книги из ГПНТБ / Сафонов А.П. Автоматизация систем централизованного теплоснабжения

Г Л А В А П Я Т А Я

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕПЛОПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

5-1. ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕПЛОПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

Автоматизация теплоподготовительных установок ТЭЦ и районных котельных предусматривает:

1 ) автоматизацию подпиточного устройства, в том

числе регулирование давления воды в обратном трубо­ проводе станции и обеспечение зарядки и разрядки ба­ ков-аккумуляторов подпиточной воды при открытой си­

б) регулирование уровня конденсата в корпусах се­ тевых подогревателей для исключения возможности ра­ боты пролетным паром и заброса конденсата, а также защиту от переполнения корпусов сетевой водой при раз­ рыве трубок;

4) автоматизацию включения резервных сетевых на­ сосов и защиту от повышенного давления сетевой воды.

5-2. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОДПИТОЧНОГО УСТРОЙСТВА

Автоматизированные подпиточные устройства под­ держивают постоянное или изменяющееся по определен­ ному закону давление воды в месте подпитки, обычно во всасывающем коллекторе сетевых насосов. Для за­ крытых тепловых сетей с относительно небольшими по­ терями давления воды в магистралях и благоприятном профиле местности давление в месте подпитки при всех режимах (включая режим при остановленных сетевых насосах) обычно поддерживается постоянным. Это до­ стигается изменением подачи подпиточной воды (прито­ ка), которая должна быть равна утечке воды из тепло­ вой сети и присоединенных к ней систем абонентов (стоку),

127

Утечка воды в закрытой тепловой сети изменяется во времени, причем эти изменения носят случайный ха­ рактер. В среднем удельный расход подпиточной воды составляет 1,5—2,5 л/ч на 1 м3 емкости трубопроводов

закрытой тепловой сети и отопительных систем с непо­ средственным присоединением. При аварийных ситуа­ циях утечка воды значительно возрастает и рабочий подпиточный насос или напорный подпиточный бак ча­ сто не могут справиться с поддержанием постоянного давления. В этом случае используются резервные подпиточные насосы, включение которых должно быть автома­ тизировано.

В тепловых сетях с непосредственным водоразбором расход подпиточной воды по сравнению с закрытыми тепловыми сетями возрастает на величину расхода воды на горячее водоснабжение. При автоматизации подпиточного устройства исходят из того, что отклонение дав­ ления воды в обратном коллекторе станции не должно превышать ± 0,2 кгс/см2.

Выше уже отмечалось, что тепловая сеть может рас­ сматриваться как одноемкостный объект регулирования, обладающий самовыравниванием, т. е. как инерционное (апериодическое) звено [см. уравнения (4-35) — (4-42)].

Кривая разгона крупной тепловой сети по давлению в обратном коллекторе ТЭЦ с заметной степенью самовы.равнивания при воздействии подачей подпиточной во­ ды была приведена на рис. 4-5. Следует отметить, что степень самовыравнивания на притоке заметно снижа­ ется при повышенных давлениях на напорном патрубке

имеет место в летний период времени, когда расход под­ питочной воды резко сокращается и возрастает напор, создаваемый подпиточным насосом.

Схема автоматизации подпитки при закрытой системе теплоснабжения вместе со схемой теплового контроля приведена на рис. 5-1.

Схемой предусматривается поддержание постоянного давления в обратном коллекторе тепловой сети на стан­ ции перед сетевыми насосами при помощи регулятора подпитки (регулятора давления «после себя»),

В качестве регулятора обычно используются элек­ тронные пропорционально-интегральные регуляторы РПИБ-Ш.

128

Если статическое давление воды при остановленных сетевых насосах превышает давление в обратном кол­ лекторе станции при работе насосов, то перестройку на статическое давление приходится осуществлять вручную. В последнем случае возможно применение специальных схем, обеспечивающих автоматическую перестройку на статическое давление.

Рис. 5-1. Схема автоматизации подпитки при закрытой системе теплоснабжения.

/ — подпиточные насосы; 2 — обратный трубопровод; 3 — термометр сопро­ тивления.

Вариант схемы автоматизации подпитки при откры­ той системе теплоснабжения с баками-аккумуляторами, разработанный институтом Гипрокоммунэнерго, приве­ ден на рис. 5-2 [Л. 27]. При данной схеме регулятор под­ держивает заданное давление на всасывающем трубо­ проводе сетевых насосов в зависимости от расхода воды

13.0

практически не обладает самовыравниванием и является интегрирующим звеном. Для одноемкостного объекта регулирования без самовыравнивания, каким является деаэраторный бак, справедливо равенство

соте), м2; На— номинальный уровень в баке, м; Н -теку-

Рис. 5-3. Схема автоматизации деаэрационной установки.

/ и 2 — уравнительные линии по паровому и водяному пространству; 3 — регу­ лятор давления; 4 — датчик давления; 5 — сервомотор колонки дистанционного

132

на скользящем давлении, будет установлен атмосфер­ ный, то должен быть дополнительно установлен регуля­ тор давления, поддерживающий постоянное давление в колонке деаэратора. Это достигается путем изменения подачи пара в деаэратор регулирующей заслонкой, уста­ новленной на паропроводе греющего пара.

Деаэрационная установка может состоять из не­ скольких деаэраторов, соединенных параллельно по па­ ру и воде. В этом случае они объединяются по парово­ му и водяному пространству уравнительными линиями и регулируются как один объект.

Участок регулирования давления по каналу воздей­ ствия «перемещение регулирующей заслонки — давление в деаэраторной головке» можно представить в виде инер­ ционного (апериодического) звена, для которого спра­ ведливы выражения (4-39) — (4-42). Постоянная времени для этого участка регулирования составляет примерно

180—360 с.

5-4. АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕТЕВЫХ ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ

а) Регулирование температуры сетевой воды

Одной из основных задач, решаемых автоматизацией сетевых подогревателей, является регулирование темпе­ ратуры сетевой воды на выходе из подогревателей. В на­ стоящее время наиболее часто.для двухтрубных тепло­ вых сетей применяется центральное регулирование по отопительному графику с температурой воды в подаю­ щем трубопроводе 60— 150°С. Минимальная температура сетевой воды в подающем трубопроводе 60 °С диктуется условиями обеспечения нормальной работы систем горя­ чего водоснабжения.

133

Наряду с этим при применении двухступенчатой по­ следовательной схемы присоединения абонентских вво­ дов в некоторых случаях идут на применение темпера­ турного графика с регулированием по суммарной на­ грузке (повышенного температурного графика). Эти два температурных графика, составленные при условии ста­

билизации внутренней температуры в отапли­ ваемых помещениях, изо­ бражены на рис. 5-4.

Для того чтобы более точно учесть фактические тепловые потери отапли­ ваемых зданий с учетом скорости ветра, пользуют­ ся так называемой приве­ денной температурой на­ ружного воздуха. На основании метеорологи­ ческих данных по темпе­ ратурному графику со­ ставляется на каждые сутки диспетчерский гра­ фик с учетом допустимого регулирования тепловой мощности ТЭЦ по часам суток для обеспечения необходимой электричес­ кой мощности. На осно­ вании такого диспетчер­ ского графика задатчи­ ком регулятора вручную устанавливают требуе­ мую температуру сетевой воды, которая должна поддерживаться с точ­ ностью ±2°С .

При высоких температурах наружного воздуха, ког­ да включены только основные подогреватели, регулиро­ вание ведут по температуре сетевой воды на выходе из этих подогревателей. При низких температурах наруж­ ного воздуха, когда включены пиковые подогреватели или пиковые водогрейные котлы, регулирование ведут по температуре воды на выходе из них.

134

Регулирование температуры сетевой воды за подо­ гревателями осуществляют за счет дросселирования греющего пара регулирующим органом (обычно заслон­ кой) или путем перепуска части сетевой воды помимо подогревателей.

Схема регулирования температуры сетевой воды ме­ тодом дросселирования греющего пара приведена на рис. 5-5,а. Этот метод обычно находит применение при регулировании температур сетевой воды за пиковыми подогревателями. В данном случае давление пара в кор­ пусе подогревателя может меняться в широких пределах, причем при температурах выходящей сетевой воды ниже 100°С и значительном уменьшении проходного сечения регулирующего органа возникает возможность образо­ вания вакуума. В связи с этим при наладке работы ре­ гулятора соответствующей настройкой исполнительного механизма обеспечивают необходимый минимальный пропуск пара в корпусе подогревателя.

Принципиальная схема регулирования температуры сетевой воды методом перепуска части этой воды в об­ вод подогревателя изображена на рис. 5-5,6. Обычно этот метод находит применение при регулировании тем­ пературы [сетевой воды за основными подогревателями, когда выключены пиковые подогреватели. При данном методе регулирования обеспечивается меньшее колеба­ ние давления греющего пара и уменьшается инерцион­ ность регулируемого объекта.

При применении регулирования температуры мето­ дом перепуска части воды в обвод подогревателя испол­ нительный механизм воздействует на регулирующий кла­ пан, установленный на обводной линии. Более совершен­ ной следует признать схему с применением трехходового регулирующего клапана, который распределяет потоки воды между подогревателем и обводной линией (рис. 5-5,в). Некоторыми организациями [Л. 27] пред­ лагается схема с регулирующим клапаном как на обвод­ ной линии, так и на линии подогревателя (рис. 5-5,а). Такая схема сложнее предыдущей, так как для ее осуще­ ствления требуется синхронизация работы регулирующих клапанов на двух линиях, что достигается установкой следящей системы с ламповым переключателем ПЛК-П. При увеличении расхода воды через один кла­ пан следящая система обеспечивает увеличение расхода воды через другой регулирующий клапан.

135

Во всех приведенных выше схемах обычно предусма­ тривается использование электронного регулятора РПИБ-С с термометром сопротивления ТСП в качестве датчика температуры (первичного прибора).

Температура сетевой воды за подогревателем при установившемся состоянии может быть определена по формуле

где U, tm — температура сетевой воды п-ри входе в подо­ греватель и за подогревателем, °С; iliac — температура насыщения греющего пара в корпусе подогревателя, °С; Gn— расход сетевой воды через подогреватель, кг/с; с — теплоемкость воды, Дж/(кг-°С); F — поверхность нагре­ ва подогревателя, м2; k — коэффициент теплопередачи подогревателя, Вт/(м2 -°С).

Для сетевых подогревателей с допустимой для инже­ нерных расчетов степенью точности коэффициент тепло­ передачи может быть определен на основании упрощен­ ной эмпирической формулы

данным ВТИ составляет Фуд= 1,4 и-1,9 Вт0-5/(м 2 -оС°>5).

В случае применения регулирования температуры се­ тевой воды путем перепуска части этой воды помимо подогревателей температура смешанной воды при уста­

где ti -— температура сетевой воды после смешения пото­ ков воды, °С; Gn= G n/G—относительный расход сетевой воды через подогреватель; Gn— расход воды через подо­ греватель, кг/с; G — полный расход сетевой воды, со­ стоящий из расхода воды через подогреватель и расхо­ да воды через обводную линию, кг/с.

При ориентировочных расчетах динамических харак­ теристик можно в первом приближении рассматривать пароводяной подогреватель как одноемкостный объект регулирования температуры. Динамическая характери­ стика такого объекта регулирования может быть аппро­

137