Автоматизация насосного оборудования в центральных тепловых пунктах

В центральных тепловых пунктах установ­лены следующие группы насосов: хозяйствен­ные (основной, дополнительный и резерв­ный); циркуляционные — в системах горячего водоснабжения (ГВС) (основной и резерв­ный); циркуляционные — в системах отопле­ния (основной и резервный); смесительные (основной и резервный); пожарные (основной и резервный); дренажный.

Рис. 4.67. Автоматизация двух хозяйственных на­сосов

ХН1, ХН2, ЦПН1, ЦПН2 — насосы; ВВ — водомер; РД — регулятор

Назначение насосов:

хозяйственных — обеспечить расчетное дав­ление холодной и горячей воды, поступающей к потребителям, независимо от изменений давления в городском водопроводе;

циркуляционных ГВС — обеспечить посто­янную циркуляцию воды в системе горячего водоснабжения, чтобы предотвратить ее осты­вание и соответственно бесполезный слив остывшей воды. Насосы установленные по циркуляционно-повышающей схеме (рис. 4.67), дополнительно увеличивают давление в систе­ме ГВС, что позволяет снизить мощность хо­зяйственных насосов, а следовательно, и сум­марный расход электроэнергии на перекачку воды в ЦТП;

циркуляционные отопления — обеспечить расчетный расход теплоносителя в системе отопления при ее независимом подключении к тепловой сети;

подпиточных системы отопления — обеспе­чить постоянное заполнение системы отопления за счет периодического заполнения водой рас­ширительного бака;

смесительных — обеспечить температуру теплоносителя, подаваемого в систему отопле­ния, в соответствии с температурным графиком за счет подмеса в подающий трубопровод части обратной воды;

пожарных — обеспечить повышенное дав­ление холодной воды при срабатывании проти­вопожарной автоматики;

дренажного — периодически откачивать дренируемые воды, поступающие в приямки заглубленных ЦТП.

Выбор хозяйственных и циркуляционных насосов при циркуляционно-повышающей уста­новке насосов ГВС.Требуемое число хозяй­ственных насосов (ХН) определяется продол­жительностью их работы в течение суток и мощ­ностью ЦТП. Для ЦТП суммарной мощ­ностью до 3 Гкал/ч при продолжительности работы насосов менее 6 ч в сутки устанавли­вают два насоса: ХН-1 —основной и ХН-2 — резервный. Для ЦТП мощностью более 3 Гкал/ч, а также при продолжительности работы насо­сов более 6 ч в сутки требуются три насоса: ХН-1 —основной, ХН-2 — дополнительный, ХН-3 — резервный.

При установке на ЦТП двух насосов каж­дый из них должен обеспечивать максималь­ную (расчетную) подачу и расчетное давление в системе холодного водоснабжения при ми­нимальном (расчетном) давлении в городском водопроводе. При установке трех насосов по­дачу и напор каждого насоса выбирают в за­висимости от суточных колебаний давления холодной воды на вводе в ЦТП.

Если разница между максимальным и мини­мальным давлением в течение суток не превы­шает 1,0 кгс/см² (0,1 МПа), параллельно устанавливают три одинаковых насоса. Каждый насос должен быть рассчитан на максимально необходимый напор (только для системы хо­лодного водоснабжения) и расход, равный 60% расчетного. При разнице между макси­мальным и минимальным давлением более 3,0 кгс/см² (0,3 МПа) три одинаковых насоса устанавливают по последовательной схеме. Каждый насос обеспечивает расчетный расход и половину расчетного напора для системы холодного водоснабжения (при минимальном давлении в водопроводе). Расчетный расход воды определяют по табл. 4.15.

Таблица 4.15. Определение расчетного расхода воды для хозяйственных насосов

При разнице между максимальным и мини­мальным давлением 1—3,0 кгс/см² (0,1 — 0,3 МПа) параллельно устанавливают три на­соса разной подачи. При этом ХН-2 и ХН 3 должны обеспечить требуемое давление в си­стеме холодного водоснабжения при минималь­ном давлении в городском водопроводе. На­сос ХН-1 (низконапорный) должен обеспечить требуемое давление в системе холодного водо­снабжения в дневное время при гарантийном давлении в водопроводе. Дополнительный и резервный насосы (ХН-2, ХН-3) должны иметь максимальную подачу в соответствии с табл. 4.15, а основной насос ХН-1 должен обес­печить расход, равный 50% максимального. Последний вариант является наиболее эко­номичным с точки зрения расхода электро­энергии и воды, но требует расширения но­менклатуры применяемых насосов, что затруд­няет их эксплуатацию.

Циркуляционные насосы системы ГВС уста­навливают между подогревателями I и II сту­пеней по циркуляционно-повышающей схеме. В этом случае насосы не только осуществляют циркуляцию воды в системе горячего водоснаб­жения, но и за счет развиваемого напора пол­ностью компенсируют потери давления в подо­гревателе II ступени. Максимальная подача каждого циркуляционного насоса должна рав­няться величине расчетного водоразбора в системе горячего водоснабжения без учета расхода воды на циркуляцию. Чтобы исключить возможность обратной циркуляции в часы интенсивного водоразбора, циркуляционный трубопровод присоединяют к насосам через обратный клапан.

Общие положения автоматизации ЦТП

В качестве датчиков, управляющих работой насосного оборудования (см. рис. 4.67), при­меняют электроконтактные манометры (1, 7)и датчики перепада давлений РКС (2—6; 8—10). В группах хозяйственных и циркуляционно-повышающих насосов датчики 3, 4, 5 и 8, 9контролируют перепад давлений на каждом из насосов, в остальных группах один датчик контролирует работу двух насосов. Нельзя применять один датчик перепада давлений для контроля за работой параллельно работающих насосов, так как при выходе из строя одного из насосов перепад давлений сохраняется либо за счет параллельно работающего насоса, либо за счет статического давления (для системы ХВС), и в схему управления не поступает сигнал аварии.

Каждый насос ключом «Выбор режима работы» можно перевести в режим ручного или автоматического управления. В каждой группе любой насос может выполнять функ­ции как основного, так и резервного или до­полнительного. При включении резервного на­соса схема управления основного обесточи­вается, и на щит управления поступает сигнал «Авария насоса». Ключи управления установ­лены на лицевой панели щита управления. Электрическая схема предусматривает защиту электродвигателей насосов от перегрузки и ко­роткого замыкания.

Давление воды регулируется грузовым ре­гулятором давления РД типа 21ч10нж. Регуля­тор установлен на трубопроводе после хозяй­ственных насосов, но регулирует давление р_в на выходе водоподогревателя I ступени. Вели­чину настройки регулятора устанавливают равной величине статического давления системы ХВС, т. е. она определяется высотой самого высокого здания, подключенного к ЦТП. При наличии водоразбора фактическое давление воды, подаваемой в систему ХВС, будет всегда выше статического на величину потерь давле­ния в I ступени водоподогревателя, а давление воды, подаваемой в систему ГВС, будет выше статического на величину напора, раз­виваемого насосами ГВС ∆Н_цпн за минусом потерь во II ступени водоподогревателя ∆Н_{II гвс}, т. е. р₇=р₅+∆Н_цпн +∆Н_{II гвс}

Таким образом, давление холодной воды Р_и возрастает с увеличением водоразбора, дав­ление горячей воды поддерживается в норме.

Автоматизация двух хозяйственных насосов одинаковой производительности(см. рис. 4.67).

При автоматизации двух хозяйственных насосов одинаковой производительности основной насос ХН1включается при падении давления р₁ в городском водопроводе ниже расчетного и от­ключается при увеличении этого давления до заданной величины, командами на включение и отключение служит замыкание соответствен­но минимальных и максимальных контактов датчика 1.

Резервный насос ХН2включается при вы­ходе из строя основного насоса. Включение производится по командам от датчиков 1 (давление в городском водопроводе мало) и 3(нет перепада давлений на хозяйственных насосах). Резервный насос отключается при увеличении давления в городском водопрово­де при замыкании максимальных контактов датчика 1.

Рис. 4.68. Автоматизация трех хозяйственных на­сосов

одинаковой производительности:

ХН1, ХН2, ХНЗ, ЦПН1, ЦПН2 — насосы; ВВ — водомер; РД — регулятор

Автоматизация трех хозяйственных насо­сов одинаковой подачи (рис. 4.68). Основной насос ХН1 включается при падении давления в городском водопроводе ниже расчетной ве­личины и выключается при увеличении давле­ния до заданного предела (регулятор 1). Допол­нительный насос ХН2включается параллельно основному при уменьшении давления после I ступени водоподогревателяр₅ ниже стати­ческого (регулятор 7) . Отключается насос после окончания интенсивного водоразбора, команда на отключение поступает от регулятора 2 при уменьшении перепада давлений на водомере ВВ. При отсутствии датчика с малыми пре­делами настройки аналогичный сигнал можно получить, замеряя перепад давлений на водоподогревателе I ступени.

Резервный насос ХНЗвключается при вы­ходе из строя любого работающего насоса, команда на включение резервного насоса по­ступает от датчика 1 и одного из датчиков 3, 4, 5.

Рис. 4.69. Автоматизация трех хозяйственных на­сосов разной производительности:

ХН1, ХН2, ХНЗ, ЦПН1, ЦПН2 — насосы; ВВ — водомер; РД — регулятор

Автоматизация хозяйственных насосов раз­ной подачи (рис. 4.69). Основной хозяйствен­ный насос ХН1 (маломощный) включается при падении давления после водоподогревателя I ступени р₅ ниже статического (регулятор 7). Отключается насос по команде от регулятора 6, когда разность давлений в системе ХВС(р₄)и в водопроводе (р₂)достигнет минимальной вели­чины, т. е. весь напор, развиваемый насосом, будет дросселироваться регулятором РД.

Дополнительный насос ХН2включается, когда основной насос не справляется с нагруз­кой, т. е. при работе насоса ХН1давление р₃падает ниже статического. Команда на вклю­чение дополнительного насоса поступает от датчиков 7, 3. Основной насос ХН1при вклю­чении дополнительного отключается. Если при работе насоса ХН2 давление падает снова, параллельно дополнительному насосу включа­ется резервный ХНЗпо командам от датчиков 7, 3, 5. Параллельно работающие насосы от­ключаются от датчика 6, когда разность дав­лений на выходе системы ХВСи в водопроводе достигает минимальной величины. Отключаются последовательно насосы ХНЗи ХН2. При отключении ХН2включается насос ХН1(отключение его описано выше). Резервный насос ХНЗвключается также при выходе из строя основного или дополнительного насоса по командам от датчиков 7, 3, 5.

Автоматизация последовательно установленных хозяйственных насосов (рис. 4.70). Основной насос ХН1 включается при падении давления в городском водопроводе ниже заданной величины (датчик 1). Дополнительный насос ХН2включается, если при работе давление после водоподогревателя I ступени будет ниже статического (датчики 3, 7). Резервный насос ХНЗвключается при выходе из строя любого из работающих насосов (датчики 7, 3, 5). Работающие насосы отключаются по команде от датчика 6, когда разность давлений на выходе системы ХВС и в водо­проводе достигнет минимальной заданной вели­чины. Насосы отключаются последовательно: сначала дополнительный, потом основной. Кроме того, на случай выхода из строя регу­лятора РДпредусмотрено отключение насосов по команде от датчика 7 при повышении дав­ления р₅ выше заданного предела.

Автоматизация циркуляционно-повышающих насосов (ЦПН)(см. рис. 4.70). Основной насос ЦПН-1находится в работе постоянно. Резервный насос ЦПН-2выполняет одновре­менно функции дополнительного и подключа­ется в часы интенсивного водоразбора. Это позволяет не допускать предельных режимов работы основного насоса и в то же время обеспечивает достаточное его резервирование. Команда на включение насоса ЦПН-2как до­полнительного поступает либо от датчика 2,контролирующего интенсивность водоразбора по перепаду давлений на водомере, либо от датчика 10, когда давлениер₇ в системе ГВС будет ниже, чем давление р₅ в системе ХВС. Выключение насоса ЦПН-2 происходит при нормализации указанных параметров. В ка­честве резервного насос ЦПН-2 включается при выходе из строя основного насоса по команде от датчика 9.