Читать онлайн Тепловой пункт. Азы КИПиА бесплатно

В качестве вступления

Имея более чем двадцатилетний опыт работы в области наладки теплового оборудования, беру на себя смелость рассказать о своем опыте работы, а также поделиться с начинающими специалистами своими наработками и навыками. Это попытка объяснить простым языком процессы, которые проходят в тепловом пункте, и их взаимосвязь, ответь на большинство вопросов почему, на которые часто молодые специалисты не находят ответа.

Москва, как и многие мегаполисы России, имеют протяженные и разветвлённые тепловые сети. В чем причина, того что централизованное отопление получило столь широкое распространение в нашей стране? Ответ кроется в совокупности причин: суровые зимы, наличие запасов угля, нефти и газа, бурно развивающаяся промышленность на определенном этапе истории, и столь же бурно развивающиеся и разрастающиеся города. Итак, мы имеем тепловую сеть в составе: котельная или ТЭС, сеть от нее до теплового пункта и сеть от теплового пункта до конечного потребителя тепла и горячей воды.

Основа основ

Вспомним основные физические законы, которые нужны для понимания процессов происходящих в тепловых пунктах.

Закон сохранения энергии, гласящий: В замкнутой системе энергия не изменяется, а лишь переходит из одного вида в другой. Проще говоря, в нашем случае работы теплового пункта, сколько в него тепла пришло, столько же из него и уйдет. Мы не будем принимать во внимание потери тепла самого здания и других потерь, для простоты изложения и понимания. Как следствие сохранения энергии примем во внимание и сохранение массы, нам это пригодится дальше. То есть, если наш тепловой пункт сухой и не имеет протечек, то сколько воды в него зашло, столько же и уйдет, но об этом позже.

Понятие теплопереноса и его направление. Нагрев возможен лишь от более теплого вещества или тела. А температура нагреваемого тела не может быть выше греющего тела. Простой пример со стаканом воды, если налить в стакан холодной воды и оставить на столе, будет ли нагреваться вода в стакане и до какой температуры она нагреется? Нагреваться будет,а что самое удивительное воздух в комнате чуть-чуть остынет, но нагреется вода до комнатной температуры, не выше.

Мощность теплообменника или теплового пункта в целом пропорциональна расходу воды через теплообменник и разнице температур на входе и выходе. Это очень важно для наладчика КИПиА, ибо в нашем случае увеличивая расход, мы уменьшаем разницу температур, и что еще важнее это относится и к греющей стороне и к нагреваемой стороне теплообменников.

Закон Ома, который гласит что, величина тока протекающего по проводнику прямо пропорциональна величине прикладываемого напряжения и зависит от сопротивления проводника. Так как датчики температуры изменяют свое сопротивление при изменении температуры, а напряжение питания датчиков неизменно, соответственно и ток, протекающий в цепи датчика будет изменяться. На этом основан принцип измерения температуры.

Вода

Как жизнь на планете зародилась в воде, так и тепловой пункт оживает и живет только в присутствии воды. Почему именно вода? Это наиболее универсальный и удобный теплоноситель. Начнем с того, что воды мы используем в быту, и логично что воду для наших нужд нагревают водой. Вода обладает наиболее сбалансированным набором физических свойств, которые важны в теплотехнике, такие как: теплоемкость, текучесть, температуры кристаллизации и кипения. Воду за долгое время научились добывать и очищать в необходимых количествах.

Остановимся на наиболее важных характеристиках воды с нашей точки зрения.

Температура кристаллизации – 0 градусов Цельсия. Однако есть ситуации, когда эта цифра может быть меньше или у нас есть возможность отсрочить замерзание воды в трубах, и это условие движение воды. Все помнят, как задорно бегут ручьи ранней весной, когда на улице еще морозно. Или кто был в горах, понят, что горные реки редко перемерзают. Поэтому, если при каких то условиях прекратилась подача теплоносителя, не выключайте циркуляцию нагреваемого контура, таким образом, есть шанс спасти больше оборудования и трубопроводов.

Температура кипения – 100 градусов Цельсия. Опять же при повышении давления воды, температура кипения будет выше. В этом случае мы имеем дело с перегретой водой, Такое состояние воды несет высокую степень опасности, однако при соблюдении режимов и правил безопасности помогут без проблем обуздать столь могучую стихию. На что следует обратить внимание при работе с перегретой водой: не допускать резкого падения давления в трубопроводах и на регулирующих узлах, а также следить за герметичностью исполнительных механизмов и соединений. Именно поэтому насосы в тепловых пунктах стоят на обратных, которые по сути имеет температуру воды ниже температуры кипения, трубопроводах. Но поскольку регулирующая арматура стоит на подаче, и она имеет потенциальные места не герметичности, стоит обращать на них внимание при проведении профилактических работ.

Давление воды. Правильная единица измерения давления Паскаль (Па), и определяется как отношение силы к площади, на которую эта сила воздействует. Однако в нашей работе чаще используются Bar, что есть 100 тысяч Паскалей, Атмосферы которые, с неким допуском примерно равны. Эти единицы имеют право на жизнь и используются при маркировке шкал манометров, но не имеют так сказать визуальной привязки. Чаще в устной речи используют в качестве единицы измерения давления и перепадов, которые создают насосы, метры водяного столба или просто метры. Принимается для простоты расчетов и понимания ситуации на тепловом пункте, что 10 метров это 1Bar или 1 Атм. При чем тут визуальная привязка? Если тепловой пункт обслуживает здание высотностью 17 этажей и на находится в подвале этого здания, то для того чтобы обеспечить циркуляцию воды в системе отопления этого здания нам необходимо создать избыточное давление равное или более высоте 18 этажей, что примерно равно 54 метра или 5.4 Bar. То есть если вы видите, что давление на подаче меньше чем высота здания, будьте уверены циркуляции в этом здании нет и скорей всего оно замерзает.

Теплоемкость воды. Физическая постоянная, являющаяся характеристикой воды. Равняется она 4200Дж/кг*Градус Цельсия. И определяется она как количество энергии (в нашем случае тепла) которое вода массой 1 кг отдаст при остывании на 1 градус, что в свою очередь равняется 1килокалории. Если кто то смотрит и считает энергетическую ценность продуктов, то на упаковке указаны те самые Калории, о которых мы с вами говорим. Для простоты расчетов, и опять таки же понимая объемов, принимается, что 1 килограмм воды это литр воды. Таким образом, мощность нашего теплового пункта можно определить имея лишь три прибора: два градусника и водосчетчик. Определив разницу температур и посчитав, сколько воды протекло через тепловой пункт за час в кубометрах, мы знаем сколько тепла отдал тепловой пункт потребитель в Гкал.

Прежде чем открыть дверь теплового пункта, и начать разбираться в паутине проводов и труб, мы немного углубились в историю, Разобрались с теплоносителем, и главное узнали новые слова и понятия, без которых каждодневный труд наладчика КИПиА невозможен. Также стоит отдать должное всем предыдущим поколениям инженеров, которые благодаря своему уму и смекалке постарались максимально облегчить наш нелегкий труд, введя удобные и легкие для понимания термины системы учета и контроля.

Глаза боятся, руки делают

Здесь мы заглянем внутрь теплового пункта и постараемся сделать так, чтобы ваши глаза не пугались объёмов и размеров увиденного, а ваша голова остудила мозг и, мы не спеша шаг за шагом разобрались с направлениями и температурами.

Для начала разберемся с гидравлическими схемами, которые используются в тепловом пункте. Самая простая, зависимая. Почему зависимая и от чего она зависит? Так как в тепловом пункте, как мы договорились ранее, вода греет воду, и у нас есть входящая вода (сетевая) и вода которая уже нагрелась и используется потребителем, будь то отопление или горячая вода которая течет из крана (потребительская). В зависимых системах потребительская вода зависит от сетевой. Фактически к потребителю попадает сетевая вода, но уже с той температурой, которая нужна потребителю, давление как правило не меняется и давление потребительской стороны равно давлению сетевой стороны. Как правило, это старые системы, которые питают кварталы или дома примерно одинаковой этажности. Скорей всего это будут пяти и ниже этажные дома. Если мы говорим о системах отопления, то в таких системах не используются циркуляционные насосы. Насосы конечно есть, но элеваторные. Это устройства не имеют движущихся частей и регулируют температуру подачи в систему, постоянным подмесом обратки из нее. Таким образом, температура подачи в систему зависит от температуры подачи в элеватор, и поэтому система зависимая. Таким образом, если вы заходите тепловой пункт и в нем не видно насосов и достаточно тихо, скорей всего он с зависимой системой.