Весь цикл производства горячей воды можно представить в виде последовательных этапов:
- Нагрев воды в теплообменниках;
- Транспортировка воды к потребителю.
Все эти операции осуществляются на индивидуальном тепловом пункте. При отпуске теплоты потребителям осуществляется регулирование различных параметров среды. Решение этой задачи зависит от способов и схем присоединения теплоиспользующих установок к тепловой сети. Совокупность технических устройств, обеспечивающих реализацию схем присоединения, называется тепловым пунктом (ТП).
В работе исследован и аппаратно программно реализован способ подогрева воды и управления подкачивающими насосами односекционного индивидуального теплового пункта (ИТП), который позволяет экономить энергию для потребителя горячей воды.
Для экономичного использования греющего теплоносителя от ЦТП, целесообразно максимально использовать его энергию, запасенную в ИТП. В начальный момент времени, теплоноситель проходит через греющие каналы теплообменника и отдаёт энергию нагреваемому теплоносителю (воде вторичного контура). Когда температура нагреваемого теплоносителя достигнет определённого, заранее заданного значения, происходит плавное закрытие клапан, подающего греющий теплоноситель и открывается клапан обходного трубопровода. Плавность закрытия и наличие обходной трубы позволяет избежать гидравлического удара в контуре. Далее, нагреваемый теплоноситель потребляет энергию, запасённую в теплообменном аппарате. С течением времени температура теплоносителя вторичного контура начинает понижаться и, при достижении нижнего порогового значения, открывается клапан, подающий греющий теплоноситель и перекрывается обходная труба. Теплоноситель, находящийся в греющих каналах теплообменника, начнет прокачиваться, что создаст новый запас энергии греющего теплоносителя для работы следующего цикла. Необходимо отметить, что обходной и питающий клапаны должны открываться синхронизировано с целью исключения гидравлического удара. График зависимости температуры нагреваемого теплоносителя ИТП от управляющего воздействия на клапан подачи греющего теплоносителя представлен на рисунке 1, где: Т - температура нагреваемого теплоносителя, U - управляющие импульсы открытия и закрытия клапана подачи греющего теплоносителя
Рисунок 1. График зависимости температуры нагреваемого теплоносителя ИТП
Алгоритм управления клапанами в виде диаграммы функциональных блоков представлен на рисунке 2.
Для управления насосными агрегатами был разработан и реализован алгоритм на основе широтно-импульсной модуляции.
Рисунок 2. Алгоритм управления клапанами
управляющего воздействия. Использование данного алгоритма с применением принципа зонного регулирования позволяет получать высокое качество управления, осуществить эффективное противодействие возмущающим воздействиям стохастического характера, а так же обеспечить повышенные скоростные характеристики ввода агрегата в
рабочий режим. График переходного процесса пуска насосного агрегата представлен на рисунке 3, где:G заданное значение оборотов; Y текущее значение оборотов; U выходной сигнал ПИД-регулятора; Imp импульсы управляющего воздействия
Рисунок 3. График переходного процесса пуска насосного агрегата
Алгоритмы зонного регулирования температуры и управления насосами были включены в состав разработанной SCADA- системы (англ. Supervisory Control And Data Acquisition) горячего водоснабжения односекционного индивидуального теплового пункта. SCADA-система реализована в среде Trace Mode 5.15. Алгоритмы написаны на FBD (Function block diagram)-языке программирования встроенном в среду разработки. Алгоритм широтно-импульсного управления в виде диаграммы функциональных блоков представлен на рисунке 4.
|
Рисунок 4. Алгоритм широтно-импульсного управления насосом |