Методы регулирования отпуска теплоты

Из систем централизованного теплоснабжения

Система централизованного теплоснабжения представляет собой сложный комплекс установок, устройств и агрегатов (ТЭЦ, котельная, насосы, тепловая сеть, теплопотребляющие установки), режимы работы которых взаимосвязаны в непрерывном теплоэнергетическом процессе [2,8].

 Нарушение нормального режима работы одной из установок этой системы мгновенно отражается на режиме работы других. Кроме того, режимы отпуска теплоты для теплопотребляющих установок – отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха, горячего водоснабжения и техноло-

гии -различны. Тепловая нагрузка теплопотребляющих установок изменяется в зависимости от метеорологических условий (температуры наружного воздуха, направления ветра, инсоляции), расхода воды на горячее водоснабжение, режима работы технологического оборудования и других факторов.

При указанных условиях надежная и экономичная работа систем централизованного теплоснабжения возможна лишь при автоматизации режима их работы. Автоматизация теплоснабжающих систем должна обеспечивать поддержание заданных температурных и гидравлических (давления, разности давлений) режимов в различных установках (звеньях) этих систем.

Из вышеизложенного следует, что с помощью одного центрального метода регулирования на ТЭЦ или в котельной невозможно обеспечить гидравлические и тепловые режимы различных по конструкции и назначению теплопотребляющих установок. Поэтому в дополнение к центральному регулированию вводится групповое регулирование на центральных тепловых пунктах (ЦТП) и местное общее на местных тепловых подстанциях (МТП) или позонное на индивидуальных тепловых пунктах (ИТП). Кроме того, центральное, групповое и местное регулирование режима отпуска теплоты должно дополняться индивидуальным регулированием на теплопотребляющих аппаратах.

Центральное регулирование однородной тепловой (отопительной) нагрузки осуществляется в зависимости от температуры наружного воздуха t_н . Задачей регулирования является поддержание в отапливаемых помещениях расчетной внутренней температуры t _в.р .

При разнородной нагрузке применяется сочетание центрального и местного регулирования. Центральное регулирование в этом случае ведется по типовой нагрузке большинства теплопотребляющих установок. Для теплопотребляющих установок, тепловая нагрузка которых отличается от типовой, применяется дополнительное местное регулирование.

В соответствии с уравнением теплового баланса, определяющим количество отпускаемой в сеть теплоты,

,                    (3.1)

центральное регулирование может производиться двумя методами: качественным и количественным.

В уравнении теплоносителя сетевой воды

G – расход теплоносителя, кг/с; с – удельная теплоемкость теплоносителя в сети, кДж/(кг×К);

G _см – расход теплоносителя в местной системе (после элеватора), кг/с; 

t₁, t₂, – температуры прямой (подающей) и обратной (возвращаемой к источнику системы теплоснабжения) сетевой воды, ^оС;

t₁ – температура воды после струйного насоса - элеватора, ^оС.

При качественном регулировании изменяется температура подаваемой в сеть воды, а при количественном – расход воды, причем периодически может прекращаться ее подача (регулирование пропусками). Иногда применяется комбинация обоих методов.

Обычно основной тепловой нагрузкой в городах является отопление, существенное значение имеет горячее водоснабжение, меньшее – вентиляционная нагрузка.

Центральное качественное регулирование отпуска теплоты на отопление широко применяется в городах при двухтрубных водяных тепловых сетях. Оно заключается в изменении температуры воды в тепловой сети в отопизависимости от тепловой нагрузки при постоянном эквиваленте расхода теплоносителя в тепловой сети, т.е. при

                              W_o = `G_c ×c =1.    

При качественном регулировании отпуска теплоты температуры воды (перед отопительной установкой- t₀₁, после отопительной установки- t ₀₂, после смесительного насоса - элеватора - t₀₃)  определяются по следующим уравнениям:

t ₀₁ = t _в.р +D t^/_о × `Q^0,8_о + (d t^/_о - 0,5 Q^/ ) ,              (3.2)

t ₀₂ = t _в.р +D t^/_о × `Q<sup>0,8</sup><sub>о</sub> - 0,5 q <sup>/</sup>× `Q_o) ,                  (3.3)

t ₀₃ = t ₀₂ +`q <sup>/</sup>× `Q_o ,                                               (3.4)

       или t ₀₃ = t _в.р + Dt^/_o ×`Q<sup>0,8</sup><sub>o</sub> + 0,5 q <sup>/</sup>× `Q_o ,

где `Q_o – относительный расход на отопление при t _н воздуха,

                           ;

Q^/_о – тепловая нагрузка для периода самой холодной пятидневки; индекс «о»–параметры расчетные,т.е. при t _н.о;

   D t^/_o = (t _оп - t _в.р) ; dt_o = t ₀₁ - t ₀₂ ; q ^/ = t _c - t ₀₂ ;

t _о.п = 0,5 × (t^/_о3 + t^/_о2 ) - средняя температура нагревательных приборов отопления, ^оС;  

t _с – температура воды в подающем трубопроводе местных систем отопления после смешения,^оС; 

t ₀₁ – температура воды в подающем трубопроводе перед элеватором или смесительным насосом, ^оС; t _о2 - температура сетевой воды в обратном трубопроводе местных систем отопления, ^оС;

t _в.р – расчетная температура воздуха внутри помещений, ^оС;

t _н.р – расчетная температура наружного воздуха для проектирования систем отопления,  ⁰С, (табл.П8).

Как видно из формул (3.2)…(3.4), температура сетевой воды является однозначной функцией относительной тепловой нагрузки. Зависимость температуры прямой и

обратной сетевой воды от температуры наружного воздуха приблизительно линейная. На рис. 3.5 представлен температурный график качественного регулирования отопительной нагрузки. В системах теплоснабжения применяются температурные графики с расчетными температурами воды в подающей линии t ₀₁, равными 95, 110, 120, 130, 140, 150 и 180 ^оС при расчетной температуре в обратном трубопроводе t ₀₂ = =70 ^оС.

При расчетной температуре наружного воздуха t _н.р температуры прямой и обратной сетевой воды максимальны. При t _н = 18 ^оС может наступить состояние теплового равновесия между температурами помещения и окружающей среды, т.е. t ₁ = t ₂ = 18 ^оС. Так как отопление прекращается при t _н = 8 ^оС, температурные графики обрываются раньше, чем наступает тепловое равновесие.

Рис.3.5. Температурные графики качественного

регулирования  отопительной нагрузки

 

Расчетная температура наружного воздуха

a : t _н.р = - 25 ^оС; б: t _н.р.= - 30 ^оС; в: t _н.р = - 40 ^оС.

Расчетная температура прямой сетевой воды

1 - t ₀₁ = 95 ^оC; 2 - t ₀₁ = 130 ^оC; 3 - t ₀₁ = 150 ^оC.

При центральном регулировании отопления городских районов обычно ориентируются на отопительную нагрузку или на суммарную нагрузку отопления и горячего водоснабжения. Температура воды в подающей магистрали при этом не должна опускаться ниже определенного предела, установленного горячим водоснабжением (в закрытых системах в точке излома 70 ^оС и в открытых – 60 ^оС). Поэтому при t _н >t_ни температура в подающей магистрали поддерживается на источнике теплоснабжения (ТЭЦ или котельной) постоянной (т.е. температурный график спрямляется, рис. 3.6).

 

              

 Рис. 3.6. Графики температур, расходов тепла и воды

при комбинированном регулировании отопительной нагрузки

Это может происходить также за счет изменения расхода теплоносителя, т.е. осуществляется местное количественное

регулирование (регулирование пропусками). Здесь t _ни -наружная температура, соответствующая точке излома температурного графика.

Продолжительность работы системы отопления , ч/сут,

 при t _н>t_ни

                    .

Расход воды в сети

                .

На рис 3.7 приведена принципиальная схема двухтрубной системы централизованного теплоснабжения от ТЭЦ, на которой указаны пункты, где необходимо осуществлять регулирование отпуска теплоты.

Здесь 1– сетевые насосы; 2– подпиточные насосы; 3– сетевые подогреватели; 4– пиковая водогрейная котельная; 5– деаэратор; 6 – насосы подстанции; 7– насосы смешения; 8– отопительный подогреватель; 9- подогреватель ГВС; 10– водоструйный насос-элеватор; 11– отопительный аппарат; 12– вентиляционная установка; 13 – насос; 14– элеватор в системе без ЦТП; 15– подогреватель ГВС без ЦТП.

В качестве примера приводится тепловая сеть большой протяженности с неблагоприятным рельефом местности, в связи с чем установлена насосная подстанция, которая является дополнительным звеном регулирования гидравлического режима тепловой сети за ней.

  На теплоподготовительной установке ТЭЦ осуществляются регулирование и защита следующих параметров: регулирование давления перед сетевыми насосами, защита от повышения давления сетевой воды, регулирование температуры сетевой воды в подающем трубопроводе (за основными подогревателями или за пиковыми водогрейными котлами), регулирование уровня конденсата в подогревателях и защита их от переполнения конденсатом, регулирование уровня и давления в деаэраторах подпиточной воды.

       

 

 

На ЦТП осуществляется групповое регулирование температуры воды после насосов смешения (или местной воды за отопительным подогревателем) по отопительному графику, а также регулирование в подогревателе горячего водоснабжения (или смесительной установке) температуры местной воды.

   При наличии ЦТП местное регулирование режима отпуска теплоты на отопление осуществляется в элеваторных узлах ИТП, здесь же регулируется температура приточного воздуха вентиляционной установки. В установках горячего водоснабжения осуществляется регулирование температуры воды, поступающей в систему горячего водоснабжения.

Изменение расхода сетевой воды в каком-либо одном объекте регулирования приводит к изменению перепадов давления на всех остальных объектах вследствие гидравлической разрегулировки тепловой сети.

В связи с этим регулирование перепада давления необходимо сначала провести на ЦТП (при его наличии), а затем на ИТП. В некоторых случаях приходится вести регулирование давления в обратной линии на ИТП или ЦТП тепловой сети для обеспечения нормальной работы систем отопления при зависимой схеме их присоединения.

В помещениях, где требуется точное поддержание температуры воздуха, осуществляется индивидуальное регулирование отпуска теплоты.

Особенность автоматического группового, местного и индивидуального регулирования систем централизованного теплоснабжения в том, что достаточно обеспечивать невысокую точность регулирования. В связи с этим для местного и индивидуального регулирования параметров теплоснабжения применяются простейшие регуляторы, например регуляторы прямого действия.

 

 

Они выполняют следующие задачи:

• поддержание постоянного расхода воды в системе;

· поддержание заданного давления в системе;

· поддержание заданной температуры в помещении.

Регуляторы прямого действия просты в конструктивном отношении, надежны и удобны в эксплуатации.

Тепловая схема отопительного ввода в открытой системе теплоснабжения при качественном регулировании совмещенной нагрузки отопления и горячего водоснабжения представлена на рис. 3.8.

Особенностью схемы является постоянство расхода воды, поступающей из тепловой сети на ввод, что обеспечивается регулятором расхода РР, установленным на общей подающей линии отопительного ввода.

В двухтрубных открытых тепловых сетях доля расхода воды b на горячее водоснабжение из подающего трубопровода определяется по формуле

       b = (t _г - t ₂) / (t ₁ - t ₂) .                                   (3.5)

 

 

Рис. 3.8. Схема теплопотребляющей установки в системе теплоснабжения при качественном регулировании совмещенной нагрузки отопления и горячего водоснабжения: 1- водоразборные краны горячего водоснабжения; 2 - отопительные приборы; 3- регулятор температуры; 4- элеватор; 5- регулятор расхода; 6- обратный клапан

Применяется также параллельная схема присоединения установки горячего водоснабжения и зависимой отопительной установки (рис. 3.9).

Рис. 3.9. Схема теплопотребляющей установки при открытой системе теплоснабжения и параллельном присоединении подогревателя горячего водоснабжения: 1- водоразборные краны; 2 - отопительные приборы; 3- регулятор температуры; 4- элеватор; 5- регулятор расхода

В двухтрубных закрытых системах теплоснабжения в основном применяется двухступенчатое смешанное и последовательное включение подогревателей горячего водоснабжения. При смешанной схеме тепловой режим работы системы отопления не зависит от режима работы горячего водоснабжения, а при последовательной – тепловые режимы работы систем отопления и подогревателей ГВС тесно связаны между собой.

В установках горячего водоснабжения в качестве импульса для местного регулирования выбирается температура воды после подогревателя в закрытых системах или после смесительного устройства в открытых системах. В вентиляционных установках в качестве импульса выбирается температура воздуха после калориферов.

Для группового или местного регулирования отопительной нагрузки используются следующие раздельные импульсы: температура наружного воздуха или внутренняя температура представительного помещения.

При использовании в качестве импульса наружной температуры регулирование отопительной нагрузки осуществляется по расчетной программе, которой задается расход сетевой воды при разных наружных температурах. При этом исходят из условия постоянного соответствия температуры воды в подающей линии тепловой сети температуре наружного воздуха.

Рис. 3.10. Принципиальная схема автоматизации подпитки тепловой сети у источника теплоснабжения: 1- cетевой насос; 2 - подпиточный насос; 3 - подогреватель сетевой воды; 4 - клапан регулятора подпитки; I - тепловая сеть

При использовании импульса по внутренней температуре помещения создается возможность применять различные сочетания температур и расходов воды в подающей линии тепловой сети для удовлетворения отопительной нагрузки. В качестве импульса регулятора подпитки берется напор в

обратном коллекторе тепловой сети до сетевого насоса. Если статистический напор в системе теплоснабжения отличается от напора в обратном коллекторе, поддерживаемого при работе сети, то при переходе к статическому режиму регулятор подпитки автоматически перенастраивается по дополнительному импульсу (штриховая линия, рис.3.10) от падения напора в нагнетательном коллекторе сетевых насосов или же по этому импульсу в работу включается аварийный подпиточный насос, обеспечивающий заданное статическое давление в сети.

Автоматизация насосно-перекачивающих станций должна обеспечивать включение резервного насоса при аварийном отключении работающего насоса или при падении давления в его напорном патрубке, а также поддержание заданного давления в сети при работе насосов.

 

---

Дата добавления: 2018-10-26; просмотров: 1804; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!