Для поддержания заданных значений параметров теплоносителя, поступающего в системы отопления, горячего водоснабжения и к тех­нологическому оборудованию промышленных предприятий, для обеспе­чения нормального режима работы оборудования тепловых пунктов и систем, использующих теплоноситель, для уменьшения численности об­служивающего персонала тепловые пункты оснащаются автоматически­ми регуляторами.

По виду энергии, перемещающей регулирующий орган, регуляторы делятся на регуляторы, работающие без постороннего источника энер­
гии (регуляторы прямого действия), и регуляторы, работающие с ис­пользованием постороннего источника энергии (гидравлические, пнев­матические, электрические), т. е. регуляторы непрямого действия.

Регуляторы прямого действия просты в конструктивном отношении и надежны в эксплуатации, что объясняет их широкое применение для поддержания постоянного давления или перепада давлений воды на тепловых пунктах небольшой и средней мощности. Однако регуляторы прямого действия имеют меньшую чувствительность, чем регуляторы непрямого действия, и могут быть установлены на трубопроводах dy^ClOO мм.

Регуляторы непрямого действия рекомендуется применять при ав­томатизации объектов со сложными динамическими характеристиками, так как они обеспечивают более широкий диапазон регулирования, возможность введения обратной связи и осуществление многоимпульс­ного регулирования.

Наиболее распространенными регуляторами прямого действия яв­ляются регуляторы давления и перепада давления (расхода) сильфон - но-пружинные РД и РР, грузовой регулятор давления и универсальный регулятор перепада давления (расхода) и давления УРРД (все конст­рукции разработаны ОРГРЭС).

Регулятор расхода PP. При изменении давлений в подающем и об­ратном трубопроводах тепловой сети, вызванном различными причи­нами (изменение расхода воды в тепловой сети, включение и отключе­ние отдельных абонентов), меняются перепады давления на вводах в здания, что вызывает изменение расхода воды, поступающей в систе­мы отопления. При центральном качественном регулировании отпуска тепла такое изменение расхода воды в системах отопления зданий при­водит к отклонению температуры внутри помещений от расчетного зна­чения. Для поддержания постоянного перепада давления на вводах в системы отопления (а следовательно, для стабилизации температуры

Рис. 3.8. Регулятор расхода РР 1 — корпус; 2 — клапан; 3 — сильфон; 4 — им­пульсная трубка; 5 — выход воды; 6 — седло; 7 — пружина; 8 — ьход воды

Внутри отапливаемых помещений) устанавливают регулятором расхо­да РР (рис. 3.8).

.-L.

ОСН—

Рис. 3.9. Схемы включения регулятора расхода РР В —при р<0,2 МПа; б — при р>0.2 МПа

Регулятор расхода РР поддер­живает постоянный перепад давле­ния на регулируемом участке (меж­ду регулятором и местом присоеди-

Д;

Нения импульсной трубки). Регулируемый участок должен иметь значи­тельное гидравлическое сопротивление. В качестве регулируемого участ­ка могут быть использованы сопло элеватора или специально устанавли­ваемая диафрагма.

Давление воды непосредственно за регулятором, действуя на плос­кую поверхность клапана 2 снизу, стремится прикрыть егої, но этому усилию противодействует, во-первых, усилие от действия давления с внешней стороны сильфона 3, равное давлению воды в месте присоеди­нения импульсной трубки 4, и, во-вторых, усилие растянутой пружины 7. Эти противоположные усилия уравновешиваются при некотором подъеме клапана, обеспечивающем заданный перепад давления. Иначе говоря, на клапан действует разность давлений, равная потере давле­ния в регулируемом участке. Усилие от этой разности давлений, при­жимающее клапан к седлу 6, уравновешивается усилием пружины при некотором подъеме клапана.

При увеличении разности давлений на абонентском вводе в началь­ный момент увеличивается расход воды, проходящей по регулируемо­му участку. Это приводит к увеличению перепада, измеряемого регу­лятором. Усилие, создаваемое разностью давлений, окажется больше усилия пружины, и клапан будет подниматься, прикрывая отверстие в седле.

При уменьшении разности давлений на абонентском вводе в началь­ный момент уменьшаются расход воды и перепад давлений в регули­руемом участке, клапан будет опускаться, пропуская больший расход воды, пока не установится первоначальный расход воды через отопи­тельную систему.

Изменение регулируемого перепада производится путем изменения натяжения пружины, причем увеличению натяжения пружины соответ­ствует увеличение расхода воды, а уменьшению натяжения пружины — уменьшение расхода.

В регуляторах РР, так же как и в регуляторах РД, эффективная площадь сильфона подобрана примерно равной площади клапана, вследствие чего регулятор практически разгружен от давления со стороны входа воды.

В настоящее время выпускаются регуляторы РР с условным диа­метром от dY — 25 мм до d, y = 100 мм, рекомендуемым расходом воды от 0,6 до 22 кг/с, поддерживаемым перепадом давлений перед системой отопления от 0,2 до 8 МПа.

На рис. 3.9 приведены типовые схемы включения регулятора PP.

Регуляторы расхода РР используются также в качестве регулирую­щих органов регуляторов расхода непрямого действия.

Зона нечувствительности регуляторов РР — 0,005 МПа.

Неравномерность регулирования от 0,128 МПа (для РР-25) до 0,054 МПа (для РР-100).

Регулятор давления РД. Регулятор давления прямого действия РД служит для поддержания в заданных пределах давления воды «до себя». Устанавливают его на обратном трубопроводе системы отопле­ния для предотвращения ее опорожнения, если давление в обратной магистрали тепловой сети, к которой присоединяется система отопле­ния, ниже статического давления системы отопления. В случае прекра­щения циркуляции воды регулятор давления закрывается полностью, предохраняя систему отопления от опорожнения.

Конструкция регулятора РД «до себя» отличается от конструкции регулятора расхода РР только положением клапана. Регулятор расхо­да РР является «нормально открытым», т. е открытым при отсутствии движения воды, а регулятор РД — «нормально закрытым».

На рис. 3.10,а приведена схема включения регулятора давления РД при поддержании давления «до себя». Давление р01 до регулятора

Рир. 3.10. Схемы включения регулятора РД

А — при поддержание давления «до себя»; б — при поддержа» нии давления «после себя»; 1 — клапан; 2 — седло; 3 — пружи» на; 4 — сильфон

Действуя на клапан 1 снизу, создает усилие, поднимающее клапан 1 вверх, но этому проти­водействует усилие растянутой пружины 3, притягивающей клапан к седлу 2. Пружина подбирается с таким расчетом, чтобы ее натя­жение преодолевалось давлением, на 0,03— 0,05 МПа большим заданного давления воды до регулятора.

В случае снижения давления роі до регу­лятора уменьшается усилие, создаваемое этим давлением на клапан, который под действием пружины начинает опускаться, уменьшая сток до тех пор, пока не восстановится равнове­сие сил. Если давление воды р0 до регулятора возрастает, то клапан будет подниматься, уменьшая сопротивление проходу воды, до восста­новления равновесия сил. Благодаря наличию сильфона 3, имеющего такую же площадь, как и клапан, подвижная система регулятора раз­гружена от давления р02 за ним, следовательно, работа регулятора за­висит только от давления до него и усилия пружины.

Зона нечувствительности регуляторов от 0,01 до 0,018 МПа, реко­мендуемый расход воды для РД-50 от 0 до 3,3 кг/с, для РД-80 от 3,3 до 12,5 кг/с. При изменении расхода от 0 до максимального значения неравномерность регулятора составляет 0,08 МПа.

Регулятор РД может быть использован и как регулятор давления «после себя». На рис. 3.11,6 приведена схема включения регулятора давления РД при поддержании постоянного давления после себя. В этом случае давление после регулятора рп2, действуя на клапан 1 сни­зу, создает усилие, прижимающее клапан 1 к седлу 2. При увеличении давления рп2 после регулятора выше заданного значения усилие, созда­ваемое давлением на клапан снизу, увеличивается и становится боль­ше усилия растянутой пружины. Клапан 1 прижимается к седлу 2, уменьшая сток, давление после регулятора снижается до восстановле­ния равновесия сил.

Так же как в предыдущей схеме, сильфон 3, имеющий площадь, равную площади клапана 1, разгружает подвижную систему регулято­ра от давления рш на входе — усилие от этого давления не участвует в равновесии сил.

Регулятор давления РД для поддержания давления «после себя» устанавливают перед системами отопления при избыточных перепадах давлений в точках присоединения к тепловой сети и высоком давлении в подающем трубопроводе. Необходимость в установке таких регулято­ров возникает, как правило, при присоединении систем отопления к го­ловным участкам магистралей.

Универсальный регулятор перепада давления (расхода) и давления прямого действия УРРД конструкции ОРГРЭС. Такой регулятор ис­пользуют для поддержания давления до себя, после ^себя, а также для поддержания перепада давлений (расхода воды) на абонентских вводах.

0)

Достоинством регулятора является возможность сборки различных по назначению регуляторов прямого действия из унифицированных деталей. Кроме того, регулятор может быть использован в качестве регулирующего органа в регуляторах непрямого действия. Регулируемое давление устанавливается путем натяжения пружины, а также приме-

Рис 3 11 Схемы вариантов сборки рег> чятотэа УРРД

А)

Д —f-^V—т- *

А—при поддержании давления «до себя», б — при поддержании давления «после себя», в — при поддер­жании перепада давлений

1 Рої

Неиия пружин различной жесткости. Раз­грузка затвора (золотника) ог давления воды до и после него достигается путем применения разгрузочного сильфона, эф­фективная площадь которого равна эф­фективной площади золотника.

Сила, развиваемая мембраной испол­нительного устройства под действием ре­гулируемого давления или перепада дав­лении, уравновешивается усилием пружи­ны. Регулятор может быть собран по схеме «нормально открыт» и «нормально закрыт».

Схемы вариантов сборки регулятора приведены на рис. 3.11.

При регулировании давления р01 пе­ред регулятором (рис. 3.11,а) импульс­ная линия 6 соединяет точку регулируе­мого давления с подмембранной зоной. Клапан 1 устанавливается сверху (со стороны сильфона 3). При отсутствии движения воды в трубопроводе регулиру­ющий клапан 1 под действием пружины 4 будет находиться в закрытом состоя­нии («нормально закрыт»). При движении воды давление ро1 до регулятора выше давления ро2 после регулятора. Сильфон 3 разгру­жает клапан 1 от давления р0г. Давление р0ь действуя на клапан сни­зу, создает усилие, поднимающее клапан, этому противодействует уси­лие растянутой пружины 4. Кроме того, сверху на клапан через шток 7 действует усилие, создаваемое мембраной 5. Если давление до регуля­тора становится ниже установленной величины, то мембрана 5 опуска­ется вниз, прижимая клапан 1 к седлу 2, уменьшая сток до тех пор, пока не восстановится равновесие сил. При увеличении давления до ре­гулятора мембрана 5 поднимается вверх, усилие, создаваемое мемб­раной, становится больше силы упругости пружины и клапан с по­мощью штока 7 поднимается вверх, увеличивая сток воды. Давление Рої снижается до заданной величины.

При поддержании давления после регулятора (рис. 3.11,6) импульс­ная трубка 6 соединяет точку регулируемого давления с нижней каме­рой мембраны 5, а клапан 1 устанавливается снизу (со стороны пру­жины 4). У собранного таким образом регулятора при отсутствии дав­ления воды в трубопроводе под действием пружины 4 регулирующий клапан 1 находится в открытом положении («нормального открыт»).

Pq2

И

5)

Г

5 I

ЖТі

FcF

1 1 1 1 6 I И —I

Л1

Для регулирования перепада давлений (расхода воды) (рис. 3.11, в) клапан 1 устанавливается так же, как в предыдущем варианте, снизу; подмембранная зона соединяется с началом регулируемого уча­стка, а надмембранная зона — с концом регулируемого участка импульсными трубками 6. Усилие, развиваемое мембраной 5 под дей­ствием перепада давлений, уравновешивается усилием пружины 4. Если регулируемое давление или перепад давлений отклоняется от заданно­го значения, тогда под действием усилия мембраны 5 клапан 1 откры-

Бается или закрывается, что ведет к восстановлению значения регули­руемого параметра.

В настоящее время регуляторы типа УРРД серийно выпускаются заводом «Теплоприбор» г. Улан-Удэ с условным проходом от dy= = 25 мм до dy = 80 мм, условной пропускной способностью от 1,68 до 16,8 кг/с при Ар = 0,1 МПа. Температура регулируемой среды до 180°С, неравномерность регуляторов давления 12—20% верхнего предела на­стройки.

Гидравлические регуляторы непрямого действия. В тех случаях, когда сложная динамическая характеристика объекта регулирования не позволяет использовать более простые и надежные в работе регу­ляторы прямого действия, применяют регуляторы непрямого действия, имеющие меньшую ошибку регулирования. Кроме того, выпускаемые в настоящее время регуляторы прямого действия имеют ограниченную пропускную способность (максимальный диаметр условного прохода dy=100 мм), что не позволяет использовать их при автоматизации теп­ловых пунктов большой мощности.

Регуляторы давления непрямого действия системы ОРГРЭС при­меняют для поддержания заданного значения давления в узлах сни­жения давления пара (после редукционных клапанов и редукционно- охладительных установок); для защиты от повышения давления в кон - денсатных баках; для поддержания уровня конденсата в конденсатных баках, в баках-деаэраторах, в баках-аккумуляторах горячей воды; для поддержания давления и перепада давлений воды на абонентских вво­дах водйных тепловых сетей.

Регуляторы температуры непрямого действия используют для под­держания заданного значения температуры воды после водоводяных и пароводяных подогревателей, температуры воды после узлов смеше­ния при непосредственном водоразборе из тепловой сети, температуры конденсата после охладителей.

Гидравлические регуляторы непрямого действия состоят из двух ча­стей: измерительно-управляющего прибора (реле) и исполнительно-ре­гулирующего устройства.

В тех случаях, когда регулятор используется для поддержания за­данного давления, перепада давлений или уровня жидкости в качестве измерительно-управляющего прибора используется обычно реле РД-За ОРГРЭС, где чувствительным элементом является узел сильфонов, а управляющим (усилительным) элементом — устройство, выполненное по принципу «сопло-заслонка».

Простейшее управляющее устройство дроссельного типа (типа «соп­ло-заслонка») показано нарис. 3.12, а. Сопло вместе с заслонкой пред­ставляет собой дроссель с переменным сечением прохода. Рабочая среда, подаваемая под начальным давлением рраб, проходит через дрос­сель постоянного сечения, а затем через зазор между соплом и заслон­кой вытекает в атмосферу (расход С? сл). Размер зазора определяется положением заслонки, которая связана с чувствительным элементом устройства (сильфоном, биметаллической пластинкой), реагирующим на изменение регулируемого параметра.

Давление среды в междроссельной камере ру зависит от величины зазора и изменяется от ру=рраб при полностью закрытом сопле до ру=0 при значительной величине зазора (zCJI=0,3 мм). Это давление в виде импульса GIIM передается по соединительной трубке исполни­тельному механизму, поэтому носит название управляющего.

Управляющее устройство иногда выполняется по схеме с двумя дросселями переменного сечения (рис. 3.12,6).

В качестве исполнительно-регулирующих устройств гидравлических регуляторов непрямого действия используются односедельные регули­рующие клапаны с мембранным приводом РК-1, УРРД, РР и т. д.

Рис. 3.13. Схема реле давления РД-За

А)

Ру

PpaS^

Sen-Pi

5)

F/vi

Рис. 3.12. Управляющее уст­ройство дроссельного типа а — схема устройства с одним дросселем переменного сечения; б—схема устройства с двумя дроеселямн переменного сечення

А - односильфонной сборки; б — трехеильфоиной сбор­ки; 1 — регулируемый параметр; 2 — выход рабочей во­ды; 3 —вход рабочей воды; 4 — к регулирующему клапану

Реле давления РД-За конструкции ОРГРЭС (рис. 3.13) является усилительно-управляющим звеном гидравлических регуляторов непря­мого действия. Прибор предназначен для поддержания заданного дав­ления, расхода, уровня и перепада давлений.

Для поддержания давления и уровня в открытых емкостях приме­няется прибор РД-За односильфонной сборки, для поддержания пере­пада давлений ' и уровня в закрытых емкостях — трехеильфоиной сборки.

Реле РД-За воспринимает регулируемый параметр (давление воды) и преобразует его в командное давление, которое воздействует на ис­полнительный орган регулятора. Рабочим агентом реле является вода, очищенная от растворенных и взвешенных веществ. Давление рабоче­го агента до 0,6 МПа, температура до 70°С.

Реле состоит из следующих основных узлов: корпуса, управляюще­го клапанка, импульсного элемент^ и настроечной пружины. В качест­ве импульсных элементов релейного устройства служат сильфоны. Размеры и число сильфонов выбирают в зависимости от конкретной схемы регулирования и величины регулируемых параметров.

Односильфонная сборка реле предназначена для регулирования давления в определенной одной точке трубопровода («до себя» или «после себя»), Трехсильфонная сборка обеспечивает возможность диф­ференцированного способа забора импульсов давления при регулирова­нии расхода, уровня жидкости или перепада давлений.

Импульсные давления подводятся во внутреннюю или наружную полости импульсной части реле.

Усилия от импульсных давлений на сильфоны действуют на голов­ку управляющего клапанка.

В качестве регулирующего устройства в сочетании с реле РД-За применяется обычно регулирующий клапан РК-1.

Принцип работы регулятора РД-За для случая регулирования им давления «после себя» при односильфонной односопловой сборке с нормально закрытым соплом следующий (рис. 3.14). При работе регу­лятора усилие пружины 1 прибора РД-За уравновешивает усилие на сильфон 2 от регулируемого давления при некотором подъеме клапан­ка 3, которому соответствует определенное управляющее давление ру.

Рис. З 14 Схема регулятора давле­ния непрямого действия для под дер­жания давления «после себя»

Х

К

Х

■x

X

J—X-- x---- X------- X

X

L

P.

P,

Оно передается по соединительной линии 4 в надмембранную камеру 5 привода регулирующего клапана РК с «нормально открытым золотни­ком» 6. Усилие на мембрану уравновешивается усилием на золотник и усилием пружины 7 при некотором подъеме золотника, которому при постоянном давлении до и после клапана соответствует определенный расход воды. Если регулируемое давление возрастет, то это давление, воздействуя на сильфон прибора РД-За, переместит систему вместе со штоком в сторону увеличения хода заслонки. Это вызовет увеличение управляющего давления р7, вследствие чего под действием пружины мембранный привод перемещается вниз и уменьшает подъем золотни­ка регулирующего клапана. Новому положению золотника будет соот­ветствовать пониженный расход воды, при котором наступает новое установившееся состояние.

Регулируемой средой при использовании прибора РД-За могут быть вода, пар, воздух. Давление регулируемой среды до 1,6 МПа, диапазон регулирования давления от 0,04 до 1,6 МПа. Пределы на­стройки прибора, МПа: 0,01—0,1; 0,04—0,16; 0,06—0,25; 0,16—0,6; 1 — 1,6. Зона пропорциональности прибора до 3% предельного значения давления.

Прибор РД-За серийно выпускается заводом «Теплоприбор» (г. Улан-Удэ).

Измерительно-управляющее устройство ТРБ. Для поддержания постоянной температуры горячей воды, выходящей из водоподогрева - телей, используется измерительно-управляющее устройство ТРБ (би­металлическое термореле) (рис. 3.15) в комплекте с исполнительно - регулирующим органом PP. На рис. 3.16 приведена схема регулятора температуры воды с измерительно-управляющим устройством ТРБ-2 и регулирующим органом PP.

Термореле имеет латунную гильзу 1, помещаемую в поток регули­руемой горячей воды. В дно гильзы заделаны три биметаллические пластины 2 различной діиньї. Одна из этих пластин соединена с метал­лической пластиной, на конце которой имеется клапан 3, расположен­ный против сопла 4. Необходимый зазор между соплом и клапаном термореле устанавливается с помощью регулирующего устройства вра­щением маховика

Регулятор температуры является регулятором дроссельного типа и работает со сливом рабочей жидкости. В качестве рабочей жидкости 5 используется сетевая вода из подающего трубопровода, которая охлаж­дается водой в охладителе.

При температуре горячей воды, равной заданной, сопло прибора ТРБ-2 находится в приоткрытом состоянии и через него происходит слив воды. Этому сливу отвечает некоторое значение управляющего давления в сильфонной камере клапана РР, при котором клапан про­пускает расход сетевой воды, необходимый для поддержания заданной температуры. В случае повышения температуры горячей воды выше заданного значения биметаллические пластины прибора ТБР-2 изги­баются и отводят управляющий клапан 3 от сопла 4. В результате увеличения слива воды падает управляющее давление в сильфонной камере, и регулирующий клапан РР начинает прикрываться, сокращая расход сетевой воды до такой величины, при которой устанавливается первоначальная температура горячей воды.

При понижении температуры воды процесс регулирования протека­ет в обратном порядке.

Регуляторы температуры типа ТРБ выпускаются Московским заво­дом сантехоборудования для теплосети Мосэнерго.

Терморегулятор жидкостной ТРЖ (рис. 3.17) является гидравли­ческим регулятором непрямого действия и предназначается для под­держания постоянной температуры воды, поступающей в системы го­рячего водоснабжения при не­посредственном водоразборе из тепловой сети. Терморегулятор состоит из термореле и регу­лирующего клапана смешения типа РКС.

Рис 3 15. Измерительно-управляю­щее устройство ТРБ-2

Рис 3 16 Схема регулятора темпе­ратуры с измерительно-управляющим устройством ТРБ-2 и регулирующим клапаном РР 1 — из сети; 2 — в систему горячего йодо» снабжения; 3 — из водопровода, 4 — в сеть

Чувствительный элемент термореле, выполненный по принципу манометрического термометра, состоит из ребри­стого термобаллона 8, запол-

Ненного минеральным маслом. Термобаллон устанавливается в по­токе смешанной воды. Верхним подвижным дном термобаллона явля­ется сильфон 7, в котором расположен подвижной шток 6, перемещаю­щий двуплечий рычаг 4. На конце рычага между напорным и сливным соплами 2 и 5 имеется клапанок 3. Сетевая вода из подающего трубо­провода, используемая в качестве рабочего агента, подается к напор­ному соплу, прикрываемому шариковым клапанком, и попадает в ка­меру рабочего давления. Эта камера трубкой соединена с мембранной камерой регулирующего клапана РКС. Подающая и обратная вода тепловой сети подаются в соответствующие патрубки смесительного клапана, поток смешанной воды направляется в систему горячего во доснабжения. При повышении температуры смешанной воды пронехо-" дит увеличение объема жидкости термобаллона, вследствие чего кла­панок 3 прикрывает напорное сопло 2 и открывает сливное сопло 5 Давление на мембрану регулятора снижается, регулирующий клапан усилием пружины прикрывается, уменьшая подачу воды из подающего трубопровода.

Схемой терморегулятора предусматривается подача горячей воды в ВерХНИЙ Патрубок, обратной — В НИЖНИЙ При УСЛОВИИ, «ТО /?под>Робр-

Конструкция регулирующего клапана выбрана так, что регулирует­ся подача только горячей воды, подача холодной (обратной) воды не регулируется.

Регулятор температуры ТРЖ выпускается серийно условным диа­метром й? у=40 мм.