DE3132554C2 - Method for operating a network acted upon by a fluid under pressure, in particular a district heating network and arrangement for carrying out the method - Google Patents

Method for operating a network acted upon by a fluid under pressure, in particular a district heating network and arrangement for carrying out the method

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DE3132554C2 DE19813132554 DE3132554A DE3132554C2 DE 3132554 C2 DE3132554 C2 DE 3132554C2 DE 19813132554 DE19813132554 DE 19813132554 DE 3132554 A DE3132554 A DE 3132554A DE 3132554 C2 DE3132554 C2 DE 3132554C2
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Abstract

Bisher wurden in mit Strömungsmittel beaufschlagten Netzen Druckhaltepumpen eingesetzt, die mit konstanter Förderleistung während der Betriebszeit des Netzes arbeiten, obwohl Lastschwankungen im Netz auftreten. Überströmventile sind den Druckhaltepumpen zugeordnet, die den im nicht erforderlichen Maße aufgebauten Druck sofort wieder abbauen, damit das Netz nicht mit einem zu hohen Druck beaufschlagt wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Förderleistung der Druckhaltepumpe (8) und der Schaltzustand des Überströmventils (13) entsprechend dem einzuhaltenden Druck geregelt werden derart, daß das Überströmventil erst öffnet, wenn die Förderleistung der Druckhaltepumpe auf Null heruntergeregelt ist. Auf diese Weise wird zur Druckhaltung im Netz nicht unnötig Energie verbraucht. r Gasdruck über der Verbindungsstelle solange gehalten wird, bis das Innere derSo far, in networks acted upon by fluid, pressure maintenance pumps have been used, which work with a constant delivery rate during the operating time of the network, although load fluctuations occur in the network. Overflow valves are assigned to the pressure maintenance pumps, which immediately reduce the pressure that has built up to the extent that is not required so that the network is not subjected to excessive pressure. According to the invention it is provided that the delivery rate of the pressure maintenance pump (8) and the switching state of the overflow valve (13) are regulated according to the pressure to be maintained in such a way that the overflow valve only opens when the delivery rate of the pressure maintenance pump is reduced to zero. In this way, energy is not used unnecessarily to maintain pressure in the network. r gas pressure over the connection point is maintained until the inside of the

Description

5555

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des vorstehenden Anspruches 1.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 above.

In Fernwärmenetzen wird neben den Umwälzpumpen, die das Fernwärmemedium in dem Netz umwälzen, mindestens eine Druckhaltepumpe eingesetzt. Die Druckhaltepumpe läuft ganzjährig mit konstanter Drehzahl mit. Normalerweise werden Druckhaltepumpen von Drehstrommotoren 380 V konstanter Drehzahl angetrieben. Um den Betrieb mit konstanter Drehzahl zu ermöglichen, sind Überströmeinrichtungen vorgesehen, die bei Druckanstieg im Netz dafür sorgen, daß das Femwärmemedium, vorzugsweise Wasser, in einen Speicherbehälter abströmen kann.In district heating networks, in addition to the circulation pumps that circulate the district heating medium in the network, at least one pressure maintenance pump is used. The pressure maintenance pump runs all year round with a constant Speed with. Normally, three-phase AC motors are operated with 380 V constant speed pressure maintenance pumps driven. To enable operation at constant speed, overflow devices are provided, which ensure that the remote heating medium, preferably water, in a Storage tank can flow off.

Derartige Diuckhaltepumpen werden auch in anderen mit einem Strömungsmittel unter Druck beaufschlagten Netzen eingesetzt, wie z. B. Netzen zum Löschen von Bränden.Such pressure maintenance pumps are also used in others used with a fluid pressurized networks such. B. nets for deletion of fires.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, bei dem die Vernichtung von überschüssiger Energie infolge konstanter Förderleistung der Oruckhaltepumpe vermieden wird.It is the object of the invention to provide a method in which the destruction of excess Energy as a result of the constant delivery rate of the pressure holding pump is avoided.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Förderleistung der Druckhaltepumpe und der Schaltzustand des Überströmventils entsprechend dem einzuhaltenden Druck geregelt werden derart, daß das Überströmventil erst öffnet, wenn die Förderleistung der Druckhaltepumpe auf Null heruntergeregelt ist.This object is achieved in that the delivery rate of the pressure maintenance pump and the switching status of the overflow valve are regulated in accordance with the pressure to be maintained in such a way that the overflow valve only opens when the delivery rate of the pressure maintenance pump has been reduced to zero.

Durch die Regelung der Förderleistung der Druckhaltepumpe, die vorzugsweise eine Drehzahlregelung eines Drehstrommotors ist, wird bei Betrieb des Netzes die Laufzeit reduziert und entsprechend der Energieverbrauch verringert. Versuche mit einer Drehzahlregelung der Druckhaltepumpe in einem Femwärmenetz haben gezeigt, daß zur Stabilisierung des erforderlichen Netzdruckes nur ca. 20% der bisherigen Laufzeit erforderlich sind, d. h, daß bei dem bisherigen Betrieb während 80% der Laufzeit eine Rückführung des Netzwassers in den das Netzw .rsser bevoratenden Speisewasserbehälter erfolgte.By regulating the delivery rate of the pressure maintenance pump, which is preferably a speed control of a three-phase motor, the running time is reduced when the network is operating and the energy consumption is reduced accordingly decreased. Experiments with speed control of the pressure maintenance pump in a remote heating network have shown that only about 20% of the previous running time is required to stabilize the required network pressure are, d. This means that in the previous operation, the network water was recirculated during 80% of the running time into the feed water tank holding the mains water took place.

Die Erfindung richtet sich auch auf eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Oberbegriff des Anspruches 2. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, daß der Druckhaltepumpe ebenfalls ein auf Druckänderungen im Netz ansprechender Regler zugeschaltet ist, der bei Druckanstieg die Förderleistung der Druckpumpe auf Null verringert, ehe das Überströmventil geöffnet wird.The invention is also directed to an arrangement for carrying out the method according to the preamble of claim 2. According to the invention it is provided that the pressure maintenance pump also has a pressure change in the network responsive controller is switched on, which increases the delivery rate of the Pressure pump reduced to zero before the overflow valve is opened.

Die Unteransprüche 3 und 4 richten sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen.The subclaims 3 and 4 are directed to advantageous embodiments.

Bei einer Anordnung für den Einsatz in einem Fernwärmenetz mit einer Einrichtung zum Erwärmen des Fernwärmemediums, ζ. Β. einen Kessel mindestens einer Umwälzpumpe im Vorlauf und/oder im Rücklauf, ist es zweckmäßig, wenn dem Druckhaltepumpenregler und dem Überströmventilregler jeweils das dem Eintrittsdruck im Rücklauf entsprechende Signal, das der halben Differenz zwischen Austrittsdruck im Vorlauf und Eintrittsdruck im Rücklauf entsprechende Signal und jeweils ein Sollwert-Signal zuführbar sind, wobei die Sollwert-Signale um einen vorgegebenen Betrag verschieden sind.With an arrangement for use in a district heating network with a device for heating the district heating medium, ζ. Β. a boiler at least one Circulation pump in the flow and / or in the return, it is useful if the pressure maintenance pump controller and the overflow valve controller, the signal corresponding to the inlet pressure in the return, which the half the difference between outlet pressure in the flow and inlet pressure in the return corresponding signal and a target value signal can be supplied in each case, the target value signals by a predetermined amount are different.

Die Erfindung soll nun anhand der Figur im Zusammenhang mit einem Fernwärmenetz näher beschrieben werden, bei dem der Einsatz der Erfindung bevorzugt erfolgen soll.The invention will now be described in more detail with reference to the figure in connection with a district heating network in which the use of the invention is to be preferred.

In der Figur ist das Fernwärmenetz 1 symbolisch als geschlossene Kurve dargestellt, wobei die einzelnen Abnehmer nicht mit dargestellt worden sind. Die Kurve ist eine Druckkurve und die Höhe des Druckes ist als Ordinate aufgetragen. Die Förderhöhe der Umwälzpumpe 2 im Vorlauf und der Umwälzpumpe 3 im Rücklauf betragen hie- beispielsweise 11 bar. Zwischen den Umwälzpumpen 2 und 3 liegt ein Kessel 4. Der Förderdruck fällt bis zum Austritt des Heizwassers aus dem Heizwerk, der in der symbolischen Darstellung gemäß der Figur durch die Linie 5 gekennzeichnet ist, in vorgegebener Weise ab. Nach Austritt aus dem Heizwerk fällt der Druck im Fernwärmenetz bis zu dem vorgegebenen Mindestdruck für die Abnehmer ab. Dann erfolgt einIn the figure, the district heating network 1 is shown symbolically as a closed curve, with the individual Customers have not been represented with. The curve is a pressure curve and the amount of pressure is as Plotted on the ordinate. The delivery head of the circulation pump 2 in the flow and the circulation pump 3 in the return are here, for example, 11 bar. Between Circulation pumps 2 and 3 are located in a boiler 4. The delivery pressure drops until the heating water emerges from the Heating plant, which is identified in the symbolic representation according to the figure by the line 5, in the specified Way off. After exiting the heating plant, the pressure in the district heating network drops to the specified level Minimum pressure for customers. Then a

weiterer Druckabfall bis zum Eintritt des rücklauf enden Heizwassers in das Heizwerk und ein weiterer Druckabfall bis zum Einlaß zur Umwälzpumpe 3. Diesem Druckverlauf ist eine ideale Mitteldrucklinie 6 zugeordnet, deren Lage durch die Druckhaltung bei Betrieb des Fernwärmenetzes unter Abnahme von Wärme durch die Abnehmer lastabhängig geregelt werden soll.further pressure drop until the returning heating water enters the heating plant and a further pressure drop up to the inlet to the circulation pump 3. This pressure curve is assigned an ideal mean pressure line 6, their location by maintaining pressure when operating the district heating network with the consumption of heat the customer is to be regulated depending on the load.

Wie aus der Figur ersichtlich ist, ist das Netz zwischen Kesselaustritt 4a und Saugeinlaß 2b der Umwälzpumpe 2 mit einer Di ackhalteleitung 7 verbunden, 'n der Druckhalteleitung 7 liegt eine Druckhaltepumpe 8, die Heizwasser aus einem Speicherbehälter SB ansaugen und in das Netz 1 pumpen kann. Die Druckhaltepumpe 8 wird von einem Drehstrommotor 9 angetrieben, der z. B. ein Kurzschlußläufermotor sein kann. Der Drehstrommotor 9 wird von einem statischen Frequenzumrichter 10 erregt, der mit einem 380 V-Netz verbunden istAs can be seen from the figure, the network between the boiler outlet 4a and suction inlet 2b of the circulating pump 2 is connected to a retaining line 7, 'n the pressure-maintaining line 7 is a pressure-maintaining pump 8 which can suck in heating water from a storage tank SB and pump it into the network 1 . The pressure maintenance pump 8 is driven by a three-phase motor 9 which z. B. can be a squirrel cage motor. The three-phase motor 9 is excited by a static frequency converter 10 which is connected to a 380 V network

Zwischen der Druckhalteleitung 7 und dem Speicherbehälter SB liegt eine Überströmleitung 11, in dem ein von einem Motor 12 angetriebenes Oberströmventil 13 angeordnet ist.Between the pressure maintenance line 7 and the storage container SB there is an overflow line 11 in which an overflow valve 13 driven by a motor 12 is arranged.

Der Austriitsebene 5 ist im Vorlauf la ein Cvuckfühler 23 und im Rücklauf \b ein Druckfühler 14 zugeordnet. The outlet level 5 is assigned a pressure sensor 23 in the flow la and a pressure sensor 14 in the return \ b.

Die Ausgangssignale der Druckfühler 23 und 14 werden auf einen Meßumformer 15 geführt, an dessen Ausgang ein der Differenz Δρ zwischen Druck im Vorlauf p, und Druck im Rücklauf pr entsprechendes elektrisches Signal ansteht. Das Ausgangssignal des Druckfühlers 14 wird auf einen Meßumformer 16 geführt, an dessen Ausgang ein dem Druck pr im Rücklauf entsprechendes elektrisches Signal ansteht. Dem Ausgang des Meßumformers 15 ist ein Halbierwiderstand 17 nachgeschaitet.The output signals of the pressure sensors 23 and 14 are fed to a transducer 15, at the output of which an electrical signal corresponding to the difference Δρ between the pressure in the flow p and the pressure in the return flow p r is present. The output signal of the pressure sensor 14 is fed to a measuring transducer 16, at the output of which an electrical signal corresponding to the pressure p r is present in the return line. The output of the transducer 15 is followed by a halving resistor 17.

Die elektrischen Signale werden auf einen Druckhaitepumpenregler 18 zusammen mit dem Ausgangssignal eines Sollwert-Stellers 19 geführt. Das Ausgangssignal des Reglers 18 steuert den Frequenzumrichter 10 an. Weiterhin werden die Signale zusammen mit dem Ausgangssignal eines weiteren Sollwert-Stellers 20 auf einen Überstrom-Schaltregler 21 geführt, dessen Ausgangssignal die Erregung des Antriebsmotors 12 des Überströmventils 13 ansteuert. Der Sollwert Si9 für die Druckhaltepumpe ist um einen vorgegebenen Wert kleiner als der Sollwert S20 für das Überströmventil. Bei der in dem Beispiel gewählten Förderhöhe der Pumpen 2 und 3 von 11 bar ist es für eine zufriedenstellende Arbeitsweise der Anordnung ausreichend, wenn S19 um ca. 0,2 bar niedriger ist als, S20. Bei den Reglern wird somit ein dem Mitteldruck entsprechendes Signal, ein dem Druck im Rücklauf entsprechendes Signal und ein Sollwert-Signal zugeführt.The electrical signals are fed to a pressure pump controller 18 together with the output signal of a setpoint adjuster 19. The output signal of the controller 18 controls the frequency converter 10. Furthermore, the signals are fed together with the output signal of a further setpoint adjuster 20 to an overcurrent switching regulator 21, the output signal of which controls the excitation of the drive motor 12 of the overflow valve 13. The setpoint Si 9 for the pressure maintenance pump is smaller by a predetermined value than the setpoint S20 for the overflow valve. With the delivery head of pumps 2 and 3 of 11 bar selected in the example, it is sufficient for the arrangement to function satisfactorily if S19 is approximately 0.2 bar lower than S20. A signal corresponding to the mean pressure, a signal corresponding to the pressure in the return and a setpoint signal are thus supplied to the controllers.

Es werde davon ausgegangen, daß die Druckhaltepumpe 8 mit einer bestimmten Drehzahl läuft und das Überströmventil 13 geschlossen ist. Wenn nun die Abnehmer weniger Heizwasser aus dem Netz 1 entnehmen, steigt der Druck im Netz an; entsprechend ändern sich die den beiden Reglern zugeführten Ist-Signale Jp/2 und pr. Es werde angenommen, daß der Druckanstieg zunächst nicht zum Auslösen des Überströmschaltreglers 21 ausreicht. Der Druckanstieg bewirkt dann nur eine Ansteuerung des Frequenzumrichters 10 derart, daß die Drehzahl des Drehstrommotors 9 erniedrigt und damit die Förderleistung der Druckhaltepumpe 8 herabgesetzt wird, biIt is assumed that the pressure maintenance pump 8 runs at a certain speed and the overflow valve 13 is closed. If the consumers take less heating water from the network 1, the pressure in the network increases; The actual signals Jp / 2 and p r fed to the two controllers change accordingly. It is assumed that the pressure increase is initially insufficient to trigger the overflow switching regulator 21. The increase in pressure then only causes a control of the frequency converter 10 in such a way that the speed of the three-phase motor 9 is reduced and thus the delivery rate of the pressure maintenance pump 8 is reduced, bi

Bei weiterem Druckanstieg im Netz 1 wird die Druckhaltepumpe 8 schließlich abgeschaltet. Bei einem noch weitergehenden Druckfti-jtieg, der der Sollwert-Differenz 5m — S\% zwischen den beiden Reglern entspricht, wird durch den Überströmschaltregler 21 der Motor 12 des Überströmventils 13 erregt und das Ventil geöffnet, so daß ein Druckabbau über die Überströmleitung 11 erfolgen kann. Wenn eine zum Abbau des durch den Sollwert-Steiler 20 vorgegebenen Drucks ausreichende Heizwassermenge in den Speisewasserbehälter SB abgeflossen ist, entregt der Überstromschaltregler 21 den Motor 12.If the pressure in the network 1 continues to rise, the pressure maintenance pump 8 is finally switched off. In the event of a further increase in pressure, which corresponds to the setpoint difference 5m - S \% between the two controllers, the motor 12 of the overflow valve 13 is excited by the overflow switch controller 21 and the valve is opened, so that the pressure is reduced via the overflow line 11 can. When an amount of heating water sufficient to reduce the pressure specified by the setpoint regulator 20 has flowed into the feed water tank SB , the overcurrent switching regulator 21 de-excites the motor 12.

Wenn die Abnehmer nunmehr erneut Heizwasser aus dem Netz 1 entnehmen, fällt der Druck. Das Überströmventil 13 bleibt geschlossen und die Druckhaltepumpe läuft an und arbeitet mit einer Drehzahl weiter, die den Netzdruck auf einen Wert hält der der aus dem Netz angeforderten Wärmemenge entspricht Durch die Differenz zwischen den beiden Sollwerten Sx und S19 wird sichergestellt, daß Druckhaltepumpe 8 und Überströmventil 13 nicht gleichzeitig erregt werden. Insgesamt stellt die Anordnung sicher, daß die Druckhaltepumpe immer nur dann arbeitet, wenn zur Halterung des sich jeweils erforderlichen Betriebsdrucke'. Wasser aus dem Behälter SB entnommen werden muii, d. h. sie arbeitet nicht wenn bei dem erforderlichen Netzüruck ein Betrieb der Pumpe nur zu einer Kreisförderung von Heizwasser in dem System Speisewasserbehälter SB, D.-uckhaltepumoe 8 und Überströmventil 13 führen würde, wie dies bei den bekannten Anordnungen der Fall ist.If the consumers now draw heating water from the network 1 again, the pressure drops. The overflow valve 13 remains closed and the pressure maintenance pump starts up and continues to work at a speed that keeps the network pressure at a value that corresponds to the amount of heat requested from the network. The difference between the two setpoints Sx and S19 ensures that the pressure maintenance pump 8 and overflow valve 13 cannot be excited at the same time. Overall, the arrangement ensures that the pressure maintenance pump only works when the required operating pressure is maintained. Water must be taken from the tank SB , ie it does not work if, with the required network return, operation of the pump would only lead to a circulating delivery of heating water in the system feed water tank SB, D.-uckhaltepumoe 8 and overflow valve 13, as is the case with the known ones Arrangements is the case.

Die Regelung stellt sicher, daß das Netz keinem Überdruck ausgesetzt wird und daß der Druck nicht so weit absinkt, daß Dampfbildung im Netz erfolgt.The regulation ensures that the network is not exposed to overpressure and that the pressure is not so drops far enough for steam to form in the network.

Der Vollständigkeit halber ist in der Figur links eine weitere Ordinate eingetragen, die der geodätischen Höhe zugeordnet ist, die natürlich bei Betrieb eines Fernwärmenetzes zu berücksichtigen ist. Die geodätische Höhe wird üblicherweise in m ü. NN (Meter über Normalnull) gemessen.For the sake of completeness, there is one in the figure on the left another ordinate is entered, which is assigned to the geodetic height, which of course when operating a district heating network is to be considered. The geodetic height is usually in m above sea level. NN (meters above sea level) measured.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Betrieb eines mit einem Strömungsmittel unter Druck beaufschlagten Netzes, insbesondere Fernwärmenetzes, in dem das Strömungsmittel von mindestens einer Förderpumpe gefördert und das zum Halten eines Drucks von mindestens einer Druckhaltepumpe gespeist wird und über mindestens ein Überströmventil in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Druck entlastet werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der Druckhaltepumpe und der Schaltzustand des Oberströmventils entsprechend dem einzuhaltenden Drück geregelt werden derart, daß das Oberströmventil erst öffnet, wenn die Förderleistung der Druckhaltepumpe auf Null heruntergeregelt ist.1. A method for operating a network acted upon by a fluid under pressure, in particular district heating network in which the fluid is conveyed by at least one feed pump and that is fed to maintain a pressure from at least one pressure maintaining pump, and be relieved via at least one overflow valve depending on a predetermined pressure can, characterized in that the delivery rate of the pressure maintenance pump and the The switching status of the overflow valve can be regulated according to the pressure to be maintained in such a way that that the overflow valve only opens when the delivery rate the pressure maintenance pump is regulated down to zero. 2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspnaih 1, mit mindestens einer Förderpumpe, einer zwischen einem Strömiiigsmitteibehäker und dem Netz liegenden Druckhaltepumpe, mindestens einem Überströmventil zwischen Strömungsmittelbehälter und Netz und mindestens einem auf Druckänderungen im Netz ansprechenden Reglers für das Überströmventil, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckhaltepumpe (8) ebenfalls ein auf Druckänderungen im Netz ansprechender Regler (18) zugeordnet ist, der bei Druckanstieg die Förderleistung der Druckhaltepumpe auf Null verringert, ehe das Überströmventil (11) geöffnet wird.2. Arrangement for carrying out the method according to Anspnaih 1, with at least one feed pump, one between a fluid carrier and the pressure maintenance pump located in the network, at least one overflow valve between the fluid container and network and at least one regulator responsive to pressure changes in the network for the overflow valve, characterized in that that the pressure maintenance pump (8) is also a regulator which responds to pressure changes in the network (18), which reduces the delivery rate of the pressure maintenance pump to zero when the pressure rises, before the overflow valve (11) is opened. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucfchaltef>dmpenmotor (9) ein Drehstrommotor ist, der an einen Frequenzumrichter (10) angeschlossen ist, der seinerseits mit dem der Druckhaltepumpe zugeordneten Regier (18) verbunden ist.3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the Drucfchaltef> dmpenmotor (9) Three-phase motor is connected to a frequency converter (10), which in turn is connected to the Pressure maintenance pump assigned Regier (18) is connected. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzumrichter ein statischer Frequenzumrichter ist.4. Arrangement according to claim 3, characterized in that that the frequency converter is a static frequency converter. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4 mit einer Einrichtung zum Erwärmen des Fernwärmemediums, mindestens einer Umwälzpumpe im Vorlauf und/oder im Rücklauf, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckhaltepumpenregler(18)und dem Überströmventilregler (21) jeweils das dem Eintrittsdruck im Rücklauf (pr) entsprechende Signal, das der halben Differenz zwischen dem Austrittsdruck im Vorlauf (py) und dem Eintrittsdruck im Rücklauf (pr) entsprechende Signal und jeweils ein Sollwert-Signal (Sw, S20) zuführbar sind, wobei die Sollwert-Signale um einen vorgegebenen Betrag (S20 — S19) verschieden sind.5. Arrangement according to one of claims 2 to 4 with a device for heating the district heating medium, at least one circulating pump in the flow and / or in the return, characterized in that the pressure maintenance pump regulator (18) and the overflow valve regulator (21) each correspond to the inlet pressure in the return (pr) corresponding signal, the half the difference between the outlet pressure in the flow (p y ) and the inlet pressure in the return (pr) corresponding signal and each a setpoint signal (Sw, S20) can be supplied, the setpoint signals by one predetermined amount (S20 - S19) are different.
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