При выборе мощности котлов желательно учитывать следующее:

Кроме того, для котлов любой (?) теплопроизводительности:

Если бы я выбирал блочную горелку, то взял бы горелку с механической связью между газовой и воздушной заслонками (с одним сервоприводом). Ну и соответственно топке – короткофакельную или длиннофакельную. Например, очень привлекательна горелка серии EK 9 G (“Elco”). Она подкупает настроечным механизмом подачи воздуха и газа: с помощью опорных штифтов и скользящих по ним "лыж" зависимость “угол поворота – теплопроизводительность” можно приблизить к линейной.

Во время наладки и эксплуатации будет меньше хлопот, если на горелке установлен не “менеджер горения”, а прибор попроще – “топочный автомат”. В случае использования горелки с “менеджером горения” иногда бывает желательно предусмотреть автоматическое выключение её электропитания при недопустимом отклонении давления газа.

Сервопривод горелки должен быть “модулируемого” исполнения: с временем полного хода не менее 20 секунд. В режиме плавного изменения теплопроизводительности, в отличие от двух- и трёхпозиционного регулирования, температура поверхностей нагрева котла становится максимальной только в часы или дни его максимальной нагрузки, а не, скажем, каждые 5–10 минут. Это минимизирует механические напряжения в котле, уменьшает рост отложений на поверхностях нагрева со стороны воды, повышает КПД.

Ещё “модулируемые” горелки позволяют при желании/необходимости получать от котла воду с максимально возможной температурой НЕПРЕРЫВНО.

Это особенно важно, если

максимально возможная температура воды на выходе котла совпадает с максимальной температурой прямой сетевой воды по графику (например, и та, и другая – 95 градусов),

схема котельной двухконтурная, а максимально возможная температура воды на выходе котла незначительно превышает максимальную температуру прямой сетевой воды по графику (например, одна – 115 градусов, а другая – 105 градусов).

В тёплую погоду нагрузка отопления минимальна или отсутствует вовсе. В тёплую погоду также минимально и разрежение, создаваемое дымовой трубой. Несмотря на это, ступенчатые горелки время от времени работают на полной мощности и при этом создают в дымоходах избыточное давление уходящих газов. “Модулируемые” же горелки могут работать с частичной нагрузкой НЕПРЕРЫВНО, и при этом в дымоходах будет сохраняться разрежение.

✈

При выборе типа горелки желательно учитывать следующее:

В качестве котлового блока управления я бы поставил два реле температуры: для выключения горелки при недопустимо высокой температуре воды на выходе котла (или в котле) и для выключения горелки при аварийно высокой температуре. Это может быть, например, простенький Vitotronic 100 KC3 (манометрические термореле). Плавное регулирование и каскадное управление я сделал бы как-нибудь отдельно (см. п.11).

✈

Когда-то при первом знакомстве с блоками управления фирмы Viessmann меня раздражало то, что в красивых оранжевых корпусах для управления котельной предусмотрено не так уж много, как этого можно было ожидать. Типа, хочешь, чтобы у тебя автоматически включался резервный насос – покупай и устанавливай ещё какое-то устройство... Я рассуждал так. Вот мы пользуемся персональным компьютером. Даже если стоимость его невелика, он может выполнять множество операций в секунду. Так наверное, лучше сделать в котельной один щит со свободно программируемым контроллером, который и запрограммировать на выполнение всех требующихся действий.

Моё мнение диаметрально изменилось всего лишь из-за того, что я увидел, как при перекрытии газа “родная” горелка котла Viessmann безо всякого трезвона просто-напросто выключается, а при появлении давления газа включается, как ни в чём не бывало.

✈

Можно значительно повысить живучесть котельной, если разделить управление. Есть на входе или выходе насоса давление воды – он работает, нет – выключается. И это должно реализовываться местным щитом управления насоса, а не общекотельным блоком управления.

Наиболее заметно повысить живучесть можно, если есть возможность применить однофазные электродвигатели. Сгорел клеммник электропитания общекотельного блока управления, или “просели” две фазы электропитания котельной, а котельная-то работает!

Ещё об электропитании. Когда-то много лет назад я видел, что в одной котельной измерители-регуляторы 2ТРМ1 “зависали” после того, как “мигнул свет” (был переход на АВР). Думаю, такую проблему можно решить и для этих контроллеров, и для других, если поставить в щите ввода реле времени и задержать включение электропитания хотя бы на полминуты. А ещё лучше – поставить “монитор напряжения”.

На входах котлов установлены шаровые краны с электроприводом. У неработающих котлов эти краны закрыты. Управление – от разъёма “29”. Команда “Включение котлового насоса” – это открывание ДПЗ, “выключение” – закрывание. Для того, чтобы котлы прогревались проходящим через них теплоносителем, у этих шаровых кранов смонтирован байпас с дроссельной диафрагмой или трёхходовым краном под манометр 11б18бк (положение пробки – “рабочее”).

На выходах котлов установлены дисковые поворотные затворы (ДПЗ, butterfly valves), предназначенные для настройки расхода воды через котёл. Желательно, чтобы в конструкции ДПЗ было уплотнение “металл – металл”. Иначе для монтажа ДПЗ с эластичным вкладышем (манжетой) потребуются воротниковые фланцы. ДПЗ следует установить так, чтобы его шпиндель располагался горизонтально.

✈

При одиночной работе каждого насос-котла необходимо с помощью токовых клещей, расходомера и ДПЗ, находящегося на выходе котла, выставить расход воды на уровне между “расчётной” величиной для котла и максимально допустимой величиной для насоса (сначала ближе к этой максимально допустимой величине).

Во-первых, нельзя превращать насос в воздухосборник: размещать его нужно как можно ниже. Это сводит к минимуму вероятность кавитации, сухого хода, создаёт более подходящие условия для его обслуживания и ремонта. Идеальная ориентация для насоса “in-line” (в частности, с “мокрым” ротором) – это такая, при которой вода через него проходит снизу вверх.

Во-вторых, для того, чтобы в любое время можно было снять/разобрать насос для ремонта (или отвезти его в мастерскую), следует применять одиночные (не сдвоенные) насосы. У сдвоенного для ремонта одного из насосов необходимо останавливать оба электродвигателя и разбирать всё на месте. Одиночный же насос можно без особых затруднений снять и отправить в мастерскую. К тому же одиночные насосы значительно более транспортабельны.

В-третьих, жёсткая связка по гидравлике “насос-котёл” снижает живучесть котельной. Случилось что-то с котловым насосом – считай, что на один работоспособный котёл тоже стало меньше на какое-то неопределённое время. И наоборот.

Для того, чтобы в случае выхода из строя одного насоса его мог заменить резервный, выходы насосов (входы котлов) нужно объединить:

При нормальной ситуации блок управления каждого котла даёт команду на включение “своего” котлового насоса. Если этот насос выходит из строя, то или автоматика, или человек включают другой насос из числа неработающих в это время (если таковые есть, конечно).

Автоматическое управление котловыми насосами – от схемы, которая после первого запуска насоса будет оставлять в работе хотя бы один котловой насос, если есть команда на включение насоса системы отопления (с использованием реле давления kpi35 или пары “ЭКМ плюс сигнализатор РОС–301Р/ САУ–М6”).

В общем случае число включенных котловых насосов равно числу запущенных котлов.

Схема электрическая – управление одним из трёх котловых насосов.jpg 74 кБ

Схема электрическая – подключение реле протока.gif 10 кБ

Если всё же вместо АВР котловых насосов сделан выбор в пользу создания пар “насос-котёл”, то желательно объединить выходы этих насосов хотя бы импульсной трубкой (через краны 11б18бк?) для того, чтобы неработающие котлы прогревались водой, не идущей с выхода работающего котла (протечкой через обратный клапан), а “входной” водой:

Для случая с двумя одинаковыми котлами, у дроссельной диафрагмы или крана пропускная способность Kv должна быть больше чем величина, вычисляемая по формуле “относительная протечка ⋅ Kv ветви котла / Kv ветви нагрузки котлового контура”. Например, Kv диафрагмы > (0,001⋅200)⋅150/300, то есть Kv диафрагмы >0,1. Понятно, что в случае с тремя котлами требуется значительно более высокая Kv диафрагмы. Кстати, Kvs крана 11б18бк – порядка 0,8?

Если предполагается, что во время эксплуатации будет возникать сравнительно быстрый рост нагрузки (например, из-за приточных установок или теплиц), то можно резервные жаротрубно-дымогарные котлы заранее прогревать водой, идущей через них в обратную сторону: с выхода на вход ("неплотный обратный клапан").

Управление сетевыми насосами (насосами отопления):

Схема электрическая – управление одним из трёх сетевых насосов.jpg 50 кБ

✈

8.1 Трёхходовой клапан при замыкающем участке

На первый взгляд, трёхходовой клапан можно установить в любом из четырёх узлов такой схемы:

– в соответствии с правилами Кирхгофа регулирование расходов должно быть идентичным. Это так, но всё же стоит ещё подумать. Дело в том, что трёхходовой клапан обладает криволинейной характеристикой “Kv обоих ходов – угол поворота” (вогнутой, в среднем положении клапана Kv минимальна) и во время работы, вопреки распространённому мнению, дестабилизирует расход воды. Руководствоваться нужно тем, в каком контуре – контуре котлов или контуре теплосети – такая дестабилизация может быть допустима. Учитывать нужно и то, какое направление воздействия на затвор перепада давления воды предпочтительно. С учётом этих двух факторов подходящий узел определяется уже однозначно.

✈

Если поворотный клапан оснащён сравнительно маломощным сервоприводом (без запаса по перепаду давления между портами), то такой клапан лучше использовать в режиме смешения:

В этом случае перепад давления воды будет слегка отжимать сегмент затвора от седла (сёдел), что значительно снизит нагрузку на сервопривод.

Желательно, чтобы условная пропускная способность регулирующего трёхходового клапана (Kvs) имела величину около 4Gmax. Для линии перепуска (для “ножки” трёхходового клапана) нужно предусмотреть установку обратного клапана и переход на трубопровод меньшего диаметра. Совокупная пропускная способность обратного клапана и этого трубопровода должна быть (0,5–0,7)Kvs. При этом для получения малой величины Kv можно использовать не дроссельную диафрагму, так легко засоряющуюся, а трубу длиной несколько метров. Например, для получения Kv2 – трёхметровую стальную трубу DN15 (диаметр отверстия в эквивалентной дроссельной диафрагме – 8 мм).

8.2 Трёхходовой клапан при водоподогревателе

График пропускной способности Kv

Так может выглядеть график изменения совокупной Kv трёхходового поворотного клапана и водоподогревателя:

По мере открывания трёхходового клапана на водоподогреватель происходит понижение Kv контура котла, и соответственно уменьшается расход воды через котёл. В идеале при повышении нагрузки расход воды через котёл должен, наоборот, только увеличиваться. С целью приближения характеристики “угол поворота – Kv контура” к виду возрастающей функции нужно для линии перепуска (для “ножки” трёхходового клапана) предусмотреть переход на трубопровод меньшего диаметра Если это линия не перепуска, а подмеса (обеспечиваемого вторым насосом), то возможно, что дополнительно необходима установка в ней обратного клапана на случай выключения смесительного насоса. Совокупная пропускная способность обратного клапана и этого трубопровода должна быть не более Kv эксплуатируемого (загрязнённого) водоподогревателя. Чем она меньше, тем лучше приближение к виду возрастающей функции. Нижний предел зависит от минимально допустимого расхода воды в контуре котлов:

При этом для получения малой величины Kv можно использовать не дроссельную диафрагму, так легко засоряющуюся, а трубу длиной несколько метров. Например, для получения Kv2 – трёхметровую стальную трубу DN15 (диаметр отверстия в эквивалентной дроссельной диафрагме – 8 мм).

8.3 Замена трёхходового клапана при водоподогревателе на два регулирующих органа

Что касается замены трёхходового клапана на пару каких-то регулирующих органов, то у моих размышлений были такие цели: отказаться от него и заодно сделать так, чтобы при увеличении тепловой нагрузки расход воды через котёл хотя бы не уменьшался.

С двухходовыми регулирующими клапанами и сетевым водоподогревателем это может выглядеть, например, так:

ПИД-регулятор температуры прямой сетевой воды управляет сразу обоими клапанами: один клапан открывается, другой синхронно закрывается.

Схема электрическая с “растягиванием” импульса напряжения – Схема управления парой ДПЗ при гидравлической стрелке (РВО).png 7 кБ

Думаю, что вместо трёхходового клапана можно также использовать шаровой кран и ДПЗ:

ДПЗ выбирают с Kvs, находящейся в пределах одной-двух Kv нового (чистого) водоподогревателя. Kvs шарового крана – в пределах 0,6 Kv нового (чистого) водоподогревателя. Сервопривод ДПЗ должен быть с временем поворота на 90 градусов раза в два большим чем время поворота шарового крана: кран будет работать одновременно с ДПЗ при поворачивании последнего в секторе 45÷80 градусов (на 45 градусах должен срабатывать дополнительный концевой выключатель).

По графику видно, что при увеличении тепловой нагрузки (то есть при открывании ДПЗ водоподогревателя) монотонно растёт Kv. Так же будет увеличиваться и расход воды через котлы:

Схема электрическая – схема с парой “ДПЗ – шаровой кран”.png 3 кБ

Для водоподогревателей двух нагрузок, например, отопления и ГВС:

Схема электрическая – схема “шаровой кран перепуска и два ДПЗ”.png 3 кБ

8.4 Замена трёхходового клапана при замыкающем участке на два регулирующих органа

8.5 “Составной клапан”

Сочетание ДПЗ и “небольшого” трёхходового клапана позволило бы значительно упростить управление и повысить начальную Kv нагрузки:

Так появился трёхходовой “составной клапан”: соединение по схеме Вячеслава Штренёва .

Пример результатов расчёта:

Для работы с водоподогревателем Kv 50...60 в результате расчёта выбраны трёхходовой поворотный клапан Kvs40 и ДПЗ Kvs117 DN50 (“Tecofi”). Вместо показанной на схеме дроссельной диафрагмы, так легко засоряющейся, желательно использовать трубу длиной несколько метров, например,четырёхметровую стальную трубу DN40: у неё будет Kv30.

В данном случае величины пропускной способности соотносятся как 0,5 : 0,7 : 1 : 2. При выборе водоподогревателя с более высокой Kv (для более высокого расхода) это соотношение может стать несколько иным – например, таким: 0,1 : 0,2 : 1 : 6.

Сервоприводы для “составного клапана” необходимо выбрать с одинаковым временем полного хода. Тогда у выхода для водоподогревателя характеристика “время хода сервопривода – Kv” будет довольно близка к равнопроцентной. 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). Разумеется, в паре с трёхходовым клапаном вместо ДПЗ можно использовать двухходовой регулирующий клапан с равнопроцентной характеристикой.

В подобных схемах можно использовать поворотный трёхходовой клапан при условии, что у водоподогревателя проектный перепад давления греющей воды находится в пределах 0,5 кгс/см².

“Составной клапан” подойдёт и для котельной с сетевым водоподогревателем ГВС:

8.6 Скачкообразное уменьшение расхода воды через работающий котёл

Если в тепловой схеме “насос – котёл – водоподогреватель” Kv участка, общего для всех котлов (с водоподогревателем и регулирующим клапаном), сравнительно невелика (незначительно превышает Кv ветви котла), то при запуске добавляемого котла (ещё одного котла) расход воды через уже работающий котёл может уменьшаться довольно значительно. Например, в схеме с тремя одинаковыми котлами запуск “второго” котла может привести к скачкообразному полуторакратному уменьшению расхода воды через “первый”, уже работающий котёл, а запуск “третьего” – к двухкратному.

Пример при взгляде с другой стороны. Допустим, что в котельной три одинаковых насос-котла. При этом для котлового насоса допустимо увеличение расхода воды относительно расчётной величины только на 20%. Тогда Kv участка, общего для всех котлов, должна хотя бы в четыре раза быть выше Кv ветви одного котла.

Nota bene. Это нетрудно вычислить по следующей формуле:

b – множитель для проектного расхода воды через котёл: G_к(1)= b×G_к(N) .

Явление скачкообразного уменьшения расхода воды через работающий котёл желательно учитывать при управлении теплопроизводительностью: с тем, чтобы не допускать чрезмерного выбега температуры воды на выходе котла. Во время пусконаладки котельной необходимо посмотреть, какую величину достигает расход воды через котёл, работающий “в одиночку” на один водопогреватель: не превышает ли она максимально допустимую для насоса? Действия в случае превышения: При одиночной работе насос-котла...

✈

Для сглаживания пиков требуемой мощности скоростные водоподогреватели можно скомбинировать с емкостным (относительно небольшой мощности). Этот емкостной водоподогреватель может служить подпиточным баком при отключении ХВС:

Для “дыхания” емкостного водоподогревателя необходимо установить на нём соответствующее специальное устройство (или просто автоматический воздухоотводчик?).

ПИД-регулятор путём плавного изменения температуры греющей воды поддерживает постоянной температуру воды на выходах скоростных водоподогревателей.

То, что температура греющей воды устанавливается на минимально необходимом уровне, минимизирует образование отложений в водоподогревателях.

✈

Схема с Vitotronic 333 MW1 – управление клапаном водоподогревателей.gif 21 кБ

Команду включения насоса греющей воды можно взять с разъёма 20M3, а циркуляционного насоса ГВС – с разъёма 28 (кодировка “73:7”).

Живучесть котельной существенно повышается благодаря возможности подпитки из емкостного водоподогревателя в случае прекращения водоснабжения. При этом всего лишь потребуется открыть кран на входе подпиточного насоса и включить этот насос.

Для случая, когда используется “маленький” скоростной водоподогреватель, рассчитанный на среднесуточную нагрузку, и “большой” емкостной водоподогреватель –

Схема с зарядным контуром.doc 54 кБ

Если в системе ГВС используется бак-аккумулятор, то для того, чтобы автоматизировать его заполнение в ночные часы, удобно воспользоваться имеющейся у Vitotronic 333 возможностью задания “программы выдержек времени для работы циркуляционного насоса” –

ГВС с баком-аккумулятором.gif 56 кБ

Дроссельная диафрагма изображена на циркуляционном трубопроводе ГВС условно. На самом же деле, дроссельные диафрагмы должны быть установлены в циркуляционных трубопроводах потребителей.

Схема подключения САУ–М6 аналогична схеме управления соленоидным клапаном подпитки.

Известно, что максимальная часовая тепловая нагрузка ГВС по будням превышает её часовую величину, усреднённую за сутки, что называется, “в разы”. Несмотря на это, зачастую при проектировании котельной её установленную тепловую мощность принимают равной сумме расчётных нагрузок отопления, вентиляции и какой-то значительно усреднённой нагрузки ГВС. Но если соответственно этой усреднённой нагрузке ГВС выбрать и всё остальное (тепловую схему, оборудование), то, как следствие, во время максимальной нагрузки ГВС температура горячей воды будет ниже нормы. Выходов из этой ситуации два: аккумулирование тепла на нужды ГВС, аккумулирование тепла для отопления. Если есть возможность использовать теплоаккумулирующую способность зданий, то второй путь решения может стать предпочтительным. В этом случае необходимо, во-первых, заменить, как минимум, скоростной водоподогреватель ГВС с увеличением его расчётного теплового потока до реально необходимой величины, а во-вторых, создать приоритет нагрузки ГВС. Один из вариантов такого приоритета может быть реализован в тепловой схеме с предвключенным скоростным водоподогревателем ГВС:

Скорее всего, при этом потребуется выполнить следующие условия:

водоподогреватель отопления изготавливается в расчёте на сравнительно низкий температурный напор – значительно ниже того, который можно создать в данной котельной при максимально возможной температуре воды на общем выходе котлов;

максимально возможная температура воды на общем выходе котлов достаточно высока для использования всей установленной тепловой мощности в час, когда суммарная нагрузка ГВС и отопления равна ей или превышает её;

для потребителя приемлемы отклонения от “бумажного” отопительного температурного графика: как понижение температуры подачи, происходящее в часы высокой нагрузки ГВС, так и её повышение в остальное время суток (для компенсации временных “недотопов” регулятору прямой сетевой воды должен быть задан повышенный температурный график).

Скриншот страницы в Excel с шаблоном моего расчёта предвключенной схемы (водоподогреватель ГВС, водоподогреватель отопления, трёхходовые клапаны) –

П р и м е ч а н и е – В этих схемах при водоподогревателях также можно использовать вышеописанный “составной клапан”.

Интересный вариант – схема с предвключенным водоподогревателем ГВС, у которого со стороны греющей воды стоит “свой” насос. В комбинации с этим можно сделать зависимое присоединение теплосети отопления:

Благодаря тому, что контур котлов является короткозамкнутым (краны на замыкающем участке всегда открыты), можно использовать водотрубные котлы с простыми насосами. Некоторое непостоянство расхода воды через котёл будет приемлемо: это или увеличение расхода из-за насоса греющей воды (при недостаточно высоких параметрах режима теплогенерации: количестве запущенных насос-котлов и температуры воды на их выходах), или несущественное уменьшение расхода воды через уже работающий котёл из-за запуска ещё одного насос-котла (несущественное, если запуск – “опережающий”, до развития ранее описанной ситуации).

П р и м е ч а н и е – Для увеличения межпромывочного интервала времени водоподогревателя ГВС желательно дополнить его регулятором температуры греющей воды: Водоподогреватель ГВС с регулятором температуры греющей воды.

Будет намного удобнее, если регулятор температуры сетевой воды отопления, управляющий трёхходовым клапаном (или парой ДПЗ), станет поддерживать по температурному графику температуру не прямой сетевой воды, а среднеарифметическое значение (tпр.зад+tобр.зад)/2. Эта величина – практически то же самое что и “средняя температура отопительного прибора” (если представить себе каждого подключенного к теплосети потребителя как один отопительный прибор). В этом случае можно заниматься регулировкой гидравлических режимов, то есть “поджимать” ветви там, где требуется – в ходе этого регулятор сам скорректирует температуру прямой сетевой воды (повысит её).

К этой мысли я пришёл уже не первый, достаточно будет сослаться хотя бы на следующую статью:

Для реализации этого с Vitotronic 333 необходимо использовать не один, а четыре накладных датчика “температуры подачи отопительного контура” – по два на подающем и обратном трубопроводах, соединив их параллельно-последовательно.

Такое регулирование может быть востребовано и просто при нестабильной тепловой нагрузке – при отоплении, совмещённом с ГВС и вентиляцией.

✈

Здесь речь пойдёт об оптимизации количества запущенных котлов и температуры воды на их выходах.

Вариант I. Управление теплогенерацией «по возмущению», с завышением двух параметров: во-первых, быстродоступной теплопроизводительности запущенных котлов (завышение будет из-за того, что запуски котлов будут “опережать” понижение tнв), а во-вторых – температуры воды на их выходах.

Если заранее известен характер будущего изменения тепловой нагрузки (отпуск тепла, требуемые температуры сетевой воды), то регулирование температур в контуре котлов можно свести к простому поддержанию заданной температуры воды на общем выходе котлов по соответствующему температурному графику. Предварительно необходимо произвести некоторые расчёты. В частности, для случая, когда расход воды бывает только через запущенные котлы, нужно вычислить требуемое количество запущенных котлов и величины требуемой температуры воды на их выходах. Этими вычислениями должна учитываться и минимально допустимая температура воды на входах котлов. В итоге нужно принять удобную для регулирования форму диаграммы-линии заданной температуры воды на общем выходе котлов. При желании можно подстраховаться на случай автоматического запуска котельной с “холодной” теплосетью: дополнить регулятор температуры сетевой воды электрической схемой, уменьшающей отпуск тепла при недопустимо низкой температуре воды на входах котлов.

Теперь о границах задания температуры воды на выходах котлов. Верхняя граница – это “расчётная” температура по проекту котельной. Конечно же, можно сделать её постоянным заданием. Тем самым была бы создана возможность для отпуска всего доступного тепла запущенных котлов в любой момент времени, да ещё и при простейшем регулировании. Но поддержание этой сравнительно высокой температуры воды на выходе котла приведёт к некоторому понижению его КПД и будет способствовать росту отложений на его поверхностях нагрева со стороны воды. Соответственно, это нежелательно делать без особой необходимости.

Нижняя граница – это требуемая температура воды на выходах котлов. Она является функцией минимально допустимой температуры воды на входе котла и требуемой температуры прямой сетевой воды. При расчёте по схеме с сетевым водоподогревателем нужно учитывать ещё и требуемый температурный напор.

Как известно, величина отопительной нагрузки зависит от температуры наружного воздуха. График требуемой температуры воды на выходах котлов, работающих на отопительную нагрузку, может выглядеть как ломаная линия. Её вид в значительной мере зависит от требуемого количества котлов. Например, в короткозамкнутом котловом контуре для единственного котла этот график может быть таким:

А здесь показано, каким может быть этот график для трёх одинаковых котлов, имеющих котловые насосы (в контуре котлов расход воды ступенчато изменяется):

У автоматики регулирования каждого котла должна быть функция уменьшения теплопроизводительности (выключения горелки) в случае превышения величины максимально допустимой температуры воды на выходе котла.

По вышеприведённому графику для трёх котлов видна возможность задания температуры в виде полого опускающейся прямой линии:

В рассматриваемом случае эта возможность возникла благодаря тому, что минимально допустимая температура воды на входах котлов на 10 градусов ниже расчётной температуры обратной сетевой воды.

О реализации такого регулирования: Простое каскадное управление тремя котлами с двухступенчатыми горелками

✈

Возможен ещё один простой вид управления теплопроизводительностью. Каждый котёл поддерживает на своём выходе постоянную температуру в некотором интервале tнв. Количество работающих котлов определяется нагрузкой и привязывается к температуре наружного воздуха. Например, при tнв от +8 до +3°С работает один котёл, при tнв от +3 до –12°С работает два котла, ниже –12°С – три котла.

Пару раз за отопительный сезон можно и вручную изменить заданную температуру воды на выходах котлов – повысить зимой, например, со 105 на 115°С (при соответствующем понижении tнв), а при потеплении понизить обратно:

Пример оперативной режимной карты теплогенерации: Таблица загрузки котлов.png 3 кБ

Когда отопительная нагрузка присоединена к котлам через водоподогреватель, график требуемой температуры воды на общем выходе котлов также может иметь вид ломаной линии. Примерный вид этого графика у простейшей тепловой схемы (с её ярко выраженной особенностью “больше работающих котлов – меньше расход воды через котёл”):

Здесь видно, что регулирование температуры воды на общем выходе котлов можно выполнять и по единому прямолинейному графику (красная линия). Но тогда задание температуры будет неизбежно завышено (в этом частном случае до 7 градусов при tнв= –15°С). Правда, просматривается возможность немного опустить эту красную линию, сместив вниз её правый конец. Вследствие этого нужно будет запускать “второй” котёл при более высокой температуре наружного воздуха – с началом отопительного сезона (нагрузка котлов выше 30%):

Как я уже писал в конце п.8, тепловой схеме “насос – котёл – водоподогреватель” может быть свойствен выбег температуры воды на выходе котла. Теперь же уместно отметить, что повышение tнв запуска добавляемого котла (“опережающий” запуск) способствует уменьшению этого выбега (запуск добавляемого котла происходит при меньшей теплопроизводительности уже работающего котла).

Впрочем, то, что само напрашивается для тепловой схемы “насос – котёл – водоподогреватель”, так это оснащение котловых насосов частотно-регулируемым электроприводом. При этом для котлов любого типа возможен сравнительно простой вид регулирования: поддержание постоянного расхода воды через котёл. Но технологическим идеалом стало бы поддержание постоянного соотношения “теплопроизводительность котла – расход воды через него”. Уменьшение расхода воды через котёл относительно номинальной величины обычно допустимо для котлов, имеющих простейшую “схему циркуляции”: чугунных секционных (с подовой горелкой), жаротрубно-дымогарных и т.п. По крайней мере, изготовители жаротрубно-дымогарных котлов обычно не запрещают значительное уменьшение расхода воды через котёл относительно номинальной величины. С таким регулированием расхода график требуемой температуры воды на выходах котлов мог бы принять следующий вид:

Повысив при этом задание для регулятора температуры воды на входах котлов до “расчётной” величины, можно реализовать температурный режим, благоприятный для поверхностей нагрева котла: постоянство температур воды на его входе и выходе.

Схема электрическая – Схема управления теплопроизводительностью котла и расходом воды через него (РВО).png 8 кБ

Для повышения устойчивости регулирования можно во время пусконаладки несколько сузить диапазон изменения расхода воды через котёл: например, за минимум принять соотношение “30% теплопроизводительности котла – 50% расхода воды через него” (указаны проценты относительно проектных величин).

В аппаратном отношении было бы проще вместо использования ПИД-регулятора расхода поддерживать “частотником” постоянную разность температур воды на выходе и входе котла. Но я предполагаю, что тогда будут ещё более благоприятные условия для возникновения автоколебаний...

Ну и, наверное, самое простое – это ПИД-регулятором горелки поддерживать постоянную разность температур воды на выходе и входе котла: например, Δt=25°С, а команды “повысить t выхода котла”, “понизить t выхода котла” подавать “частотнику” котлового насоса на входы “повысить частоту” и “понизить частоту”:

Схема электрическая – Схема управления теплопроизводительностью котла и расходом воды через него (поддержание постоянной разности температур).png 5 кБ

В этой электрической схеме для уменьшения выбега температуры воды на выходе котла команда “понизить t выхода котла” подаётся и на “блок управления горелки” как команда “понизить теплопроизводительность”. В зависимости от того, как в “блоке управления горелки” организовано влияние на теплопроизводительность, может иметь место её неравномерное уменьшение (по времени) при подаче непрерывной команды “понизить теплопроизводительность”: сначала медленное, потом быстрое. Тогда необходимо будет сделать так, чтобы при одновременном уменьшении теплопроизводительности котла и расхода воды через него скорость уменьшения теплопроизводительности была не меньше скорости уменьшения расхода воды. В простейшем случае для этого может оказаться достаточным во время наладки настроить “время полного хода” частотного регулятора большим по сравнению со временем полного хода сервопривода топливной заслонки хотя бы в полтора раза. Например, непрерывная команда поворачивает топливную заслонку от положения “открыто на 60 градусов” до положения “открыто на 25 градусов” за 10 секунд. Тогда соответствующее понижение частоты (например, с 50 герц до 20) должно происходить за 15 секунд (2 герца в секунду).

В заключение о реализации управления «по возмущению». Какой же контроллер каскадного управления водогрейными котлами стоило бы изготавливать серийно? Например, такой: “теплоконтроллер Теба”

Подпитку от автоматической водоподготовительной установки, имеющей в своём составе расходомер (счётчик воды), следует выполнять способом “ВКЛ – ВЫКЛ”: полностью открыть – полностью закрыть.