Изготовление гелионагревателя
При изготовлении гелионагревателя были использованы серийно выпускаемые изделия китайского производства, необходимые для его сборки. Гелионагреватель состоит из солнечного коллектора (рисунок 4а), накопительного бака (рисунок 4б), гидравлической станции (рисунок 4г), блок управления с контроллером (рисунок 4в), расширительного мембранного бачка, воздухоотводчика и предохранительного клапана. Также в состав системы входит запорная арматура и датчики температуры.
Гелиоколлектор состоит из 50 вакуумированных колб с тепловой трубкой (рисунок 4а). За счет использования тепловых трубок в конструкции вакуумных коллекторов достигается больший КПД при работе в условиях низких температур и слабой освещенности.
Бойлер (накопительный бак) гелионагревателя вместимостью 500 л имеет два теплообменника.
В состав гидравлической станции входят циркуляционный насос, обратный клапан, манометр и предохранительный клапан.
а) б)
в) г)
а - гелиоколлектор; б - бойлер (накопительный бак); в - блок управления с контроллером; г - гидравлическая станция
Рисунок 4 - Основные конструктивные элементы гелионагревателя
Гелионагреватель собран по теплотехнической схеме, представленной на рисунке 5. Входной и выходной патрубки гелиоколлектора подключают соответственно к верхней и нижней точкам бойлера (одноконтурная система), либо к нижнему теплообменнику в бойлере (двухконтурная система).
Гелиоколлектор установлен на открытой площадке, приподнятой относительно земли, с углом наклона к горизонту 45º. Рабочая поверхность направлена на юг. Выбранное место в течении светового дня не затеняется окружающими предметами, зданиями или растительностью.Все трубы, находящиеся вне помещений, для снижения потерь тепла покрыты теплоизоляцией. Термодатчики устанавливаются к присоединительным местам с применением термопасты.
Нагретый в гелиоколлекторе теплоноситель проходит через опускной трубопровод и поступает в нижний теплообменник, где охлаждается, передавая тепло расходной воде бойлера. После выхода из бака теплоноситель по трубопроводу поступает через насос в нижнюю часть гелиоколлектора.
1- бойлер (накопительный бак); 2 - нижний теплообменник; 3 - верхний теплообменник; 4- датчик температуры Т3; 5,7,8,11,17,18, 20 - вентили; 6 - датчик температуры Т2; 9 - обратный клапан; 10 - циркуляционный насос; 12, 21- предохранительный клапан; 13 - гелиоколлектор; 14 - коллектор; 15 - датчик температуры Т1; 16 - манометр; 19 - расширительный мембранный бачок; 22 - блок управления.
Рисунок 5 - Теплотехническая схема гелионагревателя
Верхний теплообменник может быть подключен к отопительному котлу, соединенному с отопительным контуром здания.
Отбор расходной горячей воды из бойлера выполняется в верхней точке бака подачей снизу в бак холодной воды (то есть всегда расходуется самая горячая вода, имеющаяся в бойлере). Фактически бойлер всегда находится под давлением водопроводной сети.
3.3.4 Разработка электрической схемы и щита управления
Разработана электрическая схема управления ГЭТУ, которая показана на рисунке 6. Она выполнена в соответствии с ГОСТ 2.701-84, ГОСТ 2.709-89, ГОСТ 2.755-87.
Схема управления обеспечивает работу установки в автоматическом и ручном режимах, которые устанавливаются переключателем SA1. Вырабатываемый парогенератором пар используется в одном случае непосредственно в технологических процессах без возврата конденсата, а в
ЭПГ - электродный парогенератор; БА - бойлер-аккумулятор горячей воды; QF1-автоматический выключатель; KM1-магнитный пускатель; KA1 - реле максимального тока; …KA2 - реле контроля фаз; TA-трансформатор тока;; HL1…HL7 - лампы сигнальные; К1,К3, К4, К5, К8, К9, К10, К11 - реле промежуточные; К6, К7 - регулятор температуры; KТ1, КТ2 - реле времени; YA1, YA2, YA3, YA4, YA5 -вентили электромагнитные; SB1, SB2, SB3, SB4, SB5, SB6 - кнопки управления; SA1, SA2, SA3 - тумблеры; SP1-электроконтактный манометр; КТ1, КТ2 - реле времени; К2, К3 - реле контроля уровня воды; SL1, SL2 - датчики уровня; ВК1, ВК2 - датчики температуры; DD - блок управления гелионагревателем.
Рисунок 6 - Принципиальная схема управления ГЭТУ-25
другом - для нагрева воды в бойлере через теплообменник, куда он подается по первичному замкнутому контуру. Данные два режима работы установки - «Пар» и «Вода» - устанавливается переключателем SA2. Предусмотрено еще режима работы установки - «лето» и «зима», они устанавливается переключателем SA3.
При зимнем режиме, кроме вышеназванных тепловых процессов, дополнительно предусматривается обогрев молочного блока путем подключения системы отопления к теплообменнику нагревателю.
При летнем режиме в период солнечного сияния нагрев технологической воды осуществляется гелионагревателем.
Для контроля наличия напряжений на соответствующих фазах сети предусмотрен реле КА2. При отсутствии хотя бы одного из фаз магнитный пускатель КМ1 отключается и тем самым исключается работа парогенератора при аварийных ситуациях.
Реле тока КА1 контролирует величину тока в силовой цепи. При превышении текущего значения тока над заданным значением оно срабатывает и разрывает цепь питания электромагнитного вентиля YA1 подачи подпиточной воды, тем самым поддерживается требуемый уровень котловой воды.
Реле К5, управляемый электроконтактным манометром SP1, предназначено для контроля рабочего давления пара, которое срабатывает при превышении давления максимально допустимого значения (0,07 МПа) и размыкает цепь катушки пускателя КМ1.
Допустимый нижний и верхний уровни котловой воды контролируют реле К2 и К3 через соответствующие датчики SL1 и SL2.
Для регулирования температуры воды в бойлере и температуры воздуха в помещении предусмотрены терморегуляторы К6 и К7.
В процессе выпаривания воды солесодержание котловой воды непрерывно растет. Чтобы при этом мощность оставалась постоянной,
снижают уровень воды, управляя работой электромагнитного вентиля YA при помощи реле тока КА1.
Для управления работой исполнительными аппаратами установки в ручном режиме используются кнопки управления SB1…SB6 с сигнальными лампами HL1…HL6 и одним нормально замкнутым и одним нормально разомкнутым контактами.
Блок управления DD c контроллером управляет работой гелионагревателя.
Для обеспечения паром технологических процессов SA2 переводит в положение «Пар». При подаче напряжения на установку автоматическим выключателем QF1 включается сигнальная лампа HL7 «Сеть». Замыкаются цепи электромагнитного вентиля YA1 подачи воды в парогенератор и сигнальной лампы HL5 «Подача воды».
При достижении водой нижнего уровня «SL1» срабатывают реле К3 и К4. При этом через соответствующие контакты реле КА2, К4 и К5 замыкается цепь катушки магнитного пускателя КМ1, подающего напряжение на электроды парогенератора.
При достижении водой верхнего уровня «SL2» срабатывает реле К2, которое отключает электромагнитный вентиль YA1. Подача воды в парогенератор прекращается. Последующее включение и выключение вентиля YA происходит по мере выработки пара при снижении уровня воды и превышении рабочего тока номинального значения, контролируемого при помощи реле тока КА1.
При достижении значения солесодержания котловой воды максимально допустимого, а следовательно, а ее удельного сопротивления - минимально допустимого значения, уровень воды достигнет нижней допустимой отметки «SL1» и дальнейшее ее снижение приводит к обесточиванию реле К3 и К4. При очередном срабатывании реле тока КА1 разрывается цепь питания пускателя КМ1 и вентиля YA1, что приводит к остановке работы парогенератора. Одновременно замыкается цепь реле К8 и реле времени КТ2, управляющие работой электромагнитного клапана YA2 продувки. Клапан YA2 открывается, загорается лампа HL1 «Продувка», сигнализирующая о проведении продувки. Через некоторое (заданное) время контакт реле времени разрывает цепь питания реле К8, которое закрывает клапан YA2, и прекращается процесс продувки котловой воды. После этого начинается повторное заполнение парогенератора свежей водой, и в дальнейшем нагрев котловой воды и парообразование.
Для работы установки в режиме нагрева воды в бойлере переключатель SA2 переводит в положение «Вода» и, тем самым, в цепь питания пускателя КМ1 вводится контакт терморегулятора, установленного в верхней части бойлера. Замыкается цепь питания электромагнитного вентиля YA3, обеспечивающего поступление пара в первичный контур системы горячего водоснабжения. Пар отдает свое тепло через теплообменник бойлера нагреваемой воде, а образовавшийся при этом конденсат возвращается в парогенератор по обратному трубопроводу.
При достижении установленной температуры воды контакт ВК2 размыкает цепь пускателя КМ1, гаснет сигнальная лампа HL6 и электроды отключаются. Последующее их включение происходит при снижении температуры воды в бойлере на 1,5…2 ºС.
Для перевода установку в зимний режим работы переключают SA3 в положение «зима». При этом замыкаются цепи питания электромагнитных вентилей YA3, YA5 и циркуляционного насоса Н системы отопления. При открытом вентиле YA5 вода, находящаяся в контуре системы отопления, начинает циркулировать через встроенный теплообменник в парогенераторе и нагревается. Нагретая вода поступает в радиаторы по подающему трубопроводу и отдает свое тепло воздуху в помещении. Электромагнитный клапан открывается или закрывается по сигналу регулятора температуры К7, контролирующего температуру в помещении.
Таким образом, в зимнем режиме выработанный пар используется одновременно для нагрева воды в бойлере и системе отопления.
Для перевода установку в летний режим работы переключают SA3 в положение «лето». При этом подается напряжение на блок управления гелионагревателем, в состав которого входит контроллер SP 24.
Контроллер SP 24 автоматически поддерживает самые оптимальные параметры при работе гелионагревателя. В таблице 1 приведена техническая характеристика контроллера.
Таблица 1 - Техническая характеристика контроллера
| №,п/п | Характеристика | Значения |
| 1 | Размер дисплея | 120мм x120мм x20мм |
| 2 | Рабочее напряжение | 220 В±20% |
| 3 | Потребляемая мощность | не более 3Вт |
| 4 | Точность измерения температуры | ± 2ºС. |
| 5 | Шкала измерения температуры | 0ºС - 99 ºС. |
| 6 | Мощность насоса | 600Вт |
| 7 | Дополнительный электронагрев: мощность ТЭНа | не более 2000 Вт |
| 8 | Датчик температуры в коллекторе | PТ1000 |
| 9 | Датчик температуры в баке | NTC10K |
| 10 | Датчик температуры в баке | B3950 |
На рисунке 7 показана схема подключения источника питания, датчиков температур и циркуляционных насосов.
Включение циркуляционного насоса коллекторного контура производится блоком управления (контроллер SP 24), который по своей функции является дифференциальным реле, сравнивающим показания двух датчиков температуры: датчика, установленного на выходе теплоносителя из ГК (датчик Т1), и датчика, установленного в БА (датчик Т2).
Если температура теплоносителя на выходе из ГК выше, чем температура воды в баке, то включается циркуляционный насос и тепло передается воде в баке. Если разница температур в бойлере и ГК будет ниже температурной разницы выключения, или в бойлере температура достигает максимального значения, циркуляционный насос отключается.
Датчик T3 используется для измерения температуры в верхней части бака. Если создаются условия для включения дополнительного нагрева, будет активирована программа дополнительного нагрева.
Блок управления имеют функции защиты установки от перегрева воды в бойлере. Так, если температура солнечного коллектора превышает установленный уровень, то блок управления принудительно включает насос, пока температура коллекторов не понизится на 10°С, несмотря на то что сам бак будет разогреваться выше установленной предельной температуры. Но при достижении в баке максимальной температуры 95°С насос выключается обязательно.
Если предусматривается работа гелионагревателя в зимнее время по двухконтурной схеме, то включается защита от замерзания системы коллектор-трубопровод.
T1 - датчик температуры бака нижний (для циркуляции при перепаде температур); T2 - датчик температуры коллектора; T3 - датчик температуры бака верхний (для регулировки дополнительного нагрева); P1, P2 - циркуляционные насосы.
Рисунок 7 - Схема подключения источника питания, датчиков температуры и циркуляционных насосов
Зимой, когда температура опускается ниже запрограммированной начальной температуры защиты от замерзания (предварительная настройка 5ºС), циркуляционный насос начинает перегонять жидкость для обогрева коллектора и труб. Когда температура коллектора достигнет отключаемого значения системы защиты от замерзания, циркуляционный насос отключается и система выполняет защитную функцию.
После начала работы защиты коллектора при температуре в баке ниже 8 С, включается вспомогательный нагреватель. Отключается при достижении температуры 20ºС.
Таким образом, разработанная электрическая схема обеспечивает работу ГЭТУ в номинальном режиме и защиту от аварийных режимов.
Изготовлен щит управления ГЭТУ в соответствии с требованиями ГОСТ 51321, ГОСТ 51778-2001. Он представляют собой металлический корпус со съемной монтажной панелью и дверцею. Габаритные размеры щита управления - 500х210х600 мм.
Все оборудование устанавливается на DIN рейках, что облегчает работы по установке и замене комплектующих шкафа. Провода внутренней коммутации пусковой аппаратуры проложены в пластиковых перфорированных коробах, закрываемых крышками.
С внешней стороны шкафа, на двери, монтируется оборудование управления и световой сигнализации, такие как переключатели режимов работы, кнопки управления, лампы сигнализации, подачи напряжения на шкаф и включения оборудования в работу.
На рисунках 8, 9 показаны общий вид и монтажная схема щита управления ГЭТУ-25.
Рисунок 8 - Общий вид щита управления ГЭТУ-25
Рисунок 9 - Монтажная схема щита управления ГЭТУ-25.
Дата добавления: 2018-05-31; просмотров: 442; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!