Автоматизация тепловых процессов

Введение.
Значительная экономия топливно – энергетических ресурсов достигается при централизации теплоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий в городах и других населённых пунктах.
В системах централизованного теплоснабжения осуществляются следующие технологические процессы: производство и отпуск теплоты, транспортирование и использование теплоносителя.
Использование теплоносителя (отпуск теплоты) осуществляется в теплоприёмниках потребителей: в системах отопления, вентиляции, горячего водоснабжения, кондиционирования воздуха, в теплоиспользующих промышленных агрегатов. При отпуске теплоты потребителям осуществляется поддержание значение по заданному закону параметров нагреваемой среды – воздуха в отапливаемых и вентилируемых помещениях, горячей воды и др. – путём изменения расхода греющего теплоносителя.
Эффективное решение этих задач во многом зависит от способов и схем присоединения теплоиспользующих установок к тепловой сети. Совокупность технических устройств, обеспечивающих реализацию указанных способов и схем присоединения, называется тепловым пунктом (ТП).
В тепловых пунктах, в общем случае, осуществляются: преобразование параметров теплоносителя; распределение расхода теплоносителя по системам потребления теплоты; регулирование отпуска теплоты системам отопления; регулирование параметров воды на горячее и холодное водоснабжение; заполнение, подпитка теплопотребляющих систем; аккумулирование горячей воды; водоподготовка для систем горячего водоснабжения; защита систем потребления теплоты от опорожнения и аварийного повышения параметров теплоносителя; контроль параметров теплоносителей (местный, дистанционный из диспетчерского пункта); учёт расхода теплоты, теплоносителя.
Тепловой пункт, в зависимости от его назначения, может осуществлять все перечисленные функции или только их часть.
Для решения указанных задач тепловые пункты оснащаются оборудованием (водонагревателями, смесительными устройствами, насосами), запорно-регулирующей арматурой, устройствами электропитания и электроуправления, приборами контроля, регулирования, управления и учёта.
Тепловые пункты, в зависимости от присоединяемых зданий, делятся на центральные (ЦТП) – для присоединения к тепловой сети теплопотребляющих систем группы зданий (двух и более) и индивидуальные (ИТП) – для присоединения систем одного здания (или части его).
В закрытых и открытых системах теплоснабжения жилых районов с ЦТП, в которых размещены водонагревательные или смесительные установки горячего водоснабжения, между ЦТП и тепловыми пунктами зданий, снабжаемых теплотой от этих ЦТП, прокладывается четырёхтрубная распределительная тепловая сеть: два трубопровода – подающий и обратный – для подачи теплоты в системы отопления зданий и два трубопровода – подающий и циркуляционный – для подачи воды в системы горячего водоснабжения. Указанные тепловые пункты зданий не содержат водоподогревателей (смесительных устройств) горячего водоснабжения. В ряде городов с закрытой системой теплоснабжения, например, в Челябинске, между ИТП и зданиями проложена трёхтрубная распределительная сеть. В обоих случаях ЦТП представляет собой смесительную насосную станцию. При двухтрубной сети теплоноситель от ЦТП подаётся на отопление и горячее водоснабжение к ИТП зданий, содержащих водонагреватель горячего водоснабжения. При трёхтрубной сети от ЦТП к ИТП зданий проложены: два подающих трубопровода – один для подачи теплоносителя к системам отопления, второй – к водонагревателям горячего водоснабжения в ИТП, и один – обратный трубопровод – общих от обеих систем.
В курсовой работе рассмотрим автоматизацию теплового пункта, подключенного к тепловой сети по независимой схеме отопления двухступенчатой смешанной схеме горячего водоснабжения рисунок 6. [1].


1. Разработка схемы автоматизации.
Наибольшая экономия тепловой энергии, расходуемой на отопление и горячее водоснабжение (далее ГВС), при сравнительно небольших капиталовложениях обеспечивается применением автоматического регулирования ее подачи. При установлении оптимального режима работы экономия теплоты может составить 20 % и более годового потребления на отопление без нарушения теплового режима в зданиях. Еще больший эффект от автоматизации достигается тогда, когда она осуществляется не только в новом строительстве, которое в крупных городах даже в объеме пятилетки не превышает 15 % всего жилого фонда, но и при реконструкции существующих зданий.

1.1 Основные характеристики системы ГВС как объекта управления.
Система ГВС предназначена для обеспечение бытовых нужд населения и производственных потребностей в воде с повышенной (до 60 °С) температурой [2]. Система состоит из оборудования подачи холодной воды, узла подогрева, распределительных и магистральных трубопроводов, водоразборных узлов (кранов ванных комнат, моек кухонь, душевых и т.п.), также дополнительными элементами могут служить линии циркуляции, для снижения теплопотерь и выстывания воды и аккумуляторных баков. Является одним из показателей качества жизни, важным фактором улучшения санитарно-гигиенических