Вместо гидравлической стрелки: труба обычная, 1 м/с

Кто-то делает гидравлические стрелки из “чернухи”, кто-то – из нержавейки (!)...
У кого-то их размеры “по правилу”, а у кого-то “по опыту”...
У кого-то они с сеткой внутри, а у кого-то ещё и с магнитами...
Раскрашивают...
...И что же за творение получается в результате?
“Волшебная лампа Аладдина” alladin-lamp или произведение искусства “прекрасная незнакомка”? prekrasnaya_neznakomka
А может быть smile.gif ...просто гульфик, красочно описанный в известной книге Франсуа Рабле?

Но давайте мыслить как инженеры!
Что проку от грязевика, стоящего в самом центре тепловой схемы котельной?
А при установке автоматического воздухоотводчика разве требуется “подставлять” под него стальную “бочку”?! smile.gif
Всё это излишества, мягко говоря.

Грязевик нужен в котельной, работающей на теплосеть. Его назначение – “отлавливать” камни, палки, рукавицы и т.п. Соответственно, ставят его на вводе обратной сетевой воды в котельную.
Автоматические воздухоотводчики, конечно же, лучше ставить на верхних заглушках вертикальных труб. Но из-за этого вовсе не требуется увеличивать диаметры этих труб.
Учтём общеизвестное: для котельной оптимальная скорость воды в стальном трубопроводе по экономическому критерию – 1–3 м/с.

короткозамкнутый котловой контур

один котёл и с.о.


Прикидочный расчёт циркуляционных расходов воды hydraulische_Weiche_график.xls
54 кБ

Максимальный расход воды в трубопроводе подмеса (то есть на участке, замыкающем котловой контур) у каждой котельной свой. А его ориентировочные величины таковы:
в котельной с тремя котлами и более – “0,2 от расхода сетевой воды”,
в котельной с двумя котлами – “0,5 от расхода сетевой воды”,
для единственного котла – “0,9 от расхода сетевой воды”.
В соответствии с этим максимальным расходом и нужно выбирать диаметр трубы-перемычки (участка, замыкающего котловой контур). И хотя “бочка” там ни к чему, всё же стоит выбрать завышенный диаметр. Одна из причин этого: благодаря пренебрежимо малой характеристике сопротивления этого замыкающего участка можно будет легко сделать так, что расход воды через каждый котёл будет определяться преимущественно его характеристикой сопротивления и характеристикой сопротивления арматуры в котловой ветви. Изменения этого расхода будут несущественны. Соответственно отпадёт необходимость в насосе рециркуляции даже для водотрубного котла (зачастую у них недопустимо уменьшение расхода относительно номинальной величины).
Кстати, из-за перетока по этому замыкающему участку горячей воды с выхода котла на его вход будет происходить необходимое повышение температуры воды tвх.

Вторая причина: чем меньше перепад давления на данном участке, тем меньше противодействие уменьшению расхода при “закрывании” трёхходового клапана (когда необходима низкая температура сетевой воды).



Квартальная котельная во Владимире с тремя котлами ДКВр-10-13

studenaya_gora.jpg


В 2008 году в этой котельной паровые котлы были переведены в водогрейный режим работы. При проектировании тепломеханической схемы было принято решение контур котлов сделать короткозамкнутым. На фотографии – два коллектора на 500 м3/ч с замыкающим участком:

dva_kollektora.jpg




На случай аварии насосной группы котла или насосной группы отопительных приборов нужно на участке, замыкающем котловой контур, установить запорную арматуру: шаровой кран или дисковый поворотный затвор (ДПЗ).

teplomeh.shema_31.png



Если рассматривать обычный неконденсационный котёл и отопительную нагрузку, то одна перемычка (или даже “стрелка по чертежу”) недостаточна для сопряжения этих контуров. В общем случае эти два контура работают с двумя парами различных температур теплоносителя. Поэтому при стыковке контура котлов и контура нагрузки появляется четыре узла; участок контура котлов становится линией подмеса, а участок контура нагрузки – линией перепуска.

Регулирование подмеса и перепуска возможно и без трёхходового клапана. Помимо “советской” тепловой схемы это реализуется в некоторых схемах с сетевым водоподогревателем и в схемах с дополнительным насосом.

см. Схемотехника водогрейных котельных

teplomeh.shema_35.gif


Применение трёхходового клапана

Желательно, чтобы пропускная способность Kvs регулирующего трёхходового клапана имела величину около 4Gmax.
Для “ножки” трёхходового клапана нужно предусмотреть установку обратного клапана и рассчитать переход на меньший диаметр трубопровода. Ориентировочно, для трёхходового клапана с характеристикой “равнопроцентная/линейная” может потребоваться сделать пропускную способность Kv этого трубопровода и обратного клапана в нём где-нибудь “0,6 Kvs клапана”, а для обычного “симметричного” клапана – где-нибудь “0,5 Kvs клапана”. Для получения требуемой величины нужно использовать трубу подлиннее (побольше диаметром). Например, для Kv30 – четырёхметровую стальную трубу DN40.
А если бы для регулирования потребовался трёхходовой клапан с Kvs, исчисляемой сотнями или тысячами, то я бы принял альтернативный вариант:

Пара дисковых поворотных затворов
в качестве трёхходового клапана

1 Монтаж одного из двух регулирующих ДПЗ на участке, замыкающем контур теплосети (котельная с водотрубными котлами)

teplomeh.shema_32.gif
teplomeh.shema_33.png


Поочерёдная работа двух ДПЗ

Пример для пары одинаковых ДПЗ DN350.
Желательно, чтобы у ДПЗ не было эластичного вкладыша (манжеты): предпочтительно уплотнение “металл – металл”. В противном случае один из концевых выключателей сервопривода ДПЗ нужно будет настроить на срабатывание при закрывании до 15–20 градусов (остановка перед вхождением всего диска в манжету).
У сервоприводов ДПЗ должны быть дополнительные концевые выключатели (вернее будет сказать, “сигнальные”). Срабатывание такого выключателя у обоих ДПЗ нужно настроить на угол поворота (открывания) 55–60 градусов:

Результат расчёта пропускной способности Kv пары ДПЗ “TecLarge” DN350:

ugol_povorota-Kv_DPZ_350.png


2 Монтаж одного из двух регулирующих ДПЗ на участке, замыкающем котловой контур (котельная с жаротрубно-дымогарными котлами)

teplomeh.shema_34.png


Синхронная работа двух ДПЗ

Регулирующие ДПЗ одинаковые.
Для трубопровода ветви подмеса нужно предусмотреть установку обратного клапана и рассчитать переход на меньший диаметр с целью получения величины “(0,2÷0,3) Kvs ДПЗ”. Повышенная характеристика сопротивления этого участка позволит получить монотонную зависимость “угол поворота – Kv обеих ветвей”:

ugol_povorota-Kv_(DPZ)-2014


Для уменьшения неравномерности совокупной пропускной способности Kv желательно повысить характеристику сопротивления ветвей отбора: максимально разнести ветви подмеса и стрелки-перемычки. Нужно учесть, что Kv участка трубопровода между врезками не должна стать меньше 0,25 Kvs. Например, для трубопроводов DN500 это может выглядеть так:

Du500_(DPZ)-2014


Желательно, чтобы у используемых ДПЗ не было эластичного вкладыша (манжеты): предпочтительно уплотнение “металл – металл”. В противном случае один из концевых выключателей сервопривода ДПЗ нужно будет настроить на срабатывание при закрывании до 15–20 градусов (остановка перед вхождением всего диска в манжету).




ДПЗ, стоящий в ветви подмеса или перепуска, должен приоритетно открываться в случае, если “температура воды на входах котлов низкая”. При использовании Vitotronic'ов, для этого нужно установить на входе каждого котла датчик температуры 17A–“Therm–Control” (у котлов Viessman под них предусмотрены гильзы в теле котла), у “333”-го – ввести кодировку “AA:2” (“снижение мощности посредством датчика температуры 17A”).
А при использовании прибора ТРМ32 (“Овен”) можно применить его регулятор температуры ГВС для поддержания температуры воды на входах котлов (создав для этого приоритет):



Об опрокидывании потока на котловом замыкающем участке

Опрокидывание потока на котловом замыкающем участке происходит в том случае, когда расход сетевой воды, подаваемой к этой перемычке, превышает расход воды через котлы. При этом происходит несанкционированное понижение температуры прямой сетевой воды. Температура воды на входе котла становится равна температуре обратной сетевой воды. В общем случае эта температура может быть как ниже так и выше минимально допустимой для котла величины.

Во избежание такой ситуации желательно
➚ ...использовать регулятор температуры сетевой воды, поддерживающий среднеарифметическое значение температурных графиков (tпр.зад+tобр.зад)/2, то есть “среднюю температуру отопительного прибора”.
В ситуации с завышенным расходом сетевой воды это снимет с котельной “кажущуюся” часть нагрузки и сведёт к минимуму “перетопы” потребителей.
➚ ...во время пусконаладки котельной оставить расход воды в контуре котлов на уровне, превышающем расчётную величину: При одиночной работе насоса/котла...
Увеличенный расход воды через котлы будет не только благоприятен для них (ослабится рост отложений со стороны воды, уменьшенная разность температур снизит механические напряжения), но и в какой-то мере компенсирует то, что температура обратной сетевой воды завышена. Иначе, в случае завышенной температуры обратной сетевой воды, котельная может и не выйти на расчётную теплопроизводительность: температура воды на выходе котла будет “упираться” в максимально допустимую величину.

Рассмотрим теплогенераторную, в котловом контуре которой всегда работает только один насос, а его расчётный расход близок к расчётному расходу воды в системе отопления. При возникновении опрокидывания потока на участке, замыкающем котловой контур, нужно понизить расход в системе отопления (расход сетевой воды), совмещая это с балансировкой системы отопления (с регулировкой тепловой сети). Простое проектное решение – установка обратного клапана “напротив” контура потребителя – позволяет отсрочить балансировку или вовсе от неё отказаться. На этой схеме таких клапанов два:

teplomeh.shema_teplogeneratorna.png

Эта тепловая схема – короткозамкнутый котловой контур – может оказаться “тем, что надо” и для конденсационного котла. Причина: недостаточный напор встроенного в котёл насоса для обеспечения номинального расхода воды через котёл, включенный в один контур с нагрузкой. Регулятор температуры воды на входе котла будет не нужен. Регулятор, управляющий теплопроизводительностью котла, может поддерживать температуру воды на общем выходе котлов по отопительному температурному графику с «включением» излома во время приготовления горячей воды.

Как в этой тепловой схеме, так и в схеме с параллельными ветвями “насос/котёл” требуемые температуры воды на входах и выходах котлов должно формировать два электронных регулятора:
♦ регулятор, управляющий теплопроизводительностью котлов (Управление режимом теплогенерации),
♦ регулятор температуры воды на входах котлов (реле температуры). При недопустимо низкой температуре воды на входах котлов он должен медленно “закрывать” трёхходовой клапан при этой перемычке (например, из расчёта полного хода за час). В управлении трёхходовым клапаном у этого регулятора должен быть приоритет перед регулятором температуры сетевой воды.

Рассмотрим теплогенераторную (или котельную) с параллельными ветвями “насос/котёл” и зависимым присоединением системы отопления (теплосети). Если у этой теплогенераторной (или котельной) максимальная рабочая температура на общем выходе котлов равна максимальной температуре подачи системы отопления (температуре прямой сетевой воды), то для исключения опрокидывания потока на замыкающем участке нужно понизить расход в системе отопления (расход сетевой воды), совмещая это с балансировкой системы отопления (с регулировкой тепловой сети).

В котельной с параллельными ветвями “насос/котёл” и вторичным контуром с насосом греющей воды и сетевым водоподогревателем (с независимым присоединением теплосети) опрокидывание потока на котловом замыкающем участке также нежелательно. Здесь оно означает то, что расход греющей воды стал выше расхода воды в котловом контуре. При этом насос греющей воды работает с избыточно высокой частотой вращения. Температура подачи греющей воды становится ниже (понижается и температурный напор в водоподогревателе), а на входе котла температура воды становится завышена (это может воспрепятствовать выходу котла на расчётную теплопроизводительность).
Так же как и в схеме с единственным котловым насосом предотвратить эти явления можно простой установкой обратного клапана на котловом замыкающем участке. Альтернативная мера, подходящая в том числе для котельной с параллельными ветвями “насос/котёл” и зависимым присоединением теплосети – это использование регулятора “реле разности температур”. Один преобразователь температуры (датчик) должен стоять на общем выходе котлов, а другой – где-нибудь в середине перемычки. После своего срабатывания “реле разности температур” должно дать команду “повысить заданную температуру воды на выходах котлов. При невозможности: запустить дополнительный насос/котёл”. Ещё оно должно медленно понижать расход греющей воды (например, из расчёта уменьшения за час расхода равного расходу всех котлов до расхода одного котла). В управлении насосом греющей воды у этого реле должен быть приоритет перед регулятором температуры сетевой воды:


the Peace of "I",

Вячеслав Штренёв


Статьи на близкие темы:
О трёхходовых клапанах
Вместо трёхходового клапана с высокой Kvs: “составной клапан”
От “гламура” и скрытого изъяна – к двум обычным коллекторам
Контроллер каскадного управления котлами “теплоконтроллер Теба”