Применение редуцированных шаровых кранов в системах теплоснабжения

Мы входим в Российскую
ассоциацию инженеров
по отоплению и теплоснабжению
"АВОК".

Арматура для:

Применение редуцированных шаровых кранов в системах теплоснабжения.

К.т.н. Я.А. Ковылянский, д.т.н. Г.Х. Умеркин, к.ф-м.н. С.А.Дроздов, инж. А.И. Коротков, ОАО «Объединение ВНИПИэнергопром», г. Москва

Шаровые краны, позволяющие достаточно быстро перекрывать отдельные участки тепловых сетей, находят все большее применение. Слишком быстрое перекрытие тепловых сетей повышает вероятность возникновения гидравлического удара. Этот вопрос рассмотрен в работе [1]. Кроме того, редуцированные шаровые краны снижают капитальные затраты. Вместе с тем при использовании шаровых кранов с редуцированием следует учитывать частоту их установки, а именно: магистральные тепловые сети, ответвления от магистральных тепловых сетей и т.д. Редуцированные шаровые краны имеют условный проход на один или более типоразмеров меньше, чем диаметр трубы, а угол между образующими его конфузора и диффузора называется углом расширения.

Применение редуцирования, в принципе, повышает энергетические затраты на эксплуатацию тепловых сетей (в отличие от полнопроходных шаровых кранов, падением давления в которых можно пренебречь). При этом можно считать, что эксплуатационные энергетические затраты пропорциональны отношению падению давления в отдельном шаровом кране (местное падение давления 5р_м) к линейному падению давления в трубопроводе 6р_п:

Это отношение, представляющее собой долю местных потерь, можно рассчитывать по формуле [2]:

где ζ, - коэффициент местного сопротивления редуцированного шарового крана, D - диаметр трубопровода, k_э - абсолютная шероховатость стенки трубопровода, l - его длина.

Фирмы-производители шаровых кранов с редуцированным проходом в своих каталогах приводят значения коэффициента ζ, полученные экспериментальным путем, для различных значений диаметров труб. При этом принимается, что t, для полнопроходных шаровых кранов равно нулю.

На рис. 1 представлены данные фирмы Ballomax (кружками) для шаровых кранов с углом расширения 90О в диапазоне условных проходов от 50 мм до 500 мм. Условный проход для трубопровода соответствует обозначенному на рисунке, а условный проход для шаровых кранов - на один типоразмер меньше. На этом же рисунке показаны «усредненные» данные (сплошной линией), с помощью которых удобно сравнивать экспериментальные значения коэффициента t,, представленные различными фирмами. Усреднение проводилось по методу наименьших квадратов.

На рис. 2 представлены данные фирмы Klinger для шаровых кранов с углом расширения 16О в диапазоне условных проходов от 250 мм до 800 мм. Прямые линии 1 -4 соответствуют редукции на 1, 2, 3 и 4 типоразмера. На этом рисунке представлены также отвечающие им экспериментальные данные. Усреднение на рис. 2 проводилось таким же образом, как и на рис. 1.

Усредненные значения коэффициента местного сопротивления t, редуцированных шаровых кранов по данным рисунков 1 и 2 для условных проходов в диапазоне от 100 мм до 800 мм и с редукцией от 1 до 4 типоразмеров приведены в таблице.

Во второй строке таблицы - данные рисунка 2 (коэффициент редукции 1 - «Ballomax»), с третьей по шестую - данные рисунка 3 (коэффициент редукции 1-4 - «Klinger»).

По приведенным в таблице данным (1 и 2 строки и 6-10 столбцы) можно сделать вывод, что коэффициенты шаровых кранов в диапазоне условных проходов 250 мм - 500 мм и с редукцией на один типоразмер отличаются не более, чем на 20%, что, по-видимому, находится в пределах экспериментальных погрешностей. Следовательно, коэффициент шаровых кранов в указанном диапазоне условных проходов от угла расширения практически не зависит.

Кроме того, по данным таблицы коэффициент шаровых кранов с редукцией убывает с ростом условного прохода и тем резче, чем больше коэффициент редукции.

На рис. 3 показан коэффициент а (относительная доля местных потерь), рассчитанный по формуле (2), где значения как функция условного прохода D взяты из рис. 2. k_э и l при расчете принимались равными 0,0005 м и 1000 м соответственно.

Таким образом, чтобы оценить величину потерь давления в тепловых сетях при применении редуцированных шаровых кранов, нужно сравнивать потери давления в них с соответствующими потерями давления в магистральных трубах на единицу длины. В качестве примера, оценим эти потери для D=500 мм. В этом случае, согласно рисунку 2, 0(500)=0,25 и 3(500) = 3,7 (коэффициент редукции 1 и 4 соответственно). Тогда по формуле (2) потери составят 1,3 Па/м и 15 Па/м для указанных коэффициентов редукции. Отметим также, что величина 0(500) сопоставима с величиной в гладких отводах при R=4D [2].

Выводы

Рассмотренное применение редуцированных кранов позволяет сделать следующие выводы.

Тот факт, что согласно формуле (2), при ответвлениях от магистралей могут иметь место более значительные потери при длине участков менее 1000 м, не имеет существенного значения в общих потерях давления, т.к. эти величины не суммируются при определении общих потерь по магистрали.

Применение редуцированных шаровых кранов в тепловых сетях возможно в следующих случаях:

- на один типоразмер по отношению к диаметру трубы (без технико-экономических расчетов);

- на два и более типоразмера - при наличии избыточного напора на ответвления на головных участках тепловых сетей;

- на основной (наиболее протяженной магистрали) необходим технико-экономический расчет (сравнение потерь энергии при дросселировании и экономии капитальных затрат).

Литература

1. Ковылянский Я.А., Умеркин Г.Х., Дроздов С.А., Кулешов А.С. Анализ работы шаровых кранов в системе теплоснабжения. // Энергонадзор и энергоэффективность. № 4, 2003.

2. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: 1999.

Прямые поставки от:

Финская компания "Naval" ("Навал") производит стальные шаровые краны Ду 10-600 мм. Pу 16, 25, 40 бар и поворотные затворы Ду 300-800 мм. Pу 16, 25 бар для: теплоснабжения, природного газа и пара. Кроме того, нержавеющие шаровые краны для агрессивных сред. В свою очередь шаровые краны подразделяются на редуцированные и полнопроходные, сварные и фланцевые, запорные и регулирующие, краны для подземной укладки и врезки в действующие сети под давлением горячей воды.
Краны абсолютно надежны, имеют невысокую стоимость.
Ознакомиться с продукцией фирмы Naval Вы можете не только в Москве, но и в Санкт-Петербурге, Нижнем-Новгороде и Краснодаре

Датская компания "Danfoss" ("Данфосс") предлагает полную номенклатуру для комплектации тепловых пунктов и блочных тепловых пунктов.
Наибольший интерес вызывает автоматика ТП в виде:

регуляторов давления,
регуляторов температуры,
погодных компенсаторов.

Технические решения компании "Danfoss" ("Данфосс") позволили сделать ТП малого размера - энергоэффективным и отвечающим самым современным требованиям. Кроме того, номенклатуру продукции расширяют такие изделия как:

радиаторные терморегуляторы,
ручные балансировочные клапаны и электроприводы для них.

Вся продукция имеет высокое качество и приемлемые для российского рынка цены.
Компания «Комси» имеет официальные представительства в Санкт - Петербурге, Краснодаре и Нижнем Новгороде, где Вы можете ознакомиться с полным ассортиментом компании Danfoss.

Наиболее популярной в России компанией по производству насосов широкого применения является датский концерн "Grundfos" ("Грундфос").
"Grundfos" ("Грундфос") выпускает бытовые и промышленные насосы для отопления, водоснабжения и других систем назначения.
Большой популярностью пользуются: насосы циркуляционные для отопления, многоступенчатые, центробежные - для перекачивания различных жидкостей, установки повышения давления и насосы для дренажных систем. Каждая серия насосов имеет широкий спектр градаций, которые отличаются по мощности, высоте напора, жидкости и производительности насоса, что позволяет подобрать оптимальный насос для того или иного назначения с точки зрения его стоимости и энергоэффективности.
Компания «Комси» поставляет оборудование на российский рынок, продукцию фирмы Grundfos можно найти у наших представителей в Краснодаре, Санкт - Петербурге и Нижнем Новгороде.

Немецкая компания "AUMA" ("АУМА") выпускает электроприводы для автоматизации трубопроводной арматуры. Это многооборотные электроприводы, неполнооборотные электроприводы, рычажные электроприводы, прямоходные электроприводы.
Исполнение:

Общепромышленное
Взрывозащищенное

Температурный диапазон от -60°С до + 170°С.
Степень защиты: IP 67, IP 68.
Возможность управления по цифровым протоколам: Modbus, Prolibus, OeviceNet, Foundation, Fieldbus.
Блоки управления: AVMATIC, AUMA MATIC и VARIOMATIC.

Финский концерн "KAYKORA" ("Каукора") является ведущим изготовителем отопительных котлов и водонагревателей ГВС.
Газовые котлы и дизельные котлы, мощностью 17 - 450 кВт, представлены в производстве фирмы "Jaspi". Электрические котлы не имеют себе равных в мире благодаря широкому диапазону мощности 9-1800 кВт и в особенности высокому уровню технического исполнения и комплектации. Дровяные котлы и пеллетные котлы мощностью до 45 кВт. Неоспоримым преимуществом отопительных котлов является их универсальность, в зависимости от вида топлива. В жидкотопливных/газовых котлах предусмотрены резервные тэны. В теплоаккумуляторах также есть готовность для установки электротэнов различной мощности. Средний срок службы котлов и теплоаккумуляторов 20-25 лет.

Швейцарские электроприводы предлагают гарантию – 5 лет. Номенклатура включает: электроприводы для систем ВОК на ~24В и ~220В, с крутящим моментом от 5Нм до 40Нм без и с пружиной возврата общего применения и для заслонок, для установки на противопожарных системах; электроприводы для шаровых кранов до Ду 150 мм; электроприводы на регулирующие и двухпозиционные седельные клапаны с линейными приводами; электроприводы для управления клапанами типа "бабочка" до Ду 350 мм, Н=500 Нм.
Приводы отличаются компактным размером и удобны для установки на арматуру.

ЭЗим -Российские электроприводы МЭОФ включают исполнительное устройство, за дополнительную плату управляющие устройства ПБР или ФЦ, ПМЛ, что зависит от типа механизма, напряжение питания, условия эксплуатации; КМЧ. Приводы разделяются на многооборотные, однооборотные, малошумные и взрывозащищенные. Приводы отличаются невысоким ценами, срок поставок: 20-45 дней.

Шведская компания "Alfa-Laval" ("Альфа-Лаваль") производит теплообменники для: теплоснабжения, систем кондиционирования воздуха, приборов теплопередачи в системах отопления и горячего водоснабжения жилых и промышленных зданий.
"Alfa-Laval" ("Альфа-Лаваль") выпускает:

паяные теплообменники мощностью от 10кВт до 5 мВт
разборные теплообменники, мощность которых определяется тепловой нагрузкой и рассчитывается индивидуально

Группы компаний Ро СВЕП производит и предлагает поставки самой обширной номенклатуры: разборные, паяные и сварные пластинчатые теплообменники с тепловой мощностью от 10 кВт до 200МВт и производительностью до 5000 м теплоносителя в час. Материалы, использующиеся для приготовления пластин: нержавеющая сталь, титан, никелевые сплавы - обеспечивают такое свойство, как способность к "самоочищению", за счет высокой частоты поверхности плаcтин.

Испанская компания "Genebre" ("Женебре") появились на нашем рынке пять лет назад.
Спектр арматуры достаточно широкий и делится на два вида:

промышленное оборудование
санитарное оборудование.

В промышленном оборудовании наибольший интерес представляют поворотные затворы Ду 50-500мм, Pу 10-16 бар с уплотнением EPDM межфланцевого исполнения, стальные шаровые краны Ду 15-300мм, Pу 25, 40 бар для тепло- и водоснабжения, кроме того для холодной воды задвижки с обрезиненным клином Ду 50-300 мм, фильтры для горячего и холодного водоснабжения, компенсаторы трубные с резиновой вставкой и металлические до Ду 500 мм Pу 10 / 16 бар. Перечень оборудования дополняют множество шаровых кранов из латуни и нержавеющей стали Ду 10-200 мм.
Преимущество арматуры является невысокая стоимость и высокое качество.

Австрийская фирма "KLINGER" ("Клингер") представлена в России шаровыми кранами типа "Ballostar" ("Баллостар") Ду 15-800 мм, и "Monoball" ("Монобаль") Ду 15-300 мм. Шаровые краны "Ballostar" ("Баллостар") отличаются от других тем, что имеют давление 40 бар. Они ремонтопригодны, что позволяет производить их ремонт, хотя в этом нет необходимости, гарантия составляет 3 года. Учитывая, что толщина стенки стального крана достаточно высока, шаровой кран имеет значительный вес и высокую стоимость. Шаровые краны "Monoball" ("Монобаль") выпускаются Ду 15-300 мм, Pу 25 / 40 бар камерного и подземного исполнения.
Достаточной популярностью пользуются в паровых установках шиберные вентили "KLINGER" ("Клингер") Ду 50-200 мм стального и чугунного исполнения Т° до +450°С. Возможна замена шаровых кранов "KLINGER" ("Клингер") на поворотные затворы "Клингер" Ду до 1200 мм Pу 25 бар с металлическим уплотнением, однако, ввиду дороговизны в теплосетях они используются редко.

"Ebro-Armaturen" ("Эбро-Арматурен") - немецкая компания, которая позиционируется на российском рынке, как производитель поворотных затворов Ду 20-1400 мм. Pу 6 / 10 / 16 бар с различными видами уплотнений (типа EPDM, NBR, PTFE, FPM) на различные температуры и разные среды для химической и нефтехимической промышленности, пищевой промышленности, судостроения, тепловых сетей, сетей водоснабжения и водоотведения. Номенклатурный ряд представлен так же затворами гильотинного типа, обратными клапанами и другими видами запорной арматуры специального назначения.
Отличительной особенностью арматуры "Ebro-Armaturen" ("Эбро-Арматурен") является высокое качество.

"Ari-Armaturen" ("Ари-Арматурен") - немецкая компания, которая представлена в России регулирующими, предохранительными и редукционными клапанами, используемыми в системах пароснабжения и теплоснабжения.
Для систем отвода конденсата представлены четыре типа конденсатоотводчиков Ду 15-50 мм, Pу 16 -160 бар.
В системах теплоснабжения нашли применение запорные клапаны и поворотные затворы Ду 15-200 мм, сетчатые фильтры и обратные пружинные клапаны Ду 15-300 мм, Pу 16 / 40 бар. Арматура отличается высоким качеством и универсальностью, имеет широкий температурный диапазон использования от -60°С до + 450°С

Немецкая компания «AUMA» («АУМА») выпускает электроприводы для автоматизации трубопроводной арматуры. Это многооборотные электроприводы, неполнооборотные электроприводы, рычажные электроприводы, прямоходные электроприводы.
Исполнение:

Общепромышленное
Взрывозащищенное

«Broen» («Броен») это датская компания «BroenWalveGroup», которая является одним из ведущих производителей трубопроводной арматуры для систем тепло-водоснабжения и промышленности.
Балансировочные клапаны «Ballorex» («Балорекс») и шаровые краны «Ballomax» («Баломакс») удостоены диплома «100 лучших товаров России».
Шаровые краны «Ballomax» («Баломакс») имеют модификации Ду 10-500 мм, Pу 10 / 16 / 25 / 40 бар. Присоединение: резьба, сварка, фланец. Управляются ручкой, механическим редуктором и электроприводом. Имеются краны для бесканальной прокладки в ППУ изоляции.
Шаровые краны «Ballomax» («Баломакс») изготавливаются для газа и минеральных масел. Балансировочные клапаны «Ballorex» («Балорекс») применяются для балансировки и регулирования в системах теплоснабжения, охлаждения и промышленности. Ду 10-300 мм, Pу 16 бар, Т° до +135°С.

Немецкая компания «Gestra» («Гестра») является мировым лидером в производстве трубопроводной арматуры и автоматики для паро-конденсатных систем и котельных. Продукция «Gestra» («Гестра») это: конденсатоотводчики, обратные клапаны, регуляторы температуры, регулирующие клапаны, предохранительные клапаны, фильтры.

Шведская компания «Alfa-Laval»(«Альфа-Лаваль») производит теплообменники для: теплоснабжения, систем кондиционирования воздуха, приборов теплопередачи в системах отопления и горячего водоснабжения жилых и промышленных зданий. «Alfa-Laval»(«Альфа-Лаваль») выпускает:

паяные теплообменники мощностью от 10кВт до 5 мВт
разборные теплообменники, мощность которых определяется тепловой нагрузкой и рассчитывается индивидуально

Немецкая компания «KSB» («КСБ») в течении 130 лет снабжает клиентов по всему миру: насосами, трубопроводной арматурой, средствами автоматизации. Насосы выпускаются для: водоснабжения сточных вод, промышленных предприятий, энергетики, инженерного обеспечения зданий, горной промышленности.
Арматура для водоснабжения и водоотведения представлена:

запорными клапанами и вентилями серии BOA с мягким и металлическим уплотнением. Pу 16 / 25 бар, Ду 15-350 мм,
поворотными дисковыми затворами Pу 3/10/16/25 бар ду 40-1000 мм
Pу 4/6/10/16/25 бар Ду 1050-4000 мм

«Reflex» («Рефлекс») – немецкая фирма, которая предлагает продукцию, имеющую безусловное качество, удобство применения, простоту монтажа, работу систем без завоздушивания, минимализацию процесса коррозии, простоту технического обслуживания. Это мембранные расширительные баки для систем отопления, теплоснабжения, холодоснабжения, вентиляции, кондиционирования и водонагреватели. «Reflex» («Рефлекс») – это расширительные баки для систем отопления и охлаждения, объем от 8 до 1000 литров, давление от 3 до 10 бар.
«Refix» («Рефикс») – гидропневмобаки для повышения установок, систем питьевого водоснабжения и систем горячего водоснабжения, объем от 8 до 3000 литров. Установки поддержания давления с управляющим насосом и управляющим компрессором для закрытия систем отопления и охлаждения:

Reflex «Reflexomat»
Reflex «Variomat» - с функцией дегазации
Reflex «Gigamat»

Немецкая компания «WILO» («ВИЛО») – это насосное оборудование, используемое для систем отопления, водоснабжения, пожаротушения, водоотведения, кондиционирования и охлаждения.
Насосы «WILO» («ВИЛО») применяются для частных домов, в коммунальном хозяйстве, промышленности, зданиях и сооружениях любого назначения.

Шаровые краны «Ситал» запорные и регулирующие. Используются на объектах: ЖКХ, теплотехники, в нефтяном и газовом хозяйстве. Изготавливаются с неполнопроходным сечением. Присоединение: резьба, сварка, фланцы.
Для установки в камеры и для бесканальной прокладки Ду 10-600 мм, Pу 25,40 бар. Затворы поворотные дисковые Ситал комплектуются редукторами и электроприводами. Присоединение: сварка, резьба, фланец. Ду 300-1000 мм, Pу 25 бар.