DE1579965B1

DE1579965B1 - Device for maintaining a static pressure in a pump heating system, in particular a remote pump heating system

Info

Publication number: DE1579965B1
Application number: DE19651579965D
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr-Ing Nehring
Original assignee: Rud Otto Meyer GmbH and Co KG
Current assignee: Imtech Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 1965-04-23
Filing date: 1965-04-23
Publication date: 1972-01-13

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines Ruhedruckes in einer Pumpenheizungs-, insbesondere Pumpenfernheizungsanlage.The invention relates to a device for maintaining a Idle pressure in a pump heating system, in particular a remote pump heating system.

Bei den bekannten Heizungs- und Fernheizungsanlagen wird an einer Stelle des Systems ein konstanter Druck eingehalten. Dieser Druck, der sich bei Stillstand der Umwälzpumpen in allen Anlageteilen einstellt, die auf gleicher geodätischer Höhe mit dieser Stelle konstanten Druckes liegen, wird Halte-, Ruhe-oder Diktierdruck genannt. Seine Höhe wird so eingestellt, daß bei ruhenden Umwälzpumpen in den höchstgelegenen Anlageteilen noch ein Überdruck gegenüber dem Sattdampfdruck des Wärmeträgers bei Vorlauftemperatur herrscht und daß gleichzeitig in den tiefstliegenden Anlagetei_len der für die Heizkörper höchstzulässige Druck nicht überschritten wird.In the known heating and district heating systems, one Constant pressure is maintained in the system. This pressure that comes with The circulation pumps in all parts of the system are at a standstill, which are based on the same geodetic Altitude with this point of constant pressure will be hold, rest or dictation pressure called. Its height is adjusted so that when the circulation pumps are at a standstill in the highest Plant parts still have an overpressure compared to the saturated steam pressure of the heat transfer medium The flow temperature prevails and that at the same time in the lowest-lying parts of the plant the maximum pressure allowed for the radiators is not exceeded.

Der Druckverlauf im System bei laufenden Umwälzpumpen ist bei den bekannten Anlagen vorwiegend von der Wahl der Stelle abhängig, an der der konstante Druck eingehalten wird.The pressure curve in the system when the circulation pumps are running is with the known systems mainly dependent on the choice of the point at which the constant Pressure is maintained.

Wird beim Einbau nur einer Umwälzpumpe diese hinter dem Punkt konstanten Druckes angeordnet, so überschreitet der Druck in den der Pumpe unmittelbar nachgeschalteten Anlageteilen den Ruhedruck um die volle Förderhöhe der Umwälzpumpe. Wird die Umwälzpumpe vor dem Punkt konstanten Druckes angeordnet, so unterschreitet der Druck in den der Pumpe unmittelbar vorgeschalteten Anlageteilen den Ruhedruck um die volle Förderhöhe der Urnwälzpumpe. Bei ausgedehnten Fernheizanlagen mit großen Pumpenförderhöhen würde die erste Anordnung zu erheblichen Mehrkosten bei den der Pumpe unmittelbar nachgeschalteten Anlageteilen führen, da diese für den erhöhten Gesamtdruck dimensioniert werden müßten. Die zweite Anordnung bringt die Gefahr von Dampf- und Vakuumbildung in den der Pumpe unmittelbar vorgeschalteten - Anlageteilen mit sich, besonders wenn diese geodätisch höher liegen als die Zentrale.If only one circulation pump is installed, this will be constant after the point Pressure arranged, so the pressure in the immediately downstream of the pump exceeds Plant parts increase the static pressure by the full delivery head of the circulation pump. Will the circulation pump arranged in front of the point of constant pressure, the pressure falls below the The system components immediately upstream of the pump reduce the static pressure by the full delivery head the circulating pump. For extensive district heating systems with large pump heads the first arrangement would lead to significant additional costs for the pump lead downstream system parts, as these are dimensioned for the increased total pressure would have to be. The second arrangement carries the risk of vapor and vacuum formation in the parts of the system immediately upstream of the pump, especially if these are geodetically higher than the center.

Bei größeren Fernheizanlagen wird daher in der Regel die Gesamtförderhöhe auf zwei Pumpen verteilt, von denen eine dem Punkt konstanten Druckes vor-, die andere nachgeschaltet ist.In the case of larger district heating systems, the total delivery head is therefore usually distributed over two pumps, one of which is upstream of the point of constant pressure, the other is downstream.

Es ist eine weitere Anlage bekanntgeworden, bei der der gleiche Druckverlauf dadurch erreicht wird, daß zwischen Saug- und Druckstutzen einer für die gesamte Förderhöhe ausgelegten Umwälzpumpe eine Kurzschlußleitung angeordnet und der Druck an einem Punkt dieser Kurzschlußleitung konstant gehalten wird.Another system has become known in which the same pressure curve is achieved in that between the suction and pressure port one for the entire Delivery head designed circulation pump arranged a short-circuit line and the pressure is kept constant at one point of this short-circuit line.

Allen diesen bekannten Anlagen ist gemeinsam, daß der Druck an einer Stelle des Systems gemessen und, gesteuert durch einen von der Meßstelle ausgehenden Impuls, mittels einer herkömmlichen Druckhalteanlage (z. B. Druckdiktieranlage, Dampfpolster, Gaspolster), die entweder unmittelbar an der Meßstelle oder - wie bei der letztgenannten Anlage - an einer beliebigen Stelle des Systems angeordnet ist, eingehalten wird.All these known systems have in common that the pressure on one Measured point of the system and controlled by an outgoing from the measuring point Impulse, by means of a conventional pressure maintenance system (e.g. pressure dictation system, Vapor cushions, gas cushions), either directly at the measuring point or - such as in the case of the latter system - arranged at any point in the system is adhered to.

Bei den Anlagen, bei denen eine Aufteilung der Gesamtförderhöhe in einen druckerhöhend und einen drucksenkend zum Diktierdruck wirkenden Anteil gefördert wird, muß nach dem derzeitigen Stand der Technik der Punkt, an dem der Druck konstant gehalten wird, durch entsprechende schalttechnische Maßnahmen künstlich geschaffen werden. Solche Maßnahmen sind z. B. die Aufteilung der Gesamtförderhöhe auf zwei Pumpen, wobei der Punkt konstanten Druckes zwischen diesen Pumpen liegt, oder die Anordnung einer Kurzschlußstrecke parallel zu der für die Gesamtförderhöhe ausgelegten Pumpe; in diesem Falle liegt der Punkt konstanten Druckes in dieser Kurzschlußleitung.In the case of systems in which the total delivery head is divided into promoted a pressure-increasing and a pressure-lowering portion acting on dictation printing is, according to the current state of the art, the point at which the pressure is constant is kept, artificially created by appropriate switching measures will. Such measures are e.g. B. the division of the total head in two Pumps, with the point of constant pressure between these pumps, or the Arrangement of a short-circuit section parallel to the one designed for the total delivery head Pump; in this case the point of constant pressure lies in this short-circuit line.

Die vorbeschriebenen Maßnahmen erfordern einen gewissen Aufwand an Anlage- und Betriebskosten und führcn zu einer Komplizierung im Betriebsablauf. Im ersten Falle ist die zusätzliche Aufstellung einer zweiten Pumpe einschließlich Reserveaggregat sowie Armaturen und Verbindungsleitungen erforderlich, im zweiten Falle die Verlegung einer Kurzschlußleitung unter genauer Einhaltung der vorausberechneten Reibungs-und Einzelwiderstände.The measures described above require a certain amount of effort Investment and operating costs and lead to a complication in the operational process. In the first case, the installation of a second pump is included Reserve unit as well as fittings and connecting lines required in the second In the case of the laying of a short-circuit line in strict compliance with the precalculated Frictional and individual resistances.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der in Rede stehenden Art mit einfachen Mitteln durch die Drücke P1 auf der Druckseite der Umwälzpumpe und P, auf der Saugseite der Umwälzpumpe so zu steuern, daß die Gleichung (1-a) - Pl+a - P2 = Poeoll immer erfüllt ist, wobei Poaon den vorgegebenen Ruhedruck und a den druckerhöhend wirkenden Anteil der Druckdifferenz zwischen P1 und P, bezeichnet.The invention is based on the object of controlling a device of the type in question with simple means by the pressures P1 on the pressure side of the circulation pump and P on the suction side of the circulation pump so that the equation (1-a) - Pl + a - P2 = Poeoll is always fulfilled, where Poaon denotes the specified resting pressure and a denotes the proportion of the pressure difference between P1 and P which increases the pressure.

Diese Aufgabe soll nach der Erfindung dadurch gelöst werden, daß eine an einer beliebigen Stelle des Wärmeträgerkreislaufes angeschlossene Druckhalteanlage eine Überströmleitung mit einem Überströmventil und eine Einströmleitung mit einer Förderpumpe und einem Einströmventil aufweist, wobei die Überström- und die Einströmleitung noch mit einem Wärmeträgervorratbehälter verbunden sind, und daß die beiden Ventile durch je zwei hintereinandergeschaltete, mit'jeweils zwei Membrankammern ausgerüstete Stellvorrichtungen gesteuert werden, deren dem Ausströmventil zugeordnete äußere Membrankammern miteinander und mit den inneren, ebenfalls zusammengeschalteten Membrankammern des Einströmventils verbunden sind und unter dem Ruhedruck stehen und die mit der äußeren Membrankammer der äußeren Stellvorrichtung des Einströmventils in Verbindung stehende innere Membrankammer der äußeren Stellvorrichtung des Ausströmventils vom Druck (P, ,) im Ansaugbereich der Umwälzpumpe beaufschlagt ist und die innere Membrankammer der inneren Stellvorrichtung des Ausströmventils mit der äußeren Membrankammer der inneren Stellvorrichtung des Einströmventils verbunden ist und den Druck (P1) im Ausströmbereich der Umwälzpumpe aufweist.This object is to be achieved according to the invention in that a Pressure maintenance system connected at any point in the heat transfer circuit an overflow line with an overflow valve and an inflow pipe having a feed pump and an inflow valve, the overflow and the inflow line is still connected to a heat transfer tank, and that the two valves by two each connected in series, with two each Adjusting devices equipped with diaphragm chambers are controlled, the discharge valve of which associated outer membrane chambers with each other and with the inner, also interconnected Diaphragm chambers of the inlet valve are connected and are under the static pressure and the one with the outer diaphragm chamber of the outer adjusting device of the inflow valve communicating inner diaphragm chamber of the outer adjusting device of the discharge valve is acted upon by the pressure (P,,) in the suction area of the circulation pump and the internal Diaphragm chamber of the inner adjusting device of the discharge valve with the outer diaphragm chamber the inner adjusting device of the inlet valve and the pressure (P1) having in the outflow area of the circulation pump.

Der Vorteil einer solchen Anordnung gegenüber Anlagen herkömmlicher Art liegt einerseits in erheblichen Einsparungen insofern, als eine zweite Umwälzpumpe und deren Reserveaggregat nicht erforderlich sind, andererseits in wesentlich erhöhter Sicherheit und Beweglichkeit in der Charakteristik des Rohrnetzes insofern, als keine Kurzschlußstrecken benötigt werden, die sehr fein auf die infolgedessen sehr genau zu bestimmenden Reibungs- und Einzelwiderstände des Netzes abgestimmt werden müssen. Bei nachträglichen Änderungen oder Erweiterungen des Netzes ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung, daß die Regelung den neuen Betriebsverhältnissen einfach und leicht angepaßt werden kann.The advantage of such an arrangement over conventional systems Art lies on the one hand in considerable savings in that a second circulation pump and whose reserve unit is not required, on the other hand in a significantly increased Security and mobility in the characteristics of the pipe network insofar as no short-circuit paths are needed, which is very fine as a result precisely to be determined frictional and individual resistances of the network are coordinated have to. In the event of subsequent changes or extensions to the network, the Arrangement according to the invention that the regulation of the new operating conditions is easy and can be easily customized.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt als Druckschaubild den Kreislauf der Anlage, bestehend aus der Umwälzpumpe 1, der Vorlaufleitung 2, einem Wärmeverbraucher 3 und der Rücklaufleitung 4. Die Druckhalteanlage, hier als Druckdiktieranlage angenommen, bestehend aus dem Vorratsbehälter 5, der Pumpe 6 mit dem Einströmventil 7 und dem Überströmventil8, sei mit der Rücklaufleitung des Kreislaufes verbunden. Der einzuhaltene Ruhedruck Po ist durch eine Linie angedeutet.An embodiment of the invention shows as a pressure diagram the circuit of the system, consisting of the circulating pump 1, the flow line 2, a heat consumer 3 and the return line 4. The pressure maintenance system, assumed here as a pressure dictation system, consists of the reservoir 5, the pump 6 with the inflow valve 7 and the overflow valve 8 are connected to the return line of the circuit. The resting pressure Po to be maintained is indicated by a line.

Die zur Umwälzung des Heizwassers verfügbare Druckdifferenz ist mit d p bezeichnet, der druckerhöhend wirkende Anteil mit a - dp, der druckabsenkend wirkende Anteil mit (1-a ) - zlp. Der Druck auf der Druckseite der Pumpe ist mit P1, der Druck auf der Saugseite mit P2 bezeichnet.The pressure difference available for circulating the heating water is denoted by d p , the pressure-increasing part with a - dp, the pressure-reducing part with (1-a) - zlp. The pressure on the pressure side of the pump is labeled P1, the pressure on the suction side P2.

Der starke Druckabfall zwischen der Pumpe und den Punkten P1 und Pa sei in den Wärmeerzeugern und den zugehörigen Leitungen und Armaturen der Zentrale entstanden. In dem dargestellten Beispiel ist dieser Druckabfall - was nicht unabdingbar ist -nicht in die Regelung einbezogen.The sharp drop in pressure between the pump and points P1 and Pa is in the heat generators and the associated pipes and fittings in the control center developed. In the example shown, this pressure drop is - which is not essential is -not included in the regulation.

Als Regelorgane wurden hier Membransteuerungen für die Ventile 7 und 8 angenommen. Dem Einströmventil 7 sind die Stellvorrichtungen 9 und 10 zugeordnet, dem Überströmventil8 die Stellvorrichtungen 11 und 12. Die äußere Membrankammer der äußeren Stellvorrichtung 10 des Einströmventils 7 und die innere Membrankammer der äußeren Stellvorrichtung 12 des Überströmventils 8 sind durch eine Impulsleitung 13 mit dem Punkt P9 so verbunden, daß ein Anstieg des Druckes P, das Einströmventil 7 schließt und das Überströmventil 8 öffnet. Die äußere Membrankammer der inneren Stellvorrichtung 9 des Einströmventils 7 und die innere Mem-Vrankammer der inneren Stellvorrichtung 11 des Oberströmventils 8 sind durch eine Steuerleitung 14 mit dem Punkt P1 im gleichen Sinne verbunden.Diaphragm controls for valves 7 and 8 were assumed here as regulating organs. The inlet valve 7, the adjusting devices are associated with 9 and 10, the Überströmventil8 the adjusting devices 11 and 12. The outer diaphragm chamber of the external apparatus 10 of inflow valve 7 and the inner diaphragm chamber of the external adjustment device 12 of the relief valve 8 are connected by a pulse line 13 to the point P9 so connected that an increase in pressure P, the inflow valve 7 closes and the overflow valve 8 opens. The outer membrane chamber of the inner adjusting device 9 of the inflow valve 7 and the inner membrane chamber of the inner adjusting device 11 of the overflow valve 8 are connected by a control line 14 to point P1 in the same way.

Die inneren Membrankammern der beiden Stellvorrichtungen 9, 10 des Einströmventils 7 und die äußeren Membrankammern der beiden Stellvorrichtungen 11, 12 des Überströmventils 8 sind untereinander durch eine weitere Steuerleitung 15 verbunden, in der durch eine hier nicht dargestellte Hilfseinrichtung der gewünschte Ruhedruck Poson aufrechterhal-' ten wird. Diese Verbindung erfolgt so, daß der Druck Po".ii auf jeder der vier Membranen dem Druck P1 bzw. P$ entgegenwirkt.The inner membrane chambers of the two adjusting devices 9, 10 of the inflow valve 7 and the outer membrane chambers of the two adjusting devices 11, 12 of the overflow valve 8 are connected to one another by a further control line 15 in which the desired static pressure Poson is maintained by an auxiliary device not shown here will. This connection takes place in such a way that the pressure Po ".ii on each of the four membranes counteracts the pressure P1 or P $.

Die Erzeugung des Ruhedruckes Posoil in der Steuerleitung 15 kann durch bekannte Mittel erfolgen und ist für die Erfindung nicht von Bedeutung.The generation of the static pressure Posoil in the control line 15 can done by known means and is not relevant to the invention.

Beispielsweise kann als Steuermittel Druckluft verwendet werden, die in einem Kompressor erzeugt oder einer Flasche entnommen wird. Man kann auch Wasser aus dem Kreislauf, beispielsweise am Punkt P1, entnehmen und seinen Druck in einer geeigneten Druckregeleinrichtung auf den gewünschten Ruhedruck Pogoii herabsetzen oder irgendein anderes geeignetes Steuermittel verwenden.For example, compressed air can be used as the control means generated in a compressor or taken from a bottle. You can also use water from the circuit, for example at point P1, and its pressure in a Reduce suitable pressure control device to the desired resting pressure Pogoii or use any other suitable control means.

Wenn im einfachsten Falle die Aufgabe gestellt ist, die verfügbare Druckdifferenz zur Hälfte druckerhöhend und zur Hälfte drucksenkend zum Ruhedruck wirken zu lassen, sind die Membranen 9 und 10 einerseits, 11 und 12 andererseits gleich groß auszuführen. Durch jedes der beiden Membranpaare 9 und 10, 11 und 12 erfolgt dann ein Vergleich der Drücke P1 und P2 mit dem gewünschten Ruhedruck Po, derart, daß bei Vorliegen der gewünschten Druckverteilung das Steuersystem kraftlos wird.If, in the simplest case, the task is to let the available pressure difference act half pressure-increasing and half pressure-lowering to the idle pressure, the membranes 9 and 10 on the one hand, 11 and 12 on the other hand are to be made the same size. Through each of the two pairs of diaphragms 9 and 10, 11 and 12 , a comparison of the pressures P1 and P2 with the desired static pressure Po takes place in such a way that the desired pressure distribution is present the tax system becomes powerless.

Steigen die Drücke P1 und P2 an, was gleichbedeutend mit einem Anstieg der gedachten Ist-Ruhedrucklinie Po über den als Steuerdruck vorgegebenen Soll-Ruhedruck Poeon ist, dann schließt das Einströmventil 7 und versperrt dem von der Pumpe 6 geförderten Wasser den Weg in die Anlage, während gleichzeitig das Oberströmventil8 öffnet und Wasser aus der Anlage austreten läßt.If the pressures P1 and P2 rise, which is equivalent to an increase the imaginary actual idle pressure line Po via the set idle pressure specified as the control pressure Poeon is, then the inflow valve 7 closes and blocks that of the pump 6 pumped water makes its way into the system, while at the same time the overflow valve8 opens and lets water escape from the system.

Sinken die Drücke P1 und P2 ab, was gleichbedeutend mit einem Absinken der gedachten Ist-Ruhedrucklinie Po unter den als Steuerdruck vorgegebenen Soll-Ruhedruck Poson ist, dann öffnet das Einströmventil 7 und läßt Wasser in die Anlage eintreten, während gleichzeitig das Überströmventil8 schließt und ein Abfließen von Wasser aus der Anlage verhindert.If the pressures P1 and P2 drop, which is equivalent to a drop in the imaginary actual idle pressure line Po below the set idle pressure Poson as the control pressure, the inlet valve 7 opens and allows water to enter the system, while the overflow valve 8 closes and closes at the same time Prevents water from flowing out of the system.

Wenn, wie dieses vorzugsweise bei ausgedehnten Heiznetzen größerer Fernheizwerke der Fall ist, bei denen die Rücklaufleitung einen größeren Querschnitt als die Vorlaufleitung hat, die Aufgabe gestellt ist, einen größeren Anteil a der verfügbaren Druckdifferenz Ap druckerhöhend zum Ruhedruck und einen kleineren Anteil (1-a) der Druckdifferenz,lp drucksenkend zum Ruhedruck einzusetzen, so läßt sich dieses durch unterschiedliche Auslegung der Membranflächen erreichen. Dieser allgemeinere Fall ist in der Figur dargestellt. Lie gesamte Membranfläche F eines jeden der beiden steuernden Membranpaare 9 und 10, 11 und 12 ist dann so auf die beiden Membranen aufgeteilt, daß die mit dem Druck P, beaufschlagten Flächen 9, 11 jeweils (1-a) - F und die mit dem Druck P, beaufschlagten Flächen a - F betragen. Der Regelvorgang verläuft dann analog der obigen Beschreibung, das Steuersystem wird bei der gewünschten Druckverteilung Po =(1-a)-P,+a-P2 kraftlos. Es ist natürlich auch möglich, die Verbindungsleitungen der Ventile 7 und 8 an verschiedenen Stellen in die Anlage einzuführen. Es ist ferner möglich, die Membransysteme unter Zwischenschaltung von beispielsweise mechanisch, hydraulisch oder elektrisch arbeitenden Übertragungsgliedern mit den zu steuernden Ventilen zu verbinden. Dadurch können auch beim Einsatz kleiner Steuermembranen hohe Drücke sicher beherrscht werden. Statt der Membranen können auch gleitend in Zylindern angeordnete Steuerkolben eingesetzt werden.If, as is preferably the case with extensive heating networks of larger district heating plants, in which the return line has a larger cross-section than the supply line, the task is to increase a larger proportion a of the available pressure difference Ap pressure-increasing to the idle pressure and a smaller proportion (1-a ) to use the pressure difference, lp lowering pressure than the idle pressure, this can be achieved by different design of the membrane surfaces. This more general case is shown in the figure. Lie total membrane area F of each of the two controlling membrane pairs 9 and 10, 11 and 12 is then divided between the two membranes so that the areas 9, 11 acted upon by the pressure P, (1-a) - F and those with the Pressure P, acted upon surfaces a - F amount. The control process then proceeds analogously to the description above, the control system becomes powerless with the desired pressure distribution Po = (1-a) -P, + a-P2. It is of course also possible to introduce the connecting lines of the valves 7 and 8 into the system at different points. It is also possible to connect the membrane systems to the valves to be controlled with the interposition of, for example, mechanically, hydraulically or electrically operating transmission elements. As a result, high pressures can be safely controlled even when using small control diaphragms. Instead of the diaphragms, control pistons arranged in cylinders can also be used.

Claims

Claim: Device for maintaining a static pressure in a pump heating system, in particular a pump remote heating system, characterized in that a pressure maintenance system connected at any point in the heat transfer circuit has an overflow line with an overflow valve (8) and an inflow line with a feed pump (6) and an inflow valve (7 ), wherein the overflow and the inflow line are still connected to a heat transfer tank, and that the two valves (7, 8) are controlled by two adjusting devices (9, 10, 11, 12) connected in series, each equipped with two membrane chambers, whose outer membrane chambers assigned to the outflow valve (8) are connected to one another and to the inner, also interconnected membrane chambers of the inflow valve (7) and are under the static pressure, and the inner ones that are connected to the outer membrane chamber of the outer adjusting device of the inflow valve (7) e The diaphragm chamber of the outer adjusting device (12) of the discharge valve (8) is acted upon by the pressure (P2) in the suction area of the circulating pump (1) and the inner diaphragm chamber of the inner adjusting device (11) of the outflow valve (8) with the outer diaphragm chamber of the inner adjusting device ( 9) of the inflow valve (7) is connected and has the pressure (P1) in the outflow area of the circulation pump.