Дроссельная шайба: конструкция устройства, расчёты и наладка

Дроссельная шайба – регулировочное устройство, предназначенное для обеспечения стабильного гидравлического режима в системах отопления жилых домов и промышленных предприятий.

Для чего нужна дроссельная шайба на отопление

Без применения дроссельных шайб теплофикация большого количества объектов становится невозможной. Стандартные диаметры выпускаемых промышленностью водонапорных труб не позволяют обеспечить правильные гидравлические режимы в магистральной сети теплоснабжения. Наиболее близкие к источнику теплоты здания буду потреблять слишком много тепловой энергии, тогда как наиболее удаленные предприятия её недополучат.

Во избежание этого теплоснабжающие организации предписывают установку дроссельных шайб, ограничивающих расход теплоносителя в соответствии с размером объекта и его тепловой мощностью. Тем самым одновременно достигается несколько целей:

• температура в помещениях отапливаемого объекта находится в пределах законодательных норм и комфортна для человека;
• расход теплоносителя в системе становится предсказуемым, что позволяет выполнить правильную настройку теплогенерирующих установок в котельных;
• наличие дроссельной диафрагмы заставляет владельца объекта обслуживать внутреннюю систему отопления, иначе температура в помещениях будет ниже нормы, а температура обратного трубопровода завышенной, что является поводом для штрафа.

Кроме этого, владельцы объектов могут устанавливать повторные дроссельные шайбы, регулируя расход теплоносителя внутри предприятия.

Конструкция устройства

Дроссельная шайба представляет из себя металлический диск с отверстием в центре. Диаметр этого отверстия рассчитывается с точностью до 0.1 мм по специальным формулам, либо посредством программного обеспечения, выполняющего моделирование работы системы отопления.

Шайба находится в условиях значительного давления и высоких температур, поэтому изготавливается из высококачественной стали толщиной не менее 3 мм.

При изготовлении нерегулируемой дроссельной диафрагмы отверстие должно располагаться точно в её центре. Его размер, как правило, составляет от 3 до 10 мм. Во избежание возникновения громкого свиста, вызванного движением воды через узкое отверстие, с него снимается фаска с обеих сторон.

Регулируемая дроссельная шайба имеет более сложную форму. Сквозь уплотнительные кольца выводится регулировочный шток. Вращая его, изменяется суммарная площадь отверстия, благодаря чему меняется гидравлический режим.

Вне зависимости от устройства, шайбы снабжаются «ушками» для установки пломбы, предотвращающей её несанкционированную замену.

Место установки дроссельной шайбы

В подавляющем большинстве случаев дроссельная шайба устанавливается на втором по ходу движения теплоносителя фланце вводной задвижки подающего трубопровода. Подобная процедура актируется и фиксируется должностными лицами теплоснабжающей организации и владельца объекта.

В случае необходимости могут устанавливаться повторные шайбы в целях регулировки гидравлических режимов внутри объекта. При этом вводная дроссельная диафрагма будет строго ограничивать расход теплоносителя вне зависимости от количества шайб, установленных после неё.

В некоторых случаях для защиты радиаторов отопления от избыточного давления, шайбы устанавливаются и на подающем, и на обратном трубопроводе данного участка системы отопления.

Как правило, все шайбы устанавливаются в помещении индивидуального теплового пункта. При наличии элеватора шайба не устанавливается, так как сопло смесительного узла выполняет те же функции – ограничение расхода теплоносителя.

Расчет диаметра отверстия дроссельной шайбы

Расчет диаметра регулировочного отверстия – важная и кропотливая работа. Расчет выполняется в соответствии со сводом правил СП 41.101/95, посвященным процессу проектирования тепловых пунктов.

Формульный метод

Наиболее простая и точная формула описана в СП 41.101/95 и выглядит так:

где G — расчетный расход воды в трубопроводе, т/ч;

ΔH — напор, гасимый дроссельной диафрагмой, м.

Информация о расчетном расходе воды должна содержаться в договоре теплоснабжения. Цифру дросселируемого напора можно определить как экспериментально, так и взять из проекта, при его наличии. Как правило, он составляет 0,6-2 м. вод. ст.

Вне зависимости от поставленной задачи необходимо учитывать несколько обязательных требований:

• Располагаемый напор не должен быть ниже 6 м. вод. ст.;
• Итоговые гидравлические потери между подающим и обратным трубопроводов чаще всего находятся в пределах 0.6-2 м. вод. ст.
• При наличии элеватора диаметр дроссельной диафрагмы не должен быть меньше диаметра сопла.

Программный метод

При применении программного метода возможно получить более точный расчет диаметра дросселирующего отверстия.

Известно, что система отопления состоит не только из трубопроводов, но и из множества других элементов:

• запорной арматуры;
• фильтров;
• тройников на разделение и слияние потоков;
• и др.

Формульный метод не учитывает этих особенностей, ведь каждый из элементов имеет собственное гидравлическое сопротивление. В программном обеспечении каждый элемент учитывается в виде коэффициента местного сопротивления (КМС).

Между гидравлическим сопротивлением, значением КМС и диаметром дроссельной шайбы есть зависимость. Программа проверяет вводимые данные на соотношение размера отверстия с гасимым напором и выдает вердикт о необходимости увеличения или уменьшения его диаметра.

Сбор данных и предварительные расчеты

Все элементы системы, начиная от источника теплоты и заканчивая батареей в доме абонента, объединены в сложную гидравлическую сеть. Ученые давно описали принципы её работы и заключили их в формулы. Но при расчете дросселирующей шайбы должно учитываться множество дополнительных факторов. Для этого специализированные организации выполняют ряд подготовительных работ:

• Производится энергетическое обследования строительных ограждающих конструкций объекта, а также источников теплоты внутри него.
• Определяются фактические и расчетные параметры магистральной тепловой сети, такие как: располагаемый напор, гидравлическое сопротивление, максимальный расход теплоносителя и др.
• Составляется схема объекта с указанием всех параметров труб и отопительного оборудования.
• Производится прогноз развития участка тепловой сети на срок не менее 5 лет вперед.

По итогам выполнения мероприятий и расчетов производится оценка правильности действий. Фактический расход теплоносителя сравнивается с идеальной программно откалиброванной моделью тепловой сети. Коэффициент сравнительного расхода теплоносителя должен находиться в пределах 0.9-1.15, где за единицу принят идеальный расход.

Эффект от установки шайб

Установка дроссельной шайбы решает не только проблемы внешней гидравлической сети, но и внутридомовой системы:

• Наиболее удаленные отопительные стояки обеспечиваются достаточным расходом теплоносителя и хорошо прогреваются.
• Наиболее близкие к центральному тепловому пункту объекты не перегреваются, температура воздуха в помещениях остается комфортной.
• Система находится в устойчивом и предсказуемом гидравлическом режиме, исключены внезапные изменения её параметров: расхода, давление, температуры и др.
• Температура в подающем и обратном трубопроводе соответствует утвержденному температурному графику, благодаря чему снижается себестоимость производимой тепловой энергии.
• Для потребителей перегретой воды и пара создаются гарантированные условия поддержания абсолютного давления при динамических тепловых режимах работы сети.
• Для абонентов, эксплуатирующих системы отопления, создаются условия поддержания давления в трубопроводах на уровне не ниже 5 кгс/см2 в любой точке разветвленной сети, что позволяет предотвратить вскипание теплоносителя, либо, наоборот, образование вакуума.

Наладка с регулируемыми шайбами

Наладка тепловой сети посредством регулируемых дроссельных шайб значительно упрощает задачу. Регулировка производится в отопительный период по следующему плану:

• Диаметр дросселирующих отверстий устанавливается в соответствии с предварительным расчетом.
• По показаниям измерительных приборов оценивается режим работы сети и соответствие близости расхода теплоносителя к расчетным значениям.
• После повторной регулировки шайб ожидается наступление установившегося режима работы тепловой сети.
• Процесс повторяется до получения необходимого результата, после чего шайбы пломбируются.

Заключение

Установка дроссельных шайб – полезное мероприятие, как для теплоснабжающей организации, так и для потребителя. После их установки обе стороны взаимоотношений вынуждены эксплуатировать систему надлежащим образом. Теплоснабжающая организация - для обеспечения договорных параметров теплоносителя на границе балансовой и эксплуатационной ответственности сторон, а со стороны абонента – для эффективного теплосъема в целях поддержания надлежащей температуры воздуха в помещениях, а также соблюдения температурного графика в части температуры обратного трубопровода.