SU1273892A1 - Система регулировани температуры воды в теплосети - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области автоматизации тепловых процессов и может быть использовано дл  регулировани  температуры в сетл централизованного теплоснабжени . Целью изобретени   вл етс  повьппение эконо ии энергии. Система регулировани  температуры воды в теплосети содержит вод ной подогреватель 1, мембранный исполнительный механизм 2, два реле 3 и 4 температуры. Механизм 2 состоит из корпуса 5 с крышкой 6, мембраны 7, тарелки 8, седла 9. Полость 10 присоединена с помощью импульсной линии 11 к выходному трубопроводу 12 греющей воды за подогревателем . Полость 10 механизма 2 присоединена с помощью импульсной лис нии через дроссель 13 к выходному трубопроводу греющей воды после ис (О , полнительного механизма. На импульсС ной линии 11 расположены клапаны реле-3 и 4. Реле 4 содержит выход

Description

ной клапан в клапанной коробке 16. Реле 4 температуры установлено на выходной части корпуса подогревател  2 со стороны контура греющей воды . Чувствительный элемент этого реле находитс  вблизи от теплообменной поверхности подогревател  17. 1 ил.

Изобретение относитс  к автоматизации тепловых процессов и может быть использовано дл  регулировани  температуры в сети централизованного теплоснабжени .

Цель изобретени  - повышение экономии энергии.

На чертеже показана схема предлагаемой системы.

Систему регулировани  температуры воды в теплосети состоит из вод ного подогревател  1 несмешивающего типа (например, конструкции труба в трубе ), мембранного исполнительного механизма 2, первого.3 и второго 4 реле температуры. Ме бранный. нспол:нительный механизм содержит корпус 5 вентильного типа, закрытый крышкой 6. Между корпусом и крышкой зажата гибка  мембрана 7, на жестком центре которой с помощью штока закреплена тарелка 8, образующа  затвор (регулирующий орган) совместно с седлом 9 корпуса, Надмембранна  полость 10 исполнительного механизма 2 присоединена с помощью импульсной линии 11 к выходному трубопроводу 12 греющей воды за подогревателем (по . ходу воды) перед исполнительным механизмом . Надмембранна  полость 10 исполнительного механизма 2 присоединена с помощью импульсной линии через дроссель 13 к выходному трубопроводу греющей воды после исполнительного механизма. На импульсной линии 11 последовательно расположены выходные клапаны реле 3 и 4. Выходной клапан реле 3 расположен внутри клапанной коробки 14, с которой жестко скреплен чехол чувствительного злементв этого реле, погруженнь1й внутрь выходного трубопровода контура подогреваемой воды 15 на рассто нии от подогревател , достаточном дл  .получени  представительного замера температуры подогреваемой воды - регулируемой величины (обычно на рассто нии не менее 10 диаметров трубопровода). Реле 4 температуры содержит выходной клапан в клапанной короЬке 16 и установлено на выходной части корпуса подогревател  со стороны контура греющей воды. Чувствительный элeмeнt этого реле оказываетс  в непосредственной близости от теплообменной поверхности 17 подогревггтел . Реле 3 и 4 по принципу действи  :-могут быть аналогичны (например, с дилатометрическим чувствительным элементом ) ., Конструктивные отличи  реле 4 от реле 3 св заны с его установкой и назначением (узел креплени , длина чувствительного элемента). Вход воды из водопровода в контур подогреваемой воды подогревател  осуществл ет-с  по трубе 18 (выход по трубе 15). Вход из сети в контур греющей воды подогревател  осуществл етс  по трубе 19, а выход, по трубе 20. Направление движени  греющей воды в устройстве показано стрелками 21, а подогреваемой воды - стрелками 22.

Работа устройства состоит в следующем .

Выходные клапаны реле 3 и 4 температуры открыты, когда температура воды, омывакнцей их чувствительные элементы, ниже заданного значени , устанавливаемого при их настройке. Реле 3, измер ющее температуру регулируемой величины гор чей воды, поступающей к потребителю, настраиваетс  в соответствии с требовани ми потребител  (обычно 60 С дл  бытовых

.целей). Реле 4 целесообразно настраивать на температуру, близкую к минимальной температуре подающей магистрали теплосети (т.е. пор дка дл  температурного графика сети 15070 с). Таким образом, при первоначальном пуске подогревател , когда. он холодный, выходные клапаны обоих реле 3 и 4 открыты. Поэтому вода бесперп тственно поступает по линии 11 в надмембранную полость исполнительного механизма 2. Лини  11 и клапана реле 3 и 4 выбираютс  такими по проходному сечению, чтобы это сечение многократно превышало сечени  отверсти  дроссел  13 (например, .внутренний диаметр линии 5 мм, а отверстие дроссел  0,5 мм, соотношение проходных сечений 1:100), При этом давление в надмембранной полости 10 незначительно меньше (на 2-3%), чем давление под этой мембраной. Поскольку при этом результирующее усилие на мембране 7 от действи  давлений резко падает, то под действием направленных вниз веса подвижной системы и усили  от максимального перепада давлений на тарелке 8, который имеет мес то в состо нии закрыти  затвора и равен разности давлений между подающей и обратной магистрал ми теплосети подвижна  система исполнительного ме ханизма 2 передвигаетс  вниз, тарелка 8 отходит от седла 9. Открываетс  проход дл  движени  греющей воды. Гор ча  вода из подающей линии сети по трубе 19 поступает в подогреватель и выходит по трубе 20. Это приводит к нагреву воды, проход щей по контуру подогреваемой воды и поступающей к потребителю по трубе 15. В определенный момент температура воды, омывающей чувствительный элемент реле 3, превьщгает на величину нечувствительности задание и выходной клапан реле 3 закрываетс . Вода прекращает поступать из участка трубопровода 12 по импульсной линии 11 в надмембранную полость исполнительного механизма. В этом случае давление в надмембранной полости устанавливаетс  равным давлению в выходной трубе 20 благодар  посто нно, действующему соединению по импульсной линии с дросселем 13.

Поскольку затвор 8 и 9 имеет существенное сопротивление, давление до него , т.е. на входе в исполнительный механизм 2, больше, чем на выходе. Входное давление действует на мембрану 7 по всей эффективной площади мембраны вверх и, преодолева  силу т жести подвижных элементов, поднимает мембрану 7, а вместе с ней поднимаетс  тарелка 8, закрыва  проход воды. По мере закрыти  затвора (регулирующего органа) перепад давлени  на нем, т.е. между входом и выходом мембранного механизма -2, возрастает , что ускор ет процесс закрыти  до полного перекрыти  движени  греющей воды. В положении закрыти  перепад на затворе, т.е. между вход и выходом мембранного исполнительного механизма 2, равен перепаду далений между подающей и обратной лини ми сети теплоснабжени  (как правило , больше 100 кПа), что обеспечивает надежность переходного процесс закрыти  и герметичность запирани  проходного сечени  (за счет значительного усили  на мембране 7, направленного вверх) . Когда мембран-ный исполнительный механизм закрыт, движение греющей воды из теплосети через подогреватель прекращаетс . Поскольку потребитель продолжает потребление гор чей воды, необходимое дл  ее подогрева, тепло может быть получено за счет тетоемкости сетевой воды, наход щейс  в подогревателе , и теплоемкости металла подогревател . Так как нет притока теплоI

вой энергии извне, через определенное врем  начинает падать температура подогреваемой воды. Когда это падение превьнпает величину нечувствительности реле 3, последнее открывает свой клапан. Клапан реле 4 в течение всего указанного периода остаетс  открытым, поскольку при наличии водоразбора (и автоматического регулировани  температуры воды, поступающей к потребителю) температура охлажденной воды, выход щей из контура греющей воды нагревател , не может подн тьс  вьпие выбранной настройки реле 4. Выбором зоны нечувствительности реле 3 (дифференциала ) можно обеспечить приемлемый режим по точности поддержани  температуры гор чей воды у потребител  и частоте переключений Опытные испытани  показали, что при дифференциале реле 35с потребитель практи- чески не ощущает колебани  температуры гор чей воды. Это св зано с больщой теплоемкостью системы подающих и распределительных трубопр.оводов сети и у потребител . Следует отметить, что путем установки пружины , воздействующей на тарелку 8, устройство может быть переведено в пропорциональный режим работы. Чтобы реле 3 обеспечивало предст1авительное 5 измерение, т.е. измер ло действител ную температуру воды, подающейс  к потребителю, необходимо установить его на определенном рассто нии от выхода нагреваемой воды из подогрев тел  (обычно это 10-20 диаметров трубы, на которой реле-З установлено ) . При этом обеспечиваетс  хороше перемешивание отдельных струй, выхо д щих из подогревател . Рассмотрим работу предлагаемого устройства, когда потребитель прекращает разбор гор чей веды на длительное врем , например ночью. При этом температура воды в месте установки реле 3 постепенно падает и оно открывает свой выходной клапан, тем самым дает разрешение на пропус греющей воды через подогреватель. Однако поскольку отбора тепла в. подогревателе нет, греюща  вода выходит из подогревател  с высокой температурой , близкой к начальной, т.е с Температурой подающей линии- сети, с которой вода поступает по тр.уб 19. Температура воды в подающей магисгтрали сети теплоснабжени  на всех режимах больше , поэтому реле 4 настроенное на эту температуру, сра батывает и закрывает свой выходной клапан. В этом случае, хот  выходно клапан реле 3 открыт, подача команд ного импульса по линии 11 в надмембранную полость исполнительного механизма прекращаетс , что приводит прекращению прохода греющей воды через подогреватель. G этого момента начинаетс  охлаждение воды, наход щейс  в подогревателе. Процесс этот медленный, поскольку водоразбо ра нет, подогреватель обладает достаточно большой тепловой аккумули )ующей способностью, а потери в. окружающую среду благодар  тепловой изол ции поверхности подогревател  и присоединенных к нему трубопроводов снижены. Когда в результате ука занного медленного процесса охлажде ни  уровень температуры воды, окружающей чувствительньш элемент реле 4, достигнет значени  его настройки температурное реле 4 сработает и от кроет свой выходной клапан. Посколь . ку выходной клапан реле 3 остаетс  во врем  указанного процесса открытым (вода, окружающа  его чувствительный элемент, охладилась) вода по импульсной линии 11, пройд  оба 926 открытых клапана реле 3 и реле 4, беспреп тственйо поступает в надмембранную полость исполнительного механизма 2. Последний открывает свой затвор и начинаетс  пропуск греющей воды через подогреватель. В данном случае нагрев в противовес охлаждению происходит очень быстро (в течение нескольких дес тков секунд), поскольку поток греющей воды рассчитан на нагрев номинального количества воды дл  потребител , а отбора подогреваемой воды нет. В результате охладивша с  вода из контура греющей воды подогревател  вытесн етс , на выходе потока греющей воды из подогревател  в выходной полости его, где установлен чувствительный элемент реле 4, температура воды быстро возрастает; Реле 4 вновь закрывает свой выходной клапан5 т.е. вьщает команду на прекращение пропуска греющей воды через потребитель. Таким образом , рассмотренный режим (при отсутствии водоразбора) будет колебательным , состо щим из чередующихс  кратковременных скачков роста температуры , когда греюща  вода проходит из сети через подогреватель (дес тки секунд), и относительно длительных периодов охлаждени , когда прохода греющей воды из сети нет (дес тки минут). Такой режим практически мо .жет рассматриватьс  как полное пре ,кращение пропуска греющей воды при прекращении водоразбора. Рассмотрим работу предлагаемого устройства, когда возобновл етс  водоразбор. .В этом случае по контуру подогреваемой воды начинает дй11гатьс  холодна  вода, поступающа  по трубе 18 из водопровода (или другого источника). Поскольку чувствительный элемент реле 4, установленный в выходной полости корпуса подогревател , оказываетс  в непосредственной близости от проход щих здесь труб теплообменной поверхности 17 (внутри которых начинает двигатьс  холодна  вода),-т.е. вблизи контура нагреваемой воды, а направленного движени  греющей воды в этот первоначальный момент (когда началс  водоразбор подогреваемой воды) еще нет, то в результате естественной конвекции вода в окружающем чувствительньй элемент реле 3 объеме быстро доохлаждаетс . Реле 4 срабатывает ир этом

на открытие своего клапана, тем са мым разрешает поступление греющей воды в подогреватель (клапан реле 3 был до этого открыт). Начина  с этого момента, происход т повторные отключени  греющей воды по команде реле 4, поскольку греюща  вода, до того как попасть в ту выходную по- лость подогревател , где расположен чувствительный элемент реле 4, будет охлаждена за счет подогрева потока воды, поступающей к потребителю (вли ние теплопередачи за счет местной конвекции от участка близко расположенных труб на чувствительный элемент реле 4 при наличии организованного потока греющей воды в данном случае пренебрежимо мало). Рассмотрим более подробно выбор настройки температурного реле 4. В соответствии с наиболее распространенным в нашей стране графиком работы сети централизованного теплоснабжени  вода подаетс  к потребителю с температурой 150-70 СВ зависимости от температуры наружного воздуха дл  систе с общей подачей тепла на отопление и гор чее водоснабжение. Поэтому настройку реле 4, рассчитанную на рабо ,ту в течение всего отопг1тельного сезона , целесообразно установить на уровне 70 С. Настроенное таким образом реле 4 будет не только предотвращать пропуски греющей воды при длительном прекращении водоразбора, но и в случа х, когда подогреватель неисправен или сильно засорены теплообменные поверхности (поскольку реле 5 4 реагирует на по вление недопустимо высокой температуры на выходе греющей воды из подогревател ).

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   ,1 Система регулировани  температуры йоды в теплосети, содержаща  вод ной подогреватель, первое реле температуры , установленное на выходном трубопроводе.контура нагреваемой воды подогревател , мембранный исполнительный механизм, установленный на выходном трубопроводе контура греющей воды подогревател , отличающа с  тем, что, с целью повы-; щени  экономии энергии системы, она содержит второе реле температуры, установленное на выходном трубопроводе контура греющей воды,.а выходные клапаны первого и второго реле расположены последовательно на импульсной линии, соедин ющей трубопровод за подогревателем перед мембранным исполнительным механизмом с надмембранной полостью, соединенной импульсной линией с трубопроводом на выходе мембранного исполнительного механизма через дроссель.