6.4. дроссельные диафрагмы
advertisement
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕПЛОВЫЕ ПУНКТЫ. АВТОМАТИКА И РЕГУЛИРОВАНИЕ 6.4. ДРОССЕЛЬНЫЕ ДИАФРАГМЫ Традиционно в отечественной практике проектирования тепловых пунктов применяли дроссельные диафрагмы для погашения избыточ ного давления перед гидроэлеваторами. При этом не рассматривалось воздействие создаваемого дроссельной диафрагмой перепада давления на процесс смешивания теплоносителя, поскольку система теплоснаб жения и система отопления имели стационарные гидравлические режи мы. Этот подход перекочевал на проектирование современных тепло вых пунктов с автоматическими регуляторами теплового потока и регу ляторами температуры без достаточных на то оснований. Различие в традиционных и новых тепловых пунктах заключается не только в при меняемом оборудовании, но и в переходе от качественного к качествен ноколичественному регулированию потребителя, что требует более пристального рассмотрения роли дроссельной диафрагмы. Наиболее комплексно рассмотрено применение средств автоматики для ограничения расхода в правилах проектирования тепловых пунктов [8]. Так, автоматизация тепловых пунктов закрытых и открытых систем теплоснабжения должна обеспечивать ограничение максимального рас хода воды из тепловой сети на тепловой пункт путем прикрытия клапа на регулятора расхода теплоты на отопление закрытых систем тепло снабжения для отдельных жилых и общественных зданий и микрорай онов с максимальным тепловым потоком на вентиляцию не менее 15 % максимального теплового потока на отопление либо путем прикрытия клапана регулятора температуры воды, поступающей в систему горяче го водоснабжения в тепловых пунктах открытых систем теплоснабже ния и закрытых систем теплоснабжения промышленных зданий с мак симальным тепловым потоком на вентиляцию более 15 % максимально го теплового потока на отопление. Допускается ограничение макси мального расхода воды из тепловой сети на тепловой пункт путем уста новки специального регулятора с клапаном на подающем трубопроводе. Эту же роль выполняет регулятор постоянства расхода воды, устанав ливаемый на перемычке II ступени водоподогревателя при отсутствии регулятора расхода теплоты на отопление и закрытой задвижке перемыч ки между II ступенью водоподогревателя и обратным трубопроводом. В правилах [8] указано также, что на трубопроводах тепловых сетей при необходимости поглощения избыточного напора должны устанавли вать регуляторы перепада давления или дроссельные диафрагмы. Как сле дует из этих правил, диафрагма не предназначена для лимитирования рас хода теплоносителя, поскольку не справляется с такой задачей. Рассмот рим это на графике (рис. 6.48) при установке дроссельной диафрагмы, между регулятором перепада давления и регулятором теплового потока. 189 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕПЛОВЫЕ ПУНКТЫ. АВТОМАТИКА И РЕГУЛИРОВАНИЕ Взаимодействие регулятора перепада давления и регулятора теплово го потока с дроссельной диафрагмой между ними показано на рис. 6.48,а. Оно аналогично взаимодействию регулятора перепада давления с огра ничителем расхода и регулятора теплового потока, представленном в описании к рис. 6.32. Ограничение расхода в обоих случаях достигнуто за счет дополнительного сопротивления, приводящего к смещению кривой 8 в положение 9. Чем больше сопротивление дроссельной диаф рагмы при постоянном автоматически поддерживаемом перепаде дав ления регулятором перепада давления, тем круче кривая 9 и меньший расход сетевой воды. Однако ограничения расхода сетевой воды можно достичь и без дроссельной диафрагмы. Один из способов – применение клапана регулятора теплового пото ка с меньшей пропускной способностью (рис. 6.48,б). Создаваемое им сопротивление при номинальном расходе VN должно равняться сумме сопротивлений заменяемого клапана и дроссельной диафрагмы. В та ком случае кривая 8 на рис. 6.48,б стает круче, т. е. равной кривой 9 на рис. 6.48,а, и обеспечивает рабочую точку и по давлению и по расходу. Такое проектное решение предпочтительнее за счет отказа от диафраг мы с фланцами и применения клапана теплового потока меньшего ти поразмера. Однако это решение является частным случаем, поскольку необходимо, чтобы требуемая и действительная максимальные про пускные способности клапана регулятора теплового потока совпадали. В проектной практике это встречается крайне редко. Поэтому номи нальный расход обеспечивают иным способом. Наиболее общее решение – изменение автоматически поддержива емого перепада давления регулятором перепада давления ΔР2 < ΔР1 до требуемого для обеспечения номинального расхода VN на полностью открытом клапане (рис. 6.48,в). В этом случае определяют требуемую пропускную способность клапана регулятора теплового потока. Затем выбирают клапан с ближайшей бóльшей максимальной пропускной способностью. Потом по ней определяют потери давления на клапане. Наконец принимают требуемый автоматически поддерживаемый пере пад давления равным потерям давления на клапане регулятора тепло вого потока (см. пример 6.1). При таком подходе кривая 8 так же, как и на рис. 6.48,а,б, определяется пассивной составляющей потерь давле ния на клапане регулятора теплового потока – по kvs и номинальному расходу VN, т. е. при максимально открытом положении клапана. Уве личение расхода в зоне автоматически поддерживаемого перепада дав ления 5 невозможно, т. к. клапан регулятора теплового потока своим со противлением в максимально открытом положении ограничивает его. 190 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕПЛОВЫЕ ПУНКТЫ. АВТОМАТИКА И РЕГУЛИРОВАНИЕ Рис. 6.48. Работа регулятора перепада давления с регулятором тепло' вого потока: а ñ с дроссельной диафрагмой между ними; б ñ при меньшей максимальной пропускной способности регулятора теплового потока; в ñ при меньшем авто матически поддерживаемом перепаде давления регулятором перепада давле ния; 1 ñ характеристика теплосети до регулятора перепада давления в расчет ном режиме; 2 ñ то же, с учетом пассивной составляющей потерь давления в регуляторе перепада давления; 3 ñ то же, с учетом пассивной и активной со ставляющей потерь давления на регуляторе перепада давления; 4 ñ то же, при уменьшении расхода теплоносителя регулятором теплового потока; 5 ñ зона автоматически поддерживаемого перепада давления регулятором перепада давления; 6 ñ характеристика нерегулируемого сетевого насоса; 7 ñ характери стика регулируемого участка без учета потерь давления в дроссельной диаф рагме и регуляторе теплового потока; 8 ñ то же, с учетом пассивной составля ющей потерь давления в регуляторе теплового потока; 9 ñ то же, с учетом по терь давления, создаваемых дроссельной диафрагмой; 10 ñ то же, с учетом ак тивной составляющей потерь в регуляторе теплового потока 191 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕПЛОВЫЕ ПУНКТЫ. АВТОМАТИКА И РЕГУЛИРОВАНИЕ В регуляторе перепада давления конструктивно предусмотрена воз можность пломбирования настройки автоматически поддерживаемого перепада давления. Такое проектное решение предпочтительнее, по скольку отсутствует дроссельная диафрагма. Особое внимание при применении дроссельной диафрагмы следует обращать на ее взаимодействие с клапаном регулятора теплового пото ка в динамическом режиме. Эти оба элемента являются составляющи ми регулируемого участка. Тогда чем выше сопротивление дроссельной диафрагмы, тем ниже внешний авторитет клапана и, соответственно, более искажена его расходная характеристика (см. п. 6.1.3). Работа регу лирующего клапана стремиться к двухпозиционной. Сопротивление дроссельной диафрагмы не должно отдалять про ектировщика от достижения линейного (идеального) регулирования объекта регулирования. Однако, если за цель проектирования поставить только достижение идеального регулирования без учета других факто ров, то в принципе могут быть совмещены на регулируемом участке дроссельная диафрагма и двухходовой клапан регулятора теплового по тока с логарифмической характеристикой для достижения линейности смесеобразования в тепловых пунктах с зависимым присоединением системы отопления к теплосети. В результате получат скачки расхода при положении клапана близком к закрытому, присущие логарифмиче скому закону регулирования с низким общим внешним авторитетом (см. рис. 6.11). Более рациональное проектное решение по надежности и экономичности – отсутствие дроссельной диафрагмы и применение клапана регулятора теплового потока с линейной характеристикой. Применение дроссельной диафрагмы должно быть взаимоувязано с работой автоматических регулирующих клапанов. Кроме того, должен быть найден экономически и технически оправданный оптимум, из которого следует необходимость в обеспечении как можно большей потери давления на клапанах и отказе от применения диафрагм. В соответствии с уравнением из табл. 6.1 – чем меньший перепад давле ния требуется потерять на клапане, тем больше требуемая его пропуск ная способность и, следовательно,– типоразмер. В современном регулирующем клапане теряемое давление может достигать до 20 бар без какоголибо ущерба для него. Поэтому роль дроссельной диафрагмы для снижения давления перед таким клапаном неоправданна. Однако не следует также возлагать всю задачу по гаше нию избыточного давления на клапан. Необходимо устранить причину, а не бороться с ней. Применение автоматически регулируемых сетевых насосов, полный демонтаж гидроэлеваторов – одни из способов сниже 192 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕПЛОВЫЕ ПУНКТЫ. АВТОМАТИКА И РЕГУЛИРОВАНИЕ ния давления на абонентских вводах, позволяющих не только улучшить работу тепловых пунктов, но и получить экономический эффект. Сле дующий способ – нормативное и инструктивное устранение отрица тельного воздействия дроссельной диафрагмы. Так в [80] допускается не устанавливать ограничительную дроссельную диафрагму при наличии регулятора перепада давления (расхода) если избыточной напор состав ляет 5…8 м вод. ст. Кроме того, запрещена установка диафрагмы во фланцевое соединение регулятора перепада давления и теплового пото ка (температуры), а также определено место ее установки на подающем трубопроводе: перед регулятором перепада давления (расхода). Дроссельная диафрагма, устанавливаемая перед регулирующим кла паном, ухудшает регулирование объекта. Ограничение расхода теплоносителя у потребителя вместо дрос сельной диафрагмы осуществляют сопротивлением максимально от крытого клапана регулятора теплового потока (температуры) и ав томатически поддерживаемым перепадом давления на этом клапане. 6.5. ВОЗДУХООТВОДЧИКИ Удаление воздуха из теплоносителя является важным фактором ра ботоспособности водяных инженерных систем здания. Так, например, при концентрации кислорода в теплоносителе 10 мг/л возрастает со противление системы отопления, выполненной из стальных трубопро водов, в 3 раза через семь лет ее эксплуатации [14]. При этом происхо дит перераспределение давления на регулируемых участках от регули рующих клапанов к трубопроводам. Кроме того, со временем следует увеличивать напор насоса, что уменьшает внешние авторитеты регули рующих клапанов. Все это ухудшает регулирование системы отопле ния. Поэтому удаление воздуха из теплоносителя осуществляют изо всех мест возможного его скопления как в системе отопления, так и в тепловом пункте. В тепловых пунктах удаляют воздух как вручную, так и автома тически. Ручная запорная арматура – запорные вентили, периодически открываемые для выпуска воздуха при обслуживании оборудования, например, грязевиков. Применение ручной арматуры зачастую обус ловлено высокой рабочей температурой теплоносителя. Для теплоно сителя с температурой до 110 °С используют автоматические воздухо отводчики, например, МАТIС (рис. 6.49). В любом случае, следует иметь в виду, что воздух не только выделяется из теплоносителя, но и 193
