Автоматизированные ИТП для закрытых систем теплоснабжения с электронными регуляторами в ГВС

Схема автоматизированного ИТП для закрытой системы централизованного теплоснабжения с применением в системе ГВС электронного регулятора (контроллера) показана на рис. 2.5.

Особенность этой системы заключается в применении для систем ГВС и отопления одного электронного регулятора из класса специализированных контроллеров со встроенными функциями, например, в виде двух канального и двух контурного, например, по каналу отопления контроллера типа ECL Comfort 301

(модернизированного с учетом функции ограничения расхода для контуров отопления и ГВС и при использовании дополнительного релейного модуля). Это позволяет уменьшить количество контроллеров в составе автоматизированного ИТП, например, на схеме, показанной на рис. 2.4.

САР системы отопления здания содержит приборы и

оборудование аналогичные, как и для схемы автоматической системы регулирования, показанной на рис. 2.1, но с учетом следующих изменений и дополнений в виде:

• • датчика температуры внутреннего воздуха ТЕ4 здания;
• • контроллера ТК1 со встроенными функциями, предназначенного для регулирования температуры, как в системе отопления, так и в системе ГВС здания;

• также контроллер ТК1 на базе ECL Comfort 301, позволяет управлять насосами в СО здания и в системе ГВС.

Рис. 2.5. Блок-схема автоматизированного ИТП для закрытой системы теплоснабжения с применением в системе ГВС контроллера

САР горячего водоснабжения (см. рис. 2.5) содержит приборы и оборудование аналогичные, как и для схемы автоматической системы, показанной на рис. 2.4, но с учетом следующих изменений и дополнений:

• • погружной датчик температуры теплоносителя ТЕ5;
• • регулирующий клапан К4 с исполнительным механизмом М5.

К контроллеру ТК1 подключены:

• • датчики температуры ТЕ1-ТЕ4 соответственно к аналоговым входам (XI-Х4) и датчик температуры ТЕ5 системы ГВС к входу (Х5);
• • электроприводы Ml и М2 моноблока насосов и исполнительный механизм М3 системы отопления соответственно к выходам ТК1 (Y1-Y3), а также электропривод М4 и исполнительный механизм М5 системы ГВС соответственно к выходам (Y4 и Y5).

Функциональная схема САР отопления здания показана на рис. 2.6 на базе применения типового регулятора ТК1, например, на базе контроллера ECL Comfort 301.

Рис. 2.6.Функциональная схема САР отопления здания на базе специализированного контроллера типа ECL Comfort 300

Схема САР с учетом ТК1 содержит: исполнительный механизм ИМ1, регулирующий орган POl, погружной датчик температуры ДТ1, расположенный в подающем трубопроводе СО, датчики температуры соответственно воздуха в типовом помещении здания ДТ2 и наружного воздуха ДТЗ, задатчик ПЗ2 контроллера для программного задания температуры стабилизации воздуха в помещении здания, блок управления насосами Б1, электроприводы ЭП1 и ЭП2, циркуляционные насосы Н1 и Н2 в системе отопления здания.

В отличие от функциональной схемы САР (см. рис. 2.3) отопления здания на базе контроллера типа ТРМ32 в этой схеме (см. рис. 2.6) возможно ввести коррекцию по температуре воздуха в типовом помещении здания.

Тогда объект управления системы автоматизации ИТП (ОУ) является составным и содержит:

• • ОУ1 - часть системы отопления здания в ИТП с учетом теплообменника;
• • ОУ2 - остальная часть системы отопления здания с учетом типового помещения.

Выходные величины ОУ1 и ОУ2 следующие:

• • Гз(/) - температура теплоносителя в подающем трубопроводе системы отопления здания в ИТП;
• • TJJ) - температура воздуха в типовом помещении здания.

Входные величины ОУ (ОУ1 и ОУ2) следующие:

• • Г_1н(0 - температура наружного воздуха;
• • G(t) - расход греющего теплоносителя на входе

теплообменника СО.

Датчики температуры ДТ1, ДТ2 и ДТЗ подключены к соответствующим аналоговым входам контроллера ТК1. При этом все сигналы от датчиков температуры, поступающие на аналоговые входы контроллера, преобразуются в цифровые. К выходу контроллера ТК1 подключены исполнительный механизм и через блок управления Б1 электроприводы ЭП1 и ЭП2. Функциональные элементы на рис. 2.6 соответствуют следующим элементам автоматизации блок-схемы, показанной на рис. 2.5, а именно, ИМ1 соответствует М3, POl - К1, ДТ1 - ТЕ1, ДТ2 - ТЕ4, ДТЗ - ТЕЗ, ЭП1 и ЭП2 - Ml и М2.

В схеме САР (см. рис. 2.6) применяются контур регулирования по возмущению с учетом датчика ДТЗ (температуры наружного воздуха Т_н) и двух контурное регулирование по отклонению, причем внутренний контур с учетом датчика ДТ1 (температуры теплоносителя 7з в подающем трубопроводе СО здания) и внешний контур с учетом датчика ДТ2 (температуры воздуха Т_к в типовом помещении здания).

Функциональная схема САР горячего водоснабжения здания показана на рис. 2.7 на базе применения второго канала электронного регулятора ТК1, контроллера ECL Comfort 301.

Схема САР с учетом ТК1 содержит: исполнительный механизм ИМ2, регулирующий орган Р02, погружной датчик температуры ДТ4, задатчик П3₃ для программного задания температуры стабилизации в системе ГВС и объект управления ОУЗ. Объектом управления является система ГВС здания с учетом двух ступенчатого теплообменника.

Рис. 2.7.Функциональная схема САР горячего водоснабжения здания

Выходные и входные величины ОУ следующие:

• • 7гвс(0 - температура теплоносителя в подающем трубопроводе системы ГВС здания;
• • ^2(0 - расход греющего теплоносителя в двух ступенчатом теплообменнике системы ГВС.

Датчик температуры ДТ4 подключен к аналоговому входу контроллера ТК1, а исполнительный механизм ИМ2 - к его выходу. Функциональные элементы на рис. 2.7 соответствуют следующим элементам блок-схемы, показанной на рис. 2.5, а именно, ИМ2 соответствует М5, Р02 - К4, ДТ4 - ТЕ5. В этом случае САР горячего водоснабжения является одноконтурной.

Рассмотрим особенности функционирования САР отопления здания, блок-схема которой показана на рис. 2.5, а функциональная схема - на рис. 2.6.

Внутренний контур САР предназначен для регулирования температуры теплоносителя Г₃(7) в системы отопления здания путем изменения расхода теплоносителя G{t) через теплообменник Т01. Внешний контур САР предназначен для регулирования температуры в типовом помещении здания T_K(t) путем введения коррекции на изменение расхода теплоносителя G(t) по внутреннему контуру (см. рис. 2.6).

САР отопления обеспечивает регулирование температуры ОУ (т.е. 7з(0 и Г_к(0) путем изменения расхода теплоносителя от внешних теплосетей через теплообменник Т01 с помощью регулирующего клапана К1 с учетом, во-первых, отопительного графика, во-вторых, температуры в системе отопления, в третьих, как температуры наружного, так и внутреннего воздуха. Во внутреннем контуре САР с учетом относительно малой инерционности ОУ применяется ПИ- регулятор, что позволяет осуществлять управление без статической ошибки. Во внешнем контуре автоматической системы с учетом большой инерционности объекта управления (учитывая помещения здания) возможно использование П-регулятора или ПИ-регулятора.

При формировании пропорционально закона регулирования выходной сигнал Y, контроллера определяется в следующем виде:

где Ej - отклонение регулируемой величины от заданной; Х_р - полоса пропорциональности.

В уравнении (2.5) выходной сигнал Y_t пропорционален отклонению регулируемой величины от заданного значения.

При формировании пропорционально-интегрального закона регулирования выходной сигнал Y_t контроллера (ПИ-регулятора) определяется в виде:

где Atjt = tki ~ hi-i разность по времени между измерениями; хи - постоянная времени интегрирования.

Для ПИ-регулятора контроллера в уравнении (2.6) первое слагаемое соответствует пропорциональному отклонению регулируемой величины от ее заданного значения, а второе слагаемое - интегралу от этого отклонения.

Внутренний контур САР отопления на базе контроллера ECL Comfort 301 функционирует по аналогии как и САР на основе контроллера ТРМ32. При этом в отличие от ТРМ32 контроллер ECL Comfort 301 имеет симисторы на выходе для управления исполнительными механизмами (ТРМ32 может иметь релейные пробразователи). В контроллере ТК1 с учетом отопительного графика и данных от датчика температуры наружного воздуха ТЕЗ определяется задание ПЗ1 для ПИ-регулятора системы отопления для поддержания требуемой температуры в подающем трубопроводе СО здания. Контроллер ECL Comfort 301 обеспечивает управление циркуляционными насосами Н1 и Н2 с помощью дополнительного блока управления Б1. При этом гораздо шире функции контроллера ECL Comfort 301 при функционировании САР в экономичном режиме, так как предусмотрено программирование суточных, недельных (с учетом праздничных дней), сезонных графиков и др.

Внешний контур САР отопления на базе контроллера ТК1 предназначен для коррекции расхода теплоносителя с помощью регулирующего клапана К1 с учетом температуры воздуха в типовом помещении здания. При этом формируется управляющая команда с учетом, например, пропорционального закона регулирования при возникновении отклонения Д_й, в виде

где/пзг(0 - программное задание температуры стабилизации воздуха в помещении здания;/ц_Т2(0 - данные от датчика температуры ДТ2.

Затем команда от контроллера ТК1 преобразуется в электрический сигнал, поступающий на исполнительный механизм М3, перемещающий шток регулирующего клапана К1, т.е. при этом корректируется расход теплоносителя от теплосетей через теплообменник Т01 с учетом температуры воздуха в типовом помещении здания. Особенность этой САР на базе специализированного контроллера ТК1 заключается в том, что применяется только один датчик температуры внутреннего воздуха здания ТЕ4 (ДТ2). В связи с этим выбор типового помещения осуществляется на основе предварительных исследований температурных режимов помещений здания при функционировании автоматизированного ИТП, причем с обязательным учетом типа здания (образовательного учреждения, жилого здания или офисного и др.). Как правило, этот датчик устанавливается в одном из помещний северного фасада здания.

САР горячего водоснабжения обеспечивает с помощью второго канала контроллера ТК1 стабилизацию температуры воды Г_гвс в системе ГВС путем изменения расхода теплоносителя из теплосети через двух ступенчатый теплообменник Т02. При этом формируется управляющая команда с учетом пропорционального закона регулирования (см., П-регулятор) при возникновении отклонения Ад, как результата сравнения значения от задатчика (ПЗз) контроллера ТК1 и данных от погружного датчика температуры ТЕ5, установленного в трубопроводе системы ГВС на выходе второй ступени Т02.2 теплообменника. Затем команда от контроллера ТК1 преобразуется в электрический сигнал, поступающий на

исполнительный механизм М5, перемещающий шток регулирующего клапана К4 и при этом изменяется расход теплоносителя от теплосетей через двух ступенчатый теплообменник системы ГВС до тех пор пока температура Г_1ВС не станет равной заданной.

Таким образом, на базе контроллера ТК1 по первому его каналу осуществляется регулирование температуры в СО здания, а второму его каналу - стабилизация температуры в системе ГВС.