"bezpłatny materiał szkoleniowy - wyłącznie do użytku wewnętrznego"

NOWOCZESNA REGULACJA HYDRAULICZNA SYSTEMÓW CIEPŁOWNICZYCH


 

1. Celowość regulacji hydraulicznej systemu ciepłowniczego.

Celowość, a raczej niezbędność wykonywania regulacji hydraulicznej w systemach ciepłowniczych dzisiaj w Polsce nie podlega dyskusji. Żadna automatyka węzłów ciepłowniczych nie zastąpi regulacji hydraulicznej. Wiele problemów eksploatacyjnych, które są bardzo powszechne, wynika z braku właściwego rozdziału wody sieciowej między węzły.
Do tych problemów m.in. należy:
- zawyżenie ilości wody sieciowej w sieci cieplnej,
- brak możliwości uzyskania właściwych (zgodnych z tabelą regulacyjną) temperatur wody wylotowej ze źródła,
- niewłaściwa praca kosztownej automatyki w obiektach zautomatyzowanych (brak ciśnień dyspozycyjnych).
Praktyka w polskich systemach systemach ciepłowniczych pokazała, że przeprowadzona regulacja hydrauliczna pozwoliła wyeliminować większość w/w problemów (na prymitywnych kryzach stałych).
Dzisiaj w polskich systemach ciepłowniczych regulacja hydrauliczna jest sprawą oczywistą. Zmniejszenie przepływu wody sieciowej wynosiło średnio 30% w odniesieniu do stanu przed regulacją.
Zasadniczym efektem regulacji hydraulicznej jest uzyskanie znacznie lepszego rozdziału wody sieciowej pomiędzy odbiorców i znacznie efektywniejszego wykorzystania ciepła.
Można również stosować centralną regulację jakościowo-ilościową, która daje znaczne oszczędności paliwa bez większych nakładów inwestycyjnych. Wiemy także, że warunkiem stosowania centralnej (w źródle ciepła) regulacji ilościowej jest uzyskanie odpowiedniej stateczności hydraulicznej sieci ciepłowniczej.
Uważamy, że nie można modernizacji systemu ciepłowniczego zakończyć po wykonaniu regulacji hydraulicznej. Nie wolno inwestować w automatyzowanie węzłów ciepłowniczych w systemie w którym nie wykonano regulacji. Wykonanie regulacji hydraulicznej wymaga dużego wysiłku i to przede wszystkim organizacyjnego. Nie są konieczne wysokie nakłady inwestycyjne.

2. Metoda regulacji hydraulicznej.

Metoda regulacji hydraulicznej składa się z czterech elementów:
- określenia zużycia ciepła w warunkach obliczeniowych,
- analizy charakterystyk cieplnych podstawowych typów odbiorców,
- określenie przepustowości sieci ciepłowniczej,
- sporządzenie specjalnego wykresu regulacyjnego.
Na poniższym rysunku pokazano schematycznie sposób postępowania przy regulacji hydraulicznej systemu ciepłowniczego.

3. Zawory regulacyjne BALLOREX.

Duńska firma BROEN A/S produkuje wielofunkcyjne zawory ręczne, które w znakomity sposób ułatwiają w znakomity sposób ułatwiają wykonanie regulacji hydraulicznej systemów ciepłowniczych.
Za pomocą zaworów BALLOREX można wykonać:
- nastawę do regulacji hydraulicznej,
- odcięcie przepływu,
- odpowietrzenie i odwodnienie rurociągów,
- pomiar przepływu i temperatury czynnika.

Najcenniejsze cechy przydatne w wykonaniu regulacji hydraulicznej to precyzyjna charakterystyka przepływowa (zależność przepustowości od położenia trzpienia regulacyjnego zaworu) i możliwości bezpośredniego pomiaru przepływu bez kłopotliwej ingerencji w przewody.
Jest wprawdzie możliwy pomiar przyrządem ultradźwiękowym bez wykonania otworów w rurach, ale taki przyrząd jest bardzo drogi i jego dokładność zależy od staranności obsługi oraz od stanu technicznego i wymiarów rur. Jedynym zasadniczym problemem jest sposób doboru zaworów do przeprowadzenia regulacji konkretnej instalacji. Należy stosować zasady regulacji hydraulicznej instalacji oraz dane techniczne zaworów BALLOREX.

Rys.1. Widok i przekrój zaworu BALLOREX.

Dn
[mm]
A
[mm]
B
[mm]
C
[mm]
D
[mm]
E
[mm]
F
[mm]
Waga
[kg]
10
90
94
56
26
100
26
0,42
15
95
94
56
26
100
26
0,47
20
95
95
57
32
100
31
0,49
25
105
97
59
40
100
36
0,60
32
115
146
68
50
170
42
1,30
40
125
146
71
56
170
47
1,70
50
155
154
77
68
170
56
2,50
Tabela 1. Wymiary zaworów BALLOREX o średnicy 10-50 mm (rys.2.)

Rys.2. Wymiary zaworów BALLOREX o średnicy 10-15mm.

Dn
[mm]
A1
[mm]
B
[mm]
C
[mm]
D1
[mm]
E
[mm]
F1
[mm]
Waga
[kg]
65
274
227
75
76
234
109
4,8
80
294
256
81
89
237
114
7,8
100
334
282
87
114
242
125
12,4
100/125
383
383
87
140
242
149
14,7
150
462
420
104
168
430
164
29,0

Tabela 2. Wymiary zaworów BALLOREX o średnicy 65-100 mm z króćcami do spawania (rys.3.)

Dn
[mm]
A2
[mm]
B
[mm]
C
[mm]
D2
[mm]
E
[mm]
F2
[mm]
Waga
[kg]
65
290
227
75
185
234
117
4,8
80
310
256
81
200
237
122
7,8
100
350
282
87
220
242
133
12,4
100/125
400
282
87
250
242
158
14,7
150
480
420
104
285
430
173
29,0

Tabela 3. Wymiary zaworów BALLOREX o średnicy 65-150 mm z kołnierzami (rys.3.)


Rys.3. Wymiary zaworów BALLOREX o średnicy 65-150mm.


Rys.4. Przyrząd do pomiaru przepływu i temperatury do zaworu BALLOREX.

4. Przyrząd pomiarowy FLOWMETER. (pomiar przepływu i temperatury na zaworach Ballorex).

Urządzenie do pomiaru przepływu mierzy przepływ chwilowy wody przepływającej przez zawór regulacyjny BALLOREX w l/s lub w m3/h. Zasada pomiaru opiera się na wskazaniu wielkości natężenia przepływu wprost proporcjonalnego do prędkości obrotów turbinki zanurzonej w wodzie. Obroty turbinki generują impulsy elektryczne zamieniane przez miernik na wartość natężenia przepływu wody, wskazaną na wyświetlaczu.
Przyciski 0 - 8 na urządzeniu pomiarowym używane są do skalowania odczytów przepływu, w zależności od średnicy zaworu regulacyjnego. Przycisk oznaczony literą A służy do odczytu temperatur czynnika przepływającego przez zawór regulacyjny, a oznaczony literą B do odczytu -różnicy temperatur między rurociągami (z użyciem dodatkowego sensora temperatury). Pomiar główny umożliwia pomiar temperatury czynnika w °C.

Pomiar przepływu:

  1. Połączyć sondę z miernikiem elektronicznym.
  2. Sprawdzić czy turbinka porusza się swobodnie.
  3. Skontrolować czy nastawa sondy odpowiada średnicy zaworu którym mierzymy przepływ.
  4. Ustawić nastawę sondy.
  5. Sprawdzić czy zawór boczny (gniazdo sondy) -spustowy jest zamknięty (dźwigienka w poprzek zaworu).
  6. Odkręcić nakrętkę zabezpieczającą gniazdo sondy zwracając uwagę aby nie zgubić uszczelki gumowej znajdującej się w nakrętce.
  7. Wsunąć końcówkę sondy do gniazda zwracając uwagę aby prawidłowo umieścić sfrezowaną końcówkę sondy w gnieździe (płaszczyzna sfrezowania jest równoległa do osi zaworu głównego). Skontrolować sta uszczelki "o-ring" na końcówce.
  8. Dokręcić nakrętkę sondy.
  9. Powoli otworzyć zawór sondy (spustowy).
  10. Wsunąć ruchomą część sondy do zaworu aż do wyczuwalnego oporu i zablokować w tym położeniu dokręcając radełkowaną nakrętkę sondy.
  11. Włączyć przepływomierz i wybrać zakres pomiarowy zależny od średnicy zaworu. (Dla Dn150 włączyć przycisk jak dla Dn50 a wynik pomnożyć przez 7,3)
  12. Aktualna wartość średnicy ukazana jest z prawej strony ekranu.
  13. Regulacji przepływu można dokonać pokręcając trzpieniem regulacyjnym za pomocą kluczyka imbusowego.
  14. Wynik odczytywany jest na wyświetlaczu w l/s lub w m3/h (po przestawieniu przepływomierza przez serwis).
  15. W razie potrzeby można skontrolować temperaturę po wciśnięciu klawisza A (°C).
  16. W przypadku pomiaru różnicy temperatur należy podłączyć dodatkowy czujnik temperatury.
  17. Po zakończeniu pomiaru demontaż sondy należy przeprowadzić w odwrotnej kolejności.

Tabela 4. Przepustowość zaworów BALLOREX w zależności od położenia pokrętła

Dn/nast.
10 i 15
20
25
32
40
50
65
80
100 i 125
150
1
0,1
0,2
0,4
0,5
0,9
1,5
1,2
2,5
5,0
25,0
2
0,2
0,5
1,0
0,9
1,6
2,7
2,5
5,2
9,0
35,0
3
0,4
0,8
1,5
1,3
2,2
3,6
3,9
7,4
12,0
44,0
4
0,7
1,2
2,1
1,7
3,0
4,7
5,1
9,5
16,0
52,0
5
1,0
1,7
2,7
2,2
3,7
6,0
6,5
11,0
20,0
60,0
6
1,2
2,2
3,4
2,6
4,5
7,2
7,6
14,0
24,0
67,0
7
1,5
2,6
4,4
3,3
5,2
8,5
8,5
16,0
29,0
76,0
8
1,6
3,3
5,4
4,0
6,0
10,0
10,0
18,0
33,0
83,0
9
1,7
4,0
6,2
4,8
6,8
11,0
11,0
20,0
37,0
93,0
10
1,8
4,4
72
5,5
7,8
13,0
13,0
22,0
42,0
102,0
11
6,3
8,8
14,0
14,0
25,0
46,0
112,0
12
7,0
9,8
16,0
15,0
28,0
52,0
120,0
13
7,8
11,0
17,0
16,0
31,0
58,0
130,0
14
8,5
12,0
19,0
18,0
34,0
64,0
138,0
15
9,3
13,0
21,0
20,0
36,0
72,0
150,0
16
10,0
14,0
23,0
21,0
39,0
80,0
160,0
17
10,5
15,0
26,0
23,0
42,0
88,0
174,0
18
11,0
16,0
28,0
25,0
46,0
96,0
168,0
19
17,0
27,0
49,,0
105,0
200,0
20
18,0
29,,0
52,0
110,0
211,0
21
30,0
56,0
120,0
225,0
22
32,0
60,0
130,0
237,0
23
34,0
64,0
140,0
251,0
24
36,0
69,0
150,0
264,0
25
38,0
75,0
279,0
26
40,0
80,0
292,0
27
43,0
87,0
307,0
28
45,0
320,0
29
48,0
335,0
30
50,0

5. Sposób doboru zaworów BALLOREX.

W celu maksymalnego uodpornienia systemu ciepłowniczego na ewentualne rozregulowanie lub niedokładności regulacji, wykres pizometryczny musi być odpowiednio ukształtowany. Podstawowym kryterium oceny warunków hydraulicznych jest stateczność hydrauliczna definiowana zależnością:

gdzie:
Dpo,min - najmniejsze ciśnienie dyspozycyjne u odbiorcy [m H2O]
Dpzc - ciśnienie rozporządzalne w źródle ciepła [m H2O]

Wartość Ah powinna być jak najbliższa jedności. Ze względów ekonomicznych (duże średnice przewodów, znaczne wysokości pompowania w źródle ciepła), nie jest możliwe dowolne zwiększanie stateczności hydraulicznej. Zaleca się jednak, aby wartość Ah była większa od 0,5. Zakładając stateczność hydrauliczną sieci można wyznaczyć minimalny spadek ciśnienia na zaworze regulacyjnym. Zwykle znane jest ciśnienie w źródle ciepła Dpzc oraz ciśnienie dyspozycyjne potrzebne odbiorcy Dpo można więc wyliczyć niezbędne dławienie na zaworze:

Dpo,min = Dpo + Dpzr

gdzie:
Dpzr - spadek ciśnienia na zaworze regulacyjnym [m H2O]

Po przekształceniu wzoru na stateczność hydrauliczną otrzymamy:

Dpzr = Ah2 x Dpzc + Dpo

Przyjmując, że minimalna wartość Ah = 0,5 otrzymamy:

Dpzr = 0,25 x Dpzc - Dpo

Po określeniu spadku ciśnieniu na zaworze regulacyjnym należy wyznaczyć współczynnik dla zaworu regulacyjnego:

gdzie:
G - ilość wody dla odbiorcy [m3/h] Oczywiście dobieramy zawór regulacyjny, dla którego Kv jest większe od wyliczone wartości Kv,zr.

6. Przykład regulacji hydraulicznej.

Jako przykład wybrano sieć niskoparamentrową centralnego ogrzewania zasilaną z węzła grupowego miasta Kwidzyna. Charakterystykę odbiorców podano w tabeli nr 1. W sumie z węzła grupowego zasilanych jest 10 wielorodzinnych budynków mieszkalnych. Zapotrzebowanie ciepła wynosi 2461 kW, co odpowiada ilości przepływu wody 84,8 t/h. Przeprowadzono obliczenia hydrauliczne dla tej sieci i otrzymano następujące wyniki. Ciśnienie na wyjściu z węzła powinno wynosić 16 mH2O, a u ostatniego odbiorcy wynosi 6,1 mH2O. Można więc obliczyć stateczność hydrauliczną:

Otrzymaną wartość większą od uznanej za minimalną ( Ah>0,5)
Przyjęto, że spadek ciśnienia na zaworze regulacyjnym powinien wynosić minimum 2,0 mH2O.
Natomiast obliczając z wprowadzonej wcześniej zależności otrzymamy:

Dpzr = 0,25 x Dpzc - Dpo = 0,25 x 16,0 - 2,0 = 2,0 mH2O

W tabeli 5podano wyniki doboru zaworów regulacyjnych BALLOREX oraz ich nastawy.

Tabela 5. Wykaz obiektów zasilanych z węzła grupowego.

Lp.
Obiekt
Komora
Qco[kW]
Dn
Gi[t/h]
n
Regulacja
1
węzeł 1
K-1
299
65
10,3
140
Ballorex 65
2
węzeł 2
K-2
299
65
10,3
131
Ballorex 65
3
węzeł 3
K-3
299
65
10,3
135
Ballorex 65
4
węzeł 4
K-4
299
50
10,3
136
Ballorex 50
5
węzeł 5
K-5
299
50
10,3
138
Ballorex 50
6
węzeł 6
K-6
192
65
6,6
92
Ballorex 65
7
węzeł 7
K-7
194
50
6,7
93
Ballorex 50
8
węzeł 8
K-8
192
50
6,6
95
Ballorex 50
9
węzeł 9
K-9
194
50
6,7
93
Ballorex 50
10
węzeł 10
K-10
194
50
6,7
96
Ballorex 50
Razem:
2461
-
84,8
1146

Tabela 6. Dobór i nastawy zaworów regulacyjnych BALLOREX do regulacji budynków zasilanych z węzła grupowego.

Obiekt
Komora
Qco
kW
Dn
dp
cm H2O
Gi
t/h
kv
m3/h
Kvz
m3/h
dz
mm
dp
mH2O
dpd
mH2O
kv
m3/h
PB
dp
min
węzeł 1
K-1
299
65
200
10,3
23,0
28,0
50
12,9
10,9
9,9
8,0
1,3
węzeł 2
K-2
299
65
200
10,3
23,0
28,0
50
13,5
11,5
9,6
8,0
1,3
węzeł 3
K-3
299
65
200
10,3
23,0
280
50
12,7
10,7
9,9
8,0
1,3
węzeł 4
K-4
299
50
200
10,3
23,0
28,0
50
10,7
8,7
11,0
9,0
1,3
węzeł 5
K-5
299
50
200
10,3
23,0
28,0
50
14,8
7,3
12,0
9,5
1,3
węzeł 6
K-6
192
65
200
6,6
14,8
18,0
40
14,0
12,8
5,8
8,0
1,3
węzeł 7
K-7
194
50
200
6,7
14,9
18,0
40
13,1
12,0
6,1
8,0
1,4
węzeł 8
K-8
192
50
200
6,6
14,8
18,0
40
12,3
11,1
6,3
4,0
1,3
węzeł 9
K-9
194
50
200
6,7
14,9
18,0
40
12,1
10,3
6,6
9,0
1,4
węzeł 10
K-10
194
50
200
6,7
14,9
18,0
40
11,7
10,1
6,6
9,0
1,4
Razem:
2461
84,8

 

Oznaczenia: Kv - obliczeniowy wspóółczynnik przepustowości zaworu regulacyjnego,
Kv,zr, - współczynnik przepustowości dobranego zaworu,
Dp - ciśnienie dyspozycyjne przed rozdzielaczem,
Dpd - spadek ciśnienia na zaworze regulacyjnym,
PB - nastawa zaworu regulacyjnego,
Dp,min - spadek ciśnienia na zaworze regulacyjnym przy pełnym otwarciu.

Przedsiębiorstwo Consultingowo-Handlowe "AS"
82-300 Elbląg
ul. Skrzydlata 28
tel. (55) 2325172
fax (55) 2326595
BROEN VALVE Group
BALLOREX®