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

Поскольку уравнение (8-17) третьей степени, то для определения условий устойчивости можно воспользовать­ ся критерием устойчивости Вышнеградского

Условие устойчивости системы можно выразить так­ же следующим неравенством:

Для частного случая, когда ГР1 = 0, последнее нера­

венство принимает вид k ^_-у > 1 или /е<0, т. е. система

становится неустойчивой. Этим следует объяснить воз­ никновение вибрации в случае, когда в конструктивном выполнении регуляторов РД отсутствует демпфер. Нали­ чие воздуха в сильфонной камере благоприятствовало возникновению вибрации, поскольку снижался фактор торможения. Следует отметить, что вибрация может быть полностью исключена даже в крайне неблагопри­ ятных случаях за счет установки дроссельной шайбы на выходном отверстии верхней крышки РД и заполне­ ния водой всего пространства сильфонной камеры.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования говорят о том, что регуляторы давления прямого действия РД, обладая простотой устройства и обслуживания, обеспечивают удовлетворительное под­ держание регулируемого давления. Многолетний опыт эксплуатации подтверждает достаточную надежность их работы.

Автоматическое регулирование температуры воды на горячее водоснабжение обычно осуществляется измене­ нием расхода сетевой воды. Расход сетевой воды изме­ няется также при автоматическом регулировании отпу­ ска тепла на отопление. Уменьшение расхода сетевой воды у одного абонента приводит к увеличению перепа-

218

да давления на абонентских вводах, а вследствие это­ го— к завышенному расходу воды другими абонентами.

Для поддержания постоянного перепада давления на абонентских вводах применяются регуляторы перепада давления. В настоящее время для этой цели наибольшее распространение нашли регуляторы перепада давления (расхода) прямого действия РР. Например, в тепловых сетях г. Москвы на начало 1971 г. имелось 98% отопи­ тельных узлов и групп узлов, оснащенных указанными регуляторами.

Определение условий устойчивости САР с этими ре­ гуляторами, а также с регуляторами прямого действия УРРД можно выполнять аналогично тому, как это вы­ полнялось для регуляторов давления прямого действия

рд.

Как отмечалось, указанные регуляторы могут быть использованы в качестве регулирующих клапанов мест­ ных пропусков. Достоинством таких клапанов является то, что при отсутствии воздействия от температуры на­ ружного воздуха или от температуры помещений они ра­ ботают как регуляторы перепада давления прямого дей­ ствия. Этот регулятор снимает внешние возмущающие воздействия, вызываемые регуляторами температуры во­ ды на узлах горячего водоснабжения и регуляторами режима отпуска тепла на отопление соседних вводов.

В некоторых тепловых сетях нашла распространение двухступенчатая последовательная схема присоединения абонентов. В частности, она широко применяется в те­ пловых сетях г. Москвы. Тепловой пункт с такой схемой обычно оборудован регулятором перепада давления пря­ мого действия РР, работа которого сблокирована с ра­ ботой регулятора температуры местной системы горяче­ го водоснабжения (см. рис. 7-1,в). В часы максимальной нагрузки горячего водоснабжения регулятор расхода воды должен полностью перекрыть свое проходное се­ чение и весь поток сетевой воды направить через вторую ступень подогревателя. Такое переключение возможно только с помощью автоматического регулятора, а попыт­ ки некоторых эксплуатационных организаций заменить регулятор простой шайбой не могут обеспечить расчет­ ного режима для второй ступени подогревателя.

Важным вопросом является выбор регулируемого участка. Если абонентский двухступенчатый ввод имеет элеватор, то при использовании регуляторов перепада

219

выбирать сопротивление отопительного подогревателя и первой ступени подогревателя горячего водоснабжения. В данном случае сильфонная камера регулятора РР со­ единяется импульсной линией с точкой после первой ступени подогревателя (по ходу сетевой воды). Следует отметить, что все сказанное выше относится только к ре­ гуляторам перепада давления прямого действия РР.

Совместная работа двух таких регуляторов имеет свои особенности. На рис. 8-18 приведены результаты испытания на стенде по определению перепада давления за регулятором прямого действия РР, а также общего расхода сетевой воды через два параллельно включен­ ных регулирующих клапана G =G r+G p в зависимости от расхода сетевой воды Gr через регулирующий клапан регулятора температуры местной воды системы горячего водоснабжения.

Повышение расхода воды Gr через регулирующий клапан регулятора температуры воды ведет к повыше­ нию давления за регулятором расхода РР, что вызывает его прикрытие и сокращение расхода Gp. Однако из-за большой неравномерности регулятора полное его закры­ тие происходит при возросшем перепаде давления перед элеватором. Вследствие этого при полном закрытии регу­ лирующего клапана регулятора перепада давления (соот­ ветствует периоду максимума нагрузки горячего водо­ снабжения) общий расход возрастает по сравнению с тем, который имел место при закрытом регулирующем клапане регулятора температуры воды, т. е. при Gr=0. При дальнейшем росте расхода сетевой воды через ре­ гулирующий клапан регулятора температуры общий рас­ ход сетевой воды становится равным G = Gr.

Исследование режима работы отопительных систем при двухступенчатой последовательной схеме присоеди­ нения и нормальном отопительном температурном графи­ ке показывает, что нормальный температурный режим в отапливаемых помещениях будет иметь место только при температуре наружного воздуха, соответствующей точке излома температурного графика t "'н. При откло­ нении температуры наружного-воздуха в ту или иную сторону от f "н и постоянном расходе сетевой воды будет перегрев помещений, который может достигать значи­ тельных величин. Чтобы избежать этого, необходимо по мере понижения температуры наружного воздуха умень­ шать расход сетевой воды на тепловом пункте. Теоре­

221

тическая зависимость среднего расхода сетевой воды на вводе от температуры наружного воздуха, а также hi = = /(4 ) приведены на рис. 8-19. График расхода воды построен для условий г. Москвы при расчетной тепловой

ка, при расчетной температуре наружного воздуха для отопления расход сетевой воды должен снизиться прак­ тически до расхода воды на отопление.

Иное положение с расходом сетевой воды будет при двухступенчатой последовательной схеме присоединения абонентов в случае повышенного температурного графи­ ка (графика с регулированием по суммарной нагрузке отопления и горячего водоснабжения) [Л. 1, 21, 23], по­ скольку подобный температурный график строится для определенного по тепловой сети отношения средней на­ грузки горячего водоснабжения к расчетной нагрузке

ной рср , по которой построен температурный график тепловой сети, то расход воды у такого абонента дол­ жен поддерживаться постоянным при любых температу-

222

температуры наружного воздуха. В качестве примера на рис. 8-20 приведен повышенный температурный график = ([)(#„) и графики расхода воды у абонентов с различ­

условий г. Москвы при расчетной нагрузке отопительных систем у каждого из абонентов Q'0= l Гкал/ч и р“ть =

=0 ,2 7 .

Рис. 8-20. График расхода во­ ды при двухступенчатой после­ довательной схеме включения абонентов и повышенном тем­ пературном графике.

дающем трубопроводе и перед ото­ пительным узлом; G — общий рас­ ход сетевой воды на тепловом пункте; G' п — расчетный расход

сетевой воды на отопление при па­ раллельной схеме присоединения абонентов; 1 — рср = рср тс=0,27;

2 - р ср-0,455; 3 - р ср=0. '

Таким образом, проведенные расчеты показывают, что для исключения перегрева зданий при применении двухступенчатой последовательной схемы присоединения абонентов расход сетевой воды на вводах значительной части абонентов должен изменяться с изменением тем­ пературы наружного воздуха, т. е. с изменением темпе­ ратуры сетевой воды в подающем трубопроводе. Такое изменение расхода сетевой воды может быть осущест­ влено только с помощью автоматических регуляторов, работающих по отклонению температуры отапливаемых помещений или по изменению температуры воды в по­

22?

дающем трубопроводе сети. В последнем случае при установке регуляторов перепада давления прямого дей­ ствия типа РР представляется возможным использовать неравномерность этих регуляторов для уменьшения в небольших пределах суммарного расхода сетевой воды

Рис. 8-21. Схема автоматического следящего регулирования отпуска тепла на отопление при двухступенчатом последовательном включе­ нии подогревателя горячего водоснабжения.

при повышении температуры воды в подающем трубо­ проводе. Необходимо, однако, отметить, что указанное уменьшение расхода сетевой воды будет недостаточным при нормальном отопительном температурном графике.

Для обеспечения требуемого закона изменения расхо­ да сетевой воды при двухступенчатых последовательных схемах присоединения абонентов и при регулировании отпуска тепла на отопление по температуре сетевой воды

224

в подающем трубопроводе можно применять схему авто­ матического регулирования, изображенную на рис. 8-21. Эта схема отличается от схемы рис. 7-1,в тем, что на ре­ гулирующий прибор Уг одновременно воздействуют два импульса — температура сетевой воды в подающем тру­ бопроводе и перепад давления перед отопительным узлом. В данном случае можно использовать как элек­ тронные, так и гидравлические регуляторы.

Г Л А В А Д Е В Я Т А Я

АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ

9-1. ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИИ СИСТЕМ ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ

Основной задачей автоматизации систем воздушного отопления с рециркуляцией воздуха, так же как и для систем водяного отопления, является поддержание по­ стоянной температуры отапливаемых помещений.

В наиболее совершенных системах воздушного отоп­ ления дополнительной задачей автоматизации является снижение температуры отапливаемых помещений до до­ пустимого минимума в отдельные часы суток и дни неде­ ли (ночные часы, нерабочие дни учреждений и т. п.) по заданной программе. Перед автоматизацией систем воз­ душного отопления часто ставят задачу обеспечения снижения расхода сетевой воды через калориферы до до­ пустимого минимума при выключении вентилятора, что­ бы исключить возможность чрезмерного завышения тем­ пературы воды обратного трубопровода на тепловом пункте при теплоснабжении от ТЭЦ.

Задачами автоматизации приточной вентиляции, ког­ да тепловые потери через наружные ограждающие кон­ струкции полностью компенсируются отопительной си­ стемой, являются следующие:

1) поддержание постоянной (в пределах зоны нерав­ номерности регулирования) температуры приточного воздуха;

2)защита от недопустимого понижения или повыше­ ния температуры приточного воздуха;

3)защита от замораживания калориферов;

4)блокировка электродвигателя вентилятора с элек­ тродвигателем створчатого воздушного клапана;

5) автоматическое ограничение расхода тепла при температуре наружного воздуха ниже расчетной для вен­ тиляции.

Задачи автоматизации отопительно-вентиляционных систем, сочетающих в себе одновременно функции вен­ тиляции и функции отопления, остаются те же, что пере­ численные выше задачи автоматизации систем приточ­ ной вентиляции. Однако задача автоматического под­ держания постоянной температуры приточного воздуха в данном случае заменяется задачей автоматического поддержания постоянной (в пределах зоны неравномер­ ности) температуры отапливаемых помещений, а иног­ д а — снижения этой температуры до необходимой вели­ чины в отдельные периоды времени по заданной про­ грамме.

В установках кондиционирования воздуха задачи автоматизации дополняются часто регулированием тем­ пературы «точки росы» для обеспечения необходимой влажности, а также управлением устройств ороситель­ ной камеры.

Наиболее распространенным способом регулирования температуры приточного воздуха является регулирова­ ние путем изменения расхода сетевой воды через кало­ рифер, поскольку температура этой воды поддерживает­ ся в соответствии с температурным графиком централь­ ного регулирования на станции (ТЭЦ, котельной). В не­ которых случаях регулирование температуры воздуха осуществляют путем перепуска части потока сетевой во­

части воздуха помимо калорифера с последующим сме­ шением перегретого и холодного потоков воздуха.

9-2. СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ СИСТЕМ ВОЗДУШНОГО ОТОПЛЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ

Вариантов схем автоматизации систем воздушного отопления и вентиляции существует значительное коли­ чество и рассмотреть все эти схемы в настоящей книге не представляется возможным. В связи с этим ограни­ чимся рассмотрением только некоторых наиболее харак­ терных схем автоматизации. Рассматриваемые ниже схе мы автоматизации рассчитаны в основном на использо­ вание электрических (электронных) регуляторов. Одна-

226

ко следует учитывать, что эти схемы в принципе оста­ ются справедливыми также для пневматических и электрогидравлических средств автоматизации. К достоинст­ вам электрических систем следует отнести легкую воз­ можность осуществления диспетчеризации управления.

Рис. 9-1. Схема автоматизации воздушно-отопительного агрегата.

кнопка управления электродвигателем вентилятора; МП — магнитный пуска­ тель.

При автоматизации воздушных отопительных агрега­ тов, которые применяются для промышленных предприя­ тий, может быть использован пропорциональный термо­ регулятор ПТР-П или трехпозиционный терморегулятор