Применение частотных преобразователей для погодного регулирования в индивидуальных тепловых пунктах

Выгоды применения частотных преобразователей для управления скоростью вращения однофазных и трёхфазных асинхронных двигателей насосов очевидны.

Это экономия электроэнергии, уменьшение износа оборудования и, соответственно, увеличение срока его службы, предотвращение таких нежелательных явлений, как гидроудары в сетях теплоснабжения.

Кроме выше перечисленных преимуществ, применение частотного преобразователя позволяет сократить затраты на автоматизацию теплового пункта.

В данной статье рассматриваются примеры применения частотных преобразователей для непосредственного управления параметрами теплоносителя.

1. Регулирование на ЦТП 
Схема с корректирующими насосами на перемычке.

Управление температурой теплоносителя в системах количественного регулирования.

Эту схему целесообразно применять в системах теплопотребления полностью вентиляционных. Таких, например, как системы вентиляции промышленных предприятий. Устанавливать на каждую вентиляционную систему собственный узел регулирования температуры бывает нецелесообразно, поскольку отечественное оборудование, как правило, ненадёжно и требует постоянного обслуживания, а импортное очень дорого. В этом случае целесообразно применять вышеприведенную схему регулирования температуры при обязательной установке ограничителей температур в «обратку» калориферов. Этот способ может дать хорошие результаты при минимизации затрат. Однако при проектировании этих систем следует учесть следующее:

• Настройка ограничителя температуры прямого действия – величина постоянная. Подбирать её следует расчетным путём из условия поддержания необходимой температуры подаваемого воздуха при расчетной температуре наружного воздуха для вентиляции.
• Температурный график, поддерживаемый погодным регулятором, следует выбирать таким образом, чтобы не было перегрева подаваемого воздуха при температурах наружного воздуха, отличных от расчётных.
• Ночное снижение температуры и снижение температуры в выходные дни целесообразно применять лишь в случаях, если гарантировано отключение вентиляторов калориферов в часы этого снижения.

Преимущества данной схемы:

• Малые затраты на автоматизацию. Возможность применения двух насосов по 50% мощности каждый.
• Малые энергетические затраты, так как насосы включаются в работу не на полную мощность, а лишь при необходимости снижать температуру теплоносителя, поступающего в систему теплопотребления.
• Отсутствие регулирующих клапанов и сервоприводов, что удешевляет оборудование и увеличивает надежность.

Ограничения в применении:

• В данной схеме необходимо применять насосы с напором в рабочей точке большим, чем располагаемый напор тепловой сети в точке присоединения. Это налагает ограничения для применения данной схемы в жилых домах, где есть ограничения по допустимому уровню шума.
• Кроме того, при повышенном графике тепловой сети нельзя применять данную схему при наличии в системе теплопотребления подсистем, не допускающих подачи перегретой воды как по параметрам допустимых санитарных ограничений температуры, так и по используемым приборам и материалу трубопроводов.

Схема с насосами на перемычке и клапаном перепада давления в трубопроводе подачи.

В отличие от вышеприведенной схемы установленный регулятор перепада давления позволяет поддерживать температурный график качественного регулирования.

Область применения данной схемы – центральные тепловые пункты, в которых нет значительного преобразования температурного графика, а происходит практически только его коррекция.

Необходимо иметь в виду, что в случае отключения электропитания в систему теплопотребления пойдут прямые (по температуре параметры тепловой сети).

Ограничения применения данной схемы те же, что и предыдущей. Кроме того, при наличии приточных систем вентиляции экономически более целесообразно не ограничиваться установкой ограничителей температуры в «обратку» калориферов, а дополнительно регулировать температуру воздуха на каждом калорифере (При условии, что погодный регулятор поддерживает температурный график отопления).

2 Регулирование на ИТП

В последнее время довольно широкое распространение получили гидро-элеваторы в регулируемым соплом. При всей внешней привлекательности (простота и дешевизна) эти схемы имеют существенные недостатки:

• Отсутствие постоянства расхода в системе отопления, что приводит к неравномерности прогрева помещений и, как следствие, к увеличению теплопотерь.
• Трудность получения достаточных коэффициентов подмеса, что приводит практически к тем же результатам.

Единственным достоинством применения гидроэлеватора с регулируемым соплом является его реакция на отключение электроэнергии.

В этом случае при независимой схеме присоединения отопление отключается, а при зависимой схеме с подмешивающими или циркуляционными насосами теплоноситель без подмеса поступает в систему отопления, что может привести к превышению допустимой температуры в этой системе.

Элеватор же, хотя и перестаёт регулировать, но продолжает обеспечивать минимальный подмес теплоносителя из обратного трубопровода в трубопровод подачи. Предлагаемые ниже схемы позволяют поддерживать постоянство расхода в системе отопления и в то же время в случае пропадания напряжения или в случае выхода из строя насоса.

Схема с сохранением установленного ранее элеватора и регулятором перепада давления перед ним.

Регулирование температуры осуществляется изменением скорости вращения двигателя насоса и соответственно изменением величины подмеса теплоносителя из обратного трубопровода в трубопровод подачи.

Регулятор перепада давления поддерживает постоянство расхода в системе отопления.

Преимуществами применения данной схемы являются:

• Возможность применения температурного графика качественного регулирования, поддержания постоянства расхода теплоносителя в системе отопления и соответственно, получение наибольшего экономического эффекта от применения автоматизации. Экономический эффект от автоматизации тепловых пунктов складывается из нескольких факторов:
  • Снятие недотопов или перетопов, возникающих из-за инерции теплоисточника.
  • «Ночные» снижения температуры, включая снижение в выходные дни.
  • Устранение перетопов в переходные периоды при температурах наружного воздуха выше точки излома температурного графика(для двухтрубных систем теплоснабжения).
  • Отсутствие устойчивого гидравлического режима в системе отопления может не только уменьшить экономический эффект от применения энергосберегающих технологий, но и сделать его отрицательным.
• Возможность применения одного циркуляционного насоса вместо двух (элеватор является резервным насосом).
• Экономичный расход электроэнергии, т.к. энергетический потенциал струи теплоносителя из тепловой сети используется, а насос добавляет недостающий напор.
• Малые затраты на монтажные работы в случае, если тепловой пункт не монтируется вновь, а реконструируется.
• Отсутствие необходимости в резервном электропитании.
• Сохранение циркуляции отопления при отключении электропитания, при устранении опасности перегрева системы.

Схема с сохранением установленного ранее элеватора и регулирующим клапаном .

Данная схема отличается от предыдущей тем, что вместо регулятора перепада давления установлен регулирующий клапан. Применение данной схемы возможно при наличии у регулятора отопления двух каналов регулирования. По одному каналу регулируется температура подачи, а по другому – температура «обратки», т.е. косвенным способом поддерживается постоянство расхода.

Преимущество данной схемы по отношению к предыдущей – возможность применения дешевых регулирующих клапанов с малым моторесурсом, поскольку реакция системы (изменение температуры в обратном трубопроводе) наступает не ранее чем через 20-30минут. В качестве регулирующего клапана возможно использовать шаровый клапан с электроприводом.