Способ регулирования расхода тепла в тепловой сети Советский патент 1993 года по МПК F24D19/10 

Изобретение относится к теплоснабжению городов и поселков и может быть использовано для автоматического регулирования расхода тепла в тепловых сетях, содеражащих центробежные электронасосы.

Цель изобретения - повышение точности в регулировании расхода тепла, возможность автоматического регулирования расхода тепла, экономия тепла.

На фиг.1 представлена структурная схема участка тепловой сети с электроцентробежным насосом; на фиг.2 - характеристики насоса СЭ 800 - 100, где вместо напора в метрах, принято давление; на фиг.З - характеристики центробежного насоса типа СЭ 1250 - 140 при различных диаметрах рабочих колес; на фиг,4 - характеристика насоса типа ЦНС - 180 при различных диаметрах рабочих колес; на фиг.5 - структурная схема, поясняющая принцип регулирования расхода тепла в тепловой сети.

Тепловая Ьеть, схема которой показана на фиг.1,состоит из источника тепла 1, подающего трубопровода 2, потребителя тепла 3, обратного трубопровода 4, в котором установлен центробежный насос 5 с электродвигателем 6. Для регулирования расхода тепла, потребляемого потребителем измеряется давление на выкиде насоса манометром 7 и на приеме насоса манометром 8, разность температур термометрами 9 и 10. Для измерения расхода тепла имеется устройство 11, а для его регулирования устройство 12.

Для регулирования расхода тепла необходимо знать значение расхода теплоносителя на обратном трубопроводе, а | также разность температур на подающем и обратном трубопроводах тепловой сети.

Мгновенный расход тепла равен

G cQ -в.

(л С

GO О Ю ГО

ел к

где G - мгновенный расход тепла;

с - теплоемкость воды;

Q - расход теплоносителя на обратном трубопроводе;

9 - разность температур в прямом и обратном трубопроводах.

По предлагаемому способу регулирования расхода тепла расход жидкости производится без установки специальных приборов в поток жидкости, а путем анализа параметров самой насосной установки.

Насос 5 служит для подачи жидкости. Основными параметрами центробежных насосов являются: подача и развиваемый напор в мм вод.ст. Напор равен максимальной высоте, на которую может подняться ж идкость (вода). Напор и подача величины взаимосвязанные, чем выше развиваемый данным насосом напор, тем ниже его производительность. Поскольку всё Хиповые характеристики насоса сняты на воде с плотностью 1000 кг/м3, то вместо напора в М будем в дальнейшем пользоваться давлением в МПа, из расчета 1 МПа равен 100 м напора. Типичная зависимость развиваемого давления от подачи показана на фиг.2.

Для измерения расхода предлагается ввести в число паспортных характеристик насоса новую характеристику М - 0 (фиг.2, фиг.З, фиг.4). Эта характеристика отражает изменение значения потребляемой единицы мощности на создание давления, которую обозначим через М, а соответствующую характеристику через М - 0, которая для данного значения подачи равна

М А- ft K.

где N-мощность на валу;

Р - разность давлений на приеме и вы- киде насоса;

А, К - постоянный для данного насоса коэффициент.

Установлено, что значение характеристики М - 0 для данного типа насоса, не .зависимо от величины подачи остается неизменной. Следовательно, если мы знаем характер изменения мощности на валу насоса при каком-то давлении, то мы можем судить и о подаче насоса.

Для регулирования расхода тепла по предлагаемому способу необходимо провести следующие измерения и вычисления (фиг,5). На участке тепловой сети с элёктро- центробежным насосом измеряются активнаямощность, потребляемая электродвигателем насоса из сети, Р кВт, рабочий ток электродвигателя I А, давление на выкиде насоса Р МПа, давление на приеме насоса Р МПа, температуру в подающем трубопроводе Т°С, температуру на обратном трубопроводе Т°С. На типовой характеристике насоса берется отношение, для

определенного значения подачи, значения давления, создаваемого насосом к мощности на валу насоса и строится зависимость М-0.

Для удобства вычисления эта зависимость приводится к началу координат, как показано на фиг.2, фиг.З, фиг.4. Так для характеристики,показанной на фиг.2,точка М для определенного значения мощности и давления определяется выражением.

М

9,3- Ј 103

Для вычисления мощности, действую- щей на валу насоса, измеренное значение активной мощности умножается на КПД электродвигателя, которое находится из рабочей характеристики электродвигателя по известному рабочему току Ip. При отсутствии ваттметра мощность на валу насоса может быть определена расчетным путём по формуле

30

N 1,73. V Ipcos (,

где V - линейное напряжение на электродвигателе, В ;

Ip - рабочий ток электродвигателя, А;

т/э, cos p - КПД и косинус фи, кото- рое находятся из рабочей характеристики насоса в зависимости от значения рабочего тока Ip.

Давление на выкиде насоса, которое непосредственно создаётся насосом,опреде- ляется в общем случае путем вычитания из действующего давления, на выкиде насоса той части давления на приеме насоса, которое повышает номинальное паспортное

давление на приеме насоса

Р Рв-(Рп-Рн),

где Р - результирующее давление;

Рв - давление на выкиде насоса; рп - давление на приеме насоса;

Рн - номинальное давление на приеме насоса.

По полученным значениям мощности и давления вычисляется энергетический крэф- фициент М

М А- - К,

где А - постоянный коэффициент для данного насоса;

К - масштабный коэффициент;

N - мощность на валу насоса, кВт;

Р - результирующее давление на аыки- де насоса, МПа.

Далее определяется разность температур в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети. Она равна

в ТП-Т,

о.

Обозначим теплоемкость перекачиваемой жидкости через гс,тогда расход тепла будет равен

G c. О Qp.

Полученное значение расхода тепла сравниваем с заданным значением и если оно больше заданного, то понижается температура теплоносителя путем воздействия на теплообменник или же уменьшается давление в подающем трубопроводе тепловой сети.

Формула и зобретения Способ регулирования расхода тепла в тепловой сети, имеющей центробежный

электронасос, путем измерения рэзиосги давлений на приеме и выкиде насоса, температуры в прямом трубопроеоде тепловой сети и изменения расхода теплоносителя,

отличающийся тем, что, с целью повышения точности, измеряют температуру в обратном трубопроводе, определяют разность температур в прямом и обратном трубопроводах, измеряют активную мощность, потребляемую электродвигателем насоса, вычисляют по измеренным параметрам мощность, действующую на валу насоса, определяют давление, создаваемое насосом, находят во всем диапазоне производительности насоса значение расчетного коэффициента подачи путем деления давления, создаваемого насосом, на мощность на валу насоса и вычитания результата из постоянного числа, равного отношению давления к мощности при нулевой подаче, строят характеристику, отражающую зависимость расчетного коэффициента подачи от подачи, и по ней определяют расход теплоносителя, умножают его на разность температур в

полном и обратном трубопроводах, сравнивают полученное значение с заданным, а изменение расхода теплоносителя производят по результату сравнения.

Р,М/7а

0.5

Mt kBm/МЛа /й p

./ ™

-- ------PaSovc/tj

dacfna3 sS

Использование:автом атическое регулирование расход тепла в тепловых сетях, Сущность изобретения: измеряют температуру в обратном трубопроводе, определяют разность температур в прямом и обратном трубопроводах, измеряют активную мощ-. ность, потребляемую электродвигателем насоса, вычисляют по измеренным параметрам мощность, действующую на валу насоса, определяют давление, создаваемое насосом, находят во всем диапазоне производительности насоса значения расчетного коэффициента подачи, строят характеристику, отражающую зависимость расчетного коэффициента подачи от подачи, и по ней определяют расход теплоносителя. 5 ил.

0

V00

ff00

/zoo &w% Фиг.3