Страница 1 из 2
Станислав Горобченко
Курс Трубопроводная арматура. Модуль-кейс. Выбор регулирующей арматуры для систем управления групповых котельных
Введение
Решение проблемы модернизации старых групповых котельных является довольно актуальной задачей, поскольку произвести замену старой групповой котельной на современную блок-модульную в межотопительный период является сложной задачей. Развёртывание мобильной блок-модульной на время замены групповой котельной, может не покрыть нужды жилых домов. Поэтому модернизация регулирующей арматуры, а, возможно, и последующая модернизация систем автоматического управления позволит модернизировать старые групповые котельные до хорошего уровня.
В модуле рассмотрена возможность модернизации систем управления групповых котельных на основе выбора современной регулирующей арматуры. Рассматриваются групповые котельные, оснащённые чугунно-секционными водогрейными котлами «Энергия-3М».
Рассмотрен выбор следующей регулирующей арматуры в контурах регулирования:
– Арматура в контуре регулирования температуры воды на выходе котла.
– Арматура в контуре регулирования разрежения в топке котла.
– Арматура в контуре регулирования давления воды в системе.
Произведён анализ замены и модернизации арматуры.
Предложена схема реализации управления арматурой.
Произведён расчёт и моделирование регулирующей арматуры с применением программного обеспечения Nelprof 6.2.11 [1].
С учётом расчёта был выявлен оптимальный выбор регулирующей арматуры для контура регулирования температуры воды на выходе котла. Для этого была проанализирована арматура ряда производителей и представлена спецификация технических средств автоматизации.
Работа выполнена с учётом низкой автоматизации котельной, поэтому вариант модернизации регулирующей арматуры прорабатывался с учётом возможной модернизацией автоматики котельной.
1. Описание групповой котельной
1.1 Технические характеристики котельной
Групповая котельная предназначена для теплоснабжения группы домов или комплекса общественных зданий. Котельная располагается в отдельно стоящем здании и находится обычно вблизи отапливаемых домов, в более редких случаях котельные располагаются в оборудованных подвальных помещениях или быстровозводимых пристройках. В последних двух вариантах расположения, как правило, устанавливаются современные модульные жаротрубные котлы, если это не было предусмотрено при постройке здания.
В домовых и групповых котельных устанавливаются чугунные котлы различных типов, стальные жаротрубные котлы, такие как: «Универсал-6»; «Отопитель-1»; «Энергия-3М»; «Братск-1Г»; «Факел»; «Logano GE515» (современный котёл); «Минск-1»; «Тула-3»; Котел КЧВа.
Рассматриваемая групповая котельная состоит из 6 котлов: «Энергия-3М».
Теплопроизводительность: 0,615 МВТ (0,529 Гкал/ч).
Разрешённое давление: 0,6 МПа.
Максимальная температура: +95°С (ограничена автоматикой безопасности).
Автоматика безопасности АГОК-66.
Схема групповой котельной представлена на рис. 1-1.
Рис. 1-1. Схема групповой котельной
Обозначения: ВК-1…ВК-6 – водогрейные котлы «Энергия-3М».
Котельная обладает единым контуром с потребителем и предназначена только для отопления.
Принцип действия котельной
Газ поступает на запальное устройство и воспламеняется, затем оператор производит открытие газовой заслонки и происходит воспламенение основной горелки.
Горелка представляет собой заваренную с одного конца трубу с множеством перфорированных отверстий, расположенных в стороне, обращённой к топочному пространству. Горелки бывают однорожковые и двухрожковые.
Воздух подаётся в топочную камеру через пропорционер и колосниковую решётку.
Принцип действия пропорционера заключается в подачи воздуха, соответствующему давлению газа, подаваемому на горение. Для этого импульсная трубка после газовой заслонки подсоединяется к камере пропорционера и давит на мембрану с жёсткой платформой в центре с закреплённым штоком, отрывающим воздушные заслонки, так же имеет окна для ручной подстройки. Далее воздух нижним дутьём поступает через колосниковую решётку на горение.
Тяга в котле естественная. До замены арматуры она регулировалась шиберными задвижками вручную по средствам троса, противовеса и винтового зажима.
Вода в секциях нагревается и при помощи циркуляционных насосов, расположенных на обратном трубопроводе, и циркулирует по контуру сети отопления, далее уходит к потребителям через прямой трубопровод и возвращается от потребителей через обратный трубопровод обратно в котельную.
Для компенсации теплового расширения воды, а также для предотвращения срабатывания автоматики безопасности по параметру «давление в сети максимальное» при несогласованном перекрытии сети отопления на одном из участков сети, установлен расширительный бак.
Принцип действия расширительного бака заключается в том, что в верхней его половине создаётся воздушная подушка с давлением, равным давлению воды в контуре, и при повышении давления воды переходит в расширительный бак и сжимает воздушную подушку, при обратном снижении давления вода под действием давления воздуха переходит обратно в контур.
Для компенсации потерь воды в системе вследствие утечек, к обратному трубопроводу до группы циркуляционных насосов подсоединён трубопровод подпитки.
При падении давления до первой уставки электроконтактного манометра блок подпитки выдаёт напряжение на катушку электромагнитного клапана подпитки, в результате чего нормально закрытый клапан открывается, и вода из городской сети за счёт большего давления поступает в обратный трубопровод.
При достижении второй уставки электроконтактного манометра блок подпитки перестаёт подавать напряжение на катушку нормально закрытого электромагнитного клапана, в результате чего подпитка городской водой прекращается.
В целом котельная обладает очень низким уровнем автоматизации. Реализованы следующие элементы АСУ:
– Автоматика безопасности АГОК-66;
– Автоматическая система сбора показаний для коммерческого учёта;
– Автоматическая система подпитки.
Автоматическая система контроля загазованности СО и СН4.
На рис.1-2 приведена схема устройства котла «Энергия». На ней хорошо видно, как открываются шиберные заслонки (номер 15 на схеме).
На рис.1-3 приведено фото фронта котла, на нём можно увидеть пропорционер (под клапаном ВНД-80, окрашенный в серо-голубой цвет), а также импульсные трубки от горелки.
На рис. 1-4 приведено изображение групповой котельной.
Рис. 1-2.
Общий вид
котла «Энергия»
Рис. 1-3. Фронт чугунно секционного котла Универсал
Рис. 1-4. Групповая котельная с котлами «Энергия 3М»
1.2. Описание технологического процесса
Нагрев воды происходит за счёт передачи тепла от нагретых за счет сгорания газа поверхностей секций котла. Мощность нагрева зависит от количества сжигаемого топлива и площади нагревающейся поверхности (количества секций котла).
Разогретая вода циркулирует в контуре сети за счёт работы циркуляционного насоса, дублирование насосов позволяет в случае аварии одного перейти на другой.