первая часть здесь Азбука теплоэнергетика. Часть 1

– Компенсатор

Устройство, которое, как ни странно компенсирует. А чего оно там компенсирует? Немного физики: у нас в трубах что? Правильно очень горячая вода, а то и пар. Они кроме всего прочего нагревают и саму трубу. А труба, из чего бы она не была сделана, при нагревании расширяется. И если представить себе нашу трубу прямой, как стрела, то при нагреве трубу начнёт корежить и в итоге сломает, примерно посредине. И вот чтобы избежать этого нужны компенсаторы. Это такие загогулины на трубах, которые деформируясь сами, берегут от этого остальную трассу. В большом энергетике они чаще всего П-образные, и нагрузку берут на себя вертикальные ножки буквы П. Но история помнит, что некоторое время назад компенсаторы были лиро-образные. Там за счет отсутствия углов система была надёжнее, хотя и дороже в производстве. Собственно за счёт работы компенсатора метал на нём устанет гораздо раньше, чем на обычной трубе, но произойдёт это в известном, заранее рассчитанном месте

Л - Ленинградка

Минутка истории. Послевоенный Питер. Жизнь потихоньку возвращается в мирное русло. А в дома возвращается отопление.

Но сказывается нехватка материалов. И тогда на помощь приходит инженерное дело.

Как можно сэкономить на системе отопления в условиях дефицита стали и труб?

Оказалось - можно. Отопление по однотрубной схеме - это гениально и просто: берем трубу, прокладываем ее горизонтально, закольцовываем контур, а все отопительные приборы подключаем параллельно - из подачи в подачу - через байпас.

И это работает! Правда требуется тонкая настройка установкой балансировочных кранов или дросселей на каждую батарею (ведь в начале параметры будут выше). Но отстроенная система дальше работает годы и годы.

С приходом многоэтажек ленинградку сменила вертикальная разводка в одну или две трубы, а вот в малоэтажном строительстве, дачах и коттеджах «ленинградка» до сих пор живее всех живых.

М - метрология.

Наука договариваться. Началась во Франции в 1875 когда благородные донны из 17 уважаемых стран договорились что и чем правильно измерять.Соответственно сейчас, те, кто мог договорились и взяли за эталоны метр, килограмм, джоуль и т.п., ну а остальные затягивают дюймовые гайки усилием в футо-фунтНа практике же именно метрология отвечает за правильный выбор единиц измерения, точность приборов, сроки подтверждения характеристикПрименительно к теплотехнике - это учёт, сколько тепла произвел источник? Какие параметры теплоносителя в точке измерения? И сколько все это будет в конечном итоге стоить?Без метрологической точности ответов на эти вопросы не будет

Н - насос

Сердце теплосети.
Ведь тепло надо не просто произвести, но и доставить, до самой дальней точки сети.И вот бегут сотни тысяч гигакалорий тепла по венам-трубам. А отправляет их в этот путь - Насос.Принцип его работы прост и надёжен - крыльчатка с приводом от мотора раскручивает воду, центробежная сила отбрасывает её к стенкам корпуса, создавая избыточное давление на выходе и разрежение на входе. Так рождается напор.Тут главное избежать кавитации - если давление на входе слишком упадёт, то система встанет - источник перегреется, потребитель замёрзнет, ну а насос, скорее всего погибнет.Но бывает, что стартового давления, которое дал источник не хватает. И тогда на теплотрассе ставься НПС - насосно-перекачивающая станция, которая помогает добрать давление на трассах большой протяжённости или на сложном рельефе.Но насосы живут не только в глобальном масштабе: насосы смешения помогают понизить температурный режим на объекте, практически беря на себя роль теплообменного оборудования. Небольшой насос на обратке внутренней системы помогает протянуть воду даже на забитой системе или сгладить некоторые огрехи проектирования.В общем, без насоса в теплосети никуда

О - опрессовка
Момент истины, который покажет кто же реально готов к зиме. Участки сети изолируются перекрытием задвижек и в них искусственно нагнетается избыточное давление. И так продолжается какое-то время, пока мастер внимательно следит за стрелкой контрольных манометров. Жёстко? А как иначе! Если труба выдержит такое - справится и в зимний мороз, когда теплосеть выходит на критические режимы работы. Ну а если где-то "выстрелит" - это, в каком-то смысле, даже хорошо, есть время заменить "плохие" участки сети и входить в зиму спокойно. Ну а простые жители на время опрессовки остаются без горячей воды на 10 дней.Но уж лучше так, чем остаться и без воды и без отопления зимой.

Если насос - это сердце тепловых сетей, то подпитка, однозначно - капельница для него.
Система магистральных сетей герметична и закольцована. Заполняемые от неё системы - так же. Соответственно любое движение на водомере подпитки указывает на то, что из системы уходит теплоноситель.
Это может быть штатная ситуация - например заполнение сетей на новом, только подключенном участке сети. Или например как компенсация расширения при нагреве, когда температура выходит на пиковые значения.
Но чаще это сигнал о том, что мы теряем ресурс.
А это не просто вода, которую зачерпнули ведром из ближайшей речки и залили в сеть. Подготовить воду химически - этот большая отдельная история. А сырая вода в системе - в перспективе ржавая вода и дырявые трубы.При этом даже незначительные потери объёма могут быть критически важны. Тут и завоздушивания, и риск не прокачать теплоноситель до верхних точек на рельефе, и шанс угробить насосы, которые перейдут в кавитацию.
Поэтому диспетчер смотрит на подпитку как на рентген: сколько ушло за ночь? За неделю? Резкий скачок — аварийка в путь. Медленный рост — плановая дефектоскопия. Но лучше всего, когда все спокойно и система герметична

Р - расширительный бак.

Говорят, что гидродинамика похожа на электротехнику. И это действительно так, а расширительный бак - один из самых ярких примеров.
Своим функционалом он удивительно напоминает конденсатор. А что делает конденсатор - накапливает напряжение и выдаёт его в сеть, гася скачки.
Так и в теплосети, всем дать одинаковое давление нельзя, т.к. строения разной этажности, а сети разной протяжённости. Соответственно, то давление, которое на 16 этаже обеспечит нормальный напор, на первом смоет того, кто откроет кран.Это на горячей воде, а отопление? Вот ударили морозы - трубы расширились, давление скакануло, теплоноситель нагреваясь увеличил объём.
Вот этот объём и берет на себя расширительный бак.
А когда система остывает - бак отдаёт объём обратно в систему.
Собственно под капотом автомобиля происходит ровно тоже самое, да и называется расширительный бачок точно так же, с поправкой на масштаб системы.
А убери бак из системы, и приехали: гидроудар, скачки давления, жалобы.
Так что расширительный бак - тихий герой, который не дает системе закипеть от эмоций

С - скорость потока. Когда мы говорим о физических параметрах сети - это большая тройка: температура, давление и масса (она же объём, через понятие плотности)
Но если мы углубимся в методики измерения, то внезапно выясняется, что массу или объём померять не так-то просто, не весы же ставить на трубу.
А как же тогда это изменить. А измеряют это через понятие скорости потока. И тут 2 основных метода: ультразвуковой и электромагнитный.

Утразвук работает на эффекте Доплера - на трубу вешают датчики (2 или 4) один из них сигнал испускает, а другой принимает. Ультразвук в подвижной среде от прямой траектории отклоняется и это отклонение фиксирует второй датчик. Собственно величина этого отклонения и дает понимание скорости потока.
Электромагнитный способ чуть иной: вода в силу природных свойств несет на себе заряд. Этот заряд проходит через магнитное поле и в соответствии с эффектом Фарадея возникает электрический ток. И чем быстрее поток, тем больше индукция и выше напряжение.
Ну а накопительные данные сколько тонн или кубов прошло за сутки - величины расчётные и получают их на вычислителе узла учёта

Т - температура.

Идем дальше по физике. Температура в сети определяет на сколько далеко можно отправить теплоноситель (наравне с давлением)А как её измеряют. Тут 2 основных метода. Тепломеханический - это мы берём то, что хорошо расширяется при нагреве и вводим в трубу максимально близко к теплоносителю (а для лучшей теплопроводности еще и масла капнем) и смотрим как оно себя поведёт.

Действующим веществом может быть жидкость - тогда это вертикальный градусник. В герметичном объёме она расширяется и растет по шкале. Это может быть пружинка из металла, которая расширяясь отклоняет стрелку на круглой шкале.Вариант с ртутью, которая и метал и жидкая мы отметаем по экологическим соображениям, но еще 50 лет назад были и такие термометры.А есть метод электронный. Тогда в трубу вживляется датчик, погружная "палочка" размером с карандаш. А на кончике этой палочки капелька платины. Платина - отличный терморезистор, который очень хорошо меняет сопротивление при нагреве. Соответственно мы подаем напряжение заведомо известное, проходя через платину под действием закона Ома напряжение падает. И чем сильнее нагреется платина, тем больше падение. Соответственно зная на сколько оно снизилось, мы знаем сопротивление платины в моменте, а следовательно и температуру.

У - УУТЭ. Узел учета тепловой энергии.

Собственно это совокупность всего о чем мы говорили раньше: датчик скорости потока, датчик температуры + устройство которое собирает с них данные - вычислитель. Он преобразует электронные сигналы с периферии и преобразует единицы и нули в конкретные физические величины.

А еще из температуры и объёма он выводит самое важное - Гкал, меру тепла. Кто столько и за какой период этого тепла съел.

Расчет тепла на ГВС - это разница энтальпий, тепла которое пришло, и тепла которое осталось, после того как кто-то открыв кран забрал часть объёма теплоносителя и с ним часть тепла. Q = (((v1*(t1-tхв))-v2*(t2-tхв)))/1000 выглядит страшно, но по факту все просто: горячую воду мы все делаем из холодной, она к нам приходит не кубиками льда, а водой, у которой есть какая-то начальная температура выше 0. Соответственно нагревая её до СНиПовских 60 C° мы делаем это именно с этой температуры. И объём на выходе если мы решим вернуть в состояние ХВС, то остужать его будем не до абсолютного нуля, а до той же температуры, с которой он к нам пришёл.

На а с остальными расчётами все проще, т.к. тепло на сетевой воде, вентиляции и отоплении считается одинаково: Q = ((m1*(t2-t2))/1000 форма в разы меньше и оперирует только массой на подаче и разницей температур.

по буквам публикую в будни в вк https://vk.com/zloeteplo

третья, заключительная часть через 10 дней, потом возможно дополнение, т.к. на некоторые буквы есть ещё классные варианты

Азбука Теплоэнергетика. Основные термины в веселых картинках и с описательной текстовкой. Перечень терминов выбран субъективно, чуть позже можно расширить.А начинаем с буквы "А" - Автоматизация.
Вотчина бойцов КИПиА. Автоматика с успехом заменяет ручной труд в части регулировки температурных и гидравлических режимов. Представляет собой обращенные в электронные компоненты старые как мир постулаты: «если» и «то», или по зарубежному «if» и «else».
Это оцифрованный здравый смысл и эти самые алгоритмы вполне себе позволяют диспетчеру спокойно пить чай, пока система сама парирует скачки давления, или мастеру ТП расслабиться, пока автоматика поддерживает температурный режим.

Следующая буква - Б – Байпас- Нормальные герои всегда идут в байпас.
- Вы хотели сказать "в обход"?
- Так это ж одно и то же!И действительно, байпас – это дублирующий трубопровод, идущий параллельно участкам, на которых установлено какое-нибудь оборудование. Ведь каким бы совершенным ни было бы оборудование, рано или поздно оно выходит из строя. При этом останавливать всю систему ради ремонта не всегда возможно, а зимой так и вообще опасно - есть шанс разморозить систему в целом.
Вот в таких случаях и выручает байпас - основное оборудование отсекается от системы локальными задвижками, а на байпасной линии они, наоборот, открываются, в итоге и ремонт в срок, и теплоснабжение без перебоев.
Так что - нормальный теплотехник всегда кладёт байпас.

В – Водомер
Самый простой, и от этого самый распространенный прибор учета, который позволяет определить объем жидкости, прошедший через трубопровод.
Принцип работы прост и надежен:
- Вода вращает лопасти турбинки
- Турбинка вращает шестеренки
- Шестеренки перелистываю цифры на циферблате

Ну а с циферблата цифры можно переписать в журнал или блокнот. Можно сфотогррафировать. Ну а если нужен импульсный сигнал, то к водомеру добавляют датчик Холла, который отслеживает прохождение мимо него зубцов шестерни, соответственно зная сколько этих зубцов в шестерне можно понять через сколько импульсов она сделает полный оборот.

Г – Гидроудар. Критически резкое изменение давления из-за резкого перекрытия потока, изменения направления трубопровода или завоздушивания. Вообще есть аксиома – давление в системе должно быть максимально стабильным, а любые изменения – плавными. Если же давление резко растет, то вода может пробить прямой путь на повороте трубопровода, может пойти обратным ходом, уперевшись в запорную арматуру, и создав точку напряжения, может сломать оборудование по ходу движения трубопровода.А избежать гидроудара может помочь, например, установка защитной арматуры или грамотное…

...Д – Дросселирование. Искусственное торможение потока достигается при помощи установки специального оборудования — дроссельных шайб или клапанов. Это как прижать пальцем садовый шланг: отверстие меньше, сопротивление выше, расход падает. Жестоко по отношению к давлению, зато эффективно для балансировки сети

Е - единицы измерения - то на чем держится физика, и основа основ - система СИ.
Но в теплоэнергетике есть нетипичная величина. Тепловая энергия здесь измеряется в Гкал - гигакалориях. Что это за зверь? Гига - приставка количественная, а просто калория - это величина энергии, необходимая для нагрева 1 грамма воды на 1 градус Цельсия.
Гигакалория — это та же калория, но с девятью нулями (10^9).
Много это или мало? Для понимания масштаба: 1 Гкал — это энергия, которой хватит, чтобы: нагреть олимпийский бассейн (около 2500 м³) примерно на 0.4 градуса, или превратить в пар почти 1.5 тонны льда.
Почему не Джоули?
Потому что Гкал очень удобна в предварительных расчетах.Если у вас в системе циркулирует 10 тонн воды в час, и она остыла на 10 градусов, значит, потребление ровно 0.1 Гкал. Всё просто, никакой высшей математики.

Ё - ёмкость. А собственно, почему мы топим дома именно водой, а не, скажем, маслом или воздухом? Всё дело в такой штуке как теплоёмкость, т.е в том, сколько любое вещество способно впитать в себя тепла. В этом плане вода — чемпион среди теплоносителей. Удельная теплоёмкость у неё очень высокая— 4.187 кДж/(кг·°С). Это значит, что 1 кг воды может впитать в себя огромное количество энергии, прежде чем его температура поднимется всего на один градус.
Для сравнения: чтобы перенести то же количество тепла воздухом, его потребовалось бы в 4 раза больше по массе и в тысячи раз больше по объему. Это сравнимо с контейнерными перевозками против курьера на велосипеде

Ж - жаротрубный (котёл)

Наш мир полон устойчивых стереотипов. Все привыкли к словосочетанию - ДВС - двигатель внутреннего сгорания, и то, что есть еще и двигатели внешнего сгорания - например котел паровоза, как то подзабылось.
Так и при слове котел - самая частая ассоциация - это горящий в топке огонь, который греет пространство вокруг себя - стенки, трубы и т.п.
Но бывает и по другому - котлы жаротрубные, в них греющее тело – огонь и продукты горения высокой температуры, заключено в трубы, и эти раскалённые трубы греют пространство вокруг себя, например водный резервуар. Технология сейчас не очень популярная в «большой энергетике», на ТЭЦ таких почти не встретишь, но в меньших масштабах применение очень даже массовое, да и сам жаротрубый котел - классика теплотехники.

З – Запорная арматура.

Какая теплотехника, арматура - это ж палка такая железная на стройке.
Но не совсем.
Запорная арматура. От французского armature (а оно от латинского armatur) - в латыни все просто - это вооружение воина. Во французском смысл чуть уже - это каркас, основа, перекрытие. Вот по смыслу слова перекрытие оно и пришло в русский язык, в том смысле, что это перекрытие как усиление внутри бетона или перекрытие потока жидкости (ну или чего бы то ни было еще)По факту ЗА - это название целого класса оборудования - а входят в него и вентили и задвижки, и краны - т.е. все что способно это самое перекрытие жидкости обеспечить.Но самое важное - если арматура запорная, то у неё должно быть всего 2 положения: открыто и закрыто. Для всего остального арматура должна быть регулирующая.

И - ИндивидуальныЙ Тепловой Пункт

Тепловой пункт - место преобразования тепла. У нас ведь как - сети длинные, потребителей на них множество. Соответственно задача дать такой режим, чтобы даже в самой дальней точке магистрали было тепло.
Ну а все, кто ближе должны на местах занижать параметры воды в сети. И происходит это как раз на тепловом пункте. При помощи устройства с названием теплообменник, регулируемой арматуры с электроприводом и автоматики.Происходит это примерно так: в теплообменник поступает перегретая сетевая вода и через тело теплообменника отдаёт свое тепло воде контура внутреннего, не зависящего от сетевого.Т.е. на входе в теплообменник стоит у нас клапан и он открыт, процесс теплообмена идет, внутренний контур греется. За его температурой следит термодатчик. А автоматика бдит. В неё зашито сколько должна быть температура. (Например 60°). Контур греется - 10, 20, 30, 40, 50, 60, 62. Автоматика дает сигнал и клапан закрывается, сетевая вода перестает греть внутренний контур и тот остывает: 62, 61, 60, 59, 58. Алярм! говорит автоматика, дает сигнал, клапан открывается, процесс теплообмена возобновляется.И так в вечном колесе сансары.
А индивидуальный ТП он потому, что обслуживает только одно здание

Посты по буквам выкладываю по будням в ВК https://vk.com/zloeteplo

Текстовки практически все уже встречались ранее в моих статьях/постах. А картинки нейросеть - т.к. своих фото на все термины не насобираю, а с чужими есть прецеденты интеллектуального права, а т.к. по итогу хочу оформить всё это в бумаге - то решил даже не связываться

вторая часть будет дней через 7-10

Проектировщики
Люди загадочные, живущие в мире своей, особенной, логики.
Хароны идей.
Переводят "хотелки" заказчика из ТЗ в сухие рамки ГОСТов и СНИПов.
Способны на практически любой вопрос по работе ответить цифро/буквенным обозначением вышеозначенного ГОСТа.
И единственный их недостаток - это, то, что через какое-то время они уже не могут говорить на обычном, человеческом языке.

С праздником причастных!

Via

Итак, всех с праздником, днём народного единства.

А что объединяет всех нас? Ну вот серьёзно?
Варианты могут быть разными, но 100% объединяют нас вещи, единые для всех - например законы физики.

Об одном из таких законов мы сегодня и поговорим - законе Бернулли.

Итак Даниил Бернулли, не смотря на "итальянскую фамилию" вполне себе швейцарец 18 века.

По роду деятельности и математик, и физик, и статистик, и врач. В 33 года стал членом Петербургской академии наук.

До Джоуля и Майера и Гельмгольца работал над формулировкой закона сохранения энергии.

Но самое важное открытие - собственно закон Бернулли.

Закон простой - при повышении скорости потока - падает давление.

Сам Бернулли формулировал закон для жидкости, но справедлив он и для, например, аэродинамики. Самолет взлетает почему? Потому что форма крыла "горбом", т.е. воздуху, чтобы пройти короткий путь под крылом, и длинный над, надо ускориться сверху, соответственно над крылом падает давление, и создаётся та самая подъёмная сила, так нужная на взлёте.

Но мне, как теплоэнергетику, больше интересен этот закон применительно к гидродинамике. А в ней закон Бернулли нашел применение в устройстве, под названием - эжекторный насос.

А что это за зверь?

Ну как это трехвыводная муфта, или штуцер, с увеличенной средней частью, для организации камеры смешения. И с заужением на одном из направлений. Соответственно при подачи жидкости на заужение скорость потока возрастёт, но там же на выходе из заужения, в камере смешения, упадет давление, и в этот ускоренный поток жидкости мы можем замешать, все что угодно.

Например кофе машина с каппучинатором: молоко в струю пара, для создания пенки, засасывает именно через эжекторный насос. А какой теплоэнергетик без утреннего кофе.

Ну а если всё-таки к специфики профессии, то эжекторным насосом в теплосети называется - сопло элеваторного узла, и нужен он для занижения температурного параметра сети, без теплового пункта.

Т.е. к нам в здание из сети пришло 100 градусов, нам это много, надо охладить. Вопрос чем? Вопрос сложный, но не невозможный с точки зрения физики. Когда этот 100 градусный теплоноситель пойдет по нашему зданию, нам в первый проход будет жарко, и даже очень. Но, пройдя здание теплоноситель отдаст часть своего тепла и остынет, при этом химически, оставшись таким же, значит мы можем перегретый теплоноситель разбавить остывшим, и на выходе получить приемлемую для нас температуру.

А если на сегодня нужно на выходе 85 градусов, завтра - 75, послезавтра - 90, в ещё через месяц - 60, мы можем каждый раз менять сопло, а можем изначально поставить его в регулируемом формате - внутри участка заужения ходит коническая игла, которая это самое заужение регулирует, соответственно меняя перепад давления, и, как следствие, коэффициент смешения.

В общем штука исключительно полезная.

А еще на этом принципе работает РППД - расходомер переменного перепада давления. В трубе ставится поперек потока шайба с заранее известным заужением и 2 манометра или электронных датчика давления, или один диф. манометр

Соответственно мы знаем давление до и после шайбы, а значит зная падение давления и диаметр прохода можем узнать скорость потока, ну а дальше все по стандартам учета.

Вобщем спасибо товарищу Бернулли за облегчение нашего нелегкого труда.

Via

Зы Это часть моей лекции, которую год назад читал в музее городского хозяйства на ВДНХ в рамках энергетических каникул