СИСТЕМА ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Полезная модель система централизованного теплоснабжения относится к области теплоэнергетики и может быть использована в когенерационных системах теплоснабжения (в частности при теплоснабжении от ТЭЦ).
Известна система теплоснабжения (патент RU 2304254 C1, F24D 3/02, 20.02.2006) содержащая ТЭЦ, прямой трубопровод, потребителей, обратный трубопровод, в цепь которого включен элемент подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки в виде теплообменника, вход которого со стороны подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки подключен к обратному трубопроводу подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки через регулирующий орган, второй выход которого вместе с выходом теплообменника со стороны подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки связан со входом генератора тепловой энергии подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки, а его выход связан с потребителями подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки, при этом регулирующий орган связан с выходом управляющего устройства, входы которого подключены к датчикам температуры, расположенными на обратном трубопроводе когенерациооной системы теплоснабжения и на обратном трубопроводе подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки.
Недостатком данной системы является тот факт, что изменение температуры теплоносителя от изменения внешней температуры у потребителей в системе теплоснабжения пиковой нагрузки осуществляется с запаздыванием, то есть нарушается температурный график, т.к. в теплообменнике подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки изменение температуры теплоносителя от ТЭЦ происходит с большим запаздыванием в
связи с большой протяженностью трубопровода системы централизованного теплоснабжения.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели является когенерационная система теплоснабжения (патент RU 72748 U1 F24D 3/02 17.12.2007), содержащая ТЭЦ, подающий трубопровод, потребителей, обратный трубопровод, в контур которого включен элемент подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки в виде теплообменника, вход которого со стороны подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки подключен к обратному трубопроводу подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки через регулирующий орган, второй выход которого вместе с выходом теплообменника со стороны пиковой нагрузки связан со входом генератора тепловой энергии подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки, а его выход связан с потребителями подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки, при этом регулирующий орган связан с выходом первого управляющего устройства, входы которого подключены к двум датчикам температуры, расположенными на обратном трубопроводе централизованной системы теплоснабжения и на обратном трубопроводе подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки, при этом входы второго управляющего устройства подключены к третьему датчику температуры, установленному в подающем трубопроводе источника тепловой энергии подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки, и четвертому датчику температуры, установленному снаружи здания, в котором расположен источник тепловой энергии подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки, причем в качестве источника тепловой энергии в подсистеме теплоснабжения пиковой нагрузки использован тепловой генератор, работающий на газе, к которому подключен регулятор подачи газа, вход которого подключен к выходу второго управляющего устройства. Эта система принята за прототип.
Недостатком данной системы является то, что при последовательном варианте подключения пиковых нагрузок к системе централизованного теплоснабжения происходит взаимное их влияние друг на друга, а при
случайных отключении потребителей в обратный трубопровод пиковой нагрузки поступает теплоноситель с повышенной температурой, которая частично компенсируется понижением подачи газа в тепловом генераторе, но он остается в рабочем состоянии, т.е. в описанном случае происходит избыточное потребление газа.
Задача, решаемая в полезной модели, заключается в уменьшении влияния подсистем теплоснабжения пиковых нагрузок друг на друга и экономии газа, потребляемого тепловым генератором соответствующей системы теплоснабжения пиковой нагрузки, в случае превышения температуры над заданной в трубопроводе на входе потребителей пиковой нагрузки.
Решение задачи достигается тем, что в системе централизованного теплоснабжения содержащей ТЭЦ, подающий трубопровод, потребителей и обратный трубопровод, причем потребители подключены к основному трубопроводу через теплообменники подсистем теплоснабжения пиковой нагрузки, а каждая из подсистем включает нагнетатель теплоносителя, тепловой генератор, работающей на газе, к которому подключен регулятор подачи газа, первый регулирующий орган теплоносителя, три датчика температуры, и контроллер, входы которого связаны с датчиками температуры, а выходы с первым регулирующим органом теплоносителя и с регулятором подачи газа, при этом выход теплообменника со стороны подсистемы пиковой нагрузки подключен через нагнетатель теплоносителя и тепловой генератор ко входу потребителей, выходы которых подключены через первый регулирующий орган теплоносителя ко входу теплообменника со стороны подсистемы пиковой нагрузки и к дополнительному входу нагнетателя теплоносителя, причем первый датчик температуры установлен в трубопроводе на выходе теплового генератора подсистемы пиковой нагрузки, второй датчик температуры установлен в трубопроводе на входе первого регулирующего органа теплоносителя, а третий датчик температуры установлен снаружи здания, при этом в подсистеме теплоснабжения пиковой
нагрузки установлен второй регулирующий орган теплоносителя, расположенный в трубопроводе между нагнетателем теплоносителя и тепловым генератором таким образом, что он входом обращен к нагнетателю теплоносителя, первым выходом к тепловому генератору, а второй выход подключен через дополнительный участок трубопровода к выходу теплового генератора, при этом в трубопроводах перед точкой соединения установлены клапаны обратного действия, причем второй регулирующий орган своим входом управления связан с третьим выходом контроллера, а входы теплообменников каждой подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки со стороны системы централизованного теплоснабжения подключены непосредственно к подающему и обратному трубопроводу системы централизованного теплоснабжения, при этом на одном из входов теплообменника установлен регулятор порционного действия.
На фиг.1 представлена функциональная схема полезной модели системы централизованного теплоснабжения, поясняющая работу полезной модели.
Полезная модель системы централизованного теплоснабжения содержит ТЭЦ 1, подающий трубопровод 2, потребителей 22 и обратный трубопровод 3 с нагнетателем теплоносителя 4, причем потребители подключены к основному трубопроводу через теплообменники 7 подсистем теплоснабжения пиковой нагрузки, а каждая из подсистем включает нагнетатель теплоносителя 11, тепловой генератор 14, работающей на газе, к которому подключен регулятор подачи газа 13, первый регулирующий орган теплоносителя 10, три датчика температуры 17, 20, 21, и контроллер 18, входы которого связаны с датчиками температуры, а выходы с первым регулирующим органом теплоносителя 10 (выход с) и с регулятором подачи газа 13 (выход d), при этом выход теплообменника со стороны подсистемы пиковой нагрузки подключен через нагнетатель теплоносителя и тепловой генератор ко входу потребителей, выходы которых подключены через первый регулирующий орган теплоносителя 10 ко входу теплообменника 8б
со стороны подсистемы пиковой нагрузки и к дополнительному входу нагнетателя теплоносителя 8а, причем первый датчик температуры 17 установлен в трубопроводе 16 на выходе теплового генератора подсистемы пиковой нагрузки, второй датчик температуры 21 установлен в трубопроводе на входе первого регулирующего органа теплоносителя 10, а третий датчик температуры 20 установлен снаружи здания. Второй регулирующий орган теплоносителя 12, установленный в трубопроводе между нагнетателем теплоносителя 11 и тепловым генератором 14 таким образом, что он входом обращен к нагнетателю теплоносителя, первым выходом к тепловому генератору, а второй выход подключен через дополнительный участок трубопровода к выходу теплового генератора, при этом в трубопроводах перед точкой соединения установлены клапаны обратного действия 9, 15 и 19, причем второй регулирующий орган 12 своим входом управления связан со выходом b контроллера 20, а входы теплообменников 7 каждой подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки со стороны системы централизованного теплоснабжения подключены непосредственно к подающему 5 и обратному трубопроводу системы централизованного теплоснабжения, при этом на одном из входов теплообменника 7 установлен регулятор порционного действия 6.
Полезная модель системы централизованного теплоснабжения работает следующим образом. С подающего трубопровода 2 ТЭЦ 1 с помощью регулятора порционного действия 6 в подсистему теплоснабжения пиковой нагрузки поступает квота тепловой энергии на вход теплообменника 7 со стороны ТЭЦ. Контроллер 18 формирует управляющий сигнал на выходе "а" нагнетателю теплоносителя 11 и одновременно формирует второй управляющий сигнал на выходе "b" второму регулирующему органу 12, при этом нагнетатель теплоносителя 11 по напорной трубе подает теплоноситель в источник тепловой энергии подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки - тепловой котел 14, где его незначительно подогревают и подают потребителям 22 подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки. В
установившемся режиме горячий поток после потребителя подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки разделяют на два потока, один из которых направляют по трубопроводу 8б к нагнетателю теплоносителя через дополнительный ввод контура нагрева теплообменника 7, а второй -непосредственно к нагнетателю теплоносителя через трубопровод 8а. Разделение горячего потока осуществляется с помощью регулирующего органа 10 контроллера 18, на вход которого поступает сигнал с датчиков температуры теплоносителя 21. Контроллер формирует сигнал управления регулирующем органом 10 на выходе контроллера "с" в соответствии со значением датчика температуры 21 и значением температуры теплоносителя заложенным в память контроллера в соответствии с температурным графиком таким образом, что если значение температуры датчика 21 больше или равно значению температуры теплоносителя, заложенной в память контроллера в соответствии с температурным графиком, то регулирующим органом 10 направляют поток теплоносителя после потребителя подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки непосредственно к нагнетателю теплоносителя 11 по трубопроводу 8а и одновременно контроллер 18 формирует сигнал на выходе "b" второму регулирующему органу 12 пустить поток теплоносителя "в обход" теплового генератора 14 пиковой нагрузки, при этом контроллер по выходу d отключает подачу газа в 14. В противном случае поток направляют к нагнетателю теплоносителя по трубопроводу 86 через дополнительный ввод контура нагрева теплообменника 7 и контроллер 18 формирует сигнал второму регулирующему органу 12 пустить теплоноситель через тепловой генератор 14.
При резком изменении температуры окружающего воздуха от ТЭЦ 1 в прямом трубопроводе 2 начинает поступать теплоноситель с измененной температурой в соответствии с температурным графиком, однако изменение температуры теплоносителя в теплообменник 7 подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки придет с запазданием за счет протяженности трубопроводов. В этом случае срабатывает контроллер 18, который
формирует сигнал управления на выходе "d" регулятору газа 13 увеличить или уменьшить подачу газа в тепловой котел 14 в зависимости от показаний датчиков температуры 17 и 20. Датчик температуры 17, расположенный в подающем трубопроводе 16 подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки, измеряет температуру теплоносителя и подает сигнал на вход контроллера 18. Одновременно с этим, на второй его вход поступает температура наружного воздуха с датчика температуры 20. Если температура теплоносителя в подающем трубопроводе 16 подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки больше той, которая должна соответствовать по температурному графику, заложенному в память контроллера 18 при соответствующем значении температуры наружного воздуха, то контроллером 18 выдается сигнал регулятору подачи газа 12 об уменьшении подачи газа в источник тепловой энергии подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки 14 или полном отключении подачи газа, в противном случае подачу газа увеличивают. При поступлении теплоносителя с измененной температурой от ТЭЦ в теплообменник 7 подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки контроллер 18 отреагирует подачей газа в обратном направлении, т.е. потребители в подсистеме теплоснабжения пиковой нагрузки не почувствуют резких изменений температурных комфортных условий.
Введение второго регулирующего органа 12, установленного между нагнетателем теплоносителя и источником тепловой энергии пиковой нагрузки, своими выходами связанного соответственно со входом и выходом источника тепловой энергии, при этом управляющий вход регулирующего органа связан с соответствующим выходом контроллера, позволяет снизить потребление газа тепловым генератором 14 за счет того, что достаточно горячий теплоноситель после потребителя не подогревают дополнительно, а подают потребителям подсистемы теплоснабжения пиковой нагрузки "в обход" теплового генератора. А подключение теплообменников подсистем пиковых нагрузок параллельно подающему и обратному трубопроводу
системы централизованного теплоснабжения с квотированием теплоносителя регуляторами порционного действия 6 позволяет уменьшить влияние подсистем пиковых нагрузок друг на друга.