Сводка лекций

31

Структура регулятора:

1.Чувствительный элемент (состоит из датчика, усилителя и преобразователя)

2.Задающее устройство (задатчик) – задает значения регулируемой величины;

3.Командно-усилительное устройство – сравнивает сигналы от 1) и 2), усили-

вает сигнал до такой величины, чтобы привести в действие исполнительный меха-

низм;

4.Исполнительный механизм – преобразует сигнал от 3) в движение 5);

5.Регулирующий орган – изменяет расход регулируемой среды;

6.Устройство обратной связи – передает воздействие с выхода 4) на вход 3).

Задача регулятора – ликвидировать последствия всех возмущающих факторов и привести регулируемый параметр к его заданному значению.

Классификация регуляторов. 1. По способу действия:

- прямого действия – измерительный орган непосредственно воздействует на регулирующий орган (для привода регулирующего органа используется энергия са-

мой регулируемой среды);

-непрямого действия - измерительный орган воздействует на регулирующий орган через управляющий (командный) орган, к которому подводится энергия от постоянного источника.

2. По характеру процесса регулирования:

-регуляторы-стабилизаторы (поддерживают регулируемый параметр на по-

стоянном уровне);

-программные регуляторы (по времени по заданному графику);

-следящие регуляторы (регулируемый параметр – функция некоторой незави-

симой величины. Например, температура воды в отопительной системе это функция

температуры наружного воздуха f(tн )).

3. По назначению: регуляторы температуры, давления, расхода, перепада дав-

ления, уровня…

4.По виду вспомогательной энергии: гидравлические, электрические.

5.По скорости перемещения регулирующего органа: с постоянной скоростью

ис переменной.

32

6. По характеристике (закону) регулирования (работу автоматического регу-

лятора характеризует связь между величиной отклонения регулируемого параметра

(рассогласование) (вход) и воздействием регулирующего органа S (или положе-

нием), выход. Эта зависимость между входным и выходным воздействием называ-

ется законом регулирования):

- Позиционные – скачкообразная зависимость между и S, непрерывной функциональной зависимости нет. При некотором отклонении регулирующий орган срабатывает скачком (имеет несколько фиксированных положений);

- Статические – пропорциональная зависимость между S и - S k (П-

регуляторы); - Астатические – интегральная зависимость (И-регуляторы) – регулирующий

орган приходит в действие при отклонении на некоторую сумму во времени и будет перемещаться до тех пор, пока параметр не возвратится к заданному значению.

Преимущество – поддерживает параметр точно на заданном уровне. Недостаток – затягивание процесса регулирования;

- Изодромные – ПИ-регуляторы – при отклонении параметра сначала переме-

щение регулирующего органа зависит от величины произошедшего отклонения

(статическое регулирование), затем он совершает дополнительное перемещение, ко-

торое устраняет статическую ошибку. Более быстрое по сравнению с астатическим.

Иногда для быстроты используют регулирование с дополнительным воздейст-

вием по отклонению (реагируют на ускорение отклонения ) и от возмущения (по нагрузке).

7. Вопрос 15. По принципу автоматического регулирования. (1,

с.38..39):

- по отклонению регулирующего параметра (температуры воздуха помеще-

ния): регулятор измеряет величину отклонения и производит перемещение регули-

рующего органа. По этому принципу работает большинство регуляторов температу-

ры, давления, уровня и др. Целесообразно при пофасадном и индивидуальном регу-

лировании.

- по возмущению (температура наружного воздуха): регулятор воздействует на объект в зависимости от величины возмущающего фактора – нагрузки. Преимуще-

33

ство: регулирование начинается еще до того, как произойдет отклонение регулируе-

мой величины. Целесообразно при пофасадном и индивидуальном регулировании. - комбинированный – по отклонению и возмущению. Не находит пока широ-

кого применения, несмотря на его значительные преимущества.

Энерготеплоснабжение предприятий.

Вопрос 16. Варианты энергоснабжения и энергопотребление промышленных предприятий. (2, с.3..9)

Промышленные предприятия потребляют электроэнергию и тепло среднего

(пар) и низкого (горячая вода) потенциала (температуры).

Существует три варианта системы энергоснабжения:

1. Раздельное энергоснабжение – независимо осуществляется

- электроснабжение от энергосистемы (местной или районной) или от элек-

тростанции на предприятии, - теплоснабжение от местной или районной котельной.

Применяется в двух случаях: а) если предприятие не связано с энергосисте-

мой; б) если есть небольшое сезонное теплопотребление (ТЭЦ экономически не це-

лесообразна)

Годовой расход топлива:

B BэКЭС Bткот ,

где BэКЭС - выработка электроэнергии на КЭС, Bткот - выработка тепла в ко-

тельной.

2. Комбинированное энергоснабжение осуществляется от электроэнергетиче-

ской системы и ТЭЦ предприятия, районной или промышленной ТЭЦ, а также уста-

новок, использующих ВЭР (вторичные энергоресурсы) – т.е. комбинированная вы-

работка электроэнергии и тепла (использование пара из отборов турбин и турбин с противодавлением).

Общее количество электроэнергии, вырабатываемой на ТЭЦ:

ЭТЭЦ Эт Эт.к.,

где Эт - по теплофикационному циклу, Эт.к. - по конденсационному циклу.

34

Предприятие может быть связано с электроэнергетической системой или нет.

Годовой расход топлива:

B BэТЭЦ BэКЭС BТЭЦт BВЭР ,

где BТЭЦэ - на выработку электроэнергии на ТЭЦ, BтТЭЦ - на выработку тепла,

BВЭР - экономия топлива.

3. Смешанная система энергоснабжения (сочетание 1 и 2) – теплоснабжение от турбин ТЭЦ (мятый пар) и непосредственно от котлов (острый пар).

Пар из котлов применяется, когда потребителям нужен пар с давлением,

большим, чем в отборе турбины, но в таких малых расходах, что установка специ-

альных противодавленческих турбин экономически нецелесообразна. Годовой расход топлива: B BэТЭЦ BэКЭС BТЭЦт BкотТЭЦ BВЭР .

Экономичность больше, чем у раздельной схемы, но меньше чем у комбини-

рованной.

В настоящее время тепло, потребляемой промышленностью, покрывается та-

ким образом: 50% - комбинированное энергоснабжение, 38% - за счет котельных

(раздельное), 12% - за счет ВЭР.

При централизованном теплоснабжении режимы теплопотребления отдельных предприятий сильно влияют на выбор оборудования источников тепла (ТЭЦ, ко-

тельных) и эффективность его использования.

Основной режимный фактор, который необходимо учитывать при проектиро-

вании – это большая неравномерность расхода тепла в течение суток, месяца, года.

Если технологический процесс непрерывен, то минимальная суточная нерав-

номерность, если работа в 2 смены – то максимальная.

В течение месяца неравномерность еще больше из-за выходных и празднич-

ных дней, плановых ремонтов.

Годовая неравномерность обусловлена изменением температуры наружного воздуха, смешанностью производства и т.п.

Например, при продолжительности работы 7500-8500 часов в год, число часов использования максимальной технологической тепловой нагрузки находится в пре-

делах 4500-5500 часов. Теплопотребление системами отопления и вентиляции имеет

35

еще более ярко выраженный сезонный характер (зависит только от температуры на-

ружного воздуха).

Нагрузка горячего водоснабжения неравномерна даже в течение часа, т.к. за-

висит от бытовых условий ЖКС.

Вопрос 17. Общая характеристика системы теплоснабжения предприятия: ее схема и источники теплоты. (2, с.9..11)

Система теплоснабжения промпредприятия (СТС ПП) – комплекс взаимо-

связанных установок и сооружений, предназначенных для бесперебойного снабже-

ния промышленного предприятия теплотой различного потенциала на технологиче-

ские и сантехнические нужды.

Схема СТС ПП включает источники тепла на предприятии и устройства прие-

ма теплоты от внешних источников (районных ТЭЦ). Пар идет в сеть паропроводов разного давления, а горячая вода – в тепловую сеть ПП. Для резервирования источ-

ников и балансирования выработки и потребления теплоты применяются аккумуля-

торы теплоты и дожимающие паровые компрессоры. Конденсат пара от потребите-

лей собирается в баки и возвращается в деаэраторы источника (т.е. станции). Потери пара, конденсата и сетевой воды компенсируются умягченной водой.

См. схему на рис. 12.

36

В качестве источников тепла используются в СТС ПП:

1.Котельные с паровыми котлами низкого и среднего давления (0,9-2,5 МПа),

вкоторых сжигают или первичные энергоресурсы (уголь, газ, мазут), или горючие ВЭР (доменный, коксовый газ, кора, щепа, опил и т.п.);

2. Заводские ТЭЦ с паровым котлами энергетических параметров (3,5- 13 МПа), отпускающими технологический пар из промышленных отборов, противо-

давления турбин или через редукционно-охладительную установку (РОУ) и теплоту сантехническим потребителям из отопительных отборов;

3. Утилизационные ТЭЦ, в них пар энергетических параметров из котлов-

утилизаторов (работают на горячих ВЭР – газообразные продукты сгорания про-

мышленных печей) идет в турбины, где расширяется до давления пара в отборах; 4. Котлы-утилизаторы вырабатывают пар производственных параметров за

счет тепловых ВЭР предприятия. Иногда пар дополнительно перегревается в цен-

тральном пароперегревателе; 5. Системы испарительного охлаждения (СИО) отдельных элементов техноло-

гического оборудования.

37

Вопрос 19. Транспортировка теплоты, система пароснабжения сетевой водой предприятия. (2, с.11..12)

Система транспортировки теплоты от источников (подсистема СТС) к потре-

бителям содержит независимые комплексы оборудования для транспортировки пара

(технологическим потребителям) и сетевой воды (сантехническим потребителям).

Недостатки паровой системы:

1.Большие потери давления (меньше скорости, больше диаметры) и тепла в окружающую среду, следовательно, ограничено расстояние транспортировки;

2.Сложность эксплуатации (дренажи, сбор и перекачка конденсата);

3.Высокая удельная стоимость сооружения.

Преимущества горячей воды:

1.Возможность применения более дешевых водогрейных котлов;

2.Конденсат греющего пара после сетевых подогревателей весь сохраняется в цикле (сокращаются эксплуатационные расходы теплогенератора);

3.Стоимость сооружения значительно меньше.

Пар транспортируется под собственным давлением через разветвленную сис-

тему паропроводов разного давления с запорно-регулирующей арматурой, дренаж-

ными устройствами сбора конденсата, компенсаторами тепловых удлинений, опо-

рами и тепловой изоляцией.

Весь этот комплекс называют паровой сетью завода. Для бесперебойной пода-

чи пара потребителям первой категории сеть прокладывают по кольцевой схеме

(или резервируют параллельным паропроводом), в которую включают несколько источников (в единой сети).

Система пароснабжения сетевой водой (ПСВ) наиболее выгодна при ком-

плексном обеспечении удаленных (более 15 км) крупных предприятий сетевой во-

дой температурой до 150оС и паром 0,5-1,5 МПа от общей ТЭЦ. Сетевая вода 170200оС транспортируется от ТЭЦ и у потребителей в испарителях за счет ее охлажде-

ния до 120-160оС генерируется пар 0,2-0,6 МПа, который при необходимости дово-

дят до нужных параметров в компрессорах с электроили паротурбинным приво-

дом. Охлажденная сетевая вода идет потребителю горячей воды, после которого,

смешиваясь с конденсатом пара, возвращается на ТЭЦ. Схема ПСВ – рис. 13.

38

Вопрос 20. Выбор рациональной схемы теплоснабжения предприятия. (2,

с.12..14)

Рациональное построение СТС выполняется путем выбора среди возможных варианта с экстремальным (минимальным) значением выбранного критерия (затрат,

потерь, расхода топлива).

Часто источниками СТС являются ТЭЦ и УТЭЦ, вырабатывающие теплоту и электроэнергию, частично или полностью потребляемую на предприятии, поэтому рассматривают систему тепло энергоснабжения предприятия в целом (СТЭС ПП).

Общепринятый критерий экономичности – минимум затрат З при заданных величинах тепловых нагрузок и условии максимальной выработки электроэнергии:

З ЕнK S,

где Ен - нормативный коэффициент окупаемости (эффективности) капитало-

вложений (1/год), K - суммарные капиталовложения в вариант (руб.), S - ежегодны затраты (издержки) производства (руб./год).

Часто используют также энергетический критерий – приведенный расход первичного топлива (пересчет на условное), потребляемое СТЭС:

Bпр Bи Эоэсbэоэс ,

39

где Bи - расход топлива всеми источниками СТЭС ПП, Эоэс - потребление предприятием электроэнергии из объединенной энергосистемы, МВтч/год, bэоэс -

средний удельный расход топлива на выработку энергии ОЭС (с учетом потерь в ЛЭП), кг/МВтч.

Задача рационального построения СТЭС подразумевает:

1. Выбор оптимальной структуры источников теплоснабжения:

-определение тепловых нагрузок производственных (технологический п ) и

отопительных (сантехнический т ) отборов всех турбоагрегатов ТЭЦ;

-суммарная тепловая мощность котлов промышленно-отопительной и пико-

вых котельных;

- распределение ВЭР на выработку электроэнергии (УТЭЦ) и теплоснабжение

по пару и горячей воде;

2.Определение типа и количества котов и турбоагрегатов ТЭЦ в соответствии

свыбранными п и т ;

3.Определение типа турбин УТЭЦ (конденсационные, с отборами, противо-

давленческие…);

4.Оптимизация системы транспортировки теплоты;

5.Составление тепловых балансов.

Тепловые схемы центральных котельных.

Котельные разделяются на районные, квартальные, групповые и предприятий.

Районные снабжают теплом жилой район и входящие в него промпредприятия. По характеру тепловых нагрузок котельные бывают: промышленные, отопительные и промышленно-отопительные.

Промышленные котельные обеспечивают технологически нагрузки по пару или горячей воде. Основной тип – паровая котельная с котлами низкого (нагрузка котельной до 200 ГДж/ч=55 МВт) и/или среднего давления (более 200 ГДж/ч). Мо-

гут быть схемы паровых котельных с отпуском пара или горячей воды.

Отопительные котельные обеспечивают потребителей только горячей водой

150-70оС на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и технологические ну-

жды. Применяют обычно водогрейные котлы. При работе котельной на открытую тепловую сеть необходима подпитка сети большим количеством подпиточной воды,

40

которая деаэрируется в вакуумном деаэраторе ДСВ (вакуум создается эжекторами).

Особенность такой схемы – отсутствие подогревателя (сильная коррозия) на линии после блока химочистки (натрий-катионитовые фильтры) к деаэратору. Химочи-

щенная вода после ХВО имеет температуру 25-30оС и возможна деаэрация при тем-

пературе примерно 40оС и давлении 0,0075 МПа.

Вопрос 21-22. Тепловая схема промышленно-отопительной паровой котель-

ной. (2, с.38..39, 40)

Схема промышленной паровой котельной (рис. 15). Схема отопительной па-

ровой котельной (закрытая сеть) (пунктиром) отличается тем, что пар вместо произ-

водства идет в паровой водоподогреватель сетевой воды ПВП.