Автоматизация процессов в тепловых сетях

Автоматизация отпуска тепла. В отопительно-производственных котельных, где для нужд отоп­ления устанавливаются подогревательные установки, для поддержа­ния температуры воды в теплосети в соответствии с отопительным графиком необходимо предусматривать регулятор температуры. Ото­пительный график котельной выражает зависимость температуры се­тевой поды от температуры наружного воздуха. Схема регулятора температуры сетевой воды с коррекцией по температуре наружного воздуха не оправдала себя, потому что датчик температуры наруж­ного воздуха не в состоянии учесть влияние направления ветра, его силу, интенсивность солнечной радиации, температуру помещений и еще ряд факторов, влияющих на теплоемкость отапливаемых зданий, поэтому необходимая температура сетевой воды, которую должен поддерживать регулятор, определяется операторам по отопительному графику и задается вручную. Как правило, это средняя температу­ра за прошедшие 0,5 сут.

В котельных, предназначенных для теплоснабжения только зда­ний с периодическим пребыванием людей (учреждения, зрелищные предприятия и т. п.), рекомендуется предусматривать возможности программного регулирования отпуска тепла с целью экономии топли­ва за счет снижения температуры помещений на периоды отсутствии людей.

Температура воды в теплосети может поддерживаться несколькими способами:

- воздействием на расход пара, подаваемого на подогреватель;

- изменением поверхности нагрева подогревателя;

- подмешиванием части обратной сетевой воды в прямую.

Регулирование температуры сетевой воды изменением расхода насыщенного пара имеет определенные недостатки: неудовлетвори­тельная работа регулировочного клапана на насыщенном паре низ­кого давления и возможность появления вакуума в паровом про­странстве подогревателя при температуре насыщенного пара меньше 100°С, снижение давления конденсата (при малых нагрузках) ниже величины, необходимой для его поступления в деаэратор.

При регулировании изменением поверхности нагрева подогрева­теля регулировочный орган устанавливается на линии конденсата после подогревателя, и в зависимости от температуры сетевой воды часть поверхности нагрева затопляется конденсатом и исключается из активного теплообмена. При этом способе диапазон регулирова­ния невелик н быстрее выходят из строя поверхности нагрева подо­гревателя. При регулировании подмешивания регулировочный орган устанавливается на обводной линии подогревателя или группы по­догревателей, пропуская часть обратной сетевой воды непосредст­венно в теплосеть, минуя подогреватели. Структурная схема регулирования анало­гична схеме на рис. 16.8. Эта схема регулирования получила наибо­лее широкое распространение. Однако ее применение требует де­тального расчета сопротивления обводной линии.

Регулирование подпитки тепловой сети. Регулирование подпитки теплосети ведется в зависимости от величины давления обратной сетевой воды на всасе сетевых насосов. Задача регулятора подпитки заключается в сохранении постоянного пьезометрического графика тепловой сети. Для теплосетей, выпол­ненных с закрытой схемой водоразбора. подпитка составляет при­близительно 2% количества циркулирующей воды. При небольших расходах можно устанавливать регулятор давления прямого дей­ствия. Динамическая характеристика процес­са подпитки может быть принята, как для одноемкостного объекта с самовыравниванием, и поэтому для регулирования давления воды на всасе сетевых насосов рекомендуется применять статический регулятор.

В котельных, имеющих подогреватели для нужд горячего водо­снабжения, необходимо поддерживать температуру воды постоянной (не выше 70°С).

Автоматическое регулирование температуры воды в теплосети. Регулирование температуры воды в теплосети в котельной с во­догрейными котлами связано с регулированием температуры воды за котлами и расходом воды через котлы. На рис. 16.12 и 16.13 пред­ставлены функциональные схемы автоматизации водогрейной котель­ной, работающей на жидком и газообразном топливе. Технологиче­ские требования, предъявляемые к системе регулирования, следующие: температура воды в теплосеть должна поддержи­ваться в соответствии с отопи­тельным графиком; расход во­ды через котлы должен быть постоянным; температура воды на выходе из котлов должна быть не выше 150°С.

Рис. 16.12. Функциональная схема автоматического регулирования водогрейной котельной.

1В, 2В — котлы; РН — насос рецирку­ляционной воды; СН — насос сетевой воды;D1,D2—диафрагмы; Д1,Д2- датчики; РР — регулятор постоянного расхода воды к котлам; Т — термометр; РТ— регулятор температуры воды в теплосеть; РО — регулировочный орган.

Рис. 16.13. Функциональная схема автоматического регулирования водогрейной котельной (топливо — газ).

1В, 2В — котлы; РН — насос рецирку­ляционной воды; СН — насос сетевой воды; D1,D2— диафрагмы; Д1,Д2— датчики; РР — регулятор постоянного расхода воды к котлам; ТС — термо­метр сопротивления; РТ—регулятор температуры воды к котлам; РО — ре­гулировочный орган.

При работе водогрейных котлов на сернистом мазуте для исключения влияния кор­розии конвективных поверхно­стей нагрева, вызываемых кон­денсацией серной кислоты, тем­пературу воды на выходе из котла необходимо поддержи­вать постоянной, равной 150°С.

В этом случае температу­ру воды в теплосеть поддер­живает регулятор температу­ры, воздействуя на расход во­ды через перемычку, а посто­янный расход воды к котлам обеспечивает регулятор расхо­да, получающий суммарный импульс по расходу воды за котлами и воздействующий не подачу воды к котлам из кон­тура рециркуляции.

Постоянный расход воды к каждому котлу обеспечива­ется при наладке путем вы­равнивания гидравлических сопротивлений трубопроводов с помощью дроссельных шайб от коллектора обратной сете­вой воды до котла. Для кот­лов, сжигающих только газо­образное топливо, температура воды на входе должна быть не менее 70°С во избежание по­явления коррозии и для обеспечения паспортной производительности котла. В этом случае схема автоматизации несколько видоизменяется (рис. 16.13): температура воды в теплосети поддерживается регуляторами нагрузки котлов; регулирование температуры воды перед котлами осуществляет регу­лятор, получая импульс по температуре воды перед котлами и воз­действуя на подачу воды из контура рециркуляции. Регулирование постоянного расхода воды к котлам осуществляет регулятор, пропуская часть воды из обратной линии тепловой сети в прямую линию. В водогрейных котель­ных, где отсутствует теплоноситель пар, широкое применение получили вакуумные деаэраторы. Дав­ление 7,5 кПа или 30 кПа, создаваемое эжекторами, обеспечивает температу­ру воды на выходе из деаэратора соответственно 40 либо 70°С. Вода для деаэрации поступает с температурой на 15—25°С ниже температуры кипения. Для догрева воды до температуры кипе­ния непосредственно в деаэратор подается высо­котемпературная вода. Остаточная концентрация растворенного в воде кислорода после деаэрирова­ния от 30 до 50 мкг/кг в зависимости от схе­мы теплоснабжения. Автоматическое регулирова­ние процесса деаэрации в вакуумных деаэрато­рах, работающих с давлением 3·10⁴ Па, осу­ществляется двумя регуляторами. Первый из них поддерживает постоянной температуру 55°С воды, прошедшей водоподготовку, воздействуя на по­дачу в подогреватели высокотемпературной воды от котлов, и второй, получая импульс по величи­не вакуума в деаэраторе, подает высокотемпера­турную воду непосредственно в деаэратор, догревая воду до 70°С. Если деаэратор работает с дав­лением 7,5·10³ Па (температура на выходе равна 40°С), то в деаэратор сразу подается хими­чески очищенная вода, без подогрева, так как ее температура 25—30°С и первый регулятор не ну­жен. Уровень в вакуумных деаэраторах регули­руется так же, как и атмосферных (рис. 16.11).