1. Международная система единиц физических величин
 Скачать 5.97 Mb.
|
|
37. Автоматические регуляторы прямого действия. Регулятор расхода Автоматические регуляторы расхода применяют для стабилизации расхода теплоносителя . В отличие от лимитной диафрагмы, регуляторы расхода работают при переменном перепаде давления как в теплосети, так и инженерных системах здания, устраняя их разрегулировку. Необходимость их установки вызвана тем, что даже в однотрубных либо двухтрубных системах отопления с постоянным гидравлическим режимом в действительности происходят значительные колебания расхода теплоносителя, вызываемые изменяющимся гравитационным давлением и работой терморегуляторов у отопительных приборов. Если на стояках или приборных ветках таких систем не предусмотрены регуляторы расхода, то по крайней мере его следует установить в тепловом пункте. Принципиальным отличием регулятора расхода от регулятора перепада давления является то, что он дополнительно содержит встроенный регулируемый дроссель, на котором автоматически поддерживается фиксированный перепад давления. Дроссель является единственным элементом регулируемого участка, т. е. регулятор расхода регулирует перепад давления на собственном дросселе, поддерживая постоянный расход через него. Измерительным элементом регулятора расхода является диафрагма (мембрана) 7 (рис. 6.34). С обеих сторон она воспринимает импульсы давления через полый затвор 12 и внешнюю импульсную трубку (показана на рис. 6. 33), сопоставляя их разницу с заданной величиной (например, на AVQ заводская настройка осуществлена на 20 кПа) на дросселе 3. При рассогласовании давлений происходит активация диафрагмы 7, которая передается через шток 11 и перемещает затвор 12. Это рассогласование давления моментально компенсируется создаваемым перепадом давления на затворе 12, не допуская превышения расхода теплоносителя через регулятор. Установку расхода осуществляют поворотом дросселя 3 против часовой стрелки из закрытого положения.  Стабилизация расхода теплоносителя на регуляторе расхода передается на весь регулируемый участок, которым может быть вся система. При увеличении сопротивления системы на ∆Р ее характеристика 3 стремится занять положение 5. Но регулятор расхода пропорционально приоткрывается, уменьшая потери давления ∆Рv на себе, т. е. ∆Рv = ∆Р. Такая компенсация давления оставляет характеристику 3 на прежнем месте. При уменьшении сопротивления системы происходит аналогично противоположная работа регулятора расхода: при уменьшении сопротивления системы регулятор расхода пропорционально прикрывается. Таким образом, в регуляторе расхода в частности и в системе в целом расход теплоносителя и потери давления остаются постоянными. Регулятор расхода стабилизирует работу системы в течение длительного времени эксплуатации путем компенсации возрастания гидравлического сопротивления элементов системы от коррозии и накипи, компенсации колебаний гравитационного давления, компенсации колебаний давления при работе терморегуляторов у отопительных приборов, компенсации колебаний давления в теплосети. 38. Автоматические регуляторы прямого действия. Регуляторы температуры. Регуляторы температуры прямого действия предназначены для поддержания температуры воды в бойлере или на выходе из теплообменника, либо температуры воздуха за калорифером на заданном уровне. Принцип их работы состоит в уменьшении проходного сечения клапана (закрывание) при повышении температуры. Регуляторы AVTB и AVT применяют преимущественно в системах горячего водоснабжения. В зависимости от используемого датчика их могут устанавливать как на подающем, так и на обратном трубопроводе. Однако AVTВ 20-60 °С необходимо всегда устанавливать только на обратном трубопроводе, чтобы температура датчика была выше температуры корпуса клапана. Отличительная особенность AVT состоит в том, что термоэлемент является съемным и может быть установлен на любой регулирующий клапан VG2. Кроме того, посредством специальной соединительной детали, он может сочетаться в различных комбинациях для двухтемпературного регулирования, однотемпературного регулирования и обеспечения температурной безопасности термостатами STIL или STIW.  В основу работы регулятора температуры положен принцип объемного расширения. Например, при изменении температуры измеряемой среды регулятором AVTВ (рис. 6.37) изменяется давление газа, которым заполнен чувствительный элемент 12 (датчик), и передается через капиллярную трубку в сильфонный узел 9. Сильфон в зависимости от давления газа в датчике либо удлиняется, либо укорачивается и, воздействуя на шток 5, перемещает затвор клапана 8. Затвор, в зависимости от положения, пропускает теплоноситель в большей, либо меньшей степени. Настройку регулятора на поддерживаемую температуру осуществляют вращением маховика 1, регулируя степень сжатия пружины 3. Силой давления пружины с одной стороны и давлением газа в сильфоне с другой стороны обеспечивают равновесное состояние затвора, соответствующее требуемой температуре. Диафрагмы 6 с обеих сторон штока разгружают клапан по давлению теплоносителя, облегчая регулирование объекта.Датчик регулятора температуры 12 располагают в специальной гильзе. Гильзу устанавливают в трубопровод либо воздуховод навстречу потоку. Положение датчика как относительно вертикальной плоскости, так и относительно корпуса клапана следует принимать по рекомендациям производителя. 39. Автоматические регуляторы прямого действия. Комбинированные регуляторы. Многофункциональность запорно-регулирующей арматуры – одно из основных направлений арматуростроения. При этом в одном корпусе сочетают различные регулирующие приводы, создавая комбинированные регуляторы. Такими устройствами достигают наилучшей взаимоувязки различных процессов регулирования, либо обеспечивают идеальные условия регулирования одного из них; повышают надежность, т. к. применяют меньшее количество элементов и их соединений, чем при использовании двух отдельных клапанов; уменьшают металлоемкость и габариты теплового узла. В регуляторах AVPQ и AFPQ объединены функции поддержания перепада давления и стабилизации расхода. Клапаны закрываются при превышении перепада давления на регулируемом участке и при превышении заданного расхода теплоносителя. В них встроен дроссель-ограничитель расхода, на котором поддерживается одной из мембран перепад давления. Второй мембраной обеспечивается требуемый перепад давления на регулируемом участке, на котором может быть установлен, например, регулятор теплового потока. Эти клапаны применяют для автоматического ограничения расхода теплоносителя на здание, либо ответвление. В регуляторе AVТQ конструктивно реализовано регулирование в области минимального отклонения зоны пропорциональности, чем достигнута стабилизация температуры воды. Он предназначен для работы со скоростными водоподогревателями системы горячего водоснабжения. Предотвращает внезапное повышение температуры воды при резком сокращении водопотребления. Клапан закрывается при нагреве температурного датчика до заданной температуры, а также при резком водоразборе; поддерживает температуру воды, равной примерно 35 °С, при отсутствии водоразбора. Регулятор AFQM является электроприводным регулирующим клапаном с автоматическим ограничением расхода. Этот регулятор, в отличие от традиционно применяемой в отечественной практике для этой цели лимитной диафрагмой, обеспечивает ограничение расчетного расхода в нестационарном гидравлическом режиме как теплосети, так и инженерной системы здания. Ограничение расхода в регуляторе осуществлено ограничением хода штока со стороны присоединения электропривода. Комбинированные регуляторы выполняют несколько функций, при сущих традиционно применяемым в тепловых пунктах однофункцио нальным регуляторам, чем обеспечивают уменьшение габаритов и упрощение монтажа теплового пункта. 40. Автоматические регуляторы прямого действия. Перепускные клапаны. Перепускные клапаны в тепловых пунктах централизованных систем теп лоснабжения обеспечивают ра ботоспособность насосов при закрытых терморегуляторах. Для перепуска теплоносителя могут применять клапаны AFPA и AVPA [62] мембранно го типа, либо AVDO пружинно го типа [69]. При превышении установленного на них перепада давления они приоткрываются и пропускают теплоноситель. Конструктивное устрой ство перепускного клапана мембранного типа и принцип его работы аналогичны регулятору пере пада давления, Он открывается либо закрыва ется в зависимости от соотношения усилий мембраны, воспринимаю щей разность перепада давления в точках отбора импульса, и пружины. П  ринцип действия перепускного клапана пружинного типа основан на непосредственном восприятии давления потока на затвор клапана 7 и сопоставления его с усилием пружины 5 (рис. 6.41). Равновесное состояние обеспечивают регулировкой пружины при вращении рукоятки (маховика) 1. Перемещение рукоятки по внутренней резьбе передается через шток 2 на направляющую 4 пружины 5. До тех пор пока давление теплоносителя недостаточно, затвор закрыт. При превышении установленного значения – он открывается. Перепускными клапанами обеспечивают работоспособность оборудования систем при закрывании регулирующих клапанов в двухтрубных системах здания с переменным гидравлическим режимом. Перепускной клапан применяют также для предотвращения шумообразования терморегуляторов у отопительных приборов. Он должен не допустить возрастания перепада давления в системе отопления сверх предельного значения по шуму и обеспечить насос минимальным расходом из условия его эксплуатации. 41. Отключающие клапаны В тепловых пунктах наряду с автоматическими и ручными балансировочными клапанами широко применяют отключающие клапаны (запорная арматура). Их основная функция состоит в отключении здания, системы, отдельных веток и стояков, теплообменных приборов и другого оборудования. Применять запорную арматуру в качестве регулирующей не допускается. В соответствии с обязательной классификацией арматуры, запорный клапан – клапан, предназначенный для перекрытия рабочей среды, в то время как регулирующий клапан предназначен для регулирования параметров рабочей среды посредством изменения ее расхода. Рассматривая взаимодействие всех элементов системы и их влияние на процесс регулирования, следует отметить, что отключающие клапаны вносят свой негативный вклад в этот процесс. Они отбирают на себя часть располагаемого давления и уменьшают тем самым внешний авторитет регулирующих клапанов. Поэтому, если запорная арматура установлена в потоке теплоносителя, ее сопротивление должно быть минимальным, а если вне потока, например, для слива грязи из грязевиков или спуска воздуха, то такое требование не имеет смысла. В этом случае соответственно следует применять краны и вентили. Современные отключающие клапаны в значительной мере отличаются от традиционно применяемых в отечественной практике по своей надежности, габаритам и массе. Так, в системах горячего водоснабжения и отопления наряду с двухходовыми применяют комбинированные Т-образные и крестообразные клиновые задвижки (до 90 °С). У последних соответственно в одном корпусе есть три и четыре отключаемых входа (выхода). Дополнительно предусмотрен заглушенный один неотключаемый вход (выход), который при необходимости можно присоединить к трубопроводу. Такие задвижки в несколько раз снижают габариты распределительных и сборных узлов, что уменьшает размеры помещений, где они установлены. Более значительного уменьшения размеров теплового пункта достигают при использовании дисковых поворотных заслонок устанавливают на трубопроводах между стандартными фланцами без применения прокладок (ее функции выполняет футеровка). Для центровки затвора между фланцами на корпусе выполнены наружные проушины, через которые пропускают стяжные болты. Допустимая температура теплоносителя 1…110 °С. Затворы оснащают либо зубчатой рукояткой на 2…5 положений, либо редуктором с червячной передачей, либо электроприводом переменного/постоянного тока. Отличительной чертой запорных вентилей является отсутствие у них затвора и его уплотнителя в виде отдельных элементов. Запирание осуществляют специально подготовленной торцевой поверхностью штока, которая подогнана к поверхности седла и выполняет функцию затвора. Вентили имеют также встроенные спускные краники меньшего размера, что делает их применение более универсальным. Так ими можно спустить воздух из работающей системы либо слить теплоноситель при ее отключении. Широкое применение находят разнообразные конструкции шаровых кранов. Они могут быть со встроенными вентильками, пробками, штуцерами для присоединения шланга. Соединение резьбовое, фланцевое, под сварку. Для подключения к теплосети систем отопления и горячего водоснабжения применяют специально предназначенную группу шаровых кранов типа JIP [71], обеспечивающих высокую степень безопасности. Они выполнены полностью из стального сварного корпуса и отвечают всем требованиям, которые предъявляют к современной арматуре. Клапаны снабжены уникальным уплотнением штока с применением фторопласта, что гарантирует герметичность и повышенную цикличность даже при высоких и изменяющихся температурах теплоносителя. В клапане применена самообжимная конструкция шара за счет специальной пружины с двумя кольцами из армированного углеволокном фторопласта. Этим обеспечено герметичное запирание потока теплоносителя и оптимальное требуемое усилие для его поворота. Краны выполняют под резьбовое, фланцевое, сварное или комбинированное присоединения (с одной стороны фланец или резьба, с другой – патрубок под сварку); с ручным либо механическим управлением; условным диаметром до 500 мм включительно. Такими клапанами можно осуществить врезку в трубопровод, находящийся под давлением. Для этого используют специальные свёрла. Главная особенность такого крана, кроме применения термоустойчивых уплотнителей, состоит в недопущении какого-либо негативного влияния температуры и давления теплоносителя на шар и уплотнители. С этой целью усилия от температурного удлинения трубопроводов воспринимаются корпусом клапана, защищая шар от заклинивания. Этим конструктивным решением увеличивается срок службы клапана за счет несрабатываемости прокладок. 42. Обратные клапаны и обратные затворы Обратные клапаны предназначены для предотвращения движения теплоносителя в обратном направлении. В тепловых пунктах применяют обратную арматуру поворотного и подъемного принципа действия. Обычно при работе системы обратная арматура находится в постоянно открытом положении. При этом затвор (тарелка, сегмент, шар) приподнят над седлом. В то же время, в некоторых схемах, обратный клапан при работе насосов должен находиться в закрытом положении. В обратном клапане подъемного типа затвор перемещается параллельно потоку, а в обратном затворе – поворачивается. Для того, чтобы клапан был открыт, силовое гидравлическое воздействие потока на него должно уравновешивать его вес. В таком случае затвор создает наименьшее гидравлическое сопротивление, но обладает одним недостатком – определенным положением установки. Устраняют этот недостаток подпружиниванием затвора, что позволяет располагать его в любом положении. Однако при этом увеличивается его сопротивление. В любом случае, возможность применения обратной арматуры без пружины и допустимое ее рабочее положение следует уточнять по техническому описанию к конкретному типу. Обратную арматуру выполняют с внутренней резьбой, с фланцами, либо предназначенную для безфланцевой установки. 43.Ультразвуковые теплосчётчики Теплосчетчик (тепломер) – прибор для измерения количества тепло ты, которую получает потребитель от теплосети. Существует большое многообразие конструкций теплосчетчиков, но все они состоят из трех основных частей – расходомера, тепловычислителя и датчиков температуры теплоносителя. Рассматривая разнообразие расходомеров с гидравлической точки зрения, особого внимания заслуживают ультразвуковые. У них расходомер выполнен либо в виде трубы Вентури, либо – полнопроходного патрубка. Создаваемое им гидравлическое сопротивление является минимальным. Это означает, что такой расходомер, являясь элементом регулируемого участка, не гасит на себе располагаемое давление и не ухудшает управляемость объектом регулирования. Особенно важно это преимущество при установке расходомера в действующих тепловых пунктах. Тогда не требуется пересчет и замена регулирующих клапанов и насосов из-за вносимого дополнительного гидравлического сопротивления. Ультразвуковой теплосчетчик - это компактный прибор коммерческого учета тепловой энергии. В нем использован исключительно электронный метод измерения расхода теплоносителя, основанный на определении разницы времени прохождения ультразвукового сигнала вдоль и против потока теплоносителя. Для этого применены специальные излучатели, отражатели и приемники сигналов. Их особенность заключается в том, что они не создают отрывных течений теплоносителя, а очищаются потоком от каких-либо возможных отложений, обеспечивая длительный межповерочный интервал в 4 года. Полученные сигналы от датчиков расходомера и датчиков температуры обрабатываются тепловычислителем и выдаются в виде параметров теплоносителя. Результаты выводятся на встроенный жидкокристаллический дисплей. 44.Автоматические регуляторы непрямого действия. Законы регулирования. В системе автоматического регулирования необходимо учитывать динамические характеристики объекта. Тогда работу регулятора настраивают по определенным принципам и законам. По принципу действия различают регуляторы непрерывного либо прерывистого действия. Регуляторы непрерывного действия, в свою очередь, подразделяют по закону регулирования. Законом регулирования считают закономерность изменения выходного сигнала регулятора в зависимости от сигнала на его входе. Различают следующие законы регулирования: •двухпозиционный; •пропорциональный; •интегральный(астатический); •пропорционально-интегральный(изодромный); •пропорционально-интегрально-дифференциальный.   Основы этих законов рассмотрим на примере работы системы теплоснабжения калорифера приточной системы вентиляции. Положительной и отрицательной осями Q указано соответственно теплопоступление и теплопотери помещения. Положительной и отрицательной осями t – повышение и понижение температуры воздуха. Положительной и отрицательной осями h – направление перемещения затвора клапана на открывание и закрывание. Наиболее простое регулирование – двухпозиционное. При таком законе клапан либо полностью открыт, либо закрыт. Применение двухпозиционного регулирования (пропусками), например, клапаном с электромагнитным (соленоидным) приводом в тепловых сетях запрещено. В то же время, для регулирования конечного потребителя во внутренних системах здания, такого как калорифер, фанкойл, радиатор и т. п., двухпозиционный закон регулирования имеет широкое применение. Его реализуют клапанами с термоприводами. Термопривод изменяет положения затвора клапана (закрыто или открыто) в течение обычно не менее τ = 3…5 мин. Это позволяет предотвратить гидравлическую нестабильность работы системы: гидроудары, шум и пр. Пропорциональное регулирование (П-регулирование), по своей сути, является реализацией идеального регулирования. Изменению теплового состояния объекта регулирования соответствует перемещение затвора клапана. При использовании этого закона необходимо учитывать влияние авторитета клапана на его расходную характеристику. В противном случае возникает остаточная неравномерность регулируемого.параметра. Пропорционально-интегральный закон регулирования (ПИ-регулирование) сочетает положительные свойства пропорционального и интегрального регулирования (И-регулирование). Пропорциональной составляющей обеспечивается лучший процесс перехода в новое положение затвора клапана, а интегральной – создается колебательное перемещение затвора, возобновляющее регулируемый параметр без остаточной неравномерности. Таким образом, регулирующее воздействие пропорционально отклонению регулируемого параметра и интегралу времени этого отклонения. При этом происходит лишь незначительное отклонение температуры воздуха t в начале изменения теплового баланса помещения. Эта способность достигнута применением гибкой (упругой) обратной связи между регулируемым параметром и регулирующим клапаном. Поэтому для своевременного реагирования на изменение теплового режима в помещении регуляторы непрямого действия управляют электроприводами. Пропорционально-интегральное регулирование имеет преимущество при регулировании быстро и резко изменяющихся регулируемых величин с самовыравниванием и без самовыравнивания за счет тепловой инерции регулируемого объекта, например, тепловой инерции здания. При регулировании температуры воздуха в помещениях здания с ограждающими конструкциями, имеющими большую тепловую инерцию и незначительном запаздывании реагирования температуры воздуха на изменение температурной обстановки, выбор пропорционального либо пропорционально-интегрального закона регулирования не дает существенных преимуществ. Однако в зданиях с ограждающими конструкциями, имеющими малую тепловую инерцию, преимущества пропорционально-интегрального закона более значительны. В любом случае, возможность реализации регуляторами непрямого действия регулирования по погодным условиям, режима выходного дня и т. п. позволяет получить экономический эффект за счет своевременного обеспечения теплового комфорта. При регулировании инженерных систем здания пропорционально-интегрально-дифференциальный закон регулирования практически не применяют. Его особенность состоит в том, что перемещение затвора клапана ставят в зависимость не только от скорости, но и от ускорения изменения регулируемой величины, что с учетом инерционности рассматриваемых объектов регулирования является мало востребованной функцией. |