SU1676512A1 - Способ теплоснабжени тепличного комбината и система дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к сельскохоз йственному строительству - к области тепло- снабжени различных народнохоз йственных объектов, в частности теплиц тепличного комбината от водогрейной котельной. Цель изобретени  - оптимизаци  процесса регулировани  температурного режима теплиц тепличного комбината. После по влени  температурной волны в подающем магистральном тру- оопроводе 4 из-за изменений нагрузки теплиц 3 тепличного комбината и перехода на требуемую в соответствии с новой нагрузкой производительность источника теплоснабжени  осуществл етс  изменение расхода теплоносител . Причем изменение расхода осуществл етс  через врем , равное времени прохода температурной волны от источника теплоснабжени  до регистров 2 обогрева теплиц 3, а направление и характер изменени  расхода выбираютс  такими, чтобы скомпенсировать вли ние температурной волны на мощность регистров 2 обогрева теплиц 3. а следовательно, и на их температурный режим. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. С/1 с

Description

Изобретение относится к сельскому хозяйству и строительству, в частности к теплоснабжению объектов различного народнохозяйственного назначения, а именно теплиц тепличного комбината.

Целью изобретения является оптимизация процесса регулирования температурного режима теплиц тепличного комбината.

На чертеже предоставлена функциональная схема системы теплоснабжения тепличного комбината.

Способ теплоснабжения тепличного комбината предусматривает, что изменения температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе из-за изменений нагрузки теплиц тепличного комбината компенсируются противоположными по значению и равными по степени изменения мощности регистров обогрева теплиц изменениями расхода теплоносителя через время, равное времени прохождения температурной волны от источника теплоснабжения до регистров обогрева теплиц тепличного комбината.

Способ теплоснабжения тепличного комбината осуществляют следующим образом.

После появления температурной волны в подающем магистральном трубопроводе из-за изменений нагрузки теплиц тепличного комбината и перехода автоматически или вручную на требуемую в соответствии с новой нагрузкой производительность источника теплоснабжения осуществляется изменением расхода теплоносителя. Причем изменение расхода осуществляется через время, равное времени прохода температурной волны от источника теплоснабжения до регистров обогрева теплиц, а направление и характер изменения расхода выбираются такими, чтобы скомпенсировать влияние температурной волны на мощность регистров обогрева теплиц, а следовательно, и на их температурный режим.

Например, потребовалось повысить температуру воздуха в теплицах. Это приводит к увеличению расхода теплоносителя, что в свою очередь вызывает понижение ее температуры в подающем магистральном трубопроводе за источником теплоснабжения, поскольку его производительность на данный момент осталась прежней.

Понижение температуры против определяемой метеофакторами вызывает работу регуляторов нагрузки теплогенерирующих установок, в частности котлов, которые, увеличив расход топлива, возвращают температуру теплоносителя на прежний уровень, Но поскольку переходной процесс длится определенное время, в подающем магистральном трубопроводе появляется волна (провал температуры), и когда она дойдет до регистров обогрева теплицы, то начинает уменьшать их мощность. Источник теплоснабжения путем увеличения перепада давления между магистральными трубопроводами увеличивает расход теплоносителя через регистры обогрева (увеличение расхода при изменении перепада давления происходит безынерционно). Причем увеличение расхода осуществляется такими темпами и на такое время, чтобы, с Сдной стороны, полностью скомпенсировать уменьшение мощности регистров обогрева теплиц от провала температуры, а с другой стороны, поддержать на прежнем уровне температуру теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе, т.е. увеличение расхода должно сопровождаться синхронным увеличением производительности источника теплоснабжения.

Система теплоснабжения тепличного комбината содержит узлы 1 регулирования мощности регистров 2 обогрева теплиц 3 (для примера показаны две теплицы), подсоединенных к этим узлам посредством подающих 4 и отводящих 5 магистральных трубопроводов, котельную, включающую в себя котел 6 с подающим 7 и отводящим 9 коллекторами теплоносителя, сетевые насосы 9, линию рециркуляции с рециркуляционным насосом 10 и регулирующим клапаном 11 с регулятором 12 и датчиком 13 температуры, установленным в отводящем 8 коллекторе теплоносителя котельной, линию перепуска с регулирующим клапаном 14 с регулятором 15 и датчиком 16 перепада давления, регулирующий клапан 17, установленный перед горелками 18 котлов с регулятором 19 нагрузки и подсоединенными к его входам датчиками 20 и 21 соответственно температуры и метеофакторов, перепускной клапан 22, установленный параллельно сетевым насосам 9, с регулятором 23 и подсоединенным к его первому входу датчиком 24 перепада давления между магистральными трубопроводами, первое и второе одинаковые моделирующие звенья 25 и 26, звено 27 переменного запаздывания, вычитающее звено 28 и датчик 29 расхода теплоносителя.

Линия рециркуляции предназначена для исключения коррозии конвективных поверхностей нагрева, поскольку при работекотельной на газе для избежания так называемого плача котла, вызываемого выпадением капелек росы, температуры воды перед котлом необходимо поддерживать на уровне не менее 70°С. Для этого рециркулр ционный насос 10 перекачивает часть горячего теплоносителя после котла 6 на его вход. Направление движения теплоносителя в линии рециркуляции встречное по отно шению к направлению движения теплоносителя в котле 6.

Расход теплоносителя через котел 6 регулируется регулирующим клапаном 14, который, открываясь, образует параллельную котлу 6 гидравлическую цепь. При постоянной производительности насоса 10 это вы зывает уменьшение расхода теплоносителя через котел 6.

Динамические характеристики моделирующих звеньев 25 и 26 для оптимальной работы системы теплоснабж. ния должны быть подобны динамической характеристике котла 6 по каналу: давление газа перед горелками 18 - температура теплоносителя в подающем 4 магистральном трубопроводе. В первом приближении котел 6 поэтому каналу аппроксимируется передаточной функцией

Кк т_к · р + 1 tx.p е где Кк - коэффициент усиления котла 6 по указанному каналу, С/Па;

Тк - постоянная времени котла 6, с;

Тк - запаздывание, с;

Р - оператор Лапласа.

Выходной сигнал моделирующих звеньев 25 и 26 (выраженный в виде напряжения или тока) изменяется с той же скоростью, с тем же запаздыванием при изменении на их входе сигнала (также в виде напряжения или тока), что и температура теплоносителя в подающем 4 магистральном трубопроводе (выраженная в градусах Цельсия) при изменении давления газа перед горелками 18 котла 6. Таким образом, моделирующие звенья 25 и 26 являются электрическими моделями котла 6.

Они могут быть реализованы на базе аналоговой или цифровой техники.

Звено 27 реализует функцию переменного запаздывания и имеет передаточную функцию где Tn = Kn/G, - время запаздывания, с;

Кг 7 коэффициент пропорциональности, с/м³/ч;

G - расход теплоносителя в подающем 4 магистральном трубопроводе, м³/ч;

Р - оператор Лапласа.

При увеличении расхода уменьшается время движения температурной волны от котельной до теплиц 3.

Клапан 17 регулирует подачу топлива к горелкам 18 котла 6. В результате этого изменяется интенсивность горения, а следовательно и температура теплоносителя за котлом 6.

Регулятор 19 включает в себя согласующий блок (в данном случае сумматор) и последовательно включенный регулирующий блок (в данном случае пропорционально-интегральный регулятор). Так построены все 15 общепромышленные регуляторы. Согласующий блок имеет следующую зависимость между сигналами на входах и выходе:

У=Х21“ X20+Y27, где Y - выходной сигнал регулятора;

Х21, Х20. Х27- входные сигналы от звеньев с соответствующим индексом.

Пропорционально-интегральный регу25 лятор имеет передаточную функцию

Нпц (р) = Кр + у-30 где Кр - коэффициент усиления сигнала;

Тп - время изодрома.

Система теплоснабжения тепличного комбината работает следующим образом.

При неизмененных метеофакторах и по35 стоянной нагрузке теплиц 3 тепличного комбината регулятор 19 нагрузки стабилизирует на заданном уровне подачу топлива к горелке 18 котла 6. что обеспечивает стабилизацию температуры теплоно40 сителя в подающем 4 магистральном трубопроводе, регулятор 12 стабилизирует температуру теплоносителя на входе в котел 6, а регулятор 15 расход воды через котел 6 на нормируемом уровне.

При изменении метеофакторов регулятор 19 нагрузки на основании сигнала от датчиков 21 метеофакторов и сигнала обратной связи от датчика 20 температуры изменяет температуру теплоносителя в 50 подающем 4 магистральном трубопроводе. Одновременно с этим сигналом от датчика 21 метеофакторов подается на первое моделирующее звено 25. Это моделирующее звено 25 имеет динамические Свойства.

аналогичные динамическим свойствам котла 6 с регулятором 19 нагрузки по каналу; давление газа перед горелками 18 котла 6 температура теплоносителя в подающем 4 магистральном трубопроводе. В связи с этим выходной сигнал вычитающего звена в этой ситуации, т.е. при изменении метеофакторов, равен нулю.

При изменении расхода теплоносителя, осуществляемых узлами 1 регулирования, с целью изменения температуры воздуха в теплицах 3 изменяется расход теплоносителя через котел 6, а следовательно, и перепад давления между входом и выходом котла 6. Регулятор 15 на основании сигнала от датчика 16 перепада давления и с помощью клапана 14 восстанавливает прежний нормируемый расход теплоносителя через котел 6. но за счет изменения расхода теплоносителя через перепускную перемычку, В связи с этим изменяется температура теплоносителя в подающем 4 трубопроводе. Регулятор 19 нагрузки на основании сигнала от датчика 20 температуры возвращает эту температуру к прежнему уровнюс помощью клапана 17, изменяющего давление газа перед горелкой 18 котла 6. Ио из-за инерционности котла 6 этот процесс длится определенное время, и в результате появляется температурная волна, движущаяся по подающему 4 магистральному трубопроводу к регистрам обогрева теплиц 3. Одновременно с этим сигнал от датчика 20 температуры поступает на вход вычитающего звена 28, а с его выхода - на вход звена 27 переменного запаздывания. Звено 27 задерживает сигнал об изменениях температуры на время, пока температурная волна не подойдет к регистрам 2 обогрева теплиц. Поскольку это время зависит от скорости движения теплоносителя в магистральных трубопроводах, время запаздывания звена 27 корректируется датчиком 29 расхода.Через указанное время на выходе звена 27 появляется сигнал, который одновременно поступает на третий вход регулятора 19 нагрузки и на вход второго моделирующего звена 26, имеющего динамические свойства, аналогичные динамическим свойствам котла 6 с регулятором 19 нагрузки по каналу: давление газа перед горелкой 18 котла 6 - температура теплоносителя в подающем 4 магистральном трубопроводе. В результате изменения расхода, обеспечиваемые регулятором 23 на основании сигнала датчика 24 перепада давления, сопровождаются синхронными изменениями давления газа перед горелкой 18 котла 6. т.е. его производительностью. В результате изменения расхода происходят без изменениями температуры в подающем 4 магистральном трубопроводе. Таким образом, приход температурной волны к регистрам 2 обогрева 2 сопровождается изменениями расхода теплоносителя через них, которые компенсируют изменения мощности этих регистров 2 от прихода температурной волны. Вследствие этого возможность регистров 2 обогрева теплиц 5 остается на прежнем заданном уровне, как и температура теплоносителя в подающем 4 магистральном трубопроводе.

Например, потребовалось повысить температуру воздуха в теплицах 3. Это приводит к увеличению расхода теплоносителя в подающем 4 и отводящем 5 магистральных трубопроводах, а следовательно, через котел 6. Регулятор 15 восстанавливает прежний расход теплоносителя через котел 6, но за счет уменьшения температуры в подающем 4 трубопроводе. Уменьшение температуры в подающем 4 трубопроводе вызывает срабатывание регулятора 19 нагрузки, который на основании сигнала от датчика 20 температуры увеличивает давление газа перед горелкой 18 котла 6 и восстанавливает до прежнего уровня температуру теплоносителя в подающем 4 трубопроводе, но за определенное время. Следовательно, в подающем4 магистральном трубопроводе появляется провал температуры, который двигается к регистрам 2 обогрева теплиц 3. Одновременно с этим сигнал от датчика 20 температуры, пропорциональный изменению температуры в подающем 4 трубопроводе. подается на звено 27 переменного запаздывания, которое задерживает прохождение этого сигнала на время, которое необходимо для прохода провала температуры до регистров 2 обогрева, на основании сигнала от датчика 29 расхода теплоносителя, выходной сигнал которого пропорционален скорости движения теплоносителя. После появления сигнала на выходе звена 27 переменного запаздывания начинает увеличиваться давление газа перед горелкой 18 котла 6, что позволяет синхронно с темпами в начале увеличения, а потом уменьшения температуры увеличить, а потом уменьшить расход теплоносителя в подающем 4 магистральном трубопроводе посредством регулятора 23 с помощью второго моделирующего звена 26. Таким образом, в регистре 2 обогрева с одной стороны уменьшается температура, а с другой стороны одновременно увеличивается расход. В результате мощность регистров 2 обогрева теплиц 3 остается на прежнем уровне.

Для реализации системы используется штатное оборудование котельной (поз. 12, 13, 15, 16, 19. 20, 21) и дополнительное оборудование. При этом в качестве регулятооа 23 и датчика 24 могут быть использованы общепромышленные регулятор типа Р25 1 и датчик перепада давлений типа ДМ. В качестве звеньев 25, 26, 27 и 28 могут быть ис пользованы блок суммирования и ограничения сигналов А05, блоки динамических преобразований Д05, Д06 и им подобныз аналоговые блоки.

Таким образом, способ теплоснабжения тепличного комбината и система для е> о осуществления позволяет исключить темпе ратурные возмущения в регистрах обогрева теплиц со стороны источника теплоснабжения при изменениях их тепловой нагрузки, что повышает точность регулирования температуры воздуха в теплицах.

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Способ теплоснабжения тепличною комбината, включающий измерение величины метеофакторов, температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе, перепада давления между коллекторами теплоносителя котельной и магистральными трубопроводами с последующей корректировкой значений расхода и температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе и расхода топлива, подаваемою к горелкам котлов, отличающийся тем, что. с целью оптимизации процесса регулирования температурного режима теплиц тепличного комбината, измеряют расход гегшоноситс ля в отводящем магистральном коллекторе, на основании измеренной величины метеофакторов моделируют требуемое значение температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе, сравнивают его с измеренным значением данного параметра и при неравенстве разностного сигнала нулю в соответствии с измеренной величиной расхода теплоносителя в отводящем магистральном трубопроводе осуществляют задержку этого сигнала с последующим использованием последнего для коррекции расхода топлива, подаваемого к горелками котлов, и моделированием на основании разностного сигнала требуемого значения перепада давления между магистральными трубопроводами,сравнивают последний с измеренным значением данного параметра и по результату сравнения корректируют расход теплоносителя в отводящем магистральном трубопроводе, причем корректировку расхода топлива, подаваемого к горелкам котлов и теплоносителя в отводящем магистральном трубопроводе, осуществляют до момента совпадения требуемых и измеренных значений контролируемых параметров.
2. 2. Система теплоснабжения тепличного комбината, содержащая водогрейную котельную, вклю^иающую группу котлов с линией подачи топлива к горелкам и подающим и отводящим коллекторам теплоносителя, соединенными соответственно посредством подающего и отводящего магистральных трубопроводов и через узлы регулирования мощности обогрева с регистрами обогрева теплиц, линию рециркуляции. подключенную между коллекторами теплоносителя параллельно котлам и состоящую из последовательно соединенных рециркуляционного насоса и первого регулирующего клапана с первым регулятором, вход которого связан с выходом датчика температуры теплоносителя в отводящем коллекторе теплоносителя, линию перепуска, установленную между коллекторами теплоносителя и снабженную вторым регулирующим клапаном с вторым регулятором, вход которого соединен с выходом датчика перепада давления между коллекторами теплоносителя, установленные между отводящими коллектором теплоносителя и магиc. юальным трубопроводом и параллельно подключенные сетевые насосы и перепускной клапан с регулятором. первый вход которого связан с выходом датчика перепада давления между магистральными трубопроводами, а также датчик температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе.а линия подачи топлива к горелкам котлов снабжена установленным перед последними третьим регулирующим клапаном с регулятором нагрузки, первый вход которого соединен с выходом датчика метеофакторов, отличающаяся тем, что. с целью оптимизации процесса регули рования температурного режима теплиц тепличного комбината, она снабжена двумя моделирующими блоками, блоком переменного запаздывания, вычитающим блоком и датчиком расхода теплоносителя, установленным на отводящем магистральном трубопроводе, при этом выход датчика метеофакторов связан с входом первого моделирующего блока, выход которого подключен к первому входу вычитающего блока, причем второй вход последнего объединен с вторым входом регулятора нагрузки и соединен с выходом датчика температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе, а выход вычитающего блока подключен к аддитивному входу блока переменного запаздывания, параметрический вход которого связан с выходом датчика расхода теплоносителя, при этом выход блока переменного запаздывания соединен с третьим входом регулятора нагрузки и через второй моделирующий блок - с вторым входом регулятора перепускного клапана.