§ 6. Районы теплоснабжения

Основные особенности района теплоснабжения как объекта (звена, системы) автоматического управления заключаются, с точки зрения его динамических свойств, в следующем.

Входными величинами звена являются температура воды, поступающей в тепловую сеть, и ее расход. Выходные величины — температура воды, возвращающейся в котельную (на ТЭЦ), и количество тепла, передаваемого потребителю — отапливаемому помещению.

Операторные изображения отношения первой выходной величины (температуры обратной воды) к входным величинам характеризуют передаточную функцию по тракту передачи теплоносителя. Отношение второй выходной величины (количество передаваемого потребителем тепла) к входной характеризует тракт теплопотребления. При этом количество тепла, передаваемого по тракту теплопотребления, одновременно будет компенсирующим воздействием в системе автоматического управления отпуском тепла.

В связи с этим необходимым условием для правильного определения компенсирующего воздействия является знание динамической характеристики объекта по указанному тракту.

Поскольку, однако, район теплоснабжения состоит из множества отапливаемых объектов, различно удаленных от тепло-генерирующей установки и обладающих неодинаковыми статическими и динамическими свойствами, передаточную функцию по тракту теплопотребления следует рассматривать как некую средневзвешенную функцию, соответствующую условиям «эквивалентного» (представительного) потребителя.

Такая постановка вопроса означает замену реальной системы теплоснабжения упрощенной математической моделью с одним эквивалентным нагревательным прибором. Следует отметить, что представление системы теплоснабжения в качестве эквивалентного прибора не является новым. Действительно, осуществляемые повсеместно в системах теплоснабжения режимы центрального регулирования расхода тепла получены из уравнений теплового баланса единичного нагревательного прибора. Если, кроме того, принять, что динамические параметры подающей и обратной линий тепловой сети одинаковы (система симметрична относительно потребителей тепла), то передаточную функцию района теплоснабжения окажется возможным определить из выражения, предложенного В. П. Назаровым:

где W (tJTx) — передаточная функция района по тракту теплопотребления (от изменения температуры воды, поступающей в сеть, к температуре воздуха в отапливаемых помещениях); W (ТУГ,) — передаточная функция по тракту: температура воды, поступающей в сеть, — температура воды, возвращающейся в котельную (на ТЭЦ); W (tjtcp) — передаточная функция от средней температуры нагревательного прибора к температуре воздуха в отапливаемом помещении.

Выражение передаточной функции W было рассмотрено ранее [см. формулу (9)]. Что касается динамической характеристики по тракту передачи теплоносителя W(T2/T), то значение ее несложно определить экспериментальным путем [24]. Для этого достаточно найти кривую разгона температуры воды, возвращающейся в котельную (на ТЭЦ), при нанесении возмущения температурой прямой воды.

Исследования, выполненные В. П. Назаровым, показали, что передаточная функция районов теплоснабжения по этому тракту может быть представлена как апериодическое звено второго порядка с транспортным запаздыванием:

Погрешность при такой аппроксимации не превышает ±15% по амплитуде и ±20% по фазе (рис. 13).

Рис. 13. Амплитудно-фазовые характеристики районов теплоснабжения

Исключение составляет область высоких частот (период колебаний менее 30 мин), не представляющая практического интереса.