Способ централизованного теплоснабжения двух радиотипных по аккумулирующей способности потребителей теплоты и система для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 667731 А ТЕ О 19/10, аавЪ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 26248/15(54) СПОСОБ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ДВУХ РАЗНОТИПНЫХ ПО АККУМУЛИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ТЕПЛОТЫ И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к сельскому хозяйству и строительству, к области теплоснабжения различных народнохозяйственных объектов, Цель изобретения - повышение точности поддержания требуемого температурного режима потребителей теплоты и 51)5 А 01 6 9/24, Р 24 О 19/10 КПД источника теплоты, Определяются частоты изменений колебаний расхода теплоносителя, идущего на обогрев тепличного комбината 2, при которых с учетом параметров, характеризующих аккумулирующую способность конструкций и систем обогрева потребителей, длины и скорости движения теплоносителя в тепловой сети между ними возможно испольэовать жилой район 3, как аккумулятор теплоты для тепличного комбината 2, за счет перераспределения во времени теплоты, идущей на обогрев, при постоянной тепловой мощности источника 1 теплоты. и только при этих частотах производится преобразование колебаний расхода теплоносителя, идущего на обогрев тепличного комбината 2, в колебания темпе- ф ратуры теплоносителя, идущего на обогрев жилого района 3. В стационарных режимах работы потребителей теплоты регулятор 15 на основании сигнала от датчика 17 расхода воздействияаю1667731 на плунжер регулирующего клапана 11 поддерживает расчетный расход теплоносителя, подаваемого насосом 13 в подающий трубопровод 7. При этом регулятор 14 на основании сигнала от датчика 16 перепада давления, воздействуя на плунжер регулирующего клапана 10, поддерживает перепад давлений теплоносителя между подающим 7 и отводящим 9 трубопроводами, При нестационарных погодных условиях расход теплоносителя на обогрев тепличного комбината 2 становится резкопеременным, что вызывает соответствующее изменение сигнала от датчика 18 расхода. Изобретение относится к сельскому хозяйству и строительству в области теплоснабжения различных народнохозяйственных объектов.Целью изобретения является повышение точности поддержания требуемого температурного режима потребителей теплоты и КПД источника теплоты.На фиг. 1 представлена функциональная схема системы; на фиг, 2 - структурная схема системы; на фиг, 3 - зависимостьр в)1 от частоты для одного иэ частных случаев реализации способа.Осуществляют измерения перепада давления между потребительскими трубопроводами жилого района и расходов в подающем потребительском трубопроводе тепличного комбината и в конце линии перепуска. Затем регулируют величину расхода в подающем потребительском трубопроводе жилого района в зависимости от величины перепада давлений между потребительскими трубопрЬводами данного потребителя, а расход в линии перепуска, подаваемый в подающий потребительский трубопровод жилого района, корректируют в соответствии с изложенным значением расхода в конце линии перепуска и величиной выделенного в заданном частотном диапазоне сигнала, определяющего расход теплоносителя в подающем потребительском трубопроводе тепличного комбината, Способ централизованного теплоснабжения двух разнотипных потребителей теплоты осуществляется следующим образом.В процессе реализации способа определяют искомые частоты изменений колебаний расхода теплофикационной воды, идущей на обогрев тепличного комбината, при которых перераспределяется во време 5 10 15 20 25 30 35 40 Но полосовой фильтр 19 пропускает только те гармоники этого сигнала, частоты которых лежат в области частот, при которых наблюдается эффект аккумуляции. В соответствии с амплитудой этих сигналов регулятор 15 изменяет расход теплоносителя, подаваемого в подающий трубопровод 7, Регулятор 14, стабилизируя перепад давления между подающим 7 и отводящим 9 трубопроводами, изменяет расход теплоносителя в подающем трубопроводе 7, изменяя коэффициент смещения, а следовательно, температуру теплоносителя поступающего на обогрев зданий жилого района 3. 3 ил. ни теплота между ним и жилым районом при постоянной тепловой мощности источника теплоты.На структурно-алгоритмической схеме теплоснабжения (фиг. 2) обозначены передаточная функция Н (р) зданий жилого района по каналу; внешние возмущения, метеофакторы(р) - мощность, выделяемая в соответствии с ними системой обогрева в воздушный объем зданий 0(р); передаточная функция Н(р) зданий жилого района по каналу; температура теплоносителя О, (р) - мощность, выделяемая системой обогрева в зависимости от изменения этой температуры в воздушный объем зданий 0(р); передаточная функция Нз(р) теплиц тепличного комбината по каналу; внешние возмущения, метеофакторы изменение расхода теплоносителя на обогрев теплиц в зависимости от действия метеофакторов 6(р); передаточная функция Н 4(р) теплосети по каналу; температура на входе в теплосеть Оцг температура на выходе из теплосети сц передаточная функция Нь(р)гав,устройства централизованного теплоносителя, преобразующего изменения расходатеплоносителя на обогрев тепличного комбината в изменение температуры теплоносителя, идущего на обогрев жилого района; температура Отеплофикационной воды источника теплоты; р - оператор Лапласа.Запишем в оперативной форме изменение тепловой мощности 0(р) (величина, пропорциональная температуре воздуха в здании) в зависимости от внешних возмущений в случае отсутствия связей между потребителями0(р) =(р) Н(р).При наличии этой связи0 (р)(р) Н 1(р) + Нз(р) Н 5(р) Н 4(р)Н 2(р).Отношение О (р) к 0 (р) - показательуправляемости системы управления, показывающий на сколько изменилась ошибка 5регулирования и ри введении гчправляющегоэлемента Н 5(р). При,и - 0 (р) /О (р)1введение связи целесообразно, при р (р)1 -нецелесообразно, поскольку наступают резонансные явления, т.е. управление проходит 10в противофазеИ //о) -1+Ь,/р) Н;(р) Нцр/ Нр)н//р)Распишем каждую из передаточныхфункций, используя следующие обозначения;Ку = йв/йо коэффициент усиления (передачи) наружного ограждения;йвйо - термические сопротивления тепловосприятия и конструкции в целом, м 20оС/Вт;р - оператор Лапласа;То - постоянная времени ограждения(параметр, численно характеризующий аккумулирующую способность ограждения), 25То = 0,4155, ч;т - время чистого запаздывания, го =0,173, ч;Я - интегральный коэффициент теплоустойчивости, 30При учете динамики теплоемких и нетеплоемких огражденийН 1(р) = Косм(1+ ф+ ф еф /(Т р+ 1) ,где Кпом - статический коэффициент теплопередачи отапливаемого помещения потепловому потоку от изменения метеорологических условий;ф - коэффициент, зависящий от теплотехнических характеристик ограждения иархитектурно-планировочных характеристик отапливаемых помещений,4/Р)Жт т )где т/ - время прохождения теплоносителяпо трубопроводу, т,е. величина транспортного запаздывания, ч;К (ФГК ) - статический коэффициентпередачи трубопровода;т/ =0,785С50где - длина участка трубопровода, м;6 - расход воды, м /ч;б - диаметр трубопровода, м,Для наиболее перспективных систем 55автоматического управления температурным режимом тепличных комбинатов - комбинированных систем - значение Нз(р)равно единице, т.е. изменение метеофакторов сразу приводит к изменению расходаводы нв обогрев тепличных комбинатов,Далее предположим, что никакого фильтра не применяют, тогда Н 5/р) - К, где К -коэффициент усиления зависящих от соотношения теплопотребления потребителей.В таком случае Р/,)/Я,/",) ЕР/Р) = /+" И1 -Рт//Т 1)21После перехода р -и некоторых Математических преобразований модуль комплексного показателя чпоавляемости равен, кЬ,/,) д а /)К ггом /- +хг/ )А = со 5 сд 7, -Т и гоэгд 7, 2 Т;,7 упсП Ц = Т ) 5 р)с 37 -5/Г 7 г,)1 2 Т м с.ойдо)7 с - /1 - ч 4- 2 Й - ч) Ть 7 + ч Бод /)77 ./.) = 2 / 1 - ч) Т Ы - ч зт и) 7Анализ зависимости Грв)1 от частоты для одного иэ частых случаев (фиг. 3) показал, что связь между расходом греющего теплоносителя на отопление тепличного комбината и температурой воды, идущей на обогрев потребителя с большой аккумулирующей способностью (например, жилого района), целесообразно выполнять только в диапазоне частот от в 1 до в 2, т,е, там, где //с в1, Провал характеристики //св) говорит о том, что в этом диапазоне регулятор теплично/о комбината является как бы и регулятором температуры воздуха в зданиях жилого района, т.е. перераспределяет тепло между тепличным комбинатом и жилым районом, выступающим в роли аккумулятора тепла, В этом диапазоне частот источник работает с постоянной нагрузкой, Следовательно, резонансная частота фильтра должна быть равна врез, поскольку он должен пропускать частоты изменения С только в диапазоне от в 1 до в 2Исходя из этого целесообразно использовать в качестве передаточной функции Н 5(р) - передаточную функцию полосового фильтра.Подставляя в приведенную формупудля определения 1 ри значения 5-параметра, характеризующего аккумупирующую способность зданий жилого района и конструктивные параметры систем обогрева и трубопровода, однозначно можно получить полосу пропускания попосоваго фильтра.51015 20 25 30 35 40 45 50 55 Особенностью полосового фильтра является то, что он пропускает только определенные частоты, близкие к врезИзменения расхода, связанные с какими-либо технологическими процессами в теплицах тепличного комбината, не вызовут изменений температуры идущего на обогрев жилого района теплоносителя, поскольку частота этих изменений отличается от ваз, Так, например, наиболее мощный потребитель теплоты, входящий в тепличный комбинат, это бойлер поливочной воды, Но его установленная мощность составляет всего 3 - 5 ф от установочной мощности системы обогрева этого комбината, Кроме того. все известные системы автоматического управления поливом - это системы дискретного действия, имеющие два состояния: полив включен, полив выключен,а следовательно, есть потребление или нет потребления теплофикационной воды бойлером поливочной воды, Во всех беэ исключения тепличных комбинатах устанавливаются так называемые "скоростные бойлеры" поливочной воды, постоянная времени нагрева которых исчисляется единицами, максимум десятками секунд, т,е, инерционность бойлера поливочной воды, а следовательно, и системы его регулирования не идет ни в какое сравнение с инерционностью систем трубного обогреваи их систем регулирования, поскольку ониимеют постоянные времени, исчисляемыекак минимум тысячами секунд. Следовательно, выходной сигнал полосового фильтра не зависит от внутренних возмущений тепличного комбината, т,е, изменения расхода греющего теплоносителя на бойлер поливочной воды не преобраэуются системой в изменение температуры греющего теплоносителя, идущего на обогрев жилого района, в связи с большими рабочими частотами,Изменения расхода теплоносителя изза технологических переходов (охлаждение, нагрев) у теплиц тепличного комбината на порядок меньше. чем изменения расхода, связанные с компенсацией действия метео- факторов. Режим потребления горячего теплоносителя жилым районом не отражается на работе тепличного комбината, поскольку единственным информационным параметром является расход греющего теплоносителя последнего,Итак, в упомянутой области частот увеличение (уменьшение) расхода теплофикационной воды на обогрев тепличного комбината сопровождается уменьшением(увеличением) температуры теплоносителя, идущего на обогрев жилого района (новая температурная волна доходит до последнего через время, определяемое скоростью теплоносителя и длинной трубопровода). Источник теплоснабжения в этой области работает с постоянной нагрузкой. Работа источника теплоснабжения с постоянной нагрузкой, хот,я и не во всем диапазоне частот колебаний расхода теплоносителя, а только в определенной ее части, увеличивает его КПД и уменьшает непредсказуемые изменения температуры в подающем магистральном трубопроводе. Кроме того, уменьшаются провалы потребления теплоносителя, приводящие к парообраэованию, т,е. к созданию аварийной ситуации в источнике теплоснабжения,Система централизованного теплоснабжения двух разнотипных по аккумулирующей способности потребителей теплоты содержит источник 1 теплоснабжения,тепличный комбинат. имеющий меньшую аккумулирующую способность по сравнению с жилым районом 3, подающий 4 и отводящий 5 магистральные трубопроводы, подающие 6, 7 и отводящие 8, 9 потребительские трубопроводы обоих потребителей тепла, регулирующие клапаны 10 и 11, обратный клапан 12, насос 13, регуляторы 14 и 15, датчик 16 перепада давления, датчики 17 и 18 расхода теплоносителя и полосовой фильтр 19,Последовательно установленные насос 13, обратный клапан 12, регулирующий клапан 11 с регулятором 15 и датчик 17 расхода теплоносителя образуют линию перепуска.Система работает следующим образом.В стационарном режиме работы потребителей теплоты - теплиц тепличного комбината 2 и зданий регулятор 15 на основании сигнала ог датчика 17 расхода теплоносителя, воздействуя на плунжер регулирующего клапана 11, поддерживает расчетный расход теплоносителя, подаваемый насосом 13 в подающий потребительский трубопровод 7. При этом регулятор 14 на основании сигнала от датчика 16 перепада давления, воздействуя на плунжер регулирующего клапана 10, поддерживает расчетный перепад давления воды между подающим 7 и отводящим 9 потребительскими трубопроводами первого потребителя теплоты - жилого района 3,При нестандартных погодных условиях расход теплоносителя на обогрев тепличного комбината 2 становится резко переменным, что выэывле 1 соответствующее изменение сигнала от датчика 18 теплоносителя расхода. Но поовои фильтр 19пропускает только гармоники этого сигнала, частота которых лежит в области частот, при которых наблюдается эффект аккумуляции, В соответствии с амплитудой этих сигналов регулятор 15 изменяет расход теплоносителя, подаваемый в подающий потребительский трубопровод 7 из линии перепуска. Регулятор 14 стабилизируя перепад давления между подающим 7 и отводящим 9 трубопроводами, изменяет расход теплоносителя, идущего через регулирующий клапан 10 в трубопровод 7, изменяя таким образом коэффициент смещения, а следовательно, и температуру теплоносителя, идущего на обогрев второго потребителя - теплиц тепличного комбината 3.Система может быть реализована на базе общепромышленных элементов автоматики. В качестве регуляторов 14 и 15 могут быть использованы регуляторы типа Р 25,2, Р 25,1, в качестве датчика 16 перепада давления - дифманометра ДМ, в качестве датчиков 17 и 18 расхода теплоносителя - комплект камерных диафрагм с дифманометрами типа ДМ, в качестве полосового фильтра 19 - любые электрические, электро- механические фильтры или фильтры на базе микропроцессорной техники. Например, при использовании приборов серии "Контур" (приборы Р 25) в качестве полосового фильтра 19 может быть использован корректирующий прибор К 16,1Таким образом, система позволяет стабилизировать гидравлический и тепловой режим жилого района и перераспределяет во времени теплоту между теплицами тепличного комбината и зданияМи жилого района, увеличивает КПД источника теплоснабжения и повышает точность поддержания температурного режима потребителей теплоты. 45 50 Формула изобретения 1.Способ централизованного теплоснабжения двух разнотипных по аккумулирующей способности потребителей теплоты, включающий измерение перепада давления между подающим и отводящим потребительскими трубопроводами первого потребителя теплоты перед линией пере- пуска с последующей корректировкой значений расхода теплоносителя в подающем потребительском трубопроводе первого и второго потребителей и линии 5 10 15 20 25 30 35 40 перепуска, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности поддержания требуемого температурного режима потребителей теплоты и КПД источника теплоты, измеряют расход теплоносителя в конце линии перепуска и в подающем потребительском трубопроводе второго потребителя теплоты, иэ последнего выделяют сигнал в заданном частотном диапазоне и в соответствии с величиной этого сигнала и измеренным значением расхода теплоносителя вконце линии перепуска корректируют величину расхода теплоносителя в линии пере- пуска.2.Система централизованного теплоснабжения двух разнотипных по аккумулирующей способности потребителейтеплоты, содержащая и.точник теплоты, сообщенный посредством подающих и отводящих магистральных и потребительскихтрубопроводов с отопительными агрегатами потребителей теплоты, первый регулирующий клапан с регулятором, установленным на подающем потребительском трубопроводе, при этом вход первогорегулятора связан с выходом датчика перепада давления между подающим и отводящим потребительским трубопроводами первого потребителя теплоты за линией перепуска, расположенной между подающими отводящим потребительскими трубопроводами первого потребителя теплоты запервым регулирующим клапаном и включающей последовательно соединенные насос, обратный клапан и второй регулирующий клапан с вторым регулятором. о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения точности поддержания требуемого температурного режима потребителей теплоты и КПД источника теплоты, она снабжена двумя датчиками расхода теплоносителя и полосовым фильтром, а второй потребитель теплоты подключен к источнику теплоты до первого регулирующего клапана, при этом первый датчик расхода теплоносителя установлен в линии перепуска последовательно с вторым регулирующим клапаном, первый и второй входы регулятора которого связаны соответственно с выходами первого и через полосовой фильтр второго датчика расхода теплоносителя, причем второй датчик расхода теплоносителя установлен на подающем потребительском трубопроводе второго потребителя теплоты,1667731 7 еплосещь Жолоц раоон 110 з 70 70 7 70 оставитель Л. Пантелееваехред М.Моргентал Коррект Реда ож.Гагарина, 10 аэ 2593 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раущская наб 4/5