DD255255A3 - Verfahren und anordnung zur druckhaltung in warmeversorgungsanlagen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelung fuer parallel betriebene Druckhalterungen von im Verbund arbeitenden Waermeerzeugeranlagen, mit dem Ziel, ein Gegeneinanderwirken der Druckhalterungen und damit Schwingungen im Netz zu vermeiden sowie die Gefahr von Druckstoessen zu verringern. Gemaess der Erfindung wird eine Regelung vorgeschlagen, wonach bei einer die Leistung des Gesamtsystems regelnden Erzeugeranlage mit wirksamer Druckhaltung und weiteren, mit konstanter Leistung fahrenden Erzeugern mit parallel arbeitenden Druckhaltungen die Druckhaltegefaesse der parallel angeschlossenen Anlagen bei geringfuegig schwankender, grosser Fuellstandshoehe staendig mit im wesentlichen gleicher Foerdermenge ueber die Ruecklaufpumpen gefuellt und die Vorlaufpumpen entleert werden. Es wird eine entsprechende Schaltungsanordnung fuer den Verbundbetrieb mehrerer Waermeerzeuger gemaess dem vorgeschlagenen Verfahren angegeben.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

- Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung wird in Heizwassernetzen zur Druckhaltung bei Verbundbetrieb von Wärmeerzeugungsanlagen angewendet und betrifft eine Regelung für parallel betriebene Druckhalteanlagen mit statischer Druckauflastung durch ein kompressibles Medium.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In Heizwasserkreisläufen sind Einrichtungen zur Druckhaltung vorgesehen, um in allen Teilen der Wärmeerzeugungs- und Abnehmeranlagen die Einhaltung der zulässigen Betriebsdrücke und des erforderlichen Wassermasseninhaltes zu gewährleisten.

Bekannt sind Druckhalteanlagen in vielfältiger Ausführung, denen ein mit einem kompressiblen Medium, z. B. Wasserdampf, beauflagtes Druckhaltegefäß gemeinsam ist. Andere bereits ausgeführte Anlagen arbeiten mit einer dynamischen Druckauflastung mittels Druckhaltepumpen.

Für im Verbund arbeitende Dampf-Wasser-Heizsysteme wurden bei geringer Entfernung zwischen den Druckhaltungen und unter Verwendung von Ausgleichleitungen großer Nennweiten bereits parallel arbeitende Druckhalteanlagen beschrieben. Für Systeme mit größerer Entfernung zwischen den Wärmeerzeugern ist diese Lösung jedoch ungeeignet, da die Druckverluste so hoch sind, daß der Betrieb mit den zudem aufwendigen Ausgleichsleitungen nicht möglich ist.

Bei Verbundbetrieb mehrerer Heizwerke über größere Entfernungen wird deshalb jeder Wärmeversorgungsanlage eine eigene Druckhaltung zugeordnet, wobei es erforderlich ist, jeweils nur eine Druckhalteanjage zur Regelung des Arbeitsdruckes einzusetzen, da parallel arbeitende Druckhaltungen nicht nur auf das zu regelnde System sondern auch gegeneinander wirken.

Diese gegenseitige Beeinflussung der Druckhaltungen kann in den Wärmeversorgungsanlagen zu Schwingungen und damit zum Ausfall von Pumpen und zur Zerstörung von Anlagenteilen führen.

Bei der demzufolge üblichen Trennung der restlichen Druckhaltungen vom Netz bereitet die Zuschaltung einer vorher nicht mit dem Wärmenetz verbundenen Druckhaltung, z. B. bei Ausfall einer Erzeugeranlage, aufgrund der erforderlich kurzen Zuschaltzeit, Schwierigkeiten.

Andererseits führt das ständige Halten des Druckhaltegefäßes einer zweiten Erzeugeranlage unter Dampfäuflast zu einer Erwärmung des Behälterinhalts bis auf den Siedezustand. Bei Ausfall eines Erzeugers führt die Zuspeisung dieses Siedewassers in ein Netz mit wesentlich geringeren Wassertemperaturen zur Ausbildung von Zweiphasenzonen Dampf/Wasser und damit zu instationären Kondensationsbedingungen, in deren Folge durch Kondensation der Dampfblasen Druckschläge im Heiznetz auftreten, die schließlich zu Schäden in der Anlage führen.

Eine verminderte Dampfauflastung hat zwar eine Verringerung der Wassertemperaturen im Druckhaltegefäß zur Folge, ist jedoch mit dem Nachteil verbunden, daß für den erforderlich kurzen Zeitraum der Zuschaltung der Druckhaltung aufwendige Armaturen zur Dampfauflastung benötigt werden.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, beim Verbundbetrieb mehrerer Wärmeversorgungsanlagen und bei größerer Entfernung zwischen den Anlagen mit geringem apparativen Aufwand eine hohe Betriebssicherheit zu gewährleisten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Druckhaltung für den Verbundbetrieb von Wärmeversorgungsanlagen mit einer jedem Wärmeerzeuger zugeordneten, ständig mit dem Wärmenetz in Verbindung stehenden Druckhalteanlage, zu entwickeln. Die parallel angeordneten Druckhalteanlagen sollen Verfahrens- und regelungstechnisch so in das Netz eingebunden sein, daß jeweils nur eine Druckregelung für das Gesamtsystem ohne Beeinflussung der parallel angeordneten Druckhaltungen wirksam ist und bei Ausfall einer Anlage die Druckhaltung ohne Zeitverzug durch eine zweite Druckhalteanlage übernommen werden kann, wobei Druckstöße im Wärmenetz auszuschließen sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben der im Verbundbetrieb parallel arbeitenden Druckhaltungen gelöst, wonach bei Druckregelung des Gesamtsystems durch eine Druckhalteanlage jedes weitere Druckhaltegefäß der übrigen Erzeugeranlagen bei geringfügig schwankender, großer Füllstandshöhe ständig über die Rücklaufpumpen gefüllt und über die Vorlaufpumpen entleert wird.

Bei einer Störung im Bereich der wirksamen Druckhaltung kann sofort ein parallel angeordnetes Druckhaltegefäß ohne Druckstoßgefahr und entsprechende Folgeschäden die Druckregulierung für das Gesamtsystem übernehmen. Durch die ständigen geringen Massenänderungen im Druckhaltegefäß wird die Durchwärmung des Behälterinhalts verhindert. Die erste Erzeugeranlage mit der wirksamen Druckhaltung regelt die Leistung der gesamten Wärmeversorgungsanlage, während die übrigen Erzeuger mit den parallel arbeitenden Druckhaltegefäßen mit konstanter Leistung gefahren werden. Die erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist regelungstechnisch so ausgebildet, daß das Druckhaltegefäß zwischen den Umwälzpumpen für den Wärmenetzvorlauf und-rücklauf angeordnet ist und der Rücklaufpumpe ein Mengenregler und der Vorlaufpumpe ein durch die Mengenmessung der Rücklaufpumpe und der Vorlaufpumpe beaufschlagter Differenzmengenregler aufgeschaltet ist, dessen Sollwert durch einen mit dem Druckhaltegefäß verbundenen Füllstandsregler verändert wird.

Den Antrieben der Umwälzpumpen sind in weiterer Ausbildung der Erfindung Rücklauf- bzw. Vorlaufdruckregler zugeordnet, die im Normalbetrieb nicht wirksam sind und bei einer Störung den Antrieben der Umwälzpumpen zugeschaltet werden. Die Vorteile der Erfindung liegen in der durch die schnelle und einfache Umschaltung auf eine zweite Druckhaltung bedingten hohen Betriebssicherheit der Anlage, da Druckstöße und Schwingungen und damit verbundene Folgeschäden ausgeschlossen sind. Zum anderen sind die Anlagenkosten für die parallel betriebenen Druckhaltungen gering, da aufwendige Armaturen und Regeleinrichtungen für die Auflastung mit einem kompressiblen Medium und zum Druckausgleich nicht erforderlich sind.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel für den Verbundbetrieb von zwei Wärmeerzeugungsanlagen mit einer jeder Erzeugeranlage zugeordneten Druckhaltung anhand des Schaltbildes gemäß der Zeichnung näher erläutert.

Der ersten Wärmeerzeugungsanlage mit der Vorlauf leitung 1 und der Rücklauf leitung 2 ist auf der rechten Seite des Schaltbildes die Druckhalteanlage für die Druckhaltung des Verbundsystems zugeordnet, während auf der linken Bildhälfte die zwischen der Vorlaufleitung 3 und der Rücklaufleitung 4 der zweiten, mit im Normalbetrieb mit konstanter Leistung betriebenen Wärmeerzeugungsanlage eingebundene Druckhaltung, dargestellt ist.

Die Vorlaufleitung 1 und die Rücklaufleitung 2 sind über jeweils zwei parallel angeordnete Umwälzpumpen, d.h. zwei Rücklaufpumpen 5; 6 und zwei Vorlaufpumpen 7; 8 miteinander über Differenzmengenregler (21; 40) verbunden.

Zwischen den Umwälzpumpen 5; 6 bzw. 7; 8 ist über die Sammelleitung 9 das Druckhaltegefäß 10, das über das Ventil 11 mit Dampf beaufschlagt wird, in das Heiznetz eingebunden. Die Dampfauflastungfür das Druckhaltegefäß 10 wird über den Dampfdruckregler 12 und das Ventil 11 geregelt.

Der Vorlaufleitung 1 ist der Vorlaufdruckregler 13 zugeordnet, der über den Antrieb 14 den Druck der Vorlaufpumpe 8 regelt. Die Druckregelung in der Rücklaufleitung 2 erfolgtanalogüberden Rücklaufdruckregler 18und den Antrieb 17derRücklaufpumpe6.

Die den Umwälzpumpen 5 bis 8 nachgeschalteten Mengenmeßeinrichtungen 15; 16; 19; 20 und Differenzmengenregler 21; 40 bewirken über die Antriebe 22; 23 eine Mengengleichlaufregelung der parallel angeordneten Rücklauf- und Vorlaufpumpen 5; 6

Der Vorlauf- und Rücklaufleitung 3; 4 der im Verbundbetrieb arbeitenden zweiten Wärmeerzeugungsanlage ist die Vorlauf- bzw. Rücklaufpumpe 24; 25 zugeordnet, zwischen denen das Druckhaltegefäß 26 mit dem Dampfdruckregler 27 für die Dampfauflast über Ventil 28 eingebunden ist.

Zur Erzielung einer konstanten Fördermenge der Umwälzpumpen 25; 26 ist die Rücklaufpumpe 25 über deren Antrieb 34 mit der Mengenmeßeinrichtung 29 und dem Mengenregler 33 verbunden. Der Differenzmengenregler 31 wird gleichzeitig durch die Mengenmeßeinrichtungen 29; 30 der Umwälzpumpen 25; 24 beaufschlagt, wobei der Füllstandsregler 32, der mit dem Druckhaltegefäß 26 verbunden ist, den Sollwert einstellt.

Über den Mengenregler 33 und dem Differenzmengenregler 31 werden jeweils die Antriebe 34 bzw. 35 gesteuert und damit die Fördermengen der Rücklaufpumpe 25 und der Vorlaufpumpe 24 geregelt. In diese Regelstrecken sind Umschalter 36; 37 eingebunden, an die der Rücklaufdruckregler 38 bzw. der Vorlaufdruckregler 39 angeschlossen sind.

Die Leistungs- und Druckregelung für das Gesamtsystem erfolgt gemäß der Schaltungsanordnung auf der rechten Bildhälfte in der Weise, daß über die Vorlauf- und Rücklaufdruckregler 13; 18 die Drücke der Umwälzpumpen 8 und 6 gesteuert werden und über das Druckhaltegefäß 10 der Volumenausgleich für das Heiznetz erfolgt.

Die parallel zur ersten Druckhaltung angeordnete zweite Druckhaltung läuft im Regelfall mit nahezu konstantem Behälterinhalt mit, ohne daß eine gegenseitige Beeinflussung erfolgt. Durch die gewählte Regelung für die Umwälzpumpen 25; 24 erfolgt ein ständiges Füllen und Entleeren des Druckhaltegefäßes 26 bei kontinuierlich geringfügig schwankender, jedoch großer Füllstandshöhe. Eine Durchwärmung des Behälterinhalts ist somit ausgeschlossen.

Im Fall einer Störung in der ersten Wärmeerzeugungsanlage und dem damit verbundenen Ausfall der bis dahin arbeitenden Druckhaltung kann sofort die mit konstanter Füllstandshöhe fahrende zweite Druckhalteanlage den Betrieb übernehmen, indem durch Betätigung der Umschalter 26; 37 die wirksame Mengenregelung (29; 30; 31; 32; 33) aus dem Regelkreis weggeschaltet und die Fördermenge der Umwälzpumpen 24; 25 durch den Vorlaufdruckregler 39 und den Rücklaufdruckregler 38 gesteuert

Damit geht die Druckhaltung über das Druckhaltegefäß 26 in Betrieb, wobei dessen Flüssigkeit sofort in das Wärmenetz eingespeist werden kann.

Claims (4)

1. T. Verfahren zur Druckhaltung für den Verbundbetrieb von Wärmeversorgungsanlagen mit parallel arbeitenden, ständig mit dem Wärmenetz verbundenen und unter Druckauflast stehenden Druckhalteanlagen, von denen eine die Druckhaltung des gesamten Wärmenetzes übernimmt, dadurch gekennzeichnet, daß jedes weitere Druckhaltegefäß der übrigen Erzeugeranlagen bei geringfügig schwankender, großer Füilstandshöhe ständig, bei im wesentlichen gleicher Fördermenge, über die Rücklaufpumpen gefüllt und die Vorlaufpumpen entleert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Erzeugeranlage mit der wirksamen Druckhaltung die Leistung des Gesamtsystems geregelt wird, und die weiteren Erzeuger mit parallel arbeitender Druckhaltung mit konstanter Leistung gefahren werden.
3. 3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens mit zur Umwälzung des Wärmeträgers angeordneten und mit Druckregeleinrichtungen versehenen Vorlauf- und Rücklaufpumpen sowie einem unter Auflast eines kompressiblen Mediums stehenden Druckhaltegefäß nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem zwischen der Vorlauf- und der Rücklaufpumpe (24; 25) angeordneten Druckhaltegefäß (26) ein Füllstandsregler (32) zugeordnet ist, der einem von den Mengenmeßeinrichtungen (29; 30) der Vorlauf- und Rücklaufpumpen (24; 25) beaufschlagten Differenzmengenregler (31) aufgeschaltet ist, wobei der Antrieb (34) der Rücklaufpumpe (25) mit einem Mengenregler (33) und der Antrieb (35) der Vorlaufpumpe (24) mit dem Differenzmengenregler (31) verbunden ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Antrieben (34; 35) der Umwälzpumpen (24; 25) im Störungsfall zuschaltbare Vorlaufdruck- bzw. Rücklaufdruckregler (38; 39) zugeordnet sind.