Автоматизація теплового пункту

Автоматизація теплового пункту

Тепловий пункт (ТП) - це установка, яка призначена для підготовки теплоносія, що буде використовуватися споживачем. Споживачем в загальному випадку є система опалення (СО) та гарячого водопостачання (ГВП).

Яким же ж чином відбувається підготовка теплоносія? Для пояснення цього проведемо аналогію ТП та трансформатора. По суті, трансформатор - це 2 обмотки з різною кількістю витків, які об’єднані сердечником, і енергія з первинної обмотки передається на вторинну. Так само і тепловий пункт, є первинний контур, в якому циркулює основний теплоносій, який надається постачальником теплової енергії. Первинний контур з’єднано зі вторинним, в якому циркулює теплоносій споживачів. А в з’єднанні контурів якраз і передається енергія від первинного теплоносія вторинному.

Є 2 способи з’єднання контурів ТП:

  • незалежний;
  • залежний.

При незалежному способі приєднання контури з’єднано між собою за допомогою теплообмінника.

Автоматизація теплового пункту

При залежному способі - контури з’єднано між собою напряму.

Кількість енергії, яку потрібно передати вторинному контуру, змінюється за рахунок зміни витрати первинного теплоносія. І цим процесом керує система автоматичного керування (САК).

Автоматизація теплового пункту

Основним завданням САК є підтримання заданої температури вторинного теплоносія. Як було сказано вище, це досягається за рахунок зміни витрати первинного теплоносія. Контролер отримує сигнал із датчика температури вторинного теплоносія і формує сигнал керування на привід клапана, через який проходить первинний теплоносій. Для формування сигналу керування контролер використовує ПІД-закон. Змінюючи положення клапана, контролер змінює витрату первинного теплоносія так, щоб підтримувати температуру вторинного теплоносія на заданому значенні. Як же ж формується задане значення температури?

Можна виділити 3 основні способи формування заданої температури:

  1. постійна - температура вторинного не змінюється;
  2. погодозалежне керування - на задану температуру впливає температура назовні;
  3. календарне керування - задана температура змінюється згідно з графіком.

Опишемо коротко кожен зі способів формування заданої температури.

Постійна температура - у цьому випадку САК ні на що не звертає увагу і весь час підтримує температуру теплоносія на заданому значенні. Цей спосіб використовується для систем ГВП, де потрібно завжди мати сталу температуру води. Але цей спосіб є дуже неекономічним, тому для СО він практично не використовується.

Більш енергоефективним є погодозалежне формування заданої температури. У цьому випадку використовується наперед задана залежність між температурою на вулиці та заданої температурою теплоносія в СО. Справді, навіщо нам гаряча вода в трубах, якщо на вулиці не так вже і холодно? При чому залежність між температурами є практично лінійною.

Автоматизація теплового пункту

Календарне керування, як і погодозалежне, є способом заощадження енергоресурсів. У цьому випадку користувач системи задає яку температуру і коли потрібно підтримувати. Тобто створює розклад роботи САК. Цей спосіб, на відміну від попереднього, використовується для опалення нежитлових приміщень. В основному він використовується для того, щоб вночі, коли приміщення не експлуатується, підтримувати занижену температуру, а вдень, коли приміщення заповнюється людьми, необхідну для комфорту людей температуру. Також у розкладі можна вказати вихідні або святкові дні, протягом яких немає необхідності використовувати СО на повну потужність.

Протягом усієї статті говорилося про те, що САК підтримує задану температуру вторинного теплоносія. Це завжди так для систем ГВП, тому що тут точно потрібно мати воду із заданою температурою. А от для СО потрібно враховувати той момент, що вони використовуються для нагрівання повітря в приміщеннях. Якщо в будівлі, в якій встановлено ТП, опалювати потрібно багато приміщень, то так - потрібно мати в СО теплоносій заданої температури. Але ж якщо опалювальне приміщення лише одне, то варто підтримувати температуру саме в ньому. Для цього варто незначно модифікувати алгоритм роботи САК.

Підтримання температури теплоносія - не єдина задача САК ТП. Іще однією задачею є підтримання циркуляції, тобто руху, теплоносія в контурі. У первинному контурі цим займається постачальник теплоносія. А от у вторинному, цим повинна займатися САК.

Для вирішення цієї задачі використовуються циркуляційні насоси. Алгоритм роботи контролера розроблений таким чином, щоб формувати сигнали керування роботою насосів. Сигнали керування можуть бути як дискретними, так і аналоговими. Дискретний сигнал керування означає, що контролер вмикає насос на повну потужність і циркуляція постійно є  однаковою. Але більш ефективним, хоч і складнішим, є аналогове керування насосами. У цьому випадку насоси працюють з такою потужністю, якої достатньо для формування заданого перепаду тиску в контурі. А для цього потрібно використовувати додатковий пристрій, який називається частотний перетворювач.

У цій статті було коротко описано загальні положення щодо автоматизації роботи теплового пункту. Для отримання більш детальної інформації про роботу вузлів теплового пункту слідкуйте за виходом нових статей на сайті.