Построение пьезометрического графика в excel

Обновлено: 06.07.2024

Пьезометрический график представляет собой графическое изображение напоров в тепловой сети относительно местности, на которой она проложена.

При построении графика на горизонтальной оси откладывают длину сети, а на вертикальной оси напоры. За начало координат в магистральных сетях принимается местоположение источника теплоты. В принятых масштабах строятся профиль трассы и высоты присоединенных потребителей. Для магистральных тепловых сетей могут быть приняты масштабы: горизонтальный М_г 1:10000; вертикальный М_в 1:1000.

При сравнительно спокойном профиле трассы построение пьезометрического графика начинают обычно с нейтральной точки 0. Нейтральная точка 0 у всасывающего патрубка сетевого насоса принимается таким образом, чтобы обратная линия тепловой сети располагалась выше на 3-5 м. наиболее высоко расположенных зданий.

Далее, используя результаты гидравлического расчета, строится линия потерь напора обратной магистрали. Линия давлений в обратной магистрали должна быть достаточно высокой (что свидетельствует о наполнении местных систем), не пересекать здания на графике (условие бесперебойности) и в то же время быть минимальной (чтобы не повредились приборы отопления – условие безопасности).

Затем строится линия располагаемого напора для системы теплоснабжения для расчетного квартала, величина которого может быть принята 40-50 м.в.ст.

Далее строится линия потерь напора подающего трубопровода.

Затем откладывается величина потерь напора в коммуникациях источника теплоты, при отсутствии данных принимается равной 25-30 м.в.ст.

Затем строится линия статического давления, которая должна

превышать на 3-5 м наиболее высоко расположенные здания.

Далее строятся линии напоров подающей и обратной магистрали для ответвлений. Методика построения изложена в [7, с 20] и в данном примере не рассматривается.

ПРИМЕР 6.По данным гидравлического расчета (пример 5) построить пьезометрический график. Расчетные температуры сетевой воды 150-70 о С. Этажность зданий принять 16 этажей. Высота этажа здания составляет 3 м.

1. Начальную точку 0 принимаем в нейтральной точке у всасывающего патрубка сетевого насоса такой, чтобы обратная линия располагалась на 3-5 м выше наиболее высоко расположенных зданий. Оптимальное значение начальной точки составляет 48 м.в.ст. Для проверки выбранной начальной точки проводим линию давления в обратной магистрали по всей ее длине. Отметка линии напора в конце магистрали составляет 48 м.в.ст. плюс потери напора 6, 83 м.в.ст, т.е 54,83 м.в.ст. Полученная линия давления располагается на 4,83 м выше наиболее высоко расположенных зданий, высота которых составляет 50 м. Исходя из этого можно считать принятую отметку нейтральной точки 48 выбранной правильно.

2. Строим линию располагаемого напора для системы теплоснабжения квартала 2. Располагаемый напор в данном примере принят равным 40 м.в.ст.

3. Затем строим линию потерь напора подающего трубопровода. Превышение точки С по отношению к точке D будет равно потерям напора в подающей магистрали, которые принимаются равными потерям напора в обратной магистрали и составляют в данном

4. Строим линию статического напора, которая должна превышать на 3-5 м. наиболее высоко расположенные здания. Таким образом линия статического напора S-S’ установится на отметке 50+3 =55 м.в.ст.

5. Построенный пьезометрический график изображен на рисунке 6.

Рисунок 6. Пьезометрический график тепловой сети

Ордината H_сум, замыкающая подающую и обратную в начале магистрали(у источника тепла), изображает суммарное падение давления подающей и обратной магистрали и концевого ввода (напор у вывода из котельной). Н_п – потребный напор подпиточного насоса при динамическом режиме. Н_сн – напор сетевого насоса. H_ит – потери напора в коммуникациях источника теплоты.

Построение пьезометрического графика

При проектировании и эксплуатации разветвленных тепловых сетей широко используется пьезометрический график, на котором нанесены рельеф местности и высота присоединенных зданий, напор в сети в любой точке сети и абонентских системах. На рис.10 приведен пьезометрический график двухтрубной водяной системы теплоснабжения.

Построение пьезометрического графика производится следующим образом (рис.10).

Рис. 10. Пьезометрический график двухтрубной водяной тепловой сети (а) и схемы присоединения отопительных установок к тепловой сети (б):

I – зависимая с элеватором; II – зависимая с элеватором и регулятором давления на обратной линии; III – зависимая со смесительным насосом (насосом на перемычке); IV – независимая; 1 – воздушный кран; 2 – расширитель; 3 –нагревательный прибор; 4-РДДС – регулятор давления «до себя»; 5 – водо-водяной подогреватель; 6 – насос; 7 – элеватор

1. Строят систему координат, где по оси ОХ откладывают длину магистрального участка, а по оси ОУ – падение напора (100.. .120 м).

2. За начало координат принимают ось сетевых насосов. Наносят профиль местности вдоль магистрали.

3. На профиле наносят в масштабе высоты присоединенных зданий.

4. Проводят линию статического напора выше самого высокого здания на 5 м. (линия S–S).

5. Предварительно давление на всасывающей стороне сетевых насосов принимают 10–15 м и наносят горизонтальную линию А–0.

6. От т.А откладывают по оси абсцисс длины расчетных участков с нарастающим итогом, а по оси ординат потери напора по данным гидравлического расчета (ΔН).

7. Полученная линия А–Б является пьезометрической линией обратной магистрали.

8. От т. Б вверх откладывают потери давления на элеватор в абонентских установках последнего потребителя: ΔН_э=15м, согласно СНиП Тепловые сети; получают т. Б₁. Если присоединение производится без элеватора, то есть температура воды в подающей магистрали 95 °С, тогда вверх откладывают 4 м для получения т.Б₁ 4м – это потери напора в местной системе отопления с учетом необходимого запаса (обычно потери напора в местной системе отопления равны 1–2 м вод.ст или 10–20 кПа);

9. Строят пьезометрическую линию падающей магистрали, которая является зеркальным отображением пьезометрической линии обратной магистрали. Получают линию А₁–Б₁.

10. От точки А₁ откладывают вверх потери давления в бойлерной ТЭЦ или котельной, НБ= 10–20 м.

11. Ответвления наносят на профиле местности. Присоединение потребителей, расположенных на ответвлениях, к тепловым сетям показывают в месте подключения к магистрали.

12. Построенный таким образом пьезометрический график позволяет легко установить давление в любой точке подающего и обратного трубопроводов.

Давление в любой точке трубопроводов тепловой сети определяется величиной отрезка между данной точкой и линией давления (в подающем или обратном трубопроводе).

Располагаемый напор в каждой точке равен разности давлений в
прямой и обратной магистрали.

Необходимо отметить, что при непосредственном присоединении местных систем обратный трубопровод тепловой сети гидравлически соединен с местной системой. Поэтому давление в обратном трубопроводе целиком передается местной системе и наоборот.

При первоначальном построении пьезометрического графика давление на всасывающей стороне сетевых насосов было принято произвольно.

Перемещение пьезометрического графика параллельно себе позволяет принять любые давления на всасывающей стороне сетевых насосов и соответственно в местных системах.

При выборе положения пьезометрического графика необходимо учитывать следующее:

1 .Максимальный напор в подающих трубопроводах ограничивается прочностью водоподогревательных установок. Предельно допустимые напоры для стальных водогрейных котлов 250 м, чугунных – 60 м, подогревателей –100 м, калориферов – 80 м.

2. Давление в любой точке обратной магистрали не должно быть выше допускаемого рабочего давления в местных системах: 60 м.

При определении схемы присоединения потребителей к тепловым сетям проверяют:

1. Линия подающей магистрали должна быть выше здания и не больше, чем 60–100 м и не ниже 10–40 м по условию невскипания.

2. Линия обратной магистрали должна быть выше здания на 5–10 м и не больше 60 м.

3. Статический напор был меньше 60 м.

4. Располагаемый напор был больше или равен 1,5 м для присоединения элеватора.

Если эти условия выполняются, то потребитель может быть присоединен по зависимой непосредственной схеме к тепловой сети с использованием элеватора.

Если 1 условие не выполняется, то используется схема присоединения независимая, через теплообменник.

Если условие 2 не выполняется:

– гидродинамический пьезометрический напор в обратной магистрали меньше высоты здания – необходимо установить регулятор давления «до себя»;

– напор в обратной магистрали более 60 м – используется независимая схема присоединения.

Если условие 3 не выполняется, то есть статический напор более 60 м – используется независимая схема присоединения.

Если условие 4 не выполняется, то есть располагаемый напор в сети менее 15 м для использования элеватора – можно применять зависимую схему присоединения с насосом на перемычке.

3. Давление в обратном трубопроводе должно обеспечивать залив верхних приборов систем отопления, то есть линия давления в обратной магистрали должна быть выше зданий.

4. Давление в обратной магистрали во избежание образования вакуума не должно быть ниже 5–10 мм вод.ст.

5. Давление на всасывающей стороне сетевого насоса не должно быть ниже линии 5 м вод ст.

6. Из условия невскипания воды при ее расчетной температуре минимально допустимый пьезометрический напор в подающей линии тепловой сети должен составлять для 150 0 С – 40 м, 130 0 С –20 м, 120 0 С –10 м.

7. Располагаемый напор в конечной точке сети должен быть равен или больше расчетной потери напора, а абонентском вводе при расчетном пропуске теплоносителя.

8. Статическое давление не должно превышать 60 м вод.ст. из условия прочности чугунных радиаторов. Понижение статического давления в тепловых схемах может быть осуществлено путем автоматического отключения сети от высоких зданий.

9. Пьезометрические напоры на абонентских вводах, то есть в подающей магистрали, должны превышать высоту абонентских установок горячего водоснабжения.

В последнем, пятом пункте напор у концевого абонента принимается, как правило, равным необходимому располагаемому напору перед элеватором (для графика 150/70 °C – не менее 15 м.в.ст., для графика 130/70 °C — не менее 12 м.в.ст.). Необходимый напор умножается на коэффициент 1,5. Если есть вероятность и перспектива дальнейшего строительства зданий, то необходимый напор принимают не менее 20 м.в.ст.

Если все вышеприведенные исходные данные у вас есть, то можно начинать составление пьезометрическиго графика. Пьезометрический график (рис.1) состоит из следующих элементов:

1. Линия давлений в подаче

2. Линия давлений в обратке

3. Линия статического давления

Вот здесь то и пригодятся результаты гидравлического расчета тепловой сети, так как уклоны в линии подачи, и в линии обратки характеризуют падение давления в теплосети. И чем больше цифровые значения падения давления, тем круче линия графика давления (пьезометрического графика).

Линия, замыкающая подачу и обратку у концевого потребителя, отображает необходимый потребный напор, и принимается из исходных данных.

Линия, замыкающая линию подачи и обратки в начале тепловой сети (от теплоисточника) означает суммарное падение давления подачи и обратки и концевого ввода (напор у вывода из теплоисточника).

Линия давлений обратки пьезометрического графика должна быть достаточно высокой, это говорит о наполнении местных систем теплоснабжения зданий. Также она не должна пересекать здания на графике. Это — условие бесперебойности теплоснабжения. Но одновременно минимальная линия давлений пьезометрического графика в обратке должна быть такой, чтобы не повредились чугунные радиаторы отопления. Об этом чуть ниже по тексту.

Выполнение всех этих условий очень зависит от рельефа и от высоты зданий по теплотрассе. Ввиду этого начальную точку линии давлений зачастую приходится искать методом подбора.

Если профиль местности достаточно спокойный, то построение пьезометрического графика начинают с нейтральной точки. Нейтральную точку у всасывающего патрубка сетевого насоса принимаем так, чтобы обратка магистрали теплосети располагалась на 3-5 м.в.ст. выше, чем наиболее высоко расположенное здание.

Какими же требованиями к режимам давлений в тепловой сети следует руководствоваться при построении пьезометрического графика? Рассмотрим два режима давлений в тепловой сети. А именно, динамический — режим, когда работают сетевые насосы. И статический режим — когда сетевые насосы выключены. При динамическом режиме необходимо выполнение следующих требований.

Для обратного трубопровода:

1. Давление в обратке должно быть выше статического давления в местных системах отопления, а значит линия обратки должна располагаться на графике выше любого из зданий, и с запасом на 3 — 5 м.в.ст.

2. Максимальное давление должно быть не выше 60 м.в.ст. Это необходимо для того, чтобы не разрушались чугунные ралиаторы отопления.

3. Минимальное давление должно быть не меньше 5 м.в.ст. Это необходимо для того, чтобы не происходил подсос воздуха в трубопровод теплоснабжения, и не происходил разрыв циркуляции во внутренних системах теплоснабжения и коррозия.

Для подающего трубопровода:

Минимальное давление принимаем из условия невскипания теплоносителя в теплосети:

при t1 = 130 °С — 18 м.в.ст.

при t1 = 140 °С — 27 м.в.ст.

при t1 = 150 °С — 39 в.ст.

Рассмотрим теперь статистический режим. Это режим для линии статического давления. Как известно, статическое давление создается при помощи подпиточного насоса. Это давление обеспечивает заполнение внутренних систем отопления даже при остановке сетевых насосов. Следовательно, в межотопительный период в тепловой сети и местных внутренних системах отопления должно быть давление выше статического, для того, чтобы не было попадания воздуха и коррозии трубопроводов.

Значит, минимальное давление должно быть не меньше высоты самого высокого здания. Плюс запас по давлению 3 — 5 м.в.ст. Максимальное же давление принимаем 60 м.в.ст. Если давление будет больше, то есть вероятность разрушения радиаторов отопления. Особенно это касается чугунных радиаторов.

Построение пьезометрического графика (пьезометра) выполняется в следующей последовательности:

В аксометрической проекции изображается водяная 2-х трубная тепловая сеть, для которой строится пьезометрический график.
Сверху аксометрической проекции проводят оси пьезометрического графика. На горизонтальной оси откладывается длина тепловой оси. На вертикальной оси откладываются напоры в подающем и обратном трубопроводах.
Наносятся геодезический профиль местности, по которому проложена головная магистраль водяной тепловой сети и ответвления. На геодезическом профиле местности откладываются максимальные высоты зданий для всех потребителей теплоты присоединенных к тепловой сети.
Наносятся линии статического напора для водяной тепловой сети.

Z_ЗД – геодезическая отметка наиболее высокого зданий в жилом районе или на промышленном предприятии.

h_ЗД – геометрическая высота наиболее высокого зданий в жилом районе или на промышленном предприятии.

Для стандартных температурных графиков сетевой воды давление вскипания в подающем трубопроводе Н_ВСКИП ПОД составляет, при:

τ ₀₁ Р / τ₀₂ Р = 150/70 и Н_ВСКИП ПОД = 47 м (0,47 МПа)

τ ₀₁ Р / τ₀₂ Р = 140/70 и Н_ВСКИП ПОД = 36 м.вод.ст. (0,36 МПа)

τ ₀₁ Р / τ₀₂ Р = 130/70 и Н_ВСКИП ПОД = 27 м.вод.ст. (0,27 МПа)

τ ₀₁ Р / τ₀₂ Р = 120/70 и Н_ВСКИП ПОД = 20 м.вод.ст. (0,2 МПа)

τ ₀₁ Р / τ₀₂ Р = 1410/70 и Н_ВСКИП ПОД = 14 м.вод.ст. (0,14 МПа)

τ ₀₁ Р / τ₀₂ Р = 105/70 и Н_ВСКИП ПОД = 12 м.вод.ст. (0,12 МПа)

τ ₀₁ Р / τ₀₂ Р = 95/70 и Н_ВСКИП ПОД = 8 м.вод.ст. (0,08 МПа)

Строится линия пьезометрического напора для обратного трубопровода тепловой сети. Определяются граничные условия во всасывающих патрубках сетевых насосов должно поддерживаться избыточное давление не ниже 50 кПа (для предупреждения кавитации насосов) и следовательно пьезометрический напор на всасывающих патрубках сетевых насосов должен быть не ниже 5 м.вод. ст.

Как правило, при отсутствии точных данных величина пьезометрического напора на всасывающих патрубках и сетевых насосах принимается равной от 10-15 м. вод.ст.

И затем для каждого участка обратного трубопровода тепловой сети по оси напоров откладываются полные потери давления и полные потери напора, которые берутся из результатов гидравлического расчета.

Изображаются линии располагаемого напора для потребителей теплоты.

ΔН_ПОТРЕБ, м – величина располагаемого напора для потребителей теплоты вычисляется:

Н_ПОТРЕБ ПОД – напор сетевой воды в подающем трубопроводе тепловой сети и на входе в системы отопления, вентиляции и ГВС.

Н_ПОТРЕБ ОБР – напор сетевой воды в обратном трубопроводе тепловой сети и на входе в системы отопления, вентиляции и ГВС.

Согласно последней формуле, величина ΔН_ПОТРЕБ определяет потери напора в коммуникациях самих потребителей теплоты, т.е. в их системе отопления, вентиляции, ГВС.

При отсутствии точных данных для ориентировочного построения пьезометрического графика принимаем следующие величины ΔН_ПОТРЕБ:

А) при зависимой схеме присоединения систем отопления и вентиляции зданий без использования элеваторов от 6 до 10 м.вод.ст.

Б) при независимой схеме присоединения систем отопления и вентиляции зданий без использования элеваторов от 7 до 15 м.вод.ст.

В) при зависимой схеме присоединения систем отопления и вентиляции зданий с использованием элеваторов от 15 до 20 м.вод.ст.

Г) при последовательном двухступенчатом подключении подогревателей ГВС от 20 до 27 м.вод.ст.

Строится линия пьезометрического напора для подающего трубопровода тепловой сети (построение выполняется так же как в п.5).
Изображается линия потерь напора в тепло-приготовительной установке на источнике теплоснабжения, т.е. либо в сетевых подогревателях, либо в водогрейных котлах. ΔН_ИСТ, м.

Эти потери напора зависят от типа и количества оборудования на источнике теплоснабжения и как правило принимается равным:

Надеюсь, что теперь всем стало понятно, как строить пьезометр и Вы теперь знаете, как построить пьезометрический график.

Презентация к занятию междисциплинарного курса МДК 01.01 "Эксплуатация теплотехнического оборудования и систем тепло и топливоснабжения"по теме "Построение пьезометрического графика".

Просмотр содержимого документа
«Построение пьезометрического графика»

ОГАПОУ « Белгородский индустриальный колледж» МДК 01.01 Эксплуатация теплотехнического оборудования и систем тепло и топливоснабжения