Elem le e m nt nt y wyk y on on w a cze Z wor o y y regu lac y n j e n e jednodr dnod ogow ogo e (pr (p zeloto oto e) Wykład 2

Transkrypt

1 Elementy wykonawcze Zawory regulacyjne jednodrogowe (przelotowe) Wykład 2

2 Elementy wykonawcze zawory regulacyjne w układzie regulacji Element wykonawczy (zawór regulacyjny) + napęd (siłownik) = urządzenie wykonawcze z w e u y obiekt regulacji urządzenie _ regulator wykonawcze obiekt regulacji y m element pomiarowy y

3 Zawory regulacyjne * Zawory regulacyjne dzieli się według: budowy: zawory jedno-, trój- i czterodrogowe, (zawory mogą być jednolub dwugniazdowe), rodzaju połączenia: zawory kołnierzowe i gwintowe, zasady działania: zawory grzybkowe, kulowe (kurki), klapy, zasuwy, materiału korpusu: żeliwo szare, mosiądz, brąz, staliwo (gniazdo zaworu wykonuje się z mosiądzu lub stali nierdzewnej). kształtu grzybka i charakterystyki otwarcia (charakterystyki przepływu), Podstawowe parametry charakterystyki zaworu to: średnica nominalna DN, ciśnienie nominalne PN, współczynnik przepływu Kvs (Cvs=1,17 Kvs )

4 Jednodrogowe zawory regulacyjne Literatura: Ross H.: Zagadnienia hydrauliczne winstalacjach ogrzewania wodnego. Warszawa Jednodrogowy zawór regulacyjny w literaturze polskiej bywa nazywany zamiennie zaworem jednodrogowym lub przelotowym. Nazwa przelotowy używana jest głównie publikacjach tłumaczonych zjęzyka niemieckiego.

5 Konstrukcje zaworów jednodrogowych Zawory jednogniazdowe i dwugniazdowe

6 Zawory dwugniazdowe W wypadku zaworów dwugniazdowych płyn dopływa do obu grzybów zarówno zgodnie, jak i przeciwnie do kierunku zamykania. Ciśnienie płynu działające na oba grzyby jest w dużym stopniu zrównoważone, tak że ten rodzaj konstrukcji nie wymaga, nawet przy dużej różnicy ciśnienia na zaworze, przenoszenia przez siłownik dużych sił, a przepływ może zachodzić w dowolnym kierunku. To rozwiązanie jest więc także konstrukcją umożliwiającą zmianę kierunku działania na odwrotny.

7 Zawory dwugniazdowe Zawory dwugniazdowe stosowane są wparowych i wodnych instalacjach wysokociśnieniowych, gdzie występują duże różnice ciśnienia przed i za zaworem. Do całkowitego zamknięcia takiego zaworu bez odciążenia hydraulicznego musiałyby być stosowane duże, kosztowne siłowniki elektryczne o dużej sile osiowej. Dobierając zawór dwugniazdowy możemy zastosować tanie siłowniki oniewielkiej sile.

8 Współczynnik przepływu zaworu Strumień przepływu wyrażony w m3/h, wyznaczony przy ustalonym skoku grzyba zaworu oraz przy spadku ciśnienia na zaworze Δpo równym 1 bar i gęstości przepływającego czynnika ρo = 1000 kg/m3 nazywany jest współczynnikiem przepływu Kv. 1 K = V v p m3/h

9 Współczynnik przepływu zaworu W wypadku innej straty ciśnienia niż Δpo = 1 bar i płynów o gęstości innej niż gęstość wody ρo = 1000 kg/m3 - współczynnik przepływu Kv obliczymy K v = V p o p ρ ρ o

10 Nominalny współczynnik przepływu zaworu Kvs Obliczając wymiary zaworu określa się nominalny współczynnik przepływu Kvs przez zawórcałkowicieotwarty. Wartość ta charakteryzuje minimalny opór hydrauliczny zaworu. Obliczenie Kvs umożliwia dobranie średnicy zaworu zkatalogu. Dla tej samej średnicy w katalogu może być podane kilka współczynników przepływu Kvs zaworu.

11 Zależności do obliczenia wymaganych współczynników przepływu dla cieczy, par i gazów wg. PN-83/74201

12 Zależności do obliczenia wymaganych współczynników przepływu dla cieczy, par i gazów wg. PN-83/74201 V - objętościowe natężenie przepływu, m3/h, Vn - objętościowe natężenie przepływu w warunkach normalnych (Tn= 273,15 K, pn = Pa), m3/h, m - masowe natężenie przepływu, kg/h, p1 - ciśnienie dopływu, Pa, p2 - ciśnienie odpływu, Pa, Δp - dyspozycyjny spadek ciśnienia, Pa, ρ1 -gęstość czynnika na dopływie, kg/m3, ρn -gęstość czynnika w warunkach normalnych ( Tn= 273,15 K, pn = Pa), kg/m3, T1 -temperatura czynnika przed zaworem, K, v2 -objętość właściwa pary dla parametrów p2 i T1, m3/kg, v2* - objętość właściwa pary dla parametrów p1/2 i T1, m3/kg, x - stopień nasycenia pary (0 < x 1).

13 Zależności do obliczenia wymaganych współczynników przepływu dla cieczy, par i gazów Gdy lepkość jest większa niż m 2 /s to współczynnik przepływu Kv należy skorygować według zależności: K = v β Kv -skorygowany współczynnik przepływu zaworu. β- współczynnik korekcyjny v ' Przy bardzo dokładnych obliczeniach współczynnika przepływu dla par i gazów należy również uwzględnić zmiany gęstości spowodowane zmianą ciśnienia i temperatury. K

14 Charakterystyki zaworów regulacyjnych Charakterystyki zaworów regulacyjnych wyznacza się we współrzędnych względnych zdefiniowanych następująco: względny współczynnik przepływu: K v k v = K względny skok grzyba zaworu: względny strumień objętości: względne pole przepływu przez zawór: h = v = s = Indeks s oznacza wartości nominalne (100% otwarcie zaworu) H H s V V s A A s vs

15 Charakterystyki zaworów regulacyjnych Rozróżnia się następujące charakterystyki zaworów: charakterystykę otwarcia zaworu s = f(h); jest to zależność pomiędzy względnym polem powierzchni przekroju poprzecznego i względnym skokiem grzybka zaworu, charakterystykę wewnętrzną przepływu zaworu kv =f(h), jest to zależność pomiędzy współczynnikiem przepływu zaworu (przy zachowaniu stałego spadku ciśnienia na zaworze) iwzniosem grzybka zaworu, charakterystykę roboczą przepływu zaworu (eksploatacyjną) v = f(h), kv = f(h) jest to zależność pomiędzy względnym strumieniem czynnika przepływającego przez zawór wwarunkach pracy wdanej instalacji (przy zmiennym spadku ciśnienia na zaworze) i wzniosem grzybka zaworu

16 Charakterystyki zaworów regulacyjnych Charakterystyki otwarcia i wewnętrzna są w dużym przybliżeniu jednokształtne, to znaczy, że współczynnik zaworu kv zmienia się analogicznie jak pole powierzchni przepływu wfunkcji wzniosu grzybka h. W ogrzewnictwie i wentylacji stosowane są zawory o następujących charakterystykach wewnętrznych kv=f(h): liniowej (proporcjonalnej), stałoprocentowej (logarytmicznej), dwustawnej (zawory szybko otwierające).

17 Charakterystyki zaworów regulacyjnych 1 liniowa 2 stałoprocentowa 3 stałoprocentowa 4 - dwustawna

18 Charakterystyka otwarcia zaworu W odniesieniu do jakości zaworu regulacyjnego decydujące znaczenie ma tzw. dokładność regulacji ΔA/Δh.. Im mniejsza zależność ΔA/Δh,, tym precyzyjniej i dokładniej można wyregulować zawór 1 2 A = b h = π d2 / 4. h = π d 4 b 2

19 Charakterystyka otwarcia zaworu Grzyb z jarzmem o progresywnej charakterystyce otwarcia Grzyb paraboliczny

20 Liniowa charakterystyka zaworu (wewnętrzna przepływu) V = const h k v = h k v = k vs const h h s

21 Liniowa charakterystyka zaworu (wewnętrzna przepływu) Z równania charakterystyki wynika, że w dolnym zakresie skoku zmiana ma większe skutki i w pewnych okolicznościach może być przyczyną niestabilnej pracy instalacji. Oznacza to, że wadą liniowej charakterystyki przepływowej zaworu jest zbyt duża reakcja w dolnym i zbyt duża czułość w górnym zakresie skoku, co może być przyczyną zbyt wolnej zmiany położenia grzyba zaworu.

22 Stałoprocentowa charakterystyka zaworu (wewnętrzna przepływu) W charakterystyce stałoprocentowej, w całym zakresie skoku uzyskiwana jest stała zależność procentowej zmiany strumienia objętości, to znaczy, że ingerencja wpołożenie regulacyjne zaworu, zawsze powoduje taką samą zmianę procentowej strumienia objętości niezależnie od tego, przy jakim skoku ma miejsce taka ingerencja h / V / h s V s = V / V s const

23 Stałoprocentowa charakterystyka zaworu h / V / V h V / s s = V s const k v / k vs = e n (h / h s 1) kvo/kvs= 0,3679 przy n = 1 = 0,1353 n = 2 = 0,0498 n = 3 = 0,0183 n = 4

24 Stałoprocentowa charakterystyka zaworu Zaskakujące jest, że także przy zamkniętym zaworze przepływa przez niego strumień masy wymagany przy obciążeniu podstawowym. Zjawisko to jest jednak nieprzydatne do wykorzystania w instalacjach ogrzewania. Ztego względu wnajniższym zakresie skoku, przerywany jest przebieg stałoprocentowej charakterystyki zaworu opisany wzorem i zastępowany niezdefiniowanym odcinkiem krzywej. Wpraktyce przyjęło się stosować wartość stosunku kvo/kvs =0,04, co odpowiada stałej n=3,22.

25 Parametry zaworów regulacyjnych (rzeczywiste charakterystyki produkowanych zaworów) Wytyczne VDI/VDE %

26 Parametry zaworów regulacyjnych Odchyłka wartości współczynnika kvs (współczynnik kv przy skoku zaworu 100%) danego zaworu nie może być, większa niż ±10% wartości współczynnika kvs. Nachylenie charakterystyki rzeczywistej nie może odbiegać w zakresie h/hs = 0,1 do 1,0 od nachylenia charakterystyki nominalnej nie więcej niż 30%. Najmniejszy współczynnik przepływu kvs, przy którym zachowane są jeszcze granice tolerancji określany jest jako współczynnik kvr

27 Parametry zaworów regulacyjnych Teoretyczny stosunek regulacji kvs/kvo powinien wynosić 25 (kvo/kvs =0.04). Wzaworach owysokiej jakości regulacji stosunek regulacji kvs/kvo = 50 (kvo/kvs =0.02). Stosunek regulacji jest ważną wielkością świadczącą o możliwościach regulacyjnych zaworu!.

28 Charakterystyka robocza przepływu zaworu (eksploatacyjna) Charakterystyka uwzględniająca warunki zamontowania zaworu nazywana jest charakterystyką eksploatacyjną (charakterystyką roboczą przepływu). Wwypadku zamontowania zaworu regulacyjnego w sieci obowiązuje zasada: podczas zamykania zaworu wzrasta strata ciśnienia na zaworze.

29 Rozkład ciśnienia w odcinku rurociągu będącym obiektem regulacji

30 Autorytet zaworu kryterium dławienia W celu określenia ilościowego przebiegu charakterystyki eksploatacyjnej wprowadzone zostało pojęcie tzw. autorytetu zaworu (kryterium dławienia) a. Autorytet zaworu oznacza udział oporu stawianego przez zawór całkowicie otwarty w odniesieniu do całkowitego oporu sieci wraz zzaworem a = p p z100 calk p p calk = Z100 + p S

31 Autorytet zaworu Autorytet zaworu bywa nazywany również kryterium dławienia. Autorytet zaworu bywa również definiowany jako stosunek różnicy ciśnień na zaworze calkowicie otwartym do różnicy ciśnień na zaworze całkowicie zamkniętym. a = p p z100 z0

32 Charakterystyki eksploatacyjne zaworu o charakterystyce liniowej V / V 100 = 1 a + 1 a (h / h 100 ) 2

33 Charakterystyki eksploatacyjne zaworu o charakterystyce stałoprocentowej V / V 100 = 1 a + [e 1 a n(h / h 100 1) ] 2

34 Wpływ pompy na kształt charakterystyki eksploatacyjnej Przy wyprowadzaniu równań charakterystyki eksploatacyjnej przyjęte zostało założenie, że całkowita strata ciśnienia jest wartością stałą. V / V V / V = = 1 a + 1 a + [e 1 a (h / h 1 a n(h / h ) 1) 2 ] 2

35 Wpływ pompy na kształt charakterystyki eksploatacyjnej W wypadku zastosowania pomp wirowych warunek Δpcałk=const nie jest spełniony. Charakterystyka pompy, która przy coraz mniejszych strumieniach przepływu powoduje wzrost różnicy ciśnienia, powoduje także przyrost strumienia objętości o określoną wartość (ΔV )przy danym stopniu otwarcia zaworu.

36 Wpływ pompy na kształt charakterystyki eksploatacyjnej

37 Wpływ pompy na kształt charakterystyki eksploatacyjnej Po zastosowaniu pompy wirowej przy takim samym położeniu zaworu powstaje większy strumień objętości. Oznacza to także, że przedstawione na poniższych rysunkach charakterystyki eksploatacyjnebędąjeszcze bardziej przesunięte do góry. Wpraktyce projektowej należy dążyć do stosowania winstalacjach ogrzewania pompomożliwie płaskiejcharakterystyce.

38 Podstawowa zasada doboru zaworów regulacyjnych: minimalizacja wahań współczynnika wzmocnienia obiektu regulacji Charakterystyki statyczne: a zaworu regulacyjnego (stałoprocentowa), b wymiennika ciepła, c wymiennika ciepła wraz z zaworem regulacyjnym (obiekt regulacji) a h m k s b Q = = const h m Q = 1 c h m Q/Q s m/ms Q/Q s Q/Q s k s = Q h h/h s m/m s h/h s

39 Zasady konstruowania charakterystyk statycznych obiektu regulacji: zawór wymiennik ciepła

40 Rzeczywista charakterystyka cieplna wymiennika ciepła - przykład Charakterystyka cieplna grzejnika Q/Q 100 = f(m/m 100 ), (ρ=const) Q / Q Φ = t 100 = t t o100 = m = m c 100 t c z100 t p p z100 t t t i 100 p100 t o 100 (t z t p ) 100 t = t t z 100 i

41 Rzeczywista charakterystyka cieplna wymiennika ciepła

42 Całkowita charakterystyka instalacji przy zastosowaniu zaworu o charakterystyce liniowej

43 Współczynnik przenoszenia (nachylenie stycznej) k k d( Q / Q S 100 W = = ks100 d( h / h100 ) )

44 Całkowita charakterystyka instalacji z zastosowaniem zaworu o charakterystyce stałoprocentowej 0,1

45 Wnioski Przy danej charakterystyce zaworu całkowita charakterystyka instalacji przedstawiona na rysunkach zależy nie tylko od autorytetu zaworu, ale także od parametru obliczeniowego wymiennika Φ. Dla każdej wartości parametru Φ można, zgodnie z rysunkami, dobrać optymalny autorytet zaworu, który pozwoli na uzyskanie liniowego przebiegu całkowitej charakterystyki statycznej obiektu regulacji (zawór-wymiennik) charakterystyki o zminimalizowanych wahaniach współczynnikawzmocnienia.

46 Metody doboru zaworów regulacyjnych W oparciu o wyniki analizy charakterystyk statycznych obiektów regulacji opracowano następujące metody doboru zaworów regulacyjnych: 1. Metoda minimalizacji wahań współczynnika wzmocnienia obiektu regulacji. 2. Metoda korzystająca z orientacyjnej wartości współczynnika autorytetu (dławienia).

47 Metoda minimalizacji wahań współczynnika wzmocnienia obiektu regulacji. Celem tej metody jest optymalizacja doboru charakterystyki zaworu regulacyjnego zapewniająca minimalizację wahań współczynnika wzmocnienia obiektu regulacji. Zastosowanie tej metody jest możliwe jedynie wprzypadku znajomości dokładnej charakterystyki statycznej wymiennika ciepła, charakterystyki wewnętrznej zaworu (zapisanej w postaci równań) oraz możliwości swobodnego doboru współczynnika autorytetu zaworu. W wyniku obliczeń charakterystyka robocza dobranego zaworu powinna być tak ukształtowana aby po złożeniu jej z charakterystyką wymiennika powstała liniowa charakterystyka obiektu regulacji (zawór-wymiennik).

48 Podstawowa zasada metody minimalizacja wahań współcz. wzmocnienia obiektu regulacji: - regulacja przepływu - regulacja temperatury, mocy Przykład regulacji mocy: Charakterystyki statyczne: a zaworu regulacyjnego (stałoprocentowa), b wymiennika ciepła, c wymiennika ciepła wraz z zaworem regulacyjnym (obiekt regulacji) m/m s a h m b Q/Q s m Q k k W W ks d( V / V100) = = = const k d( h / h ) S100 ks d( Q / Q100) = = = const k d( h / h ) S100 c Q/Q s h m Q/Q s k s = 1 = 1 = Q h h/h s m/m s h/h s

49 Charakterystyki różnych wymienników (nośników) ciepła wg Arbeitskreis Regelungs-undund Steuerugstechnik a parametr obliczeniowy wymiennika jest zależny od parametrów obliczeniowych czynnika grzejnego i układu hydraulicznego (w przykładzie z grzejnikiem oznaczony jako Φ). Wymiennik ciepła (nośnik ciepła) a Chłodnica powietrza 0,15 0,25 Nagrzewnica powietrza ze zmiennym przepływem 0,6 0,7 Temperatura zasilania 1 Automatyzacja w inżynierii środowiska

50 Parametr obliczeniowy wymiennika Wg. Wurstlina parametr obliczeniowy wymiennika a może być wyliczony zopracowanych przez niego zależności zamieszczonych też w książce B. Zawady Układy sterowania systemach wentylacji i klimatyzacji. Przykładowo dla nagrzewnic powietrza ze zmiennym przepływem czynnika grzejnego parametr a określa zależność a = 0. 6 T T zo zo T t gdzie: Tzo, Tpo temperatury obliczeniowe czynnika grzejnego, tzo temperatura obliczeniowa powietrza na wlocie do nagrzewnicy. Dla grzejnika w pomieszczeniu Φ = a = t z100 t po zo z100 t p100 t i

51 Optymalne wartości współczynnika autorytetu: av- współczynnik autorytetu, a- parametr obliczeniowy wymiennika, Dla zaworów stałprocentowych przy a=0.6 optymalne av= wg Arbeitskreis Regelungs- und Steuerugstechnik gl, lin linie najmniejszych wahań współczynnika wzmocnienia zaworów stałoprocentowych(gl) i liniowych (lin)

52 Optymalne wartości współczynnika autorytetu: pv- współczynnik autorytetu, a- parametr obliczeniowy wymiennika, Dla zaworów stałprocentowych przy a=0.6 optymalne av= wg Recknagla Kompendium wiedzy

53 Metoda minimalizacji wahań wartości współczynnika wzmocnienia Metoda minimalizacji wahań wartości współczynnika wzmocnienia została szczegółowo opisana w publikacjach: F. Trefnego, Wurstlina, B. Zawady. Stosowanie w praktyce projektowej metody minimalizacji wahań wartości współczynnika wzmocnienia wymagałoby zbyt dużego nakładu pracy na obliczenia: 1. konieczna znajomość równania do obliczenia parametru wymiennika a (Φ). 2. trudności doboru dokładnej wartości współczynnika dławienia zaworu av (autorytetu) ze względu na skokową zmianę Kvs w katalogach. Dlatego w praktyce powszechnie stosowana jest metoda oparta na orientacyjnej wartości współczynnika autorytetu av (kryterium dławienia)

54 Metoda orientacyjnej wartości współczynnika autorytetu (dławienia). Podstawowym kryterium doboru średnicy zaworów przelotowych wtej metodzie jest zalecana wartość kryterium dławienia (autorytetu) zaworu. Jest to zakres wartości, dla którego, na podstawie badań ustalono dopuszczalny zakres wahań współczynnika wzmocnienia, gwarantujący zadowalającą jakość regulacji.

55 Metoda orientacyjnej wartości współczynnika autorytetu (kryterium dławienia). Wybórautorytetu zaworu Przy liniowej charakterystyce zaworu orientacyjną przyjmuje się autorytet zaworu jako wielkość a = 0,5 do 1.0 Przy stałoprocentowej charakterystyce zaworu jako wielkość orientacyjną przyjmuje się autorytet zaworu a = 0,3 do 0,5 H. Roos (a=0.2 do 0.8) -B. Zawada a 0.5 lit.niemiecka (na wybór mają wpływ: koszt zaworu, koszty pompowania!) (w przypadku węzłów ciepłowniczych a 0.5)

56 Zasady doboru zaworów regulacyjnych 1. W praktyce w instalacjach ogrzewania należy preferować zawory o charakterystyce stałoprocentowej. 2. Z przeprowadzonych analiz charakterystyk stałoprocentowych wynika, że wcelu osiągnięcia możliwie dobrej jakości regulacji instalacji wzakresie najmniejszego obciążenia należy wybrać możliwie duży stosunek regulacji ( 25, 30 anajczęściej 50).

57 Zasady doboru zaworów regulacyjnych 3. Podstawą do doboru średnicy nominalnej zaworu regulacyjnego jest obliczenie współczynnika przepływu Kvs VS K [m3/h] VS = gdzie: p Z100 V[m3/h] obliczeniowy strumień objętości wody, Δp z100 [bar] strata ciśnienia na zaworze regulacyjnym całkowicie otwartym. pz100 Dla założonej wartości współczynnika a = pz100 + ps p = a p + p ) Z100 ( Z100 S p Z100 a = p 1 a S

58 Spadek ciśnienia na zaworze regulacyjnym Minimalny spadek ciśnienia na zaworze regulacyjnym jako Δp 0.1 bar (np. wg. Simensa Δp 0.03). W instalacjach parowych przy w obliczeniach Kv zaworów regulacyjnych należy przyjmować p Z100 = (P1-1) bar P1- ciśnieniepary przed zaworem w[bar]

59 Dobór średnicy zaworu 4. Po obliczeniu współczynnika przepływu K VS z katalogu zaworów dobieramy średnicę zaworu o wartości K VS najbliższej mniejszej (jeżeli pozwala na to pd) od wyliczonej Sprawdzamy rzeczywistą wartość a następnie rzeczywistą wartość autorytetu zaworu a. 4. Wkatalogu sprawdzamy pozostałe parametry zaworu: dopuszczalne ciśnienie robocze (materiał zaworu), maksymalną dopuszczalną temp. czynnika grzejnego, charakterystykę przepływową (powinna być stałoprocentowa), p zdolność regulacyjną (stosunek regulacji 25), rodzaj połączenia (gwintowe, kołnierzowe). V 100 s = KVS RZ Z

60 Rodzaj materiału, z jakiego musi być wykonany korpus zaworu Rodzaj materiału, z jakiego musi być wykonany korpus zaworu zależy od dopuszczalnej temperatury i ciśnienia przepływającego czynnika grzejnego. Aktualnie na rynku znajdują się zawory wykonywane z brązu, żeliwa szarego oznaczone symbolem GG, z żeliwa sferoidalnego oznaczone symbolem GGG oraz ze staliwa oznaczone symbolem GS (oznaczenia niemieckie).

61 Sprawdzenie zagrożenia zaworu kawitacją W przypadku nadmiernego spadku ciśnienia na zaworze następuje gwałtowny wzrost prędkości w miejscu największego przewężenia przekroju poprzecznego. Spadek ciśnienia powoduje miejscowe odparowanie cieczy, która następnie skraplając się, z ogromną prędkością uderza o ściankę zaworu powodując wypłukiwanie powierzchni analogiczne do czyszczenia strumieniem piasku. Zjawisku temu towarzyszy również duży wzrost poziomu hałasu. Opisanywyżejprocesznanyjestpodnazwą kawitacji ijest bardzo groźny wukładach hydraulicznych.

62 Dopuszczalny spadek ciśnienia na zaworze Dopuszczalny spadek ciśnienia na zaworze nie może przekraczać dopuszczalnych wartości określonych zależnością: Δpv100 = Z(p1 ps) gdzie: p1 -ciśnienie przed zaworem, ps -ciśnienie nasycenia dla danej temperatury, Z -współczynnik o wartościach Z = 0,5 0,8.

63 Skutki błędnego doboru zaworu Jeżeli do wyboru sądwie różne wartości współczynników przepływu KVS, to w wątpliwych wypadkach należy decydować się zawsze na wybór zaworu o mniejszym współczynniku KVS. Jeżeli (V/V100)* - rzeczywisty, nominalny strumień objętości jest mniejszy od założonego, zmniejsza się zakres regulacji iukład pracuje niestabilnie.

64 Δpmin-max Skutki wahań różnicy ciśnienia

65 Skutki wahań różnicy ciśnienia

66 Skutki wahań różnicy ciśnienia Wraz ze wzrostem przyłączeniowej różnicy ciśnienia z Δpcałk min do Δpcałk max minimalny strumień objętości, możliwy do stałoprocentowej regulacji, wzrasta od Vr do Vr* (patrz rysunek). W odniesieniu do wymaganego nominalnego strumienia objętości Vs, następuje zawężenie dostępnego zakresu regulacji (mały zakres pracy zaworu). Oznacza to pogorszenie jakości regulacji (pogorszenie dokładności nastawy zaworu). Wwypadku występowania dużych wahań różnicy ciśnienia Δpcałk należy zamontować regulator różnicy ciśnienia i przepływu, który pozwoliłby na utrzymanie różnicy ciśnienia Δpcałk na stałym poziomie.

67 Skutki wahań różnicy ciśnienia

68 Dziękuję za uwagę!

69 Automatyzacja w klimatyzacji i ciepłownictwie Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenie 3

70 Automatyzacja kotłowni

71 Automatyzacja kotłowni gazowej T T T STB H T P T H T P T T T T STB T T M AI AO DI DO

72 Automatyzacja kotłowni Kotły: 1. Utrzymywanie temperatury na wyjściu kotłowni Tzas. 2. Sterowanie kaskadowe pracą kotłów (modulacja mocy). 3. Realizowanie procedur zatrzymania i rozruchu kotłów. Instalacje c.o.: 4. Utrzymywanie temperatury na zasilaniu Tzco w funkcji temperatury zewnętrznej Te. 5. Zabezpieczenie przed przekroczeniem Tzco. 6. Funkcja zakończenia sezonu grzewczego. Układ przygotowania c.w.u.: 7. Utrzymywanie temperatury c.w.u. 8. Ładowanie zasobnika. Okresowa dezynfekcja. Wentylacja Monitoring 72

73 Regulacja wydajności kotłów: Regulacja wydajności (mocy) kotłów odbywa się poprzez: - sekwencyjne załączanie kotłów (z palnikami jedno-, dwustopniowymi lub modulowanymi), - stałowartościową lub nadążną regulację temperatury wody na wyjściu z kotłowni (lokalizacja czujnika w przewodzie zasilającym przed sprzęgłem hydraulicznym), - sterowanie pompami kotłowymi (wyłączanie 73 w opóźnieniu do palników), - zamykanie klap, zaworów przy

74 Regulacja temperatury na zasilaniu Tzas Utrzymywanie temperatury na wyjściu kotłowni Tzas (regulacja stałowartościowa). REGULATOR CYFROWY zakłócenia Temperatura zadana 90 C Tzad e Regulator u Kocioł 1 i 2 (zał/wył) Obieg kotłowy Tzas y Czujnik t.zasil. Tzas Tzas 74

75 Regulacja temperatury na zasilaniu Tzas RK RK C.W.U. C.O. 1 grzejnikowe Kocioł 1 K1 Kocioł 2 K2 P3 P4 P1 P2 ZR4 ZR1 ZR2 WEJŚCIA I WYJŚCIA REGULATORA AI AO DI DO 75

76 Realizowane funkcje c.d. Sterowanie palnikiem funkcje sterownika palnika: - załączanie stopni palnika w zależności od temperatury wody na wyjściu z kotła, - wyłączanie palnika przy przekroczeniu temperatury, ciśnienia wody, - wyłączanie palnika przy zbyt niskim ciśnieniu gazu, - kontrola płomienia, - przewietrzanie komory kotła przed ponownym uruchomieniem, Funkcje zabezpieczające kocioł: - przed zbyt wysoką temperaturą wody (termostat STB oraz/lub czujnik temperatury wody na zasilaniu), - przed zbyt wysokim ciśnieniem (presostat lub czujnik ciśnienia wody w kotle), - przed opróżnieniem kotła z wody (czujnik poziomu lub czujnik przepływu),

77 Realizowane funkcje c.d. Regulacja temperatury ciepłej wody: - pomiar temperatury ciepłej wody, - regulacja dwustawna (zał./wył. pompę obiegową) temperatury ciepłej wody w układach zasobnikowych (z wymiennikiem pojemnościowym), - regulacja ciągła zaworem trójdrogowym mieszającym w układach przepływowych, - funkcja priorytetu ciepłej wody, - sterowanie programowe (czasowe) pompą cyrkulacyjną.

78 Regulacja temperatury c.w.u. Ładowanie zasobnika. Okresowa dezynfekcja. Gdy Tcwu <55 załącz pompę ładującą P3. Dostawa ciepła do zasobnika. Gdy Tcwu = 60 wyłącz ładowanie (pompa stop). Dezynfekcja zasobnika c.w.u. przez podniesienie Tcwu do 70 C (w nocy). C.W.U. załącz P3 H = 5K T C wyłącz P C 60 C Tcwu czas

79 Realizowane funkcje c.d. Instalacje c.o.: Zakres realizowanych funkcji jest podobny jak w instalacjach przyłączonych do węzła ciepłowniczego: -regulacja nadążna (pogodowa), - regulacja programowa: osłabienie nocne, wyłączenia w dni wolne, funkcja optymalizująca start/stop, - funkcja końca sezonu ogrzewczego,

80 RK RK C.W.U. C.O. 1 grzejnikowe Kocioł 1 K1 Kocioł 2 K2 P3 P4 P1 P2 ZR4 ZR1 ZR2 WEJŚCIA I WYJŚCIA REGULATORA AI AO DI DO

81 Automatyzacja kotłowni, Ogrzewanie powietrzne pomieszczeń dużych kotłowni Aparaty grzewczo-wentylacyjne: regulacja temperatury powietrza w pomieszczeniu kotłowni

82 Dobór sterownika Automatyzacja kotłowni gazowej T T T STB H T P T H T P T T T T STB T T AI AO DI DO

83 Automatyzacja kotłowni Monitoring kotłowni: - pomiar mocy cieplnej kotłowni oraz ilości dostarczanego ciepła, - pomiar zużycia gazu ( zakres pomiaru gazomierza), - temperatura i (skład spalin?), - kontrola obecności gazu w pomieszczeniu kotłowni,

84 Monitoring kotłowni i systemu ciepłowniczego - przykład

85 Struktura sieciowa

86 Kotłownia obiegi kotłowe

87 Kotłownia część sieciowa

88 Monitoring poboru energii elektrycznej

89 Monitoring ciepłomierza

90 Monitoring licznika gazu - doba

91 Monitoring licznika gazu - miesiąc

92 Wykres regulacyjny temperatury wody w sieci ciepłowniczej na wyjściu z kotłowni

93 Dziękuję za uwagę!