4.8. 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 соответствий 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.
Задачи, решаемые автоматизацией в ТП сводятся в основном к следующим:
1.- поддержание минимума давления в обратной трубе ввода; это достигается авторегуляторами давления "до себя " или регулятором "подпора";
2.-поддержание постоянства расхода сетевой воды через местную ^ систему, чаще это достигается регулятором (напора);
3.-поддержание средней температуры в отапливаемых помещениях -(регулятором температуры помещений;
4.-защита повышенного давления в сети - регуляторами давления "после себя " совместно с предохранительными и обратными клапанами;
5.-поддержание расчетной температуры воды в системах горячего водоснабжения - регуляторами температуры различных систем;
6.- отвод конденсата из пароприемников, водоподогревателей и другой аппаратуры-конденсатоотводчиками;
7.- контроль и аварийное отключение вводов, например, при разрывах в системах, автоматическая сигнализация утечек, превышения расчетных параметров теплоносителя в различных точках системы.
Регулирование расхода воды. В небольших тепловых пунктах постоянство расхода воды обеспечивается регуляторами расхода прямого действия (рис.4.18). 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 (Рг-Рз) действующих на сильфон, и натяжением пружины. При увеличении давления P1 расход воды через клапан и диафрагму возрастает, соответственно увеличивается перепад давлений (Р2-Рз). В результате этого сильфон увеличит натяжение пружины, а клапан займет новое положение, при котором расход воды останется прежним, но при более высоком давлении Р1
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 (например, типа РД-За рис. 4.19.).
Рис. 4.19. Схема регулятора расхода непрямого действия РР - регулятор расхода; РД - реле давления; 1 - шток с клапаном; 2 -мембрана; 3 - нижний сильфон; 4 - верхний сильфон; 5 - пружина; 6 -натяжное устройство; 7 -клапанок; 8 - дренаж; 9 - сопло
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 рис.4.20
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.
Рис.4.20 Схема регулятора давления " до себя " прямого действия
По этим причинам в центральных тепловых пунктах рекомендуется установка регулятора давления непрямого действия рис.4.23. применяют для поддержания заданного давления, расхода уровня и перепада давлений.
Рис.4.21. Схема регулятора давления непрямого действия
1-клапан; 2-мембрана; 3- натяжное устройство; 4- пружина;5- сильфон; 6-
шток с клапаном; 7-дренаж; 8- сопло
Настройка необходимого давления в трубопроводе регулируется натяжным устройством. При достаточном давлении в точке асильфон прижимает клапан 6 к нижнему соплу 8 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 6 открывает про рабочей жидкости из полости (b) в полость (с) через сопло 8 давление в камере сив полости над мембраной регулятора возрастает пропорционально открытию сопла между камерами (b) 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 воды перед поступлением в местную систему производится с помощью регуляторов давления "после себя". Регулятор давления представляет собой редукционное устройство (рис 4.20) Регулируемое давление настраивается натяжением пружины реле давления. При повышении давления в точке а сильфон 5 прижимает клапанок 6 к соплу 8. Дренирование рабочей жидкости прекращается, давление в камере с увеличивается. Возросшее давление на мембрану 2 передается на клапан 1. 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.
Рис.4.23 Схема регулирования температуры воды, поступающей на горячее водоснабжение измерительно-управляющим прибором ТРБ.
1,2- вход и выход водопроводной воды ; 3,12 - вход и выход сетевой воды ;4- регулятор расхода; 5-мембрана; 6-клапан; 7- сопло; 8- клапан; 9-рычаг; 10- биметаллические пластины; 11-термореле; 13 - импульсные трубки; 14- дроссельная шайба; 15- водоподогреватель. РР- регулятор расхода, ТР – биметаллическое термореле
В закрытых системах теплоснабжения постоянная температура нагреваемой водопроводной воды поддерживается путем из расхода греющей воды, поступающей в подогреватель. В 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 водо-разбором получили устранение регулирующие клапаны смешения (рис. 4.25)
На рис.4.2Ц приведена конструкция регулирующего клапана (РКС) в блоке с жидкостным термореле (ТРЖ). Золотник ограничительными отверстиями обеспечивают дросселирование и лучшее перемешивание потоков горячей и холодной воды. Эта конструктивная особенность позволяет использовать регулятор при большом перепаде давления воды в подающем и обратном трубопроводах. Заданная температура смешанной воды контролируется термобаллончиком заполненным трансформаторным маслом. При понижении температуры смешения ниже нормы уменьшение объема масла в баллоне вызывает удлинение сильфона, в дно которого упирается стержень и винт настройки. Опускание винта 6 ук закрепленного на шарнирном рычаге с клапаном 7, ведет к закрытию сопла 8 и открытию сопла 5. В результате такой перестановки клапана нижняя полость мембранного сервомотора 11 сообщается с более высоким давлением воды в подающей трубе. Перемещением мембраны и золотника в верхнее положение будет увеличен расход сетевой воды из подающей линии и восстановлена необходимая температура смешения. С повышением температуры смешанной воды выше нормы действия регулятора протекают в обратном направлении. Чувствительность регулятора составляет 2 - 4°С.
Автоматизация ЦТП предусматривает поддержание постоянных температур в системе горячего водоснабжения и располагаемого напора в системе отопления. В необходимых случаях на обратной линии системы отопления устанавливается регулятор давления. В осенне-весенний период при температурах наружного воздуха выше температуры точки "излома" графика для ликвидации перерасходов тепла на отопление в. ЦТП включаются в работу подмешивающие насосы (рисА.2\) Особенность схемы автоматизации ЦТП (рис.4.27 состоит в том, что обратная вода подмешивается в тепловую сеть системы отопления ( после регулятора располагаемого напора, но до врезки обратного ! трубопровода со ступени П. Это дает возможность регулирования ) температуры воды до смешения ее с обратной водой от ступени II подогревателя.
Рис.4.27.Принципиальные схемы автоматизации ЦТП с подмешивающими насосами :а- при последовательном включении подогревателей горячего водоснабжения; б- при смешанном включении; ПН- подмешивающий насос; ЦН- циркуляционный насос, РТ, РТО - регуляторы температуры воды горячего водоснабжения и системы отопления, ДРД - регулятор располагаемого напора; РР-регулятор расхода; РД- регулятор давления; t н, t г ,т0 - датчики температур наружного воздуха, воды, идущей в систему горячего водоснабжения и отопления.