§ 4. Групповое автоматическое регулирование расхода тепла (в центральных тепловых пунктах)

За последние годы в крупных закрытых системах теплоснабжения, в первую очередь в Москве, получила распространение схема присоединения абонентских установок через центральные тепловые пункты (ДТП).

В ЦТП устанавливаются подогреватели горячего водоснабжения, устройства водоподготовки, циркуляционные насосы. Подогреватели включаются по последовательной (двухступенчатой) либо смешанной схеме. Общая тепловая нагрузка, приходящаяся на один ЦТП, обычно составляет 2 — 10 МВт.

Сооружение ЦПТ приводит к разделению тепловых сетей на внешние — двухтрубные и внутриквартальные — четырехтрубные.

Система автоматизации существующих ЦТП сравнительно проста и состоит из двух регуляторов, стабилизирующих температуру воды на горячее водоснабжение и расход воды на отопление. Наибольшее распространение в Москве и других городах получили регуляторы прямого действия РР конструкции ОРГРЭС. Указанная система автоматизации принята Госстроем СССР в качестве типовой.

Вместе с тем следует отметить определенные недостатки этой системы. В ЦТП не предусматривается регулирование расхода тепла на отопление и, таким образом, не решается основная задача группового (местного) регулирования. Вследствие большой неравномерности регуляторов типа РР завышаются на 10 — 20% расчетные расходы воды на ЦТП, а в связи с этим — и диаметры трубопроводов. Значительные трудности возникают при попытке управлять отпуском тепла из ЦТП вручную или дистанционно, так как в течение суток оценить оперативно работу систем отопления практически невозможно (особенно при последовательной схеме включения подогревателей горячего водоснабжения).

Как показали исследования, рациональные методы автоматического регулирования в ЦТП и абонентских вводах должны выбираться в первую очередь в зависимости от характеристик присоединенных зданий. При застройке зданиями с примерно одинаковыми характеристиками целесообразно средства автоматического регулирования сосредоточить в основном в ЦТП и управлять из него отпуском тепла по возмущению (изменения погодных условий, переменная нагрузка горячего водоснабжения, нарушения гидравлических режимов тепловой сети). В случае застройки зданиями с резко различающимися характеристиками необходимо размещать средства регулирования в абонентских вводах, а управлять отпуском тепла можно как по возмущению, так и по отклонению. При этом следует иметь в виду, что размещение регулирующих устройств в ЦТП обеспечивает большую централизацию местного регулирования и потому более экономично.

Рис. 37. Схема автоматизированного центрального теплового пункта

ДМУ — датчик температуры наружного воздуха (метеорологических условий); Д?,, ДТ% ДТ3 — датчики температуры воды; РГ2 — регулятор расхода тепла; РР — регулятор расхода воды; РТ, — регулятор температуры воды; НС — насос смешения; ИМ — исполнительные механизмы; Э — элеватор; 1 — ЦТП; /1 — ИТП;

На рис. 37 приведен вариант автоматического регулирования расхода тепла в ЦТП со смешанной схемой включения подогревателей горячего водоснабжения, разработанный в АКХ им. К. Д. Памфилова. Схема включает регулятор температуры воды на горячее водоснабжение РТХ и узел регулирования расхода тепла на отопление, состоящий из смесительного насоса НС и двух автоматических регуляторов: регулятора температуры прямой воды на отопление РТ2 (регулятора расхода тепла) и регулятора расхода воды PP.

Регулятор РТ2 настраивается на определенное соотношение между условиями погоды и температурой прямой воды Тп. Это соотношение выдерживается путем сравнения в регуляторе РТ2 импульсов от датчиков метеорологических условий ДМУ и датчика температуры прямой воды ДТ2 и выдачи команды исполнительному механизму ИМ2 на изменение положения регулирующего органа.

Регулятор РР с помощью датчика ДР и регулирующего органа поддерживает в квартальных сетях расход воды на отопление Gn по заданному закону в зависимости от температуры прямой воды Тп.

Узел регулирования расхода тепла работает следующим образом. При изменении условий погоды (например, при понижении температуры наружного воздуха) наступает рассогласование между имеющейся в данный момент температурой прямой воды Гп и температурой наружного воздуха. Регулирующий орган начинает открываться и увеличивать расход воды из сети G. Вследствие этого коэффициент смешения щ = G2G уменьшится, а температура воды на отопление Тп возрастет. Благодаря наличию корреляции по температуре Гп регулирующий орган регулятора РР начинает открываться, что приведет к дальнейшему повышению температуры Тп сверх требуемого значения. В связи с этим регулятор РТ2 начнет уменьшать отбор воды из сети Gu отчего возрастет коэффициент смешения а температура Гп уменьшится. Процесс регулирования закончится тогда, когда значение температуры Тп и расхода воды Gn будет соответствовать значениям по заданному режиму местного регулирования.

При изменении нагрузки горячего водоснабжения изменяется расход воды G3 через верхнюю ступень подогрева (с помощью регулятора РТХ в процессе поддержания TV = const). При этом изменятся расходы воды G1 и G2 и температура прямой воды Та. Несоответствие указанной температуры температуре наружного воздуха в данный момент приведет к изменению положения регулирующего органа регулятора РТ2 и расхода Gx и, как показано выше, в конечном счете — к восстановлению требуемого режима работы систем отопления.

Таким образом, рассматриваемая схема обеспечивает заданный график местного регулирования в течение всего отопительного сезона. Она позволяет уменьшить перетопы зданий, особенно в переходный период отопительного сезона, и осуществить равномерное распределение тепла по этажам благодаря возможности реализации любой зависимости между расходом воды на отопление и ее температурой.

Абонентские вводы, оборудованные смесительными устройствами элеваторного или насосного типа, в рассматриваемом случае регуляторами расхода тепла не оснащаются (см. рис. 37). Особенность этих устройств состоит в том, что их коэффициенты смешения выбираются меньшими, чем обычно. Это дает возможность создать определенный температурный перепад AT = — Тс — Ти на узле смешения ЦТП и, следовательно, регулировать расход тепла как в меньшую, так и в большую сторону. Осуществление двойного смешения (одного — регулируемого в ЦТП и другого — нерегулируемого в абонентских вводах) обеспечивает при резких изменениях местных метеорологических условий достаточно быструю подачу требуемого дополнительного количества тепла или, наоборот, сокращение этой подачи.

Благодаря наличию регулируемого смесительного устройства разные ЦТП могут обеспечивать различные местные режимы регулирования в зависимости от характеристик присоединенных зданий. Это особенно важно в случае, когда системы теплоснабжения промышленных предприятий подключаются к городским тепловым сетям.

Рассмотренная схема автоматизации ЦТП создает предпосылки для осуществления дистанционного и телемеханического управления местными системами из районных или городских диспетчерских пунктов, а также ручного управления обслуживающим персоналом ЦТП по показаниям приборов и заданным параметрам настроек регуляторов, учитывающим характеристики отапливаемых зданий. При этой схеме резко повышается маневренность систем теплоснабжения, так как при любых нарушениях гидравлического режима сетей, переключениях и локализации аварий в сетях можно поддерживать у отдельных потребителей требуемые значения расходов воды.

Применение смешанного присоединения подогревателей горячего водоснабжения в сочетании с регулирующим смесительным устройством, обеспечивающим количественно-качественное регулирование во внутриквартальных сетях, приводит к значительному уменьшению расчетного расхода воды на центральном тепловом пункте. Этот расход при использовании аккумулирующей способности зданий в периоды максимального потребления горячей воды может не превышать значений расчетного расхода воды при существующей последовательной схеме.

С целью снижения расчетного расхода воды при смешанной схеме присоединения подогревателей горячего водоснабжения может оказаться; целесообразным применение аккумуляторов горячей воды, которые одновременно используются и для деаэрации воды.

Описанная схема автоматизации центральных тепловых пунктов рекомендуется для различных систем теплоснабжения, в частности, для перспективных независимых систем.