Автоматизация тепловых пунктов
Разнообразный характер потребления тепла в отопительно-вентиляционных установках и в системах горячего водоснабжения затрудняет применение единого центрального регулирования отпуска тепла. Центральное регулирование на абонентских вводах дополняется местным и индивидуальным регулированием для корректировки тепловых и гидравлических режимов тепловой сети в соответствии с местными факторами, учитывающими тепловыделения, одновременность работы теплообменников и другие специфические условия. Вместе с корректировкой теплового потребления автоматика на вводах выполняет защиту местных систем от аварии, разрегулировок и опорожнений. Управление режимами осуществляется регуляторами различного назначения и принципа действия. На водяных сетях благодаря постоянному наличию рабочей жидкости — сетевой воды применяют гидравлические авторегуляторы. На паропроводах чаще используют пневматические авторегуляторы. С помощью авторегуляторов выполняются мероприятия различного назначения.
Регулирование расхода воды. В небольших тепловых пунктах постоянство расхода воды обеспечивается регуляторами расхода прямого действия. В регуляторе эффективная площадь сильфона примерно равна площади клапана, вследствие чего регулятор разгружается от давления (до регулятора), действующего на клапан. Постоянство заданного расхода создается разностью давлений (Р2—Р3), действующей на сильфон, и натяжением пружины. В крупных тепловых пунктах могут быть использованы регуляторы расхода непрямого и прямого действия. Регуляторы непрямого действия мембранного типа более точно воспринимают отклонение заданного расхода. Командный импульс такие регуляторы получают от гидравлических реле. Реле соединено с подающей и обратной линиями импульсными трубками. Регулируемая величина расхода воды поддерживается натяжением пружины и положением сильфонов, удерживающих клапанов на некоторой высоте над соплом камеры. Рабочая жидкость (сетевая вода), перетекая из камеры, а в камеры б и в, дросселируется, при этом частично сливается через дренаж. Остаточным давлением рабочая жидкость удерживает клапан в расчетном положении.
Регулирование давления на обратном трубопроводе. Падение давления в обратном трубопроводе ниже статического давления системы связано с возможным опорожнением установок и многими другими нарушениями, недопустимыми даже на непродолжительное время. Для защиты местной системы от опорожнения в небольших тепловых пунктах применяются регуляторы давления прямого действия. Равенство площадей сильфона и клапана разгружает регулятор от давления за ним, поэтому подъему клапана под давлением воды противодействует лишь натяжение пружины. Регулируя натяжение пружины, можно создать любое давление (под клапан). В настроенном регуляторе натяжение пружины преодолевается давлением на 0,03—0,05 МПа больше статического давления в системе. В процессе эксплуатации пружина корродирует и теряет первоначальную упругость, в связи с чем требуется регулярное наблюдение за давлением в системе. По этим причинам в центральных тепловых пунктах рекомендуется установка регулятора давления непрямого действия.
Настройка необходимого давления в обратном трубопроводе регулируется натяжным устройством. При достаточном давлении в точке а сильфон прижимает клапан к нижнему соплу и тем самым полость над мембраной регулятора сообщается с атмосферой (через дренаж). С падением давления в точке а ниже расчетного значения давление на сильфон уменьшается, и клапан открывает проход рабочей жидкости из полости b в полость с. Давление в камере в полости над мембраной регулятора возрастает пропорционально открытию сопла между камерами о и с и прикрытию сопла между камерами с и d. В результате этого происходит прикрытие клапана регулятора на величину, необходимую для восстановления расчетного давления.
Регулирование давления на подающем трубопроводе. Внезапное повышение давления теплоносителя перед местными установками выше. Установленного предела опасно по причине возможного разрушения Системы. регулирование давления воды перед поступлением в местную систему производится с помощью регуляторов давления «после себя». Регулятор давления представляет собой редукционное устройство. Регулируемое давление настраивается натяжением пружины реле давления. При повышении давления в точке, а сильфон прижимает клапанок к соплу. Дренирование рабочей жидкости прекращается, давление в камере с увеличивается. Возросшее давление на мембрану передается на клапан. Клапан, опускаясь в седло, уменьшает сечение прохода теплоносителя, и рост давления прекращается.
Регулирование температуры воды. Регулирование постоянной температуры воды, поступающей в местную систему горячего водоснабжения, осуществляется с помощью регуляторов температуры. Способ регулирования зависит от системы теплоснабжения. В закрытых системах теплоснабжения постоянная температура нагреваемой водопроводной воды поддерживается путем изменения расхода греющей воды, поступающей в подогреватель. В открытых водяных системах регулирование постоянной температуры горячего водоразбора осуществляется изменением количества подмешиваемой сетевой воды из подающего трубопровода. Во всех случаях импульсом регулирования является температура воды, заполняющей местную систему горячего водоснабжения. В закрытых системах теплоснабжения в качестве датчика температуры применяют биметаллическое термореле. Термореле устанавливают на трубе или ввинчивают в специальный патрубок на подогревателе. В случае повышения температуры водопроводной воды выше заданной биметаллические пластины прогибаются и отводят рычаг с клапаном от сопла. Слив воды через сопло и дренаж увеличивается, что сопровождается падением давления рабочей жидкости за дроссельной шайбой. Падение давления на мембрану регулятора расхода приведет к прикрытию клапана и уменьшению расхода греющей воды. В результате температура водопроводной воды на выходе из подогревателя установится на заданном уровне.
В тепловых сетях с непосредственным водоразбором получили распространение регулирующие клапаны смешения. Автоматизация ЦТП предусматривает поддержание постоянных температур в системе горячего водоснабжения и располагаемого напора в системе отопления. В необходимых случаях на ратной линии системы отопления устанавливается регулятор давления. Для автоматизации ЦТП со смешанным включением подогревателей горячего водоснабжения установлены следующие регуляторы. Регулятор расхода РР ограничивает расход сетевой воды не выше расчетного. Если при максимальном горячем водоразборе располагаемое давление в системе отопления будет уменьшаться, то по команде от регулятора ДРД включится подмешивающий насос, и регулятор восстановит заданную разность давлений.
В отличие от схемы МНИИТЭП схема, разработанная АКХ им. Памфилова, не предусматривает ограничения расхода сетевой воды в ЦТП и рекомендуется при различных графиках центрального регулирования и различных схемах присоединения систем отопления к внутриквартальным сетям. Вместо дифференциального реле давления в схеме применен регулятор расхода. Схемы автоматизации местных тепловых пунктов (МТП) также имеют по два регулятора располагаемого давления в системе отопления и температуры воды в системе горячего водоснабжения.
Автоматизация местных тепловых пунктов предусматривает поддержание температур и расходов сетевой воды, обеспечивающих оптимальные температуры воздуха в отапливаемых помещениях, а также температуры воды в системе горячего водоснабжения на заданном уровне. Наряду с созданием комфортных условий автоматизация исключает «перетопы» помещений и, следовательно, сокращает перерасходы тепла. Значительные успехи в этом направлении достигнуты в г. Челябинске. Необходимая температура сетевой воды в квартальных сетях по температурному графику 105 — 70°С в зависимости от температуры наружного воздуха обеспечивается в насосной станции смешения, обслуживающей от 50 до 80 потребителей. Подогреватели горячего водоснабжения устанавливаются в МТП. Системы отопления зданий — пофасадные, непосредственно подключенные к тепловым сетям. В МТП устанавливают три электронных регулятора температуры ЭРТ-П: один — для поддержания температуры в системе горячего водоснабжения, два других – регулируют пофасадно расход теплоносителя в системе отопления по импульсам четырех датчиков температуры в помещениях 1-го этажа (два датчика в угловых комнатах, два — в средних).
