СПОСОБ НАГРЕВА ВОЗДУХА ПРИТОЧНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ
METHOD FOR HEATING SUPPLY VENTILATION AIR

Изобретение относится к области газовой промышленности и может быть использовано в системе подогрева воздуха, поступающего в приточную вентиляцию индивидуального укрытия или иных помещений с установленными газоперекачивающими агрегатами (далее - ГПА) или другими технологическими устройствами с газотурбинными приводами (далее - ГТД), имеющими сброс циклового воздуха.
В соответствии с техническими требованиями стандарта [1] в индивидуальных укрытиях ГПА должен быть обеспечен трехкратный воздухообмен в час. Температуру приточного воздуха, поступающего в индивидуальное укрытие работающего ГПА, необходимо поддерживать на уровне не ниже +15°С [2].
Известно устройство отопления индивидуальных укрытий ГПА [3], состоящее из сборного корпуса коробчатого типа, вентиляторов, системы автоматического регулирования, воздухозаборного блока, установленного на входе, блока нагрева и коллекторов. Недостатком данного устройства является способ поддержания температуры в индивидуальном укрытии ГПА, который предусматривает сжигание природного газа и непрямой нагрев приточного воздуха, вследствие чего с отходящими газами в атмосферу сбрасывается часть тепла и вредные вещества, образуемые в процессе горения газа.
Известна система воздушного отопления [4], состоящая из воздухозаборной шахты, вентиляторов, приточных и вытяжных воздуховодов, воздухонагревателя смесительного типа, установленного в приточном воздуховоде, автоматического регулятора подачи топлива. Недостатками данной системы являются:
- выбросы вредных веществ, образующихся в процессе горения газа, в атмосферу;
- попадание вредных веществ, образующихся в процессе горения газа, в рабочую зону;
- возможность попадания природного газа в рабочую зону при погасании факела горелки.
Известно устройство приточной вентиляции с подогревом [5], состоящее из воздухозаборного патрубка, расположенного в стене здания, и воздушного канала с помещенным внутри него нагревательным элементом, расположенного вдоль внутренней стены здания, заборной решетки, глушителя-пылеуловителя, состоящего из не менее двух концентрических патрубков из мягкого пористого материала соединенных двумя и более спиралевидными вставками из того же материала, анемостата, автоматического сбросника воздуха и задвижки. Недостатками данного устройства являются:
- низкий коэффициент полезного действия, обусловленный использованием промежуточного теплоносителя;
- возможностью замерзания теплоносителя в теплообменнике с последующим трудоемким размораживанием.
Задачей изобретения является снижение выбросов вредных веществ в атмосферу, теплового загрязнения атмосферы и количества энергоресурсов, затрачиваемых на нагрев приточного воздуха, поступающего в систему вентиляции индивидуального укрытия.
Техническим результатом изобретения является обеспечение прямого нагрева приточного воздуха, поступающего в индивидуальное укрытие ГПА, путем возврата в цикл работы воздуха, сбрасываемого с ГТД в атмосферу через блок воздухо-воздушных теплообменников (далее - БВВТ).
Поставленная задача решается, а технический результат достигается в прямом нагреве приточного воздуха теплом, сбрасываемым с воздухом продувки БВВТ, путем монтажа от БВВТ до агрегата воздушного газового модульного (далее - АВГМ) воздуховода, содержащего клапан воздушный двухпозиционный, вентилятор с частотным регулированием, датчик измерения давления и интеграции в систему автоматического управления (далее - САУ) линейного алгоритма поддержания температуры измеряемого воздуха изменением количества подаваемого от БВВТ теплого воздуха путем изменения частоты вращения вентилятора. Воздух, сбрасываемый с БВВТ, предварительно проходит очистку от механических примесей, в нем отсутствуют следы природного газа и продуктов горения.
Схема подвода тепла сбрасываемого с воздухом продувки БВВТ в систему вентиляции индивидуального укрытия ГПА представлена на фиг.1. Тепло, штатно сбрасываемое с ГТД 17 с воздухом продувки от БВВТ 1 через установленный воздуховод 2, перенаправляется в воздуховод 5. Воздуховод 5 связывает БВВТ 1 и АВГМ 6. Для регулировки количества тепла, поступающего в индивидуальное укрытие ГПА 9, в воздуховоде 5 установлены клапан воздушный 3 двухпозиционный и вентилятор 4 с частотным регулированием. Регулирование количества тепла сбрасываемого с воздухом продувки БВВТ 1 осуществляется изменением частоты вращения вентилятора 4. Количество тепла, подающееся в АВГМ 6 от БВВТ 1, имеет прямо пропорциональную зависимость от частоты вращения вентилятора 4. Полное перекрытие подачи тепла с воздухом продувки БВВТ 1 в АВГМ 6 осуществляется закрытием клапана воздушного 3. Для подачи приточного воздуха в индивидуальное укрытие ГПА 9 в АВГМ 6 происходит забор атмосферного воздуха, очищение, прямой подогрев теплом, сбрасываемым с воздухом продувки БВВТ 1, и нагнетание в штатно установленный воздуховод приточной вентиляции 7 с противопожарным клапаном 8. Для контроля температуры (далее - Та) внутри индивидуального укрытия ГПА установлен термометр сопротивления 10, связанный каналом измерения 11 с системой автоматического управления (далее - САУ) 12. САУ 12 содержит контроллер, каналы управления 13 и 14 и канал измерения 16 с датчиком измерения давления 15. САУ 12 осуществляет управление положением клапана воздушного двухпозиционного 3 через канал управления 13 и частотой вращения вентилятора 4 через канал управления 14.
Алгоритм управления отоплением индивидуального укрытия при работающем ГПА представлен на фиг. 2. Блок 101 проверяет состояние ГПА. Если ГПА находится не в работе (блок 102), закрывается клапан воздушный 3 и отключается питание вентилятора 4. Отопление индивидуального укрытия ГПА осуществляется АВГМ 6. Блоком 103 осуществляет контроль температуры воздуха в индивидуальном укрытии ГПА:
1. Если Та>16°С, алгоритм переходит к блоку 104. Блок 104 осуществляет контроль Та. Если Та<35°С, алгоритм переходит к блоку ПО. Если Та>35°С, алгоритм переходит к блоку 107. Согласно блоку 107 на автоматизированное рабочее место (далее - АРМ) оператора выводится предупреждение о высокой Та. Если Та<35°С, алгоритм переходит к блоку ПО.
2. Если Та<16°С, алгоритм переходит к блоку 105. Блок 105 определяет состояние АВГМ 6. Если АВГМ 6 находится в работе, алгоритм переходит к блоку 106. Согласно блоку 106 на АРМ оператора выводится предупреждение о низкой Та. Если АВГМ 6 находится не в работе, происходит пуск АВГМ 6 и управление им по штатному алгоритму. После пуска АВГМ 6 в работу, согласно блоку 109, происходит 300 секундная задержка и переход к блоку ПО. Блок ПО осуществляет контроль Та. Если Та=20°С, то алгоритм переходит к блоку 113. Если Та=20°С, осуществляется частотное регулирование вентилятора 4 по условиям, прописанным в блоке 112. Блоком 112 осуществляется контроль частот вращения вентилятора 4 для поддержания Та=20, но не более частоты вращения обеспечивающей Ризб=0 Па. Блок 113 контролирует частоту вращения вентилятора 4 и нахождение в работе АВГМ 6. Если частота вращения вентилятора 4 менее 50% от максимальной и АВГМ 6 находится в работе, алгоритм переходит к блоку 114, где происходит останов АВГМ 6. Если условия, прописанные в блоке 113, не выполняются, то после окончания 60 секундной задержки, согласно блоку 115, алгоритм переходит к блоку 101.
Данная схема подвода воздуха продувки БВВТ в АВГМ обладает наибольшей надежностью в связи с отсутствием возможности запирания воздуха, сбрасываемого с БВВТ, и способностью нивелирования чрезмерного отбора воздуха от БВВТ через связанный с атмосферой штатный воздуховод сброса воздуха с БВВТ. В случае отказа системы регулирования и достижения температуры в ангаре менее 16°С - произойдет пуск АВГМ и работа по штатному алгоритму АВГМ. В случае подачи чрезмерного количества тепла от БВВТ - на АРМ оператора будет выведено предупреждение, вручную будет закрыта воздушная заслонка и отключено питание на вентилятор напорный. В случае возникновения нештатных ситуаций, требующих прекращение подачи приточного воздуха в индивидуальное укрытие ГПА, это будет выполнено штатными средствами автоматизации АВГМ.
Эффект изобретения проявляется в том, что при работе ГПА минимизируется время работы горелок АВГМ.
Существенными признаками изобретения являются:
- сокращение экономических затрат, связанных с затратами природного газа на отопление;
- снижение выброса вредных веществ в атмосферу;
- снижение выброса теплового загрязнения в атмосферу;
Список источников
1. ВРД 39-1.8-055-2002. Типовые технические требования на проектирование КС, ДКС и КС ПХГ. - ОАО «Газпром», Москва 2002.
2. Агрегат газоперекачивающий ГПА-25М-02 «Урал». Руководство по эксплуатации. - ОАО НПО «Искра», 2010.
3. Патент РФ на полезную модель №100196, F24H 3/00, 2010.
4. Патент РФ на изобретение №2230259, F24D 5/00, 2004.
5. Патент РФ на полезную модель №184580, F24F 7/00, 2018.