Тема 7.1. Автоматизация теплоподготовительных установой ТЭЦ и котельных (Богословский)

Системами автоматизации предусматриваются:

1. Управление подпиточными насосами и регулирование давления воды в обратном трубопроводе станции или на перемычке;

2. Регулирование давления и уровня воды в теплофикационных деаэраторах;

3. Регулирование теплопроизводительности сетевых подогревателей и их автоматическая защита;

4. Автоматическое включение резервных сетевых насосов и защита от повышения давления сетевой воды.

Автоматизация подпиточных устройств. Подпиточные устройства поддерживают постоянное (или изменяющееся по определенному закону) давление воды во всасывающем коллекторе сетевых насосов. Для закрытых тепловых сетей с небольшими потерями давления воды в магистралях и благоприятном рельефе местности давление в точке подпитки при всех режимах (в том числе при остановленных сетевых насосах) поддерживается постоянным. Это достигается изменением подачи подпиточной воды (стока) из тепловой сети. Утечки воды в закрытой тепловой сети изменяются во времени и носят случайный характер. При аварийных ситуациях утечка воды значительно возрастает; в этом случае применяются резервные подпиточные насосы, которые включаются автоматически.

В открытых тепловых сетях расход подпиточной воды определяется переменным водоразбором на горячее водоснабжение.

Схема автоматизации подпиточных устройств при закрытой системе теплоснабжения приведена на рис. 13.1. Предусматривает поддержание постоянного давления в обратном коллекторе тепловой сети на станции перед сетевыми насосами регулятором подпитки (типа «после себя»). Обычно используют П- или ПИ-регуляторы. Если статическое давление воды при остановленных сетевых насосах превышает давление в

обратном коллекторе при работе насосов, то перестройка осуществляется вручную или автоматически путем применения специальных схем перестройки подпиточные насосы снабжены автоматикой включения резерва (АВР).

Автоматизация теплофикационных деаэраторов. При установке на станции на линии подпиточной воды вакуумного деаэратора осуществляется автоматическое регулирование уровня воды в деаэраторном баке (рис. 13.2). В установившемся режиме среднее значение уровня должно быть постоянным, а в переходных допускается колебание ±200 мм. По динамическим свойствам деаэраторный бак является интегрирующим звеном, для которого можно записать

где – время разгона, с, F – площадь бака, ; – номинальный уровень воды в баке, м; H – текущее значение уровня, м, – относительное отклонение регулируемого уровня; – относительное возмущение или регулирующее воздействие, , – приток и сток воды, кг/с; G – максимальный расход воды, кг/с; – плотность воды, ; k – передаточный коэффициент

Решая уравнение, получим

В атмосферном деаэраторе дополнительно предусматривается регулирование давления в колонке, что достигается изменением подачи пара в колонку деаэратора.

Относительное давление в колонке деаэратора можно рассматривать как апериодическое звено

где – относительное отклонение давления, – относительное воздейские подачей пара; T – постоянная времени, с; T ≈180–

Для регулирования уровня и давления применяются ПИ-регуляторы.

Автоматизация сетевых подогревателей. При автоматизации сетевых подогревателей одной из основных задач является регулирование температуры сетевой воды на выходе из подогревателей. Наиболее часто применяется центральное регулирование по отопительному графику с температурой воды в падающем трубопроводе 60– . Минимальная температура обусловливается соблюдением гигиенических требований, предъявляемых к системам горячего водоснабжения.

При двухступенчатой последовательной схеме присоединения абонентских вводов возможно регулирование температуры сетевой воды по повышенному температурному графику (суммарной нагрузке). По метеорологическим данным требуемая температура сетевой воды устанавливается вручную задатчиком регулятора и поддерживается с точностью ± .

Регулирование температуры сетевой воды за подогревателями осуществляется путем дросселирования греющего пара или перепуском части сетевой воды в обход подогревателей (рис13.3). Первый метод применяется при регулировании температуры сетевой воды за пиковыми подогревателями, второй метод – за основными подогревателями, когда выключены пиковые. При этом обеспечивается меньшее колебание давления греющего пара и уменьшается инерционность регулируемого объекта. В обоих случаях применяются ПИ-регуляторы.

Пароводяные подогреватели в первом приближении можно рассматривать как инерционные объекты с запаздывание. Для подогревателе типа СП (с максимальным расходом пара 28 кг/с) постоянная времени Т~50 с и время запаздывания ~18 с.

В основных и пиковых сетевых пароводяных подогревателях требуется поддерживать уровень конденсата в допустимых пределах исходя из условий оптимального теплообмена в подогревателе и исключения возможности заброса воды в трубопровод греющего пара. Допускаемое отклонение уровня конденсата ±200 мм. Участок регулирования подогревателя по уровню конденсата является интегрирующим звеном. Схема автоматического регулирования уровня конденсата и защиты подогревателей от переполнения представлена.

 

 

 

на рис. 13.4. Для регулирования уровня применяются ПИ-регуляторы.

Защита от переполнения конденсатом осуществляется путем автоматического закрытия задвижек на трубопроводах сетевой воды и пара и открытия задвижки на обводной линии. Одновременно с этим подаются световой и звуковой сигналы

Автоматизация включения резервных сетевых насосов и защита от повышения давления сетевой воды. В процессе эксплуатации тепловых сетей не исключена возможность остановки части сетевых насосов, в результате чего может повыситься давление в обратном трубопроводе до недопустимых пределов и возникнут повреждения отопительных систем при непосредственном их присоединении к тепловой сети. Поэтому предусматривается автоматическое включение резервных насосов при остановке рабочих.

Обычная схема автоматического включения резервного насоса предусматривает пуск его при закрытой задвижке на напорном трубопроводе с последующим автоматическим открытием задвижки. Однако при этом значительно растягивается время восстановления первоначального режима, который имел место до момента остановки рабочего насоса, и такой режим АВР не устраняет временного повышения давления в обратном трубопроводе сверх допустимых пределов. Поэтому рекомендуется резервный насос включать на частчно открытую задвижку.

Характер изменения давлений при автоматическом переключении насосов существенно зависит от продолжительности времени между остановкой и включением электродвигателей переключаемых насосов. На рис. 13.5 приведены экспериментальные кривые изменения давлений.

При выключении насосов на 4 с давление в обратном коллекторе поднялось на 2,4 кгс/см² (0,24 МПа), при увеличении времени выключения насосов до 9 с — 2,9 кгс/см² (0,29 МПа).

Следовательно, чем короче перерыв в работе насосов, тем меньше повышение давления в обратной линии теплосети и меньше вероятность гидравлического удара при аварийных остановках сетевых насосов.

Основное назначение насосных подстанций — изменение давления в подающем или обратном трубопроводе за подстанцией, а также увеличение пропускной способности тепловой сети.

Автоматизацией насосной подстанции на подающей магистрали (рис. 13.6) предусматриваются:

1) блокировка насосных агрегатов (АВР);

2) блокировка электродвигателей насоса и задвижки на напорном патрубке насоса;

3) автоматическое включение резервного насоса при падении давления в напорном патрубке работающего;

4) автоматическое переключение на резервный источник электропитания;

5) сигнализация о неисправностях работы насосной подстанции (например, превышение допустимой температуры в подшипниках насосов, автоматическое включение резевного насоса, понижение давления воды за насосами и т. д,).

При автоматизации насосной подстанции на обратной магистрали (рис. 13,7) дополнительно предусматривается поддержание постоянного давления во всасывающем коллекторе насосной подстанции, так как постоянство давления во всасывающем коллекторе влияет на надежность работы отопительных систем.

Автоматическая защита от понижения давления воды во всасывающем коллекторе перекачивающей подстанции действует при аварийных ситуациях. В ука-

	“1X5-1

 

 

К абонентам ^рис. ¹³-⁶- Схема автоматизации насос-

I—-—-— ной подстанции на подающей магист-

^ рали

 

	ТЭЦ
		От абонентов

 

 

 

Рис. 13 7. Схема регулирования давления
воды во всасывающем коллекторе на-
сосной подстанции на обратной магист-
рали

I — насосы подстанции; 2 — обратный
клапан

занньгх условиях автомат рассечки разделяет тепловую сеть на две гидравлически независимые зоны: верхнюю (с высокой отметкой пьезометра после срабатывания защиты) и нижнюю (с низкой отметкой пьезометра).

Основной причиной резких и значительных по величине понижений давления воды во всасывающем коллекторе насосных подстанций на обратных трубопроводах является остановка насосов подстанции или сетевых насосов на станции, что может быть вызвано различными неисправностями, в том числе прекращением подачи электроэнергии. В связи с этим в схеме защиты используются не электрические, а гидравлические регуляторы давления, например РД-ЗЛ с регулирующим клапаном РК. Измерительно-управляющие приборы РД-ЗА автомата рассечки и регулятора давления получают импульс от давления на всасывающем коллекторе насосной подстанции. Регулирующие клапаны РК с мембранным приводом устанавливают на подающей магистрали подстанции.

Полное разделение тепловой сети на две гидравлические независимые зоны не требуется в том случае, когда давление в обратной магистрали во время остановки насосной подстанции не превышает допустимого предела при некотором сокращенном расходе воды, который можно обеспечить частичным прикрытием регулирующего клапана. В таких случаях целесообразно применять двухседельные регулирующие клапаны.

При частичном закрытии регулирующего клапана снижается вероятность возникновения гидравлического удара в подающем трубопроводе.