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

Из-за свойств объекта регулирования и регулятора при открытии регулирующего клапана давление во вса­ сывающем коллекторе успело снизиться до 0,3 кгс/см2 и

только затем начало постепенно восстанавливаться до заданной величины. Время переходного процесса со­ ставило Тп.п=280 с.

<,

бора РД-За-П регулятора давления. Эти условия привели к полному закрытию регулирующего клапана за время 14— 17 с. Быстрый темп закрытия ре­ гулирующего клапана на подающей магистрали вызвал

168

причем в течение некоторого промежутка 'времени дав­ ление р'1 было ниже давления рво, поскольку в данном

случае имело место явление гидравлического удара. Остановка насосов и закрытие регулирующего клапана привели к закрытию обратных клапанов на нагнетатель­ ных патрубках насосов и на обводной линии. В резуль­ тате тепловая сеть была разделена на две гидравличе­ ски независимые зоны.

Длительность пере­ ходного процесса при пол­ ном закрытии регулирую­

12 0 с, а в нижней зоне—

примерно 420 с. Разность давлений

верхней и нижней зон в установившемся режиме составила 0,55 кгс/см2, что свидетельствует об удовлетворительной плотности закрытия регулиру- h ющего и обратного кла­ панов.

Выше рассматривался случай срабатывания ав­ томата рассечки при пол- Р ной остановке насосной подстанции на обратной магистрали, когда явле­ ние гидравлического уда­ ра зарегистрировано толь­ ко во всасывающем кол­ лекторе насосной подстан­

ции. Представляет интерес явление гидравлического уда­ ра в подающей магистрали. На рис. 6-15 приведены гра­ фики изменения давлений для другой насосной подстан­ ции (подстанции II) на обратной магистрали при сраба­ тывании автомата рассечки после остановких двух

169

работающих насосов 8НДВ. Регулирующий клапан этой

насосной подстанции имел также диаметр dy= 500 мм. Испытание проводилось перед началом отопительного сезона при отключенных отопительных системах. Изме- рительно-управляющее устройство автомата рассечки РД-За было настроено на давление 4,1 кгс/см2.

Как видно из графика, в данном случае полная оста­ новка насосов и резкое закрытие регулирующего клапа­ на на подающей магистрали (примерно 15 с) вызвали небольшой гидравлический удар в подающей магистра­ ли, который частично передался на обратную магист­ раль. Величина скачка давления в подающей магистра­ ли при гидравлическом ударе относительно установив­ шегося состояния составила примерно 2,96 кгс/см2.

Как для первого случая (подстанция I), так и для второго (подстанция II) при полной остановке насос­ ной подстанции и срабатывании автомата рассечки об­ щим для них является то обстоятельство, что в течение некоторого времени наблюдается повышенное давление во всасывающем коллекторе по сравнению с установленным задатчиком автомата рассечки.

Следует учитывать, что дальнейшее увеличение ско­ рости закрытия регулирующего «лапана, как уже от­ мечалось выше, опасно, так как оно может привести к возникновению гидравлического удара в подающем трубопроводе. Достаточно сказать, что для магистраль­ ных водопроводов (по условиям исключения гидравли­ ческого удара) выбирают время закрытия регулирую­ щего клапана значительно больше того, которое при­ нимается для регулирующих клапанов автоматов рассечки.

По-видимому, в данном случае помимо АВР потре­ буется применение тех же средств защиты от повышен­ ного давления, которые указывались для защиты от по­ вышенного давления во всасывающем коллекторе стан­ ции (применение быстродействующих сбросных устройств, устройство сосудов с газовой подушкой и т. п.).

Следует отметить, что рассмотренное выше полное разделение тепловой -сети на две гидравлически неза­ висимые зоны требуется не во всех случаях, нацример, оно потребуется, когда давление в различных точках обратной магистрали во время остановки насосной не превышает допустимого предела при некотором сокра­ щенном расходе воды, который можно получить путем

170

частичного прикрытия регулирующего клапана. В по­ добных случаях представляется целесообразным идти на применение разгруженных двухседельных регулирую­ щих клапанов с неполной величиной закрытия. Конст­ рукции таких регулирующих клапанов больших диамет­ ров. следует разработать. Для них потребуются мем­ бранные приводы со значительно меньшим расчетным усилием по сравнению с односедельными клапанами. Одновременно с этим применение частичного закрытия регулирующего клапана снизит вероятность возникнове­ ния гидравлического удара в подающем трубопроводе.

Г Л А В А С Е Д Ь М А Я

АВТОМАТИЗАЦИЯ УЗЛОВ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

7-1. ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИИ УЗЛОВ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ И СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОДЫ

Основной задачей автоматического регулирования систем горячего водоснабжения является поддержание постоянной заданной температуры воды в местах ее разбора. В идеальном случае решение этой задачи мож­ но было бы осуществить с помощью индивидуальных регуляторов температуры в каждом месте разбора го­ рячей воды. Однако такое решение усложнило бы эксплуатацию систем горячего водоснабжения и эконо­ мически, как правило, оказалось бы мало эффективным. В связи с этим индивидуальные регуляторы температу­ ры в местах разбора горячей воды устанавливают толь­ ко в особых случаях.

Обычно с помощью автоматического регулирования поддерживают постоянную температуру воды на узлах горячего водоснабжения тепловых пунктов. Температу­ ра воды, поступающей в систему, поддерживается обыч­ но 60 °С.

Следует отметить, что регулирование температуры воды на узле горячего водоснабжения не гарантирует постоянства температуры воды в местах ее разбора, в основном из-за остывания воды в разводящих трубо­ проводах систем горячего водоснабжения. Указанный недостаток призвана в значительной мере устранить циркуляционная линия. Однако циркуляционная линия

171

будет оправдывать свое назначение, если ее гидравли­ ческий режим и режим циркуляционного насоса будут тщательно налажены.

Для обеспечения качественного снабжения потреби­ телей горячей водой необходима непрерывная работа циркуляционного насоса. Однако по ряду причин (сни­ жение шума и др.) циркуляционные насосы останавли­ вают на ночной период времени. В связи с этим встает задача автоматизации включения и выключения цирку­ ляционных насосов.

Рис. 7-1. Схемы автоматического регулирования температуры воды систем горячего водоснабжения при закрытой системе теплоснаб­ жения.

Кроме того, при установке аккумуляторов для вы­ равнивания графика отпуска тепла на горячее водоснаб­ жение может встать вопрос об автоматизации управле­ ния зарядкой и разрядкой этих аккумуляторов.

172

Схема автоматического регулирования температуры воды на горячее водоснабжение в первую очередь опре­ деляется принятой системой теплоснабжения (закрытой

или открытой).

При закрытой системе теплоснабжения, когда на вводах горячего водоснабжения устанавливают водо­ водяные подогреватели, преимущественное распростране­ ние получила схема регулирования температуры мест­ ной (нагреваемой) воды путем изменения количества сетевой (греющей) воды. В простейшем 'случае, когда подогреватель в тепловом пункте присоединен парал­ лельно системе отопления, схема регулирования будет иметь вид, изображенный на рис. 7-1,а.

При смешанной схеме присоединения теплового пункта автоматическое регулирование температуры местной воды на выходе из подогревателя осуществля­ ется изменением количества сетевой воды на верхнюю (вторую) ступень подогревателя (рис. 7-1,6). В этом случае режим работы регулируемой ступени будет су­ щественно отличаться от предыдущего случая, посколь­ ку в верхнюю ступень поступает местная вода, нагре­ тая в нижней (первой) ступени подогревателя потоком воды из системы отопления и из верхней ступени подо­

гревателя.

При двухступенчатой последовательной схеме при­ соединения установок горячего водоснабжения и отоп­ ления способ регулирования температуры местной воды в некоторой части приближается к способу регулирова­ ния при смешанной двухступенчатой схеме. Однако при двухступенчатой последовательной схеме теплового пункта потоки воды, проходящие через верхнюю ступень

в нижнюю ступень в значительной степени сглаживаются

по сравнению со смешанной схемой.

Во всех рассмотренных схемах автоматическое регу­ лирование температуры местной воды на выходе из подогревателя осуществлялось' путем изменения количе­ ства сетевой воды. Наряду с этим способом возможно так­ же регулирование путем разделения потока сетевой во­ ды трехходовым регулирующим клапаном на поток,^ по­ ступающий в подогреватель, и поток, перепускаемый по обводной линии (рис. 7-1,а). С одной стороны, примене-

173

ние такого способа регулирования обеспечивает пример­ но постоянный расход сетевой воды, что исключает пол­ ностью или частично гидравлическую разрегулировку тепловой сети. С другой стороны, постоянство расхода сетевой воды приводит к завышению температуры воды в обратном трубопроводе тепловой сети в период малых нагрузок горячего водоснабжения. Такое завышение температуры в обратном трубопроводе нежелательно при теплоснабжении от ТЭЦ, поскольку при этом на ТЭЦ снижается выработка электроэнергии на тепловом потреблении. ......

Рис. 7-2. Схемы автоматического регулирования температуры воды систем горячего водоснабжения при открытой системе теплоснаб­

жения.

а — схема с двухходовым регулирующим клапаном; б — схема с трехходовым регулирующим клапаном; Д — измерительное устройство; У — управляющее устройство; ЯМ — исполнительный механизм; РО — регулирующий орган; О д —*

обратный клапан.

Из-за этого последняя схема регулирования темпера­ туры местной воды за подогревателем практически не находит в настоящее время применения. Следует, одна­ ко, отметить, что при теплоснабжении от районных ко­ тельных внедрение ее в ряде случаев окажется оправ­ данным. В этом же случае может найти применение схема, изображенная на рис. 7-1,д при условии, что тем­ пература сетевой воды в подающем трубопроводе под­ держивается не ниже 90— 100 °С.

При открытой системе теплоснабжения на узлах го­ рячего водоснабжения отсутствуют водо-водяные подо­ греватели. Горячая вода к потребителю поступает в си­ стему горячего водоснабжения непосредственно из теп­

ловой сети.

В этом случае температура воды, поступающей в си­ стему горячего водоснабжения, регулируется путем сме­

174

шения .потоков воды из подающего и обратного трубо­ проводов тепловой сети. Наиболее широкое распростра­ нение получила схема с установкой обычного двухходо­

(рис. 7-2,а). Более совершенной следует признать схему автоматического регулирования температуры воды с при­ менением трехходового регулирующего клапана смеше­ ния, например РКС (рис. 7-2,6).

7-2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБЪЕКТОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Режим работы систем горячего ‘водоснабжения отли­ чается большой неравномерностью расхода воды в те­ чение суток. Расход сетевой воды изменяется не только в течение суток, но и в течение года. На рис. 7-3 приве­

дит к снижению расхода воды из подающего трубопро­ вода.

■При закрытой системе теплоснабжения, когда на вводах устанавливаются водо-водяные подогреватели, на

175

величину регулируемой температуры местной воды на выходе из подогревателя влияют расход местной воды, расход сетевой воды и температура сетевой воды на входе в подогреватель.

Рассмотрим влияние указанных факторов на регули­

176

где l — общая длина хода воды в трубках всех последо­ вательно соединенных секций подогревателя, м; Фуд— удельный параметр подогревателя, 1 /м.

Как показывают исследования проф. Е. Я.Соколова,

для различных типоразмеров водо-водяных подогрева­

При расчете двухступенчатых схем (смешанной и по­ следовательной) указанные выше выражения предвари­ тельно используются для определения температуры местной воды на выходе из нижней (первой) ступени, которая при отсутствии цир­ куляции будет равна темпе­ ратуре местной воды при входе в регулируемую верх­ нюю (вторую) ступень по­ догревателя. На основе ука­ занных выражений постро­ ен график относительного нагрева воды в подогревате­ ле (по отношению к макси­ мально возможному нагреву

воды /максг—tx= tr—tx) в за­ висимости от отношения рас­

хода сетевой и местной воды, а также от параметра по­ догревателя, т. е.

(дЬф)(рис-7'4)-

Анализ приведенных выражений и графика позволя­ ет сделать весьма существенные выводы в отношении регулирования температуры местной воды и водо-водя­ ных подогревателях при .^=const и tx=const.

Во-первых, для поддержания постоянной регулируе­ мой температуры tT необходимо поддерживать постоян­ ным соотношение расходов сетевой и местной воды. Вовторых, при уменьшении отношения расходов воды £?мен/б?бол наступает некоторое предельное значение это­ го отношения (<5мен/Обол)пред, зависящее от значения параметра Ф подогревателя, при котором е—1. В этом случае температура tr достигает своего максимума