Станислав Львович 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.