CC BY
9следует, что перспектива в газоснабжении заключается в использовании полиэтиленовых труб при среднем давлении газа.
Выполнение полиэтиленового газопровода со средним давлением позволяет сэкономить 28,6% средств по сравнению с газопроводом низкого давления, а при стальном газопроводе эта экономия составляет 7,1%.
Запас прочности по толщине стенки трубы при низком давлении значительно больше, чем при среднем давлении. Однако сами запасы прочности по толщине стенки при среднем и низком давлении достаточно велики и превышают 20.
Исполнитель распределительного газопровода может быть заинтересован в применении среднего давления по той причине, что ШРП на домах становятся индивидуальной собственностью домовладельцев и они ШРП оплачивают как и газовые, водяные и электрические счётчики, а исполнитель газопровода получает дополнительный доход, составляющий около 30% (стальной газопровод) и около 50% (полиэтиленовый газопровод).
Список литературы
1. Газоснабжение. ДБН В.2.5-20-2001- К.: Государственные строительные нормы Украины. 2001.- 287с.
2. Ионин А. А. Газоснабжение / Ионин А. А. - М.: Стройиздат, 1989. - 439с.
3. Снш П.М. Газопостачання населених пункпв i об'екпв природним газом / Снш П.М., Шишко Г Г., Предун К.М.. - К.: Логос. 2002. - 198 с.
4. Полиэтиленовые распределительные газопроводы в России / Бухин В.Е., Карин
B.Ю. //Трубопроводы и экология. - М.-2002.- №1. - С. 26 - 28.
5. Коник А. Первый в стране полиэтиленовый газопровод запустили в Донбассе/ Коник А.// Комсомольская правда в Украине. -2010.-12.10.
6. Технико-экономическая оценка использования полиэтиленовых труб при проектировании газовой сети в сельской местности / Боровский Б.И., Атрощенко
C.Ю.// Строительство и техногенная безопасность. -- Симферополь: НАПКС. -2012. - Вып.43. - С.111- 115.
7. Возможность выполнения веток тупиковых газопроводов низкого давления с постоянным диаметром / Боровский Б.И., Лапина Е.А. // Строительство и техногенная безопасность. - Симферополь: НАПКС.-2010. - Вып. 32. - С. 180 - 185.
8. Пособие по водоснабжению и канализации городских и сельских поселений (к СНиП 2.07.01-89)—М.: ЦИТП, 1992. — 56 с.
9.
УДК 697 Перминов И.А.
Национальная академия природоохранного и курортного строительства
ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕРМОРЕГУЛЯТОРОВ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОПОРЦИОНАЛЬНОГО ЭЖЕКЦИОННОГО ТЕРМОРЕГУЛЯТОРА
Рассмотрены недостатки современных пропорциональных регуляторов. Рассмотрены преимущества применения эжекционного регулирования. Приведены результаты аналитических исследований процессов регулирования при скачкообразном изменении возмущающего воздействия с изучением изменения показателей качества регулирования.
Терморегулятор, регулирующий клапан, пропорциональный регулятор, показатели качества регулирования, эжекционный терморегулятор.
Введение
Регулированию параметров теплоносителя систем отопления отведен большой раздел автоматизации систем теплогазоснабжения и вентиляции. Для достижения максимального эффекта энергосбережения в системах отопления необходимо применение энергоэффективного оборудования. Выбор терморегуляторов и обеспечение на стадии проектирования системы оптимальных условий для их эффективной работы экономят в процессе эксплуатации здания 15...25% тепловой энергии [1]. Максимальный энергосберегающий эффект возникает при корректном выборе типа регулирования регулирующих клапанов. Актуальным вопросом является анализ процессов регулирования.
Анализ публикаций
Стабильное управление теплообменным прибором получают при линейной зависимости его теплового потока от хода штока регулирующего клапана. С этой целью рассматривают идеальную совместную работу теплообменного прибора и регулирующего клапана. Ее суть заключается в том, клапана должна быть зеркальным отображением характеристики теплообменного прибора. Для этого необходимо обеспечить 10 % увеличение относительного расхода G/GN на клапане при относительном подъеме штока ЫЫ00 на 50 %. Тогда относительный рост теплового потока Q/QN составит 50 % при открывании клапана ЫЫ00 на 50 % (рис. 1.1.), т. е. достигнуто линейное регулирование [2].
а) б) в)
Рис. 1.1. Регулирование теплообменного прибора: а - характеристика теплообменного прибора; б - расходная характеристика регулирующего клапана; в - идеальная характеристика регулирования теплообменного прибора [2]
Рассмотренное управление теплообменным прибором является идеализированным, к которому следует стремиться. Особенно важно это при использовании регуляторов теплового потока (температуры) прямого действия, поскольку между датчиком температуры и положением штока клапана установлена жесткая связь [1]. Важным это является и для регуляторов непрямого действия. В обоих вариантах улучшается реакция регулирующего клапана на изменение температуры, что повышает в итоге тепловой комфорт в помещении и экономит энергоресурсы.
Процесс регулирования начинается с момента внесения возмущения в объект регулирования и заканчивается по достижении нового установившегося состояния системы автоматизированного регулирования (САР), либо по возвращению САР к прежнему значению заданного регулируемого параметра. Данный процесс перехода от одного установившегося состояния САР к другому называют переходным процессом и характеризуют основными показателями качества регулирования: временем регулирования tp; динамической ошибкой AXmax (максимальное динамическое отклонение регулируемого параметра); установившейся ошибкой е или точностью регулирования (разность между установившемся значением и заданным значением регулируемого параметра) [2].
Показатели качества регулирования показаны на рис. 1.2. на переходной характеристике для пропорционального регулятора (П-регулятора) по отношению к скачкообразному увеличению возмущающего воздействия.
Характер переходного процесса регулирования и показатели его качества при скачкообразном уменьшении возмущающего воздействия показаны на рис. 1.3. [2]
Рис. 1.2. График переходного процесса Рис. 1.3. График переходного процесса регулирования при скачкообразном регулирования при скачкообразном
увеличении возмущающего воздействия уменьшении возмущающего воздействия с показателями качества регулирования с показателями качества регулирования
где 1р - время регулирования; АХшах - динамическая ошибка; е - установившаяся ошибка или точность регулирования; 5 - порог нечувствительности регулятора; 25 -зона нечувствительности регулятора.
На рис. 1.4. для сравнения приведены характеристики пропорциональных, интегральных, пропорционально-интегральных и пропорционально-интегрально-дифференциальных (ПИД) регуляторов применительно к одному и тому же объекту регулирования. На входе регуляторов приложено скачкообразное изменение возмущающего воздействия. Показано, как изменяется регулируемый параметр в результате регулирующего воздействия разных регуляторов, а также при отсутствии регулятора [2].
\Без регулятора
И - регулятор ПИ - регулятор П - регулятор
ПИД - регулятор
Рис. 1.4. Характеристики переходного процесса регулирования для различного типа
регуляторов
Наименьшее время регулирования 1р дает САР с П-регулятором. Но при этом значение динамической ошибки АХшах оказывается между значениями АХшах при интегральном и ПИД-регулировании.
Терморегуляторы (со встроенным регулятором температуры и датчиком) являются пропорциональными регуляторами. Пропорциональными, или статическими, называются такие регуляторы, у которых изменение положения рабочего органа (РО) пропорционально отклонению регулируемого параметра от его заданного значения. Преимуществом П-регулятора является его быстродействие (небольшое время регулирования 1р) и высокая устойчивость процесса регулирования. Недостатком является наличие остаточного отклонения е регулируемого параметра, что снижает точность регулирования. Остаточное отклонение может быть выше или ниже задаваемого параметра в зависимости от повышения или снижения возмущающего воздействия в объекте регулирования рис. 1.5.[2]
Рис. 1.5. График процесса П-регулирования при скачкообразном изменении возмущающего воздействия с показателями качества регулирования
где 1р - время регулирования; Хзад - задаваемое значение регулируемого параметра; Хмакс, Хмин - максимальное и минимальное значения отклонения регулируемого параметра; е - установившаяся ошибка (остаточное отклонение, точность регулирования); 2е - зона неравномерности регулирования; 5 - порог нечувствительности регулятора; 25 -зона нечувствительности регулятора.
При возникновении возмущающего воздействия изменяется регулируемый параметр. На отклонение параметра реагирует П-регулятор, создавая регулирующее воздействие. Но П-регулятором задаваемое значение Хзад не устанавливается, а устанавливается какое-либо из значений Хмакс или Хмин, отличающееся от заданного значения Хзад на величину остаточного отклонения ±е. Зона между Хмакс и Хмин, в которой П-регулятор не создает установившееся состояние САР, называется зоной неравномерности, величина которой составляет 2е [2]. Ввиду указанного недостатка, П-регулирование не применяется в конструировании электронных регуляторов. Регуляторы прямого действия реализуют в основном закон П-регулирования, поэтому регулируемый параметр всегда будет отличаться от заданного, за исключением единственного случая, когда нагрузка объекта регулирования является номинальной.
Чтобы достигнуть необходимой точности регулирования следует уменьшить зону неравномерности. Этого можно добиться только за счет высокого качества изготовления регулятора и регулирующего органа при эффективном использовании энергии регулируемой среды.
Актуальной задачей требующий рассмотрения является:
1. Не способность терморегуляторов с пропорциональным регулированием
достигать задаваемого значения регулируемого параметра;
2. Уменьшение зоны неравномерности регулирования.
Решением этих задач может являться применение схемы эжекционного терморегулирования. Преимущества данного регулирования: возможен перепад температуры в приборе и в подающем трубопроводе; вследствие постоянного объемного потока возникает достаточная возможность регулирования; авторитет клапана почти равен 1; малое запаздывание, так как горячий теплоноситель присутствует постоянно; могут быть связаны различные температурные уровни.
Цель и постановка задачи исследований
Цель работы - анализ процесса пропорционального регулирования при применении эжекционного терморегулятора.
Результаты и их анализ
т,
ii
рис 1.6. Принципиальная схема эжекционного терморегулятора с радиатором. T1 - горячий (подача) теплоноситель, T2 - холодный (обратка) теплоноситель,
T3 - смешанный теплоноситель.
В процессе работы системы отопления возникает эффект количественного саморегулирования. Механизм естественного регулирования представляет собой качественное регулирование, то есть при изменении температуры воды, самопроизвольно возникает количественные изменения - изменяется расход теплоносителя. При увеличении теплового потока между радиатором и воздухом в помещении будет увеличиваться циркуляционное давление, возникающее при эжекции обратного потока, что способствует более быстрому и плавному выходу регулируемого параметра на заданное значение. При отсутствии внешних возмущений (изменений температуры воздуха в помещении) в системе с эжекционным терморегулятором регулируемый параметр стремиться к заданному значению, тем самым уменьшая зону неравномерности регулирования рис 1.7.
инжекционным терморегулятором.
Как видно из графика, применение эжекционного терморегулятора снижает величину максимального значения отклонения регулируемого параметра, а так же величину установившейся ошибки. Площадь области а) является графическим отображением энергосберегающего эффекта при использовании эжекционного терморегулятора.
Выводы
В результате выполненных аналитических исследований изучен процесс саморегулирования, протекающий в системе отопления с применением эжекционного терморегулятора. Выявлен положительный эффект увеличения точности регулирования при использовании пропорционального регулятора.
Список литературы
1. Пырков В.В. Особенности современных систем водяного отопления / В.В. Пырков. - К.: II ДП «Таю справи», 2003. - 177 с.
2. Покотилов В.В. Регулирующие клапаны автоматизированных систем тепло- и холодоснабжения / В.В. Покотилов. - Вена.: фирма «HERZ Armaturen», 2010. - 176 с.
3. Сканави А.Н. Отопление: Учебник для студентов вузов, обучающихся по направлению «Строительство» / А.Н. Сканави, Л.М. Махов. - М.: ABC, 2002. - 576 с.
