87. No.4. pp. 1176-1186.
  • Mostofizadeh C., Bohne D., Mergardt C. Use of district heating in summer for cold production with the aid of an absorption process. Applied thermal engineering. 2002. Vol. 22. No.6. pp. 577-586.
  • Karlsson K. B., Petrović S. N., Næraa R. Heat supply planning for the ecological housing community Munksøgård. Energy. 2016. Vol. 115. Part 3. pp 1733-1747.
  • Tian Y., Zhou Z., Wang Z. Connection Method between Urban Heat-supply Systems Based on Requirement of Limited-heating. Procedia Engineering. 2016. Vol. 146. pp 386-393.
  • Baldvinsson I., Nakata T. A comparative exergy and exergoeconomic analysis of a residential heat supply system paradigm of Japan and local source based district heating system using SPECO (specific exergy cost) method. Energy. 2014. Vol. 74. pp. 537-554.
  • Vesterlund M., Toffolo A., Dahl J. Simulation and analysis of a meshed district heating network. Energy Conversion and Management. 2016. Vol. 122. pp 63-73.
  • Lake A., Rezaie B., Beyerlein S. Review of district heating and cooling systems for a sustainable future. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. Vol. 67. pp 417-425.
  • Comodi G., Lorenzetti M., Salvi D., Arteconi A. Criticalities of district heating in Southern Europe: Lesson learned from a CHP-DH in Central Italy. Applied Thermal Engineering. 2017. Vol.112. pp 649-659.
  • Зайцев О.Н., Лукьянченко Д.М., Перминов И.А., Петрекевич Л.А. Теоретические исследования тепловых и гидравлических процессов при количественно-качественном регулировании теплоносителя в нагревательных приборах//Строительство и техногенная безопасность. 2013. № 48. С. 73-79.
  • Зайцев О.Н., Петрекевич Л.А., Лукьянченко Д.М. Совершенствование систем низкотемпературного водяного отопления при количественно-качественном регулировании теплоносителя//Строительство и техногенная безопасность. 2014. № 51. С. 109-112.
  • Махов Л.М., Усиков С.М. Гидравлический режим системы водяного отопления при автоматическом регулировании//Вестник МГСУ. 2011. № 7. С. 243-252.
  • Нудлер Г.И., Тульчин И.К. Автоматизация инженерного оборудования жилых и общественных зданий. М.: Стройиздат,1988. 223 с.
  • Чистович С.А., Аверьянов В.К., Темпель Ю.Я., Быков С.И. Автоматизированные системы теплоснабжения и отопления. Л.: Стройиздат, 1987 г. 248с.
  • Чистович С. А. Автоматическое регулирование расхода тепла в системах теплоснабжения и отопления. Л.: Стройиздат. 1975. 128 с.
  • Шарапов В.И., Ротов П.В. Регулирование нагрузки систем теплоснабжения. М.: Новости теплоснабжения, 2007.
  • Zheng X.-J., You S.-J., Jiang N. Operational regulation schedule of district heating system with peak-load boiler in the secondary network. TIANJIN DAXUE XUEBAO. 2007. No.12. pp. 1511-1516.
  • Wernstedt F., Davidsson P. An agent-based approach to monitoring and control of district heating systems. Lecture notes in computer science. 2002. Vol. 2358. pp. 801.
  • Dotzauer E. Experiences in mid-term planning of district heating systems. Energy. 2003. Vol. 28. No.15. pp. 1545-1555
  • Ahn J., Cho S., Chung D.H. Analysis of energy and control efficiencies of fuzzy logic and artificial neural network technologies in the heating energy supply system responding to the changes of user demands. Applied Energy. 2017. Vol. 190. pp 222-231.
  • Weidlich I. Near Future Testing Requirements for Joints in Modern District Heating Networks. Energy Procedia. 2016. Vol. 95. pp 11-16.
  • Wade F., Shipworth M., Hitchings R. Influencing the central heating technologies installed in homes: The role of social capital in supply chain networks. 2016. Energy Policy. Vol. 95. pp 52-60.
  • Илюхин К.Н., Мельников А.П. Разработка узла регулирования, необходимого для повышения эффективности гидравлического режима магистральной и распределительной тепловой сети//Сборник материалов международной научно-практической конференции в трех томах (Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в условиях западной Сибири). Тюмень.: ТГАСУ 2014. С. 102-106.
  • Шалай В.В., Файзуллин Р.Т. Вычислительная система расчета и оптимизации технологических режимов работы многоветочных нефтепроводов и тепловых сетей крупного города//Открытое образование. 2011. №2-2. С. 248-251. Строительство уникальных зданий и сооружений, 2017 №1(52) Construction of Unique Buildings and Structures, 2017, №1(52)
  • Абдулаев Д.А., Маркелова Е.А., Сабирзянов А.Р., Миронов Н.Ю., Гидравлическая устойчивость тепловой сети/Abdulaev D.A., Markelova E.A., Sabirzyanov A.R., Mironov N.Yu. The hydraulic stability of the heating network ©
  • Скрипченко А.С. Оптимизация теплогидравлического режима тепловых сетей//Материалы XI Международной учебно-научно-практической конференции. Трубопроводный транспорт -2016. Уфа: УГНТУ 2016. С. 377-379.
  • Рябцев В.И., Плетнев П.А. Корректировка гидравлического режима тепловых сетей при ограничении теплопотребления//Промышленная энергетика. 2006. №7. С. 19-20.
  • Луценко А.В. Иерархическая оптимизация гидравлических режимов теплоснабжающих систем//Труды молодых ученых к 55-летию института. Системные исследования в энергетике. Иркутск: ИСЭ им. Л.А. Мелентьева СО РАН 2015. С. 21-28.
  • Dobersek D., Goricanec D. Optimization of tree path pipe network with nonlinear optimization method. Applied thermal engineering. 2009. Vol. 29. No.8-9. pp. 1584-1591.
  • Byun S., Park H., Yi S., Song C., Choi Y., Lee S., Shin J. Study on the optimal heat supply control algorithm for district heating distribution network in response to outdoor air temperature. Energy. 2015. Vol. 86. pp 247-256.
  • Putz S., Reiter P., Söll R. Smart Heat Supply in Austria within the PITAGORAS Project. Energy Procedia. 2016. Vol.91. pp 573-577.
  • Morvaj B., Evins R., Carmeliet J. Optimising urban energy systems: Simultaneous system sizing, operation and district heating network layout. Energy. 2016. Vol. 116. Part 1. pp 619-636.
  • Guelpa E., Toro C., Sciacovelli A., Melli R., Sciubba E., Verda V. Optimal operation of large district heating networks through fast fluid-dynamic simulation. Energy. 2016. Vol. 102. pp 586-595.
  • Черненков В.П., Попов Д.В. Управление гидравлическим режимом тепловых сетей//Труды Дальневосточного государственного технического университета. 2003. № 134. С. 126-128.
  • Шинкаренко О.М. Корчак Е.С. Динамическая устойчивость дроссельных регулирующих клапанов систем управления//Кузнечно-штамповое производство. Обработка материалов давлением. 2013. № 2. С. 30-35.
  • Мельников В.М., Пурим М.В., Карев Д.С. Методы проектирования современного теплового пункта//Главный энергетик. 2014. № 7. С. 30-38.
  • Леонов А.М., Михеев В.А., Москаленко Т.В., Данилов О.С. Гидравлический расчет трубопровода от станции Угольная до Нерюнгринской ГРЭС//Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. Том 10. № 12. С. 404-408.
  • Самарин О.Д. Расчет потерь давления в трубопроводах тепловых сетей//Сантехника, отопление, кондиционирование. 2014. №4 (132). С. 56-59.
  • Петриченко М.Р., Харьков Н.С. Гидравлические потери на основном участке цилиндрического канала при малой интенсивности закрутки//Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. 2008. № 63. С. 237-242.
  • Дмитриев В.З., Побегаева Г.А. Пути снижения сверхнормативных тепловых потерь в системе централизованного теплоснабжения от ТЭЦ//Межвузовский тематический сборник научных трудов. Повышение эффективности объектов теплоэнергетики и систем теплоснабжения. Омск: ОГУПС 2008. С.17-22.
  • Штыков Р.А. Алгоритмы идентификации коэффициента гидравлического сопротивления магистральных трубопроводов в динамическом режиме//Энергосбережение и водоподготовка. 2013. № 2 (82). С. 33-35.
  • Хасилев В.Я., Меренков А.П., Каганович Б.М., Светлов К.С., Такайшвили М.К. Методы и алгоритмы расчета тепловых сетей: Монография//Изд-во: Энергия. М. 1978. 176 с.
  • Абрамов Н.Н. Теория и методика расчета системы подачи и распределения воды. М.: Стройиздат, 1972. 286 с.
  • Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. М.: Недра, 1982. 224 с.
  • Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М., Госэнергоиздат, 1960. 463 с.
  • Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. М.: Стройиздат, 1991г., 480 с.
  • Варфоломеев Ю. М. Отопление и тепловые сети: учебник. М.: ИНФРА-М, 2006, 480 с.
  • Jie P., Kong X., Rong X., Xie S. Selecting the optimum pressure drop per unit length of district heating piping network based on operating strategies. Applied Energy. 2016. Vol. 177. pp 341-353.
  • Zeng J., Han J., Zhang G. Diameter optimization of district heating and cooling piping network based on hourly load. Applied Thermal Engineering. 2016. Vol. 107. pp 750-757.
  • Кассина Н.В., Смирнов Л.В. Математическое моделирование разветвленных гидравлических систем//Компьютерное исследование и моделирование. 2009. Том 1. № 2. С. 173-179.
  • Кассина Н.В., Смирнов Л.В. Математическое моделирование динамики гидравлических сетей//Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Серия: Математическое моделирование и оптимальное управление. 2004. № 1. С. 132-138.
  • Батухтин А.Г., Калугин А.В. Моделирование современных систем централизованного теплоснабжения//Вестник Иркутского государственного технического университета. 2011. № 8(55). С. 84-91.
  • Новицкий Н.Н., Токарев В.В., Шалагинова З.И. Модели и методы расчета режимов больших систем теплоснабжения и их реализации в ИВК «Ангара-ТС»//Материалы Международной научно-технической конференции ИСТЭ-2016: Тезисы докладов. Информационные системы и технологии в энергетике и жилищно-коммунальной сфере. Иркутск: НТМТ 2011. С. 50-51.
  • Абдулаев Д.А., Маркелова Е.А., Сабирзянов А.Р., Миронов Н.Ю., Гидравлическая устойчивость тепловой сети/Abdulaev D.A., Markelova E.A., Sabirzyanov A.R., Mironov N.Yu. The hydraulic stability of the heating network ©
  • Алексеев А.В., Новицкий Н.Н., Токарев В.В., Шалагинова З.И. Многоуровневое моделирование режимов больших теплоснабжающих систем методами теории гидравлических цепей//Глава в книге. Трубопроводные системы энергетики. Развитие теории и методов математического моделирования и оптимизации. Новосибирск: Новосибирский филиал Федерального государственного унитарного предприятия "Академический научно-издательский и книгораспространительский центр "Наука" 2008. С. 211-228.
  • Карасев Н.И., Томилова Н.И. Классы математических моделей стационарных гидравлических режимов систем централизованного теплоснабжения//Труды университета. 2007. Том 4. С. 73-77.
  • Fu D.Z., Huang G.H. Development of optimization model for fuel supply in district heating system based on environment and heat demand joint constraints. Applied mechanics and materials. 2014. Vol. 535. pp. 309-314.
  • Lazzarin R., Noro M. District heating and gas engine heat pump: economic analysis based on a case study. Applied thermal engineering. 2006. Vol. 26. No.2-3. pp. 193-199.
  • Merkel E., McKenna R., Fehrenbach D., Fichtner W. A model-based assessment of climate and energy targets for the German residential heat system. Journal of Cleaner Production. 2017. Vol. 142. Part 4. pp 3151-3173.
  • Merkel E., Fehrenbach D., McKenna R., Fichtner W. Modelling decentralised heat supply: An application and methodological extension in TIMES. Energy. 2014.Vol. 73. pp 592-605.
  • Danielewicz J., Śniechowska B., Sayegh M.A., Fidorów N., Jouhara H. Three-dimensional numerical model of heat losses from district heating network pre-insulated pipes buried in the ground. Energy. 2016. Vol.108. pp 172-184.
  • Токарев В.В., Новицкий Н.Н. Программный комплекс для анализа гидравлических режимов больших теплоснабжающих систем//Тезисы докладов Международной научно-практической конференции. Человек-Среда-Вселенная. Иркутск: ИНИТУ 1997. С. 173-175
  • Меренков А.П., Светлов К.С., Такайшвили М.К., Хасилев В.Я. Об автоматизированных системах программ для расчета гидравлических режимов трубопроводных сетей//Известия Российской академии наук. Энергетика. 1973. №3. С. 126-131.
  • Рафальская Т.А. Совершенствование методов расчета тепловых и гидравлических режимов и компьютеризация систем централизованного теплоснабжения//Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата наук. Новосибирск: НГАСУ. 2003. 21 стр.
  • Кудинов В.А., Коваленко А.Г., Колесников С.В., Панамарев Ю.С. Разработка компьютерной модели и исследование режимов работы циркуляционной системы Новокуйбышевской ТЭЦ -2//Изв. АН. Энергетика. 2001. № 6. С. 118-124.
  • Шалагинова З.И. Программно-вычислительный комплекс «ТИГРТСС» для исследования режимной управляемости теплоснабжающих систем, имеющих промежуточные ступени регулирование//Статья в сборнике статей. Новые информационные технологии управления развитием и функционированием трубопроводных систем энергетики. Иркутск: ИСЭ им. Л.А. Мелентьева СО РАН 1993. С. 136-144.
  • Юркевич А.А. Программный комплекс по расчету гидравлических и тепловых режимов закрытых и открытых систем теплоснабжения//Материалы Международной научно-технической конференции, посвященной 50летию Ижевского государственного технического университета: в 5 частях. Ижевск: ИГТУ им. М.Т. Калашникова 2002. С. 288-293.
  • Колесников С.В. Исследование тольяттинских тепловых сетей на компьютерной модели//Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: технические науки. 2014. №2 (42). С. 136 -147.
  • Колесников С.В., Кудинов И.В. Исследование тепловых сетей централизованного теплоснабжения на компьютерной модели//Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: технические науки. 2014. № 4. С. 149-159.
  • Чекардовский М.Н., Илюхин К.Н., Ильин В.В., Алейников Д.А., Мельников А.П. Исследование перспективных гидравлических режимов в тепловых сетях города Тюмени//Современные проблемы науки и образования. 2013. № 6. С. 26.
  • Токарев В.В. Принципы построения и реализации новой информационно-вычислительной технологии для задач эксплуатации тепловых сетей//Материалы XXVIII Конференции научной молодежи Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН. Труды конференции молодых ученых ИСЭМ СО РАН. Москва: ВИНТИ РАН 1998. С. 284-297.
  • Логинов К.В., Мызников А.М., Файзуллин Р.Т. Расчет, оптимизация и управление режимами работы больших гидравлических сетей//Математическое моделирование. 2006. Том 18. № 9. С. 92-106.
  • Луценко А.В. Исследование задач и алгоритмизация методов расчета допустимых гидравлических режимов тепловых сетей//Труды молодых ученых ИСЭМ СО РАН. Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН. Системные исследования в энергетике. Иркутск: ИСЭ им. Л.А. Мелентьева СО РАН 2012. С. 39-47.
  • Махов Л.М., Усиков С.М. Расчет переменного гидравлического режима работы системы водяного отопления//АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжения и строительная теплофизика. 2014. №2. С. 54-62.
  • Гребнева О.А. Численное исследование задачи планирования режимов для гидравлических испытаний тепловых сетей//Труды молодых ученых ИСЭМ СО РАН. Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН. Системные исследования в энергетике. Иркутск: ИСЭ им. Л.А. Мелентьева СО РАН 2001. С. 48-56.
Еще
Статья научная