Автоматический регулятор гидравлического режима тепловой сети
AUTOMATIC REGULATOR OF HYDRAULIC MODE OF HEAT NETWORK

Изобретение относится к теплоэнергетике, к области теплоснабжения населенных пунктов и предназначено для автоматической наладки гидравлического режима тепловой сети.
Известен погодный компенсатор (патент на изобретение №2379881, з. 06.11.2008, п. 27.01.2010, МПК A01G 9/24, G05D 23/19) для управления отоплением, содержащий датчики температуры воздуха снаружи и внутри помещения, датчик скорости ветра, датчик освещенности, причем первый соединен с входом функционального преобразователя, а положительный вход соединен с задатчиком температуры воздуха в помещении, отрицательный вход второго сумматора подсоединен к датчику температуры наружного воздуха, выход первого сумматора является выходом погодного компенсатора, второй сумматор соединен через инвертирующий усилитель с датчиком освещенности, выход первого сумматора является выходом погодного компенсатора, второй сумматор выходом соединен с входом функционального преобразователя, а положительным входом – с задатчиком температуры воздуха в помещении, отрицательным входом - к датчику температуры наружного  воздуха, при этом в компенсатор введены умножитель и датчик положения форточек, своим входом подсоединенный к датчику скорости ветра, а выходом подсоединенный ко второму входу умножителя, который своим выходом подсоединен к входу первого сумматора, выход функционального преобразователя соединен с первым входом умножителя, к остальным входам которого через делители подсоединены датчики температуры воздуха внутри помещения, наружного воздуха и температуры остекления.
Известно устройство управления тепловым пунктом (см. патент РФ на полезную модель №66795, з. 20.01.2006 г., оп. 27.09.2007 г., МПК F24D 19/10), включающее управляющее устройство, пульт управления и блок коммутации, при этом управляющее устройство получает информацию от датчиков измеряемых параметров, вырабатывает и передает управляющее воздействие на исполнительные элементы через блок коммутации, а также получает команды от пульта управления, при этом подача питающего напряжения на исполнительные элементы осуществляется через блок коммутации, устройство снабжено блоком питания, через который на пульт управления и управляющее устройство подается питающее напряжение, и Портом Ввода/Вывода для получения управляющим устройством команд от пульта управления и передачи информации о работе теплового пункта, а управляющее устройство содержит средство для расчета коэффициентов регулирования.
Устройство имеет Порт Ввода/Вывода, на который через модем поступают команды управления и передается информация о работе теплопункта на диспетчерский пункт и на который поступает информация с узла учета.
Наиболее близким к заявляемому решению является учетно-регулирующий комплекс теплопотребления (см. патент РФ на полезную модель №32143, з. 20.12.2002, оп. 10.09.2003), содержащий теплосчетчик, включающий в себя преобразователи расхода и температуры в подающем и обратном трубопроводах и вычислитель, систему регулирования тепловой энергии, включающую в себя регулирующий клапан, погодный компенсатор и вычислитель, при этом вычислитель системы регулирования через канал обмена данными подключен к вычислителю теплосчетчика и его преобразователям температуры.
Общими недостатками рассмотренных выше решений является отсутствие или неполная автоматизация гидравлического режима тепловых сетей, суть которой в приведении расходов в трубопроводах тепловых сетей к расчетным значениям, а в случае с патентом на полезную модель №32143, с большим количеством, чем требуется для решения поставленной задачи, установленного оборудования и, как следствие, перерасход электроэнергии на транспортировку тепловой энергии от источника тепла до потребителя из-за повышенных расходов теплоносителя.
Задача заявляемого изобретения - автоматическая наладка гидравлического режима тепловых сетей, приведение расходов в трубопроводах к расчетным значениям путем включения в работу электронного регулятора гидравлического режима тепловой сети.
Поставленная задача решается за счет того, что в автоматический регулятор гидравлического режима тепловой сети, включающий прямой и обратный трубопроводы тепловой сети, датчик температуры обратной воды тепловой сети, датчик температуры наружного воздуха, на подающем трубопроводе тепловой сети установлен блок регулирования расхода теплоносителя, введен электронный регулятор гидравлического режима тепловых сетей, входы которого соединены с датчиками температур обратной воды и наружного воздуха, а выходы подключены к блоку регулирования расхода теплоносителя.
Введение в учетно-регулирующий комплекс теплопотребления электронного регулятора гидравлического режима тепловых сетей и блока регулирования расхода теплоносителя обеспечивает поддержание системой температуры обратной воды по расчетному температурному графику с учетом фактической температуры наружного воздуха, чем и достигается расчетный расход теплоносителя в сети.
Температурный график - это зависимость температуры прямой и обратной воды от температуры наружного воздуха на всем диапазоне наружного воздуха в отопительный период с учетом климатической зоны. Повышенная температура обратной воды является причиной повышенного расхода теплоносителя в трубопроводах тепловой сети.
На рис 3, 4 показана зависимость расхода теплоносителя и располагаемых напоров тепловой сети от завышенной температуры обратной воды при различных температурах наружного воздуха для системы теплоснабжения, находящейся в климатологической зоне с расчетной температурой наружного воздуха -39°C, с температурным графиком 105-70°C. Внедрение автоматического регулятора гидравлического режима значительно увеличивает пропускную способность трубопроводов сетей, создает условия для подключения новых потребителей тепла без реконструкции тепловых сетей, снижает затраты на транспортировку тепловой энергии.
На рисунке 1 представлена технологическая схема установки автоматического регулятора гидравлического режима тепловой сети, которая включает:
1 - электронный регулятор гидравлического режима тепловой сети; 2 - блок регулирования расхода теплоносителя; 3 - датчик температуры наружного воздуха; 4 - датчик температуры обратной воды; 5 - подающий трубопровод тепловой сети; 6 - обратный трубопровод тепловой сети.
На рис. 2 приведены 3 вида исполнения блока регулирования расхода теплоносителя.
В первом исполнении блок представлен на рисунке 2а:
2.1.1. Насос с изменяемой частотой вращения.
2.1.2. Частотный преобразователь.
2.1.3. Обратный клапан.
2.1.4. Запорная арматура.
Во втором исполнении блок представлен на рисунке 2b:
2.2.1. Насос.
2.2. 2. Регулирующий клапан.
2.2.3. Обратный клапан.
2.2.4. Запорная арматура.
2.2.5. Электропривод.
В третьем исполнении блок представлен на рисунке 2с.
2.3.2. Регулирующий клапан.
2.3.5. Электропривод.
В описании работы автоматического регулятора гидравлического режима тепловой сети блок регулирования расхода теплоносителя принят в исполнение 3.
Принятые условные обозначения:
Т2граф - расчетная температура обратной воды по температурному графику.
Т2факт - фактическая температура обратной воды.
Автоматический регулятор гидравлического режима тепловой сети работает следующим образом.
Задаются исходные настройки электронного регулятора гидравлического режима тепловой сети:
- устанавливается расчетный температурный график обратной воды;
- устанавливается расчетная температура климатической зоны, где расположена тепловая сеть.
Электронный регулятор гидравлического режима тепловой сети 1 включается в работу. Сигнал с датчика температуры обратной воды 4 и температуры наружного воздуха 3 поступает в электронный регулятор гидравлического режима 1 и при помощи измерительных элементов регулятора проверяется температура Т2факт ее соответствию температурному графику Т2граф при фактической температуре наружного воздуха. При температуре Т2факт выше Т2граф управляющий сигнал поступает на электропривод регулирующего клапана блока регулирования расхода теплоносителя 2. Расход теплоносителя из тепловой сети сокращается и температура обратной воды Т2факт снижается до Т2граф.
При изменении температуры наружного воздуха в эксплуатационном режиме электронный регулятор 1, после прохождения тепловой волны сравнивает сигналы с датчиков температуры наружного воздуха 3 и температуры обратной воды 4 и, при несоответствии температуры Т2факт температуре Т2граф посылает управляющий сигнал на исполнительный механизм блока регулирования расхода теплоносителя 2. Регулятор уменьшает или увеличивает расход теплоносителя пока температура Т2факт не будет соответствовать Т3граф.
Таким образом, процесс автоматического регулирования гидравлического режима сети происходит вследствие поддержания расчетного расхода теплоносителя всех потребителей тепловой энергии, подключенных к одному источнику тепла через регулируемую тепловую сеть.
Исполнение 1, 2 блока регулирования расхода теплоносителя применяется при недостаточном располагаемом напоре или его отсутствии в тепловой сети в точке подключения потребителя тепла.
данное изобретение направлено на автоматическое регулирование гидравлического режима тепловой сети.