Способ теплоснабжения тепличного комбината и система для его осуществления

(5)5 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ Ъф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство ГССРМ 1591876, кл. А 01 6 9/24, Р 24 О 19/10,1988.(54) СПОСОБ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ТЕПЛИЧНОГО КОМБИНАТА И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к сельскохозяйственномуу строительству - к области теплоснабжения различных народнохозяйственных обьектов, в частности теплиц тепличного комбината от водогрейной котельной. Цель изобретения - оптимизация процесса регулирования температурного режима теплиц тепличного комбината. После появления температурной волны в подающем магистральном труоопроводе 4 из-за изменений нагрузки теплиц 3 тепличного комбината и перехода на требуемую в соответствии с новой нагрузкой производительность источника теплоснабжения осуществляется изменение расхода теплоносителя, Причем изменение расхода осуществляется через время, равное времени прохода температурной волны от источника теплоснабжения до регистров 2 обогрева теплиц 3, а направление и характер изменения расхода выбираются такими, чтобы скомпенсировать влияние температурной волны на мощность регистров 2 обогрева теплиц 3. а следовательно. и на их температурный режим, 2 с,п, ф-лы, 1 ил,Изобретение относится к сельскому хозяйству и строительству, в частности к теплоснабжению объектов различноонароднохозяйственного назначения, аименно теплиц тепличного комбината, 5Целью изобретения является оптимизация процесса регулирования температурного режима теплиц тепличного комбината.На чертеже предоставлена функциональная схема системы теплоснабжения 10тепличного комбината,Способ теплоснабжения тепличногокомбината предусматривает, что изменениятемпературы теплоносителя в подающеммагистральном трубопроводе из-за изменений нагрузки теплиц тепличного комбинатакомпенсируются противоположными позначению и равными по степени изменениямощности регистров обогрева теплиц изменениями расхода теплоносителя через время, равное времени прохождениятемпературной волны от источника теплоснабжения до регистров обогрева теплицтепличного комбината.Способ теплоснабжения тепличного 25комбината осуществляют следующим образом,После появления температурной волныв подающем магистральном трубопроводеиз-за изменений нагрузки теплиц тепличного комбината и перехода автоматически иливручную на требуемую в соответствии с новой нагрузкой производительность источника теплоснабжения осуществляется 35изменением расхода теплоносителя. Причем изменение расхода осуществляется через время, равное времени проходатемпературной волны от источника теплоснабжения до регистров обогрева теплиц, а 40направление и характер изменения расходавыбираются такими, чтобы скомпенсировать влияние температурной волны на мощность регистров обогрева теплиц, аследовательно, и на их температурный режим.Например, потребовалось повыситьтемпературу воздуха в теплицах. Это приводит к увеличению расхода теплоносителя,что в свою очередь вызывает понижение ее 50температуры в подающем магистральномтрубопроводе эа источником теплоснабжения, поскольку его производительность наданный момент осталась прежней,Понижение температуры против апределяемой метеофакторами вызывает работурегуляторов нагрузки теплогенерирующихустановок, в частности котлов, которые, увеличив расход топлива, возвращают температуру теплоносителя на прежний уровень,Но поскольку переходной процесс длится определенное время, в подающем магистральном трубопроводе появляется волна (провал температуры), и когда она дойдет до регистров обогрева теплицы, то начинает уменьшать их мощность, Источник теплоснабжения путем увеличения перепада давления между магистральными трубопроводами увеличивает расход теплоносителя через регистры обогрева (увеличение расхода при изменении перепада давления происходит безынерцион но), Причем увеличение расхода осуществляется такими темпами и на такое время, чтобы, с одной стороны, полностью скомпенсировать уменьшение мощности регистров обогрева теплиц от провала температуры, а с другой стороны, поддержать на прежнем уровне температуру теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе, т.е. увеличение расхода должно сопровождаться синхронным увеличением производительности источника теплоснабжения.Система теплоснабжения тепличного комбината содержит узлы 1 регулирования мощности регистров 2 обогрева теплиц 3 (для примера показаны две теплицы), подсоединенных к этим узлам посредством подающих 4 и отводящих 5 магистральных трубопроводов, котельную, включающую в себя котел 6 с подающим 7 и отводящим 9 коллекторами теплоносителя, сетевые насосы 9, линию рециркуляции с рециркуляционным насосом 10 и регулирующим клапаном 11 с регулятором 12 и датчиком 13 температуры, установленным в отводящем 8 коллекторе теплоносителя котельной, линию перепуска с регулирующим клапаном 14 с регулятором 15 и датчиком 16 перепада давления, регулирующий клапан 17, установленный перед горелками 18 котлов с регулятором 19 нагрузки и подсоединенными к его входам датчиками 20 и 21 соответственно температуры и метеофакторов, перепускной клапан 22, установленный параллельно сетевым насосам 9, с регулятором 23 и подсоединенным к его первому входу датчиком 24 перепада давления между магистральными трубопроводами, первое и второе одинаковые моделирующие звенья 25 и 26, звено 27 переменного запаздывания, вычитающее звено 28 и датчик 29 расхода теплоносителя.Линия рециркуляции предназначена для исключения коррозии конвективных поверхностей нагрева, поскольку при работе котельной на газе для избежания так называемого "плача котла", вызываемого выпадением капелек росы, температуры воды перед котлом необходимо поддерживать на уровне не менее 70 С. Для этого рециркулрционный насос 10 перекачивает часть горячего теплоносителя после котла 6 на его вход, Направление движения теплоносителя в линии рециркуляции встречное по атно вению к направлению движения теплоносителя в котле 6.Расход теплоносителя через котел 6 регулируется регулирующим клапаном 14, который, открываясь, образует параллельную 10 котлу 6 гидравлическую цепь, При постоянной производительности насоса 10 это вызывает уменьшение расхода теплоносителя через котел 6.Динамические характеристики модели рующих звеньев 25 и 26 для оптимальной работы системы теплоснабж. ния должны быть подобны динамической характеристике котла 6 по каналу: давление газа перед горелками 18 - температура теплоносителя 20 в подающем 4 магистральном трубопроводе. В первом приближении котел 6 поэтому каналу аппроксимируется передаточной функцией25Кк рН ( Р) Тр+1где Кк - коэффициент усиления котла 6 по указанному каналу, С/Па;Тк - постоянная времени котла 6, с;т - запаздывание, с;Р - оператор Лапласа.Выходной сигнал моделирующих звеньев 25 и 26 (выраженный в виде напряжения или тока) изменяется с той же скоростью, с тем же запаздыванием при изменении на их входе сигнала (также в виде напряжения или тока), что и температура теплоносителя в подающем 4 магистральном трубопроводе (выраженная в градусах Цельсия) при изменении давления газа перед горелками 18 котла 6, Таким образом, моделирующие звенья 25 и 26 являются электрическими моделями котла 6.Они могут быть реализованы на базе 45 аналоговой или цифровой техники.Звено 27 реализует функцию переменного запаздывания и имеет передаточную функцию50ть рН(р)=где т - Кп/6, - время запаздывания, с;Кг - коэффициент пропорциональности, с/м /ч;6 - расход теплоносителя в подающем4 магистральном трубопроводе, м /ч;Р - оператор Лапласа,При увеличении расхода уменьшается время движения температурной волны от котельной до теплиц 3.Клапан 17 регулирует подачу топлива к горелкам 18 котла 6. В результате этого изменяется интенсивность горения, а следовательно и температура теплоносителя за котлом 6.Регулятор 19 включает в себя согласующий блок (в данном случае сумматор) и последовательно включенный регулирующий блок(в данном случае пропорционально-интегральный регулятор). Так построены все общепромышленные регуляторы. Согласующий блок имеет следующую зависимость между сигналами на входах и выходе:у=хг 1-Х 2 о+У 27,где У - выходной сигнал регулятора;Х 21, Х 2 о, Х 27- входные сигналы от звеньев с соответствующим индексом.Пропорционально-интегральный регулятор имеет передаточную функциюНпц (Р) = Кр + Т1где Кр - коэффициент усиления сигнала;Тл - время изодрома.Система теплоснабжения тепличного комбината работает следующим образом,При неизмененных метеофакторах и постоянной нагрузке теплиц 3 тепличного комбината регулятор 19 нагрузки стабилизирует на заданном уровне подачу топлива к горелке 18 котла 6. что обеспечивает стабилизацию температуры теплоносителя в подающем 4 магистральном трубопроводе, регулятор 12 стабилизирует температуру теплоносителя на входе в котел 6, а регулятор 15 расход воды через котел 6 на нормируемом уровне.При изменении метеофакторов регулятор 19 нагрузки на основании сигнала от датчиков 21 метеофакторов и сигнала обратной связи от датчика 20 температуры изменяет температуру теплоносителя в подающем 4 магистральном трубопроводе, Одновременно с этим сигналом от датчика 21 метеофакторов подается на первое моделирующее звено 25. Это моделирующее звено 25 имеет динамические свойства, аналогичные динамическим свойствам котла 6 с регулятором 19 нагрузки по каналу: давление газа перед горелками 18 котла 6 - температура теплоносителя в подающем 4 магистральном трубопроводе. В связи с этим выходной сигнал вычитающего звена28 в этой ситуации, т,е. при изменении метеофакторов, равен нулю.При изменении расхода теплоносителя, осуществляемых узлами 1 регулирования, с целью изменения температуры воздуха в теплицах 3 изменяется расходтеплоносителя через котел 6, а следовательно, и перепад давления между входом и выходом котла 6. Регулятор 15 на основании сигнала от датчика 16 перепада давления и с помощью клапана 14 восстанавливает прежний нормируемый расход теплоносителя через котел 6, но эа счет изменения расхода теплоносителя через перепускную перемычку, В связи с этим изменяется температура теплоносителя в подающем 4 трубопроводе, Регулятор 19 нагрузки на основании сигнала от датчика 20 температуры воэвра цает зту температуру к прежнему уровню с помощью клапана 17, изменяющего давление газа перед горелкой 18 котла 6 Но из-эа инерционности котла 6 этот процесс длится определенное время, и в результате появляется температурная волна, движущаяся по подающему 4 магистральному трубопроводу к регистрам обогрева теплиц 3. Одновременно с этим сигнал от датчика 20 температуры поступает на вход вычитающего звена 28, а с его выхода - на вход звена 27 переменного запаздывания, Звено 27 задерживает сигнал об изменениях температуры на время, пока температурная волна не подойдет к регистрам 2 обогрева теплиц, Поскольку это время зависит от скорости движения теплоносителя в магистральных трубопроводах, время запаздывания звена 27 корректируется датчиком 29 расхода, Через указанное время на выходе звена 27 появляется сигнал, который одновременно поступает на третий вход регулятора 19 нагрузки и на вход второго моделирующего звена 26, имеющего динамические свойства, аналогичные динамическим свойствам котла 6 с регулятором 19 нагрузки по каналу: давление газа перед горелкой 18 котла 6 - температура теплоносителя в подающем 4 магистральном трубопроводе. В результате изменения расхода, обеспечиваемые регулятором 23 на основании сигнала датчика 24 перепада давления, сопровождаются синхронными изменениями давления газа перед горелкой 18 котла 6, т,е. его производительностью. В результате изменения расхода происходят беэ изменениями температуры в подающем 4 магистральном трубопроводе. Таким образом, приход температурной волны к регистрам 2 обогрева 2 сопровождается изменениями расхода теплоносителя через них, которые компенсируют изменения5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 мощности этих регистров 2 от прихода температурной волны, Вследствие этого возможность регистров 2 обогрева теплиц 5 остается на прежнем заданном уровне, как и температура теплоносителя в подающем 4 магистральном трубопроводе,Например, потребовалось повысить температуру воздуха в теплицах 3, Это приводит к увеличению расхода теплоносителя в подающем 4 и отводящем 5 магистральных трубопроводах, а следовательно, через котел 6. Регулятор 15 восстанавливает прежний расход теплоносителя через котел 6, но за счет уменьшения температуры в подающем 4 трубопроводе Уменьшение температуры в подающем 4 трубопроводе вьчзывает срабатывание регулятора 19 нагрузки, который на основании сигнала от датчика 20 температуры увеличивает давление газа перед горелкой 18 кола 6 и восстанавливает до прежнего уровня температуру теплоносителя в подающем 4 трубопроводе, но за определенное время. Следовательно, в подающем 4 магистральном трубопроводе появляется "провал" температуры, который двигается к регистрам 2 обогрева теплиц 3, Одновременно с этим сигнал от датчика 20 температуры, пропорциональный изменению температуры а подающем 4 трубопроводе, подается на звено 27 переменного запаздывания, которое задерживает прохождение этого сигнала на время, которое необходимо для прохода "провала" температуры до регистров 2 обогрева. на основании сигнала от датчика 29 расхода теплоносителя, выходной сигнал которого пропорционален скорости движения теплоносителя. После появления сигнала на выходе звена 27 переменного запаздывания начинает увеличиваться давление газа перед горелкой 18 котла 6, что позволяет синхронно с темпами в начале увеличения, а потом уменьшения температуры увеличить, а потом уменьшить расход теплоносителя в подающем 4 магистральном трубопроводе посредством регулятора 23 с помощью второго моделирующего звена 26, Таким образом, в регистре 2 обогрева с одной стороны уменьшается температура, а с другой стороны одновременно увеличивается расход. В результате мощность регистров 2 обогрева теплиц 3 остается на прежнем уровне,Для реализации системы используется штатное оборудование котельной (поз. 12, 13, 15, 16, 19, 20, 21) и дополнительное оборудование. При этом в качестве регулятооа 23 и датчика 24 могут быть использованы общепромышленные регулятор т па Р 25 1 и датчик перепада давлений типа ДЧ. В качс. стае звеньев 25, 26, 27 и 28 могут быть ис 67)512 105 О 1 Г 29 2 г, 30 О 540 45 50 55 гользованы блок суммирования и ограничения сигналов А 05, блоки динамческих преобразовании Д 05, ДОб и им подобные аналоговые блоки.Таким образом, способ теплоснабх ения тепличного комбината и система для е о осуществления позволяет исключить темге ратурные возмущения е регистрах обогрева теплиц со стороны лсточника теплоснабжения при изменениях их тепловой на рузки, что повышает точность регулирования температуры воздуха в 1 зплицах.Формула изобретения 1, Способ теплоснабжения тепличчоо ксмбичата, включающий измерение величины метеофакторое, температуры теплоносителя в подающем магие ральнсм трубопроводе, пере вд, даелен я л 1 екду коллекгорами теплоносителя котельной и магистральными трубопооводами с последующ,й корректировкой значений расхода и температуры теплоносителя в подающем магигтральном трубопроводе и расхода топлива, подаваемоо к горелкам котлов, о т л и ч а ю щ и и с я тем, чго, с целью оптимизации процесса регулирования температурного режи а тепли; тепл ого комбината, иэмеглот расход тел оноситс ля в отводящем магистральол" коллекторе, на основании измере ной величины метео- факторов моделируют требуемое значение температуры теплонссителя в подающем магистральном трубопроводе, сразниваог его с измеренным значением данного параметра и при неравенстве разностного сигнала нулю в соо 1 ве 1 стви с измеренои величиной расхода теплоносител, в отводящем магистральном трубопроводе осуществляют задержку этогс сигнала с последующим использованием последнего для коррекции расхода топлива, подаваемого к горелками котлов, и моделироваием на основании разностного сигнала требуемого значения перепада давления между магистральными трубопроводами, сравнивают последний с измеренным значением данного параметра и по результату сравнения корректируют расход теплоносителя в отводящем магистральном трубопроводе, причем корректировку расхода топлива, подаваелого к горелкам котлов и теплоносителя в отводящем агистральнол трубопроводе, осуществляют до момента совпадения требуемых и измеренных значений контролируемых паралетров,2. Система теплоснабжения тепличного комбината, содержащая водогрейную котельную, включающую группу котлов с лин ей подачи топлива к горелкам и подающим и отводящим коллект;рам теплоносителя, соединенными соответственно посредством подающег и оводящего магистральных трубопроводов и через узлы регулирования л 1 ощьост обо.рева с регистрами обо;рева теплиц, линио реиркуляции подкл оченную между коллекторами теплоно-ителя паралл "льчо котлам и состоящую иэ последователь о соединенных рецгркуляционнаго насоса и первого регулир юшего клапана с пеовым регуляторол", вход кото ого связан с выходом датчи.ка темпер,турь теплоносит;. ля в отводящем коллекторе геплоносл 1 ел . линию перепуска уст; аеленную между колле;торами теплоослтеля и с абженную вторым регул рующил клапаном с вторьл сегулягорсм, вход которого соедне; с вьходом датчика перепада давлеьия л 1 ежду коллекторами теплоносителя, установленные между отводящими коллектором теплоосл геля и магис "аальным трубопроводом и параллельно одключенные сетевые лсосы и пегепускно клапан г, рег ляторол, первый вход которого связан с вы одом дат .а перепада давления между магистраль ыми трубонровгдзми, а также датчик темературы тепло- но" теля в подающелл маг сральном труберангде,а линия сдачи топлива к горелка колов снабжена установленным перед последними третьим регулирующил 1 кл паном с регулятором нагрузки, первый ход которого соединен с выходом датчика метесфакторов, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью оптллиэации процесса регули ровэния тел.г,ературного режима теплиц тепличного комбината, она снабжена двумя моделирующими блокалли, блоком переменного запаздывания, вычигающим блоком и датчиком расхода теплоносителя, установленным на отводящем магистральном трубопроводе, при этом выход датчика метеофакторов связан с входом первого лоделирующего блока, выход которого подключен к перчому входу вычитаощего блока, причем второй вход последнего обьединен с вторым входом регулятора нагрузки и соединен с выходом датчика температуры теплоносителя в подаюцем магистральном трубопроводе, а выход вычитаощего блока подключен к аддитивному входу блока переменного запаздывания, параметрический вход которого связан с выходомм датчика расхода теплоносителя, при этом выход блока переменного запаздывания соединен с третьим входам регулятора нагрузки и через второй моделирующий блок - с вторым входом регулятора перепускного клапана.