Система автоматизации ТНУ с автономным электроснабжением

    Основные функции системы автоматизации заключаются в обеспечении автоматического режима работы всех технологических процессов ТНУ, т.е. в трех контурах: питательном, основном и отопительном.

Автоматизация осуществляется с помощью датчиков – первичных преобразователей (рис. 4.1).

В питательном контуре контролируются параметры: верхний и нижний уровни воды в колодце (датчики уровня ДУ1, ДУ2), температура воды на уровнях t₁ и t₂ (датчики температуры ДТ1 и ДТ2); расход извлекаемой из колодца воды Q₁ (датчик расхода ДР1); давление нагнетания воды Р1 из колодца от глубины насосаГН1 (датчик расхода ДР1); температура охлаждающей воды при возврате ее из питательного контура обратно в скважину t₄ (датчик температуры ДТ₄).

В основном контуре контролируются параметры: температура агента (фреона) t₅ приподаче в компрессор К после испарителя (датчик температуры ДТ₅); давление агента на входе компрессора Р2 (датчик давления ДД2); давление Р_СУ и температура t_СУ после сужающего устройства СУ на входе в испаритель (датчик давления ДД-СУ и датчик температуры ДТ-СУ); мощность N_пр, потребляемая компрессором К (счетчик электроэнергии СУ1).

В отопительном контуре контролируются параметры: температура t7 (датчик температуры ДТ7), расход нагретой воды G3 (датчик расхода ДР3), давление (датчик давления ДДок), энергопотребление насосов в отопительном контуре(Нок).

В устройстве автономного электроснабжения (рис. 4.2) контролируются следующие параметры: постоянное напряжение Uфп и ток Iфп фотопреобразователя; постоянное напряжение Uтп и ток Iтптермопреобразователя; постоянное напряжение Uд и ток Iд на входе двигателя постоянного тока; переменное напряжение U=220 В и мощность N, потребляемая всеми потребителями.

В простейшем случае для контроля перечисленных параметров могут быть применены отдельные приборы для каждого параметра.

Для автоматизации всех процессов может применена схема на основе структурной схемы (рис. 5.4), основанная на интерфейсе RS-485, позволяющего выполнить локальную сеть до 1000 м.

 

Рис. 5.4. Локальная сеть на основе интерфейса RS485 (витая пара).

 

Обмен ведущего устройства (ПЭВМ, контроллера) с периферийнымиизмерительными преобразователями ИП1 и ИПN осуществляется через устройство связи УС, представляющее преобразователь интерфейсов RS 485 / RS 232. В качестве кабеля локальной сети используется витая пара провод в экране (RS 485). На конце линии установлено сопротивление Rт-терминатор, сопротивлением 120-150 Ом.

Ведущее устройство (ПЭВМ) запрограммировано на скорость обмена 9600 Бод при формате:

    Ведущее устройство передает данные через RS 485 / RS 232 в сеть интерфейса RS 485 с теми же параметрами последовательного обмена, т.е. скорость обмена 9600 Бод при формате 1 старт-бит, 8 бит данных, 2 стоп-бита.

Ведомое устройство (измерительный преобразователь) распознает команды, адресованные отдельному измерительному преобразователю, и отвечает на них.

Ответ ведомого устройства (ИП) через RS 485 / RS 232 передается в порт ведущего устройства.

ПЭВМ (контроллер) программируется на выполнение операции автоматизации всего технологического цикла ТНУ.

 

Выводы по главе 5

 

Рассмотрен пример применения ТНУ с автономным электроснабжением. Дан расчет фотопреобразователя на заданную электрическую нагрузку. Приведено расположение солнечных элементов в ТНУ. Рассмотрена структурная схема системы автоматизации.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

1. Рассмотрены перспективы применения теплонасосных установок в теплоснабжении в РФ. Отмечаются недостатки централизованного теплоснабжения.

2. Приведены принципы действия теплонасосных установок.

3. Обосновывается целесообразность разработки для ТНУ систем автономного электроснабжения. При этом отмечается, что эффективным путем экономииневозобновляемых энергоресурсов является сочетание ТНУ с возобновляемыми источниками энергии. Отмечается перспективное направление в энергетике – «солнце - газ».

4. Приведена структурная схема теплонасосной установки с автономным электроснабжением, блок-схема автономного электроснабжения на основе фотопреобразователей и термопреобразователей. Преобразователь постоянных напряжений фотопреобразователей и термопреобразователей в переменное напряжение однофазного тока построен на основе электромашинного агрегата, состоящего из электродвигателя постоянного тока и однофазного синхронного генератора переменного синусоидального напряжения частотой 50 Гц.

5. Приведен расчет суммарной электрической нагрузки ТНУ.

6. Приведен принцип действия фотоэлемента и дана ориентировочная стоимость солнечных батарей. Рассмотрена структурная схема соединения фотоэлементов в фотобатарее и фотобатарей в фотопреобразователь. Дан расчет фотопреобразователя.

7. Приведены параметры фотоэлектрических солнечных модулей, выпускаемых промышленностью.

8. Приведены структурные схемы термопреобразователей на проволочных и полупроводниковых терморезисторах и их расчет.

9. Рассматривается проект исследовательской ТНУ с автономным электроснабжением.

10. Приводятся цели и задачи опытной ТНУ.

11. Приводятся два способа извлечения низкопотенциального источника тепла верхних слоев грунта. Выбирается предлагаемый вариант- в виде колодца из пяти колец диаметром 1м.

12. Дан расчет фотопреобразователя для мощности 3 кВт. Согласно расчету количество солнечных элементов MSW-100(12) для этой мощности -30 штук. Стоимость тридцати солнечных элементов 360 000 рублей. Площадь солнечных элементов - 25,13м², размещены по периметру на длину 39м.

13. Приведены схема расположения солнечных элементов в опытной ТНУ.

14. Составлена математическая модель ТНУ с автономным электроснабжением.