Способ теплоснабжения тепличного комбината и система для его осуществления

 

Изобретение относится к сельскохозяйственному строительству - к области теплоснабженияразличных народнохозяйственных объектов, в частности теплиц тепличного комбината от водогрейной котельной. Цель изобретения - оптимизация процесса регулирования температурного режима теплиц тепличного комбината. После появления температурной волны в подающем магистральном труоопроводе 4 из-за изменений нагрузки теплиц 3 тепличного комбината и перехода на требуемую в соответствии с новой нагрузкой производительность источника теплоснабжения осуществляется изменение расхода теплоносителя. Причем изменение расхода осуществляется через время, равное времени прохода температурной волны от источника теплоснабжения до регистров 2 обогрева теплиц 3, а направление и характер изменения расхода выбираются такими, чтобы скомпенсировать влияние температурной волны на мощность регистров 2 обогрева теплиц 3. а следовательно, и на их температурный режим. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. С/1 с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИ Ч Е СК ИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВ Е ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4718594/15 (22) 11,07.89 (46) 15.09.91. Бюл. М 34 (71) Целиноградский сельскохозяйственный институт (72) Л. И. Гурвич (53) 631.344.8(088.8) (56) Авторское свидетельство ГССР

М 1591876, кл. А 01 G 9/24, F 24 D 19/10, 1988. (54) СПОСОБ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ТЕПЛИЧНОГО КОМБИНАТА И СИСТЕМА ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к сельскохозяйственномуу строительству — к области теплоснабжения различных народнохозяйственных объектов, в частности теплиц тепличного комбината от водоЯЛ, „1676512A1 (я>з А 01 G 9/24, F 24 Р 19/10 грейной котельной. Цель изобретения — оптимиэация процесса регулирования температурного режима теплиц тепличного комбината. После появления температурной волны в подающем магистральном труоопроводе 4 из-за изменений нагрузки теплиц 3 тепличного комбината и перехода на требуемую в соответствии с новой нагрузкой производительность источника теплоснабжения осуществляется изменение расхода теплоносителя, Причем изменение расхода осуществляется через время, равное времени прохода температурной волны от источника теплоснабжения до регистров

2 обогрева теплиц 3, а направление и характер изменения расхода выбираются такими, чтобы скомпенсировать влияние температурной волны на мощность регистров 2 обогрева теплиц 3. а следовательно. и на их температурный режим. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1676512

Изобретение относится к сельскому хозяйству и строительству, в частности к теплоснабжению объектов различно о народнохозяйственного назначения, а именно теплиц тепличного комбината. 5

Целью изобретения является оптимизация процесса регулирования температурного режима теплиц тепличного комбината.

На чертеже предоставлена функциональная схема системы теплоснабжения 10 тепличного комбината, Способ теплоснабжения тепличного комбината предусматривает, что изменения температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе из-за измене- 15 ний нагрузки теплиц тепличного комбината компенсируются противоположными по значению и равными по степени изменения мощности регистров обогрева теплиц изменениями расхода теплоносителя через вре- 20 мя, равное времени прохождения температурной волны от источника теплоснабжения до регистров обогрева теплиц тепличного комбината.

Способ теплоснабжения тепличного 25 комбината осуществляют следующим образом.

После появления температурной волны в подающем магистральном трубопроводе из-за изменений нагрузки теплиц теплично- 30 го комбината и перехода автоматически или вручную на требуемую в соответствии с новой нагрузкой производительность источника теплоснабжения осуществляется 35 изменением расхода теплоносителя. Причем изменение расхода осуществляется через время, равное времени прохода температурной волны от источника теплоснабжения до регистров обогрева теплиц, а 40 направление и характер изменения расхода выбираются такими, чтобы скомпенсировать влияние температурной волны на мощность регистров обогрева теплиц, а следовательно, и на их температурный ре- 45 жим.

Например, потребовалось повысить температуру воздуха в теплицах. Это приводит к увеличению расхода теплоносителя, что в свою очередь вызывает понижение ее 50 температуры в подающем магистральном трубопроводе эа источником теплоснабжения, поскольку его производительность на данный момент осталась прежней.

Понижение температуры против апре- 55 деляемой метеофакторами вызывает работу регуляторов нагрузки теплогенерирующих установок, в частности котлов, которые, увеличив расход топлива, возвращают температуру теплоносителя на прежний уровень, Но поскольку переходной процесс длится определенное время, в подающем магистральном трубопроводе появляется волна (провал температуры), и когда она дойдет до регистров обогрева теплицы, то начинает уменьшать их мощность. Источник теплоснабжения путем увеличения перепада давления между магистральными трубопроводами увеличивает расход теплоносителя через регистры обогрева (увеличение расхода при изменении перепада давления происходит безынерцион но), Причем увеличение расхода осуществляется такими темпами и на такое время, чтобы, с одной стороны, полностью скомпенсировать уменьшение мощности регистров обогрева теплиц от провала температуры, а с другой стороны, поддержать на прежнем уровне температуру теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе, т.е. увеличение расхода должно сопровождаться синхронным увеличением производительности источника теплоснабжения.

Система теплоснабжения тепличного комбината содержит узлы 1 регулирования мощности регистров 2 обогрева теплиц 3 (для примера показаны две теплицы), подсоединенных к этим узлам посредством подающих 4 и отводящих 5 магистральных трубопроводов, котельную, включающую в себя котел 6 с подающим 7 и отводящим 9 коллекторами теплоносителя, сетевые насосы 9, линию рециркуляции с рециркуляционным насосом 10 и регулирующим клапаном

11 с регулятором 12 и датчиком 13 температуры, установленным в отводящем 8 коллекторе теплоносителя котельной, линию перепуска с регулирующим клапаном 14 с регулятором 15 и датчиком 16 перепада давления, регулирующий клапан 17, установленный перед горелками 18 котлов с регулятором 19 нагрузки и подсоединенными к его входам датчиками 20 и 21 соответственно температуры и метеофакторов, перепускной клапан 22, установленный параллельно сетевым насосам 9, с регулятором 23 и подсоединенным к его первому входу датчиком 24 перепада давления между магистральными трубопроводами, первое и второе одинаковые моделирующие звенья 25 и 26, звено 27 переменного запаздывания, вычитающее звено 28 и датчик 29 расхода теплоносителя.

Линия рециркуляции предназначена для исключения коррозии конвективных поверхностей нагрева, поскольку при работе котельной на газе для избежания так называемого "плача котла", вызываемого выпадением капелек росы, температуры воды перед котлом необходимо поддерживать на уровне не менее 70 С. Для этого рециркулр

1676512 ционный насос 10 перекачивает часть горячего теплоносителя после котла 6 на его вход. Направление движения теплоносителя в линии рециркуляции встречное по атно- 5 шению к направлению движения теплоносителя в котле 6.

Расход теплоносителя через котел 6 регулируется регулирующим клапаном 14, который, открываясь, образует параллельную 10 котлу 6 гидравлическую цепь. При постоянной производительности насоса 10 это вызывает уменьшение расхода теплоносителя через котел 6.

Динамические характеристики модели- 15 рующих звеньев 25 и 26 для оптимальной работы системы теплоснабж. ния должны быть подобны динамической характеристике котла 6 по каналу: давление газа перед горелками 18 — температура теплоносителя 20 в подающем 4 магистральном трубопроводе. В первом приближении котел 6 поэтому каналу аппроксимируется передаточной функцией

К„г" Р

Н (Р) Т„р+1 где Кк — коэффициент усиления котла 6 по указанному каналу, С/Па;

Тк — постоянная времени котла 6, с; гк — запаздывание, с;

P — оператор Лапласа.

Выходной сигнал моделирующих звеньев 25 и 26 (выраженный в виде напряжения или тока) изменяется с той же скоростью, с тем же запаздыванием при изменении на их входе сигнала (также в виде напряжения или тока), что и температура теплоносителя в подающем 4 магистральном трубопроводе (выраженная в градусах Цельсия) при изменении давления газа перед горелками 18 котла 6. Таким образом, моделирующие звенья 25 и 26 являются электрическими моделями котла 6.

Они могут быть реализованы на базе 45 аналоговой или цифровой техники.

Звено 27 реализует функцию переменного запаздывания и имеет передаточную функцию

th p

Н(р)= где rn - Кп/G, — время запаздывания, с;

Кг — коэффициент пропорционально- 55 сти, с/м"/ч;

G — расход теплоносителя в подающем

4 магистральном трубопроводе, м /ч;

P — оператор Лапласа, При увеличении расхода уменьшается время движения температурной волны от котельной до теплиц 3.

Клапан 17 регулирует подачу топлива к горелкам 18 котла 6. В результате этого изменяется интенсивность горения, а следовательно и температура теплоносителя за котлом 6.

Регулятор 19 включает в себя согласующий блок (в данном случае сумматор) и последовательно включенный регулирующий блок (в данном случае пропорционально-интегральный регулятор). Так построены все общепромышленные регуляторы. Согласующий блок имеет следующую зависимость между сигналами на входах и выходе: у=Хг1-Хго+У27, где Y — выходной сигнал регулятора;

Х21, Х20, X27 — входные сигналы от звеньев с соответствующим индексом.

Пропорционально-интегральный регулятор имеет передаточную функцию

Нпц(P) =Кг + Т

1 где Кр — коэффициент усиления сигнала;

Të — время изодрома.

Система теплоснабжения тепличного комбината работает следующим образом.

При неизмененных метеофакторах и постоянной нагрузке теплиц 3 тепличного комбината регулятор 19 нагрузки стабилизирует на заданном уровне подачу топлива к горелке 18 котла 6. что обеспечивает стабилизацию температуры теплоносителя в подающем 4 магистральном трубопроводе, регулятор 12 стабилизирует температуру теплоносителя на входе в котел

6, а регулятор 15 расход воды через котел 6 на нормируемом уровне.

При изменении метеофакторов регулятор 19 нагрузки на основании сигнала от датчиков 21 метеофакторов и сигнала обратной связи от датчика 20 температуры изменяет температуру теплоносителя в подающем 4 магистральном трубопроводе, Одновременно с этим сигналом от датчика

21 метеофакторов подается на первое моделирующее звено 25. Это моделирующее звено 25 имеет динамические свойства, аналогичные динамическим свойствам котла 6 с регулятором 19 нагрузки по каналу: давление газа перед горелками 18 котла 6— температура теплоносителя в подающем 4 магистральном трубопроводе. В связи с этим выходной сигнал вычитающего звена

1676512

28 в этой ситуации, т.е. при изменении метеофакторов, равен нулю.

При изменении расхода теплоносителя, осуществляемых узлами 1 регулирования, с целью изменения температуры воздуха в теплицах 3 изменяется расходтеплоносителя через котел 6, а следовательно, и перепад давления между входом и выходом котла 6.

Регулятор 15 на основании сигнала от датчика 16 перепада давления и с помощью клапана 14 восстанавливает прежний нормируемый расход теплоносителя через котел 6, но эа счет изменения расхода теплоносителя через перепускную перемычку, B связи с этим изменяется температура теплоносителя в подающем 4 трубопроводе. Регулятор 19 нагрузки на основании сигнала от датчика 20 температуры воэвра цает зту температуру к прежнему уровню с помощью клапана 17, изменяющего давление газа перед горелкой 18 котла 6.

Но из-эа инерционности котла 6 этот процесс длится определенное время, и в результате появляется температурная волна, движущаяся по подающему 4 магистральному трубопроводу к регистрам обогрева теплиц 3. Одновременно с этим сигнал от датчика 20 температуры поступает на вход вычитающего звена 28, а с его выхода — на вход звена 27 переменного запаздывания, Звено 27 задерживает сигнал об изменениях температуры на время, пока температурная волна не подойдет к регистрам 2 обогрева теплиц. Поскольку это время зависит от скорости движения теплоносителя в магистральных трубопроводах, время запаздывания звена 27 корректируется датчиком 29 расхода. Через указанное время на выходе звена 27 появляется сигнал, который одновременно поступает на третий вход регулятора 19 нагрузки и на вход второго моделирующего звена 26, имеющего динамические свойства, аналогичные динамическим свойствам котла 6 с регулятором

19 нагрузки по каналу: давление газа перед горелкой 18 котла 6 — температура теплоносителя в подающем 4 магистральном трубопроводе. В результате изменения расхода, обеспечиваемые регулятором 23 на основании сигнала датчика 24 перепада давления, сопровождаются синхронными изменениями давления газа перед горелкой

18 котла 6, т,е. его производительностью. В результате изменения расхода происходят беэ изменениями температуры в подающем

4 магистральном трубопроводе. Таким образом, приход температурной волны к регистрам 2 обогрева 2 сопровождается изменениями расхода теплоносителя через них, которые компенсируют изменения

55 мощности этих регистров 2 от прихода температурной волны. Вследствие этого возможность регистров 2 обогрева теплиц 5 остается на прежнем заданном уровне, как и температура теплоносителя в подающем 4 магистральном трубопроводе, Например, потребовалось повысить температуру воздуха в теплицах 3. Это приводит к увеличению расхода теплоносителя в подающем 4 и отводящем 5 магистральных трубопроводах, а следовательно, через котел 6. Регулятор 15 восстанавливает прежний расход теплоносителя через котел

6, но за счет уменьшения температуры в подающем 4 трубопроводе. Уменьшение температуры в подающем 4 трубопроводе вьчзывает срабатывание регулятора 19 нагрузки, который на основании сигнала от датчика 20 температуры увеличивает давление газа перед горелкой 18 ко ла 6 и восстанавливает до прежнего уровня температуру теплоносителя в годающем 4 трубопроводе, но за определенное время. Следовательно, в подающем 4 магистральном трубопроводе появляется "провал" температуры, который двигается к регистрам 2 обогрева теплиц 3, Одновременно с этим сигнал от датчика 20 температуры, пропорциональный изменению температуры в подающем 4 трубопроводе, подается на звено 27 переменного запаздывания, которое задерживает прохождение этого сигнала на время, которое необходимо для прохода "провала" температуры до регистров 2 обогрева, на основании сигнала от датчика 29 расхода теплоносителя, выходной сигнал которого пропорционален скорости движения теплоносителя. После появления сигнала на выходе звена 27 переменного запаздывания начинает увеличиваться давление газа перед горелкой 18 котла 6, что позволяет синхронно с темпами в начале увеличения, а потом уменьшения температуры увеличить, а потом уменьшить расход теплоносителя в подающем 4 магистральном трубопроводе посредством регулятора 23 с помощью второго моделирующего звена 26, Таким образом, в регистре 2 обогрева с одной стороны уменьшается температура, а с другой стороны одновременно увеличивается расход. В результате мощность регистров 2 обогрева теплиц 3 остается на прежнем уровне.

Для реализации системы используется штатное оборудование котельной (поз. 12, 13, 15, 16, 19, 20, 21) и дополнительное оборудование. При этом в качестве регулятооа

23 и датчика 24 могут быть использованы общепромышленные регулятор т . пэ Р25 1 и датчик перепада давлений типа ДЧ. В качсстве звеньев 25, 26, 27 и 28 могут быть ис"67<1512

10 г>ользОВаны блок суммирования и Ограничения сигналов А05, блоки динамических п реобразовании Д05, Д06 и им подобные аналоговые блоки.

Таким образом, спо: об теплоснабх ения тепличного комбината и система для е 0 осуществления позволяет исключить ТеМпе ратурные возмущения в регистрах обогрева теплиц со стороны <источника теплоснэбя(ения при изменениях их тепловой на< рузки, что повышает точность регулирования те>пературы воздуха в 1еплицах.

Формула иэoáðåòåíèÿ

1. Способ теплоснабжения тепличчо>0 комбината, включающий измерение величины метеофакторов, температуры теплоносителя в подающем магие> pellbHОМ трубопроводе, пере <ад давлен >я ме;<(Ду коллекгорами теплоносителя котельной и магистральными трубопооводами с последующ и корректироВкой значений расхода и температуры теплоноситагя В подающем магигтральном трубопроводе и расхода топлива, пг>даваемо<о к горелкам котлов, о т л и ч а ю щ и и с я тем, чго, с целью оптимизации процесса регулирования температурного режи> а тепли<; Ten>II l toro комбината, иэмег<л<от расход те ялоносите ля в отводящем магистраль><о ". коллекто,>е, на основании измере:>ной величины метеофакторов моделируют требуемое значение температуры теплонссителя в подающем магистральном трубопров:де, сразниваю<его с измеренным значением данного параметра и и ри неравенстве азностного сигнала нулю в cool Be10TB<1M с иэмере><нои величиной расхода теплоносител l3 отводящем магистрально л трубопроводе осуществляют задержку этого сигнала с последующим использованием последнего для коррекции расхода топлива, подаваемоIo к горелками котлов, и моделированием на основании разностного сигнала требуемого значения перепада давления между магистральными трубопроводами, сравнивают последний с измеренным значением данного параметра и по результату сравнения Корректируют расход теплоносителя в отводящем магистральном трубопроводе, причем корректировку расхода топлива, подаваеМого к горелкам котлов и теплоносителя в отводящем >агистралLíом трубопроводе, осуществляют до момента совпадения требуемых и измеренных значений контролируемых пара<летров, 2. Система теплоснабжения тепличного комбината, содержащая водогрейную котельную, вклю ающую группу котлов с линией подачи топлива к горелкам и

<0

1 <", 29

2г, 30

55 подающим и отводящим коллект<:рам теплоносителя, соединенными соответственно посредством подающег< и о<водящего магистральных трубопроводов и ч ерез узлы регулирования мощ><ост.>обо рева с регистрами обо;рева теплиц, лини о рециркуляции. подкл оченную между коллектора>ли теплоно-ителя паралл льно котлак1 и состоящую иэ последователь<.о соединенных рецгркуляционного насоса и первого регулиг,"Ошего клапана с пеовым регуляторо>("., вход которого связан с выходом датчи«а темп -р турь> теплоносителя в отводящем коллекторе теплоно-.<л1еля. линию перепускз уст. .; <овленную между колле;торами теплоносителя и с <абженную вторым регул< рующи<л клапаном с вторьв регулягором, вход которого соедине:. с вь<хо,,ом датчика перепада давления;.1ежду колneêòoðàìt те<<лоносителя, установленные между отводя>ци и коллектором тепл(>нос>1 геля и магис "даль <ым трубопроводом и параллельно

<>одключенные сетевые t<;сосы и перепускHo<1 к<<апан с регулятор<<м, itepdt,.адом дат <(<.a перепада давления между магистраль <в<ми трубонроВгдэми, а также датчик тем<>ературы теплоно - <тел ч В ><ода ю>целл маг< сгральном трубопровг>де.а линия - ода «1 топлива к горer кам ко лов;наб.кена установленным перед последними третьим регулирующим кл <паном с регулятором нагрузки, первый

I<ХОД КотОРОГО СОЕДИ«(:Н С ВЫХОДОМ ДатЧИКа м..теофакторов, отличающаяся тем, что, с целью onòl! ëèýàöèè процесса регули рован>ля те .r,epeTyptloro режима теплиц тепличного комбината, она снабжена двумя моделирующими блоками, блоком переменtloro запаздывания, вычигающим блоком и датчиком расхода теплоносителя, установленным на отводящем магистральном трубопроводе, при этом выход датчика метеофакторов связан с входом первого лоделирующего блока, выход которого подключен к перчому входу Вычитающего блока, причем второй вход последнего обьединен с вторым входом регулятора нагрузки и соединен с выходом датчика температуры теплоносителя в подаю>цем магистральном трубопроводе, а выход Вычита>ощего блока подключен к аддитивному входу блока переменного запаздывания, параметрический вход которого связан с выходом датчика расхода теплоносителя, при этом выход блока переменного запаздывания соединен с третьим входом регулятора нагрузки и через второй моделирующий блок — с вторым входом регулятора перепускного клапана.