Способ управления подпиткой водяных систем централизованного водоснабжения и система для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК F24D17/00 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОДПИТКОЙ ВОДЯНЫХ СИСТЕМ

ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ И СИСТЕМА

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

J

Изобретение относится к управлению подпиткой водяных систем различного назначения, преимущественно областью использования являются водяные системы централизованного теплоснабжения крупны.х промышленных предприятий, городов и других объектов, работаюихие от одного или нескольких источников тепла и, подпиточной воды.

Известен способ наладки водяных систем теплоснабжения, например способ, включающий изменение гидравлической проводимости в подающем и обратном трубопроводах 1J.

По этому способу рассчитывают гидравлическую устойчивость тепловой сети, выбирают место расположения распределительных узлов, в которых гидравлическая устойчивость меньще 20-70%, а изменением гидравлической проволимостн 3 выбранных узлдх осуществляют стаби.лмзацию разностк дав-тений между подлхтщн.м и обратным трубопроводами. Зто сбхспечявает оптимизацию распределения я полами теплоносителя (сетевой воды) потребителя ., но не рещает вопроса восполне ия потерь сетевой воды путем подпитки цирл.у.-1яи 10;-П:йго контура сети при утечках или при преднамеренном разборе из нее на бытовые и промышленные

нужды.

Известен также способ подпитки водяных систем централизованного теплоснабжения, включающ 1Й принудительную цирку5 .ляцию горячей воды в контуре тепловой сети, аккумулирование ее по трассе сети и подпитку контура подпиточной водой через центральный подпиточный узел 2J.

Этот способ предусматривает компенсацию потерь в сети по суммарному разбалансу поданной и возвращенной сетевой воды к источнику тепла после прохождения ее по всему тракту циркуляционного контура. При этом регулирование подачи необходимого количества подпиточной воды происходят по естественному отклонению давления в одной единственной точке сети, которая в технической литературе получила название нейтральной точки. Она, как правило, выбирается на общем коллекторе всаса сетевых насосов, расположенных i-a источнике тепла, где

20 система теплоснабжр; ия имеет минима.-.ьное давление, отклонение которого от заданного является основой для осуществления всего процесса упразления подпиткой. Нстестзе: но, что ; азаикый способ 1 озволяет осуiiecTR.THTb нормальную раииту водяной сисемы только п том случае, если источник тепla (ТЭЦ или котельная) располагает соотзегствующим оборудованием для подготовки - подачи гарантированного количества подпиточной воды, превышающего или равного общим потерям воды во всей системе.

Известна и система для осуществления способа, включающая насосно-перекачивающие установки в замкнутом циркуляционном контуре с прямым и обратным трубопроводами, емкостями для аккумулирования воды и центральным автоматическим регулятором подпитки центрального подпиточного узла.

Цель изобретения - обеспечение возможности использования подпиточных узлов с гарантированным и негарантированным количеством воды, расположенных вдоль трассы тепловой сети, снижение затрат на создание системы и повышение ее надежности и точности управления.

Это достигается тем, что в способе управления подпиткой водяных систем централизованного водоснабжения, включающем принудительную циркуляцию горячей воды в контуре тепловой сети, аккумулирование ее по трассе сети и подпитку контура подпиточной водой через центральный подпиточный узел, дополнительно выделяют по трассе сети у мест расположения подпиточных узлов контролируемые участки, осуществляют в конце контролируемого участка с подпиточным узлом с гарантированным количеством воды дросселирование циркулируемого потока воды и поддержание постоянного давления на выходе дросселя, измеряют отклонение текущего давления перед дросселем от заданного значения, воздействуют им на процесс регулирования подпитки контролируемого участка, причем в начале контролируемых участков с негарантированным количеством воды осуществляют дросселирование циркулируемого потока воды и поддержание давления на входе дросселя, осуществляют коррекцию процесса регулирования подпиткой контролируемых участков по сигналу разности давлений прямого и обратного циркуаируемого потока воды.

Система для осуществления способа, включающая насосноперекачивающие установки в замкнутом циркуляционном контуре с прямым и обратным трубопроводами, емкостями для аккумулирования воды и центральным автоматическим регулятором подпитки центрального подпиточного узла, дополнительно снабжена на контролируемых участках подпиточными узлами с гарантированным и негарантированным количеством воды, автоматическими регуляторами подпитки, дросселирующими регуляторами, датчинами давлений до дросселирующих регуляторов и после fiHx, дросселями и датчика ми давлений, подпиточные узлы с гарзитированньгм и негарантированным количеством

воды и соответствующие регуляторы подпитки включены в линии, врезаемые в обратный трубопровод, за точкой врезания в обратном трубопроводе установлены дросселирующие регуляторы, а до точки врезания - датчики давления до дросселирующих регуляторов, два дросселя с датчиком давления между ними установлены на линии, врезаемой между прямым и обратным трубопроводами, за дросселирующими регуляторами контролируемых участков с подпиточными узлами с гарантированным количеством воды установлены датчики давления после дросселирующего регулятора, соединенные с соответствующими дросселирующими регуляторами, примем регуляторы подпитки, установленные на контролируемых участках с гарантированным количеством воды, соединены с соответствующими датчиками давлений до дросселирующих регуляторов и с датчиками давлений, регуляторы подпитки на контролируемых участках с негарантированным количеством воды соединены с датчиками давлений, а дросселирующие регуляторы этих участков соединены с соответствующими датчиками давлений до дросселирующих регуляторов.

На чертеже схематически показана система тепловодоснабжения с примерным условным построением ее пьезометрического графика, характеризующего режим работы тепловой сети.

Система содержит сетевой насос 1, уста навливаемый на стыке обратного трубопровода 2 с подающим трубопроводом 3, где обычно располагается водоподогревательная установка (источник тепла). За нейтральную точку сети обычно принимается точка 4, расположенная на всасе сетевого насоса 1. Между подающим трубопроводом 3 и обратным трубопроводвм 2 в произвольной комбинации расположены потребители тепла 5 и потребители горячей воды 6.

Система, кроме сетевого насоса 1, для общего случая содержит перекачивающий насос 7 на подающем трубопроводе 3 и перекачивающий насос 8 на обратном трубопроводе 2. Данная система имеет несколько источников .подпитки, один из которых-негарантированный - подключен к нейтральной точке 4, а другие - с гарантированным количеством подпиточной воды - расположены на промежуточных участках, например, в тошсах 9 и 10. Гарантированные источники воды рассчитаны на покрытие суммарного водоразбора и естественных утечек во всей сети. Условно каждый источник можно представить в виде узла, оборудованного подпиточной установкой. Таким образом, к нейтральной точке 4 подключена подпиточная установка II, к точке 9 - подпиточная установка 12 и к точке 10 - подпиточная устанозка 13, снабженные подпигоччыми насосами 14, 15, 16 и регуляторами подпитки 17. 18 и 19 соответственно.

Так как в нгйтрлльной точке 4 подключена чолпиточная установка II с негарантированным количеством воды, то в ней могут возникнуть отклонения уровня давления от заданного при перерывах или недо статках подпитки, что иелопусгимо, так как это приведет к срыву работы сетевого насоса 1 или опорожнению подключенных систем потребителя. С целью исключения этого поддержание давления на заданном уровне предусматривается установкой регулятора подпора 20 дроссельного типа или 21 перепускного типа, а регулятор 17 при наличии воды включается по датчику, воспринимающему импульс на выходе сетевого насоса 1 в точке 22. С целью локализации возникающих при этом колебаний давления у потребителей 5 на вводах к некоторым из них, например, установлены индивидуальные регуляторы 23 расхода или напора, источник подпитки в точке 9 снабжен аккумулятором 24 подпиточной воды с регулятором 25 отбора сетевой воды из точки 9, а для подачи подпиточной воды в эту точку из аккумулятора 24 служит насос 15 и регулятор 18. Оба регулятора 25 (отбора) и 18 (подпитки) работают от своих датчиков, контролирующих отклонение давления в точке 9. Формирование этого сигнала обеспечивается регухпяторо.м 26 (дроссельного типа) либо 27 {перепускного типа), поддерживающими давление на выходе из насоса в точке 28, где установлены их датчики.

Регулятор 26 связан, кроме того, с корректирующим датчиком давления 29, расположенным на перемычке 30 между подающим трубопроводом 3 и обратным трубопроводом 2. Датчик давления 29 расположен между, диафрагмами 31 и 32.

Подпиточный узел в точке 10 в отличие от точке 9 не имеет аккумулирующей емкости и сетевых перекачивающих насосов, поэтому его аппаратурное оснащение, не считая регулятора подпитки 19, ограничивается установкой на обратной линии сети дроссельного регулятора 33, формирующего сигнал для подпитки, либо для тех же целей перепускного регулятора 34 в комплекте с дросселем 35, установленным на основном потоке сетевой воды.

Подпиточный узел в точке 10 согласно принятой пьезометрической схеме обеспечивает также поддержание линии статического давления 36 в период полного прекращения циркуляции в сети.

Эта система в целом осуществляет управ ление подпиткой следующим образом.

Подпиточные узлы 9 и 10 с гарантированным количеством воды работают в автономном режиме, каждый поддерживая давление в своей точке на заданном уровне за счет подачи в нее через соответствующие регуляторы 18 и 19 подпиточной воды.

Сигнал, сформированный соответствую щими дроссельными или перепускными регуляторами в виде пропорционального отклонения давления в контролнру- мых подпиточных точках сети 9 и 10, соответственно используется для автоматического действия регуляторов подпитки 18 и 19 и регулятора

отбора 25, обеспечивающего заполнение бака-аккумулятора 24 при избытках сетевой воды в контуре. При этом объектив ым признаком избытка воды, например, в точке 9, является отклонение заданного значения давления в этой точке 9 за пределы наивысшего

0 уровня. Такое превышение давления может иметь место и при включении случайных (неучтенных) источников подпитки и при резких сокращениях водопотребления и утечки и при работе негарантированных источников подпитки, например, в точке 4, на среднем полпиточном расходе при отключенном регуляторе 17, установка которого при малых объемах подпитки необязательна, так как лишнее количество вбды будет передано по подающей 3 с относительно

0 небольшим превыщением давления в этой линии. Если эта лишняя вода не будет использована потребителями 6 или другими, она вызовет соответствующее повышение давления в обратной линии 2. Это повыщение давле;- ия будет служить сигналом для сокращения подачи подпиточной воды в узлах точек 9 и 10 вплоть до полного закрытия в них регуляторов подпитки 18 и 19. Дальнейщее превышение давления после закрытия регуляторов 18 и 19 послужит сигQ налом включения сбросного регулятора 25 на заполнение аккумулятора 24.

Таким образом, новая система управле ния подпиткой позволяет передать избытки подпиточной воды по циркуляционном)

контуру сетн из любого подпиточного узла потребителями к аккумулирующей емкости, независимо от места их расположения, и автоматически вести процесс аккумуляции. Система управления базируется на ис- пользовании регуляторов, стабилизирующих давление в точке 4 и формирующих сигналы для подпитки в точках 9 и 10. Эти регуляторы могут быть либо дроссельными 20, 26 и 33, либо перепускными 21, 27, 34. Однако для конкретной работы узлов

подпитки выбирается один из них. Выбор того или другого типа определяется условиями эксплуатации и режимом работы сети в целом. Если, напр1 мер, по условиям надежности или исходя из необходимости зонального деления сети от регулятора требуется полное отключение всего потока сетевой воды, то необходимо применять регулятор дроссельного типа. Если же можно обойтись частичным контролем сетевого потока, то можно ограничиться установкой перепускного

регулятора, который по своим размерам зна чительно меньше дроссельного. Особенность монтажа перепускного шунтового регулятора, например 17 или 34, на прямом-участке трубопровода, в отличие от регуляторов 21 и 27, устанавливаемых на обводной линии насосов I и 8. состоит в том. что необходи меж.г,- Гичками прсзки регулятора на трубопровгао основного потока волы установить дроссельную диафра1Л у 35, сопроти 1ление которой должно быть не меньше полностью открытого перепускного регулятора. Показпннзя на схеме линия статического давления 36 при другом характере построения пьезометрического графика сети, в том числе с зонным принципом ее деления, может ооеспешшаться не только из точки 10. но и из любой другой подпиточной точки например 9. То же самое относится и к корректировочному сигналу, подаваемому для H3Mefteния настройки регулятора 26. Этот сигнал может быть использован и для любого другого регулятора с целью приведения реж.има его работы в соответствие с изменением режима и проводимости всего циркуляционного KOHTvpa сети, которая определяется величиной сигнала от датчика 29. Описш ная принципиальная система осу шествления способа управления подпиткой позволяет загрузить нагболее экономические выгодные источники воды, значительно снизить капитальные затраты при сооружении или модернизации существующих установок по указанному типу, отказавшись от сооружения водоводов «источник воды - теплопроизводитель. Система -высокоманевренная. оптимальным образо.м реагирующая на возможные отклонения в режиме работы, надежная, способная предотвратить с мин 1мальным ушербо.м возмож ые аварийные ситуации путем взаимного резервирования. Потенциально система имеет все данные для полного высвобождения оперативного персонала за счет комплексного решени всех вопросов автоматизации ее работы. Формула изобретения Способ управ,тения подпиткой водяных систем централизованного водоснабжения, включающий принудительную циркуляцию горячей воды в контуре теплбвой сети, аккумулирование ее по трассе сети и подпитку контура подпиточной водой через центральный подпиточный узел, отличающийся те.м, что, с целью обеспечения возможности использования подпиточных узлов с гарантированным и негарантированным количеством воды, расположенных вдоль трассь тепловой сети, снижения затрат на создание системы и повышения ее надежности и экономичности, дополнительно выделяют по трассе сети у мест расположения подпиточных у;-1лов контролируемые участки, осушестfi..iHK)T R конце коятролируемого участка с политичным узлом с гарантированным количеством воды дросселирование циркулируемого потока ноды и поддержание постоянного давления на выходе дросселя, измеряют отклонение текущего давления перед дросселем от заданного значения, воздействуют им на процесс регулирования подпитки контролируемого участка, причем в начале контролируемых участков с негарантированным количеством воды осуществляют дросселирование циркулируемого потока воды с поддержанием давления на входе дросселя. 2.Способ по п. , отличающийся тем, что, с целью повышения точности управления. ос дествля)от коррекцию процесса регулирования подпиткой контролируемых участков по сигналу разности давлений пря.мого и обратного циркулируемого потока воды. 3.Система для осуществления способа по п. 1, включающая насосно-перекачивающие установки в замкнутом циркуляционном контуре с прямым и обратным трубопровода .ми. емкостями для акку.мулирования воды и центральным автоматическим регулятором подпитки центрального подпиточного узла, отличающаяся те.м, что система дополнительно снабжена на контролируемых участках подпиточными узлами с гарантированным и негарантированным количеством воды, авто.матическими регуляторами подпитки, дросселирующими регуляторами, датчиками давлений до дросселирующих регуляторов и после них, дросселями и датчиками давлений, подпиточные узлы с гарантированным и негарантр1рованным количеством зоды и соответствующие регуляторы подпитки включены в линии, врезаемые в обратный трубопровод, за точкой врезания в обратном трубопроводе установлены дросселирующие регуляторы, а до точки врезаниядатчики давления до дросселирующих регуляторов, два дросселя с датчиком давления .между ни.ми установлены на линии, врезаемой между прямым и обратным трубопроводами, за дросселирующими регуляторами контролируемых участков с подпиточными узлами с гарантированным количеством воды установлены датчики давления после дросселирующего регулятора, соединенные с соответствующими дросселирующими регуляторами, причем регуляторы подпитки, установленные на контролируе.мых .участках с гарантированным количеством воды, соединены с соответствующими датчиками давлений до дросселирующих регуляторов и с датчиками давлений, регуляторы подпитки на контролируемых участках с негарантированным количество.чт воды соединены с датчиками давлений, а дросселирующие регуляторы этих участков cooдипены с соотвст11вую111имн датчиками давлений до дроссе«тирующих регуляторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2356721/29 33, кл. F 24 D 17/02 Г976. 2.Соколов Е. Я. Теплофикация н тепловые сети. М., «Эиергия, 1975, с. 53-165.