TEPLO.CK.UA LOGO
Интернет магазин TEPLO.CK.UA
АРГУС-СЕРВИС
Интернет-магазин  ·  Скидка 5% +  ·  Промышленное  ·  Статьи  ·  Сотрудничество  ·  Модульные котельные  ·  Сервис   ·   О нас
Черкассы: (0472) 65-95-77

 Статья детально

"Совершенствование теории регулирования автоматизированых систем обеспечения микроклимата", ("Данфосс INFO", №1-2.2009)




Статья из раздела: Статьи про оборудование: DANFOSS
Перейти к описанию торговой марки DANFOSS (ДАНФОСС)


Проведены экспериментальные исследования, подтверждающие постоянство расходной характеристики клапана (полного авторитета клапана) при параллельной работе других клапанов и при изменении скорости вращения насоса. Рассмотрена неполнота отражения авторитета клапана, определяемого через потери давления, физической сути происходящих гидравлических процессов в системах обеспечения микроклимата. Приведены подходы по изменению определения авторитетов клапана − через сопротивление регулирующего отверстия клапана, клапана и регулируемого участка.

Идеальный процесс регулирования теплообменного прибора
(радиатор, калорифер, фанкойл…) заключается в адекватной реакции регулирующего (контролирующего) клапана на возмущающее воздействие (отклонение температуры теплоносителя или температуры воздуха) и изменении теплового потока прибора пропорционально этому воздействию. Обеспечение такого процесса осуществляют совмещением характеристики теплообменного прибора (зависимость теплового потока от расхода теплоносителя) и расходной характеристики клапана. На практике зачастую этим основным требованием проектирования автоматизированных систем обеспечения микроклимата (отопления, охлаждения, теплоснабжения…) пренебрегают, не проверяя искривление расходной характеристики клапана и, тем более, не совмещая ее с искривлением характеристики прибора. Следствие − существенное искривление расходной характеристики клапана в реальной системе до двухпозиционной. Результат − занижение энергоэффективности регулирования, сложность наладки системы, уменьшение срока службы клапана.
Некоторого устранения указанных недостатков достигают обеспечением приемлемого искривления расходной характеристики клапана. Для этого выполняют требования по необходимому авторитету клапана (коэффициент искажения идеальной характеристики клапана, либо коэффициент управления, либо отношение потерь давления на клапане к потерям давления на регулируемом участке или у некоторых производителей − на теплообменном приборе) [1; 2; 3]. Такой подход − традиционен. Однако он весьма далек от происходящего процесса регулирования. В результате теоретических, экспериментальных и практических исследований было подтверждено, что традиционное определение авторитета не соответствует реальному искривлению расходной характеристики клапана, установленного в системе [4]. Причина − существенное влияние на это искривление конструктивных особенностей клапана, определяемых его базовым авторитетом, которое ранее не принималось во внимание.
Результатом развития теории регулирования стало подтверждение того, что реальная расходная характеристика клапана в системе определяется произведением базового авторитета клапана на его внешний авторитет. Однако, этот подход еще весьма нов и при всем своем соответствии гидравлическим процессам пока не нашел широкого распространения. Причиной тому является необходимость определения нового параметра клапана − базового авторитета, что требует дополнительных расчетных усилий. Для практики был найден более простой выход для реализации этой необходимости: к рекомендациям о соблюдении высокого авторитета терморегулятора (выше 0,5) добавлены рекомендации о применении высоких значений его настроек (выше примерно средних значений). Этим улучшается базовый авторитет терморегулятора, вызываемый сопротивлением дросселя, т. е. уменьшается искривление его расходной характеристики [5].
Еще одна из существенных особенностей определения авторитетов по современной теории − необходимость оперирования такими характеристиками клапана, которые не являются задействованными в традиционном гидравлическом расчете. Так, для определения авторитета необходимо знать потери давления на полностью открытом клапане или, соответственно, − максимальный расход на полностью открытом клапане. Однако эти параметры известны лишь при подборе нормально открытого клапана, например, − регулятора теплового потока или регулятора температуры при проектировании теплового пункта. В то время, как для терморегулятора системы отопления всегда расчетным является промежуточное положение штока (при зоне пропорциональности 2K − открытие терморегулятора примерно на 1/3 [6]), и для ручного балансировочного вентиля в подавляющем большинстве случаев также расчетным является промежуточное положение штока, соответствующее настройке вентиля. Учет этих особенностей осуществляется уравнениями перехода гидравлических параметров от максимального открытого положения штока клапана до его расчетного положения [5]. И вновь усложнение традиционного гидравлического расчета. Но без привлечения этих уравнений происходит некорректное применение на практике понятий: «авторитет терморегулятора» и «авторитет ручного балансировочного вентиля».
В том числе − и в компьютерных программах. Другими словами − гидравлические расчеты и компьютерные программы не только отстали от современных подходов теории регулирования, но и не соответствуют традиционному определению авторитета.
"Совершенствование теории регулирования автоматизированых систем обеспечения микроклимата", ("Данфосс INFO", №1-2.2009) (1)
где:
ΔPvs – потери давления полностью открытого клапана (вентиля), Па;
ΔP – потери давления на регулируемом участке, Па,

А верен ли традиционный подход определения авторитета клапана через потери давления, особенно в системе, где происходит взаимовлияние клапанов и изменяется располагаемое давление регулируемого участка? По крайне мере, традиционное уравнение внешнего авторитета a − не дает однозначного ответа. Из уравнения следует: при изменении числителя (например, во время закрывания одного из клапанов регулируемого участка и возникновении перетока теплоносителя к другим клапанам, т. е. возрастании потерь давления на них), должны изменяться авторитеты клапана; при изменении знаменателя (например, от переключения насоса с одной ступени на другую) также должны поменяться авторитеты клапанов. Другими словами − авторитет клапана в системе с переменным гидравлическим режимом является переменным. Исходя из таких суждений, в работе [3] сделан аналогичный теоретический вывод: авторитет клапана изменяется при переключении ступеней насоса.
Для проверки правильности вышеприведенных выводов о непостоянстве авторитета, а также изучения поведения авторитетов при взаимовлиянии нескольких клапанов и изменении скорости вращения насоса проведены экспериментальные исследования. Исследования осуществлены на гидравлическом стенде «Системы обеспечения микроклимата» [7]. Объект исследования − клапаны двухтрубной системы. Система двухтрубная с тремя ручными балансировочными вентилями компании «Данфосс» − MSV-C dy = 15 мм с диапазоном настройки n (полное количество оборотов штока) от 0 до 8. В циркуляционном кольце каждого вентиля установлен ротаметр. Количество циркуляционных колец − три с разной удаленностью от насоса. Насос со ступенчатым регулированием TOP-S 25/10 фирмы WILO. У насоса (между выходом и входом) установлена перемычка с перепускным клапаном AVDO компании «Данфосс» и шаровым краном.

Исследование 1

Задача исследования: определить взаимовлияние параллельно несинхронно работающих клапанов на их полные внешние авторитеты.
Гидравлическое состояние стенда: шаровой кран на перемычке у насоса открыт; AVDO настроен на 30 кПа; регулируемый участок ручного балансировочного вентиля − вся система от и до точки присоединения перемычки у насоса.
Ход исследования: попеременное закрывание вентилей MSV-C и построение их расходных характеристик.
Расходная характеристика первого (ближайшего к насосу) вентиля при изменении состояния («открыто-закрыто») остальных вентилей системы
Рис. 1. Расходная характеристика первого (ближайшего к насосу) вентиля при изменении состояния («открыто-закрыто») остальных вентилей системы

Результат исследования: получены расходные характеристики каждого из трех вентилей MSV-C: при открытых остальных двух (опыт А), при одном, из остальных двух, закрытом (опыт Б) и при остальных обоих закрытых (опыт В). Закономерности изменения расходных характеристик всех вентилей гидравлически подобны.
Расходные характеристики ближнего к насосу вентиля, как наиболее восприимчивого к изменению гидравлических характеристик системы, показаны на рис. 1 в абсолютных значениях параметров.
В результате исследования вентиля установлено, что при закрывании одного или двух остальных вентилей системы на нем увеличивается расход, т. е. происходит так называемый «переток теплоносителя» от закрываемого вентиля к открытым. Переток теплоносителя к первому вентилю (ближнему к насосу) привел к увеличению расхода в нем от начального значения 4,8 л/мин (опыт А) до 5,7 л/мин (опыт Б); на втором вентиле в этом случае расход изменился с 4,2 до 5,5 л/мин и до 7,0 л/мин (опыт В). Расходная характеристика вентиля для каждого из опытов, как видно из рис. 1, не изменяет своей формы, а лишь растягивается вдоль оси ординат вследствие возникающего перетока теплоносителя.
Для подтверждения данного утверждения расходные характеристики с рис. 1 перенесены на рис. 2 с применением перехода от абсолютных к относительным значениям расхода по оси ординат. При этом выявлено полное совпадение формы (искривления) расходных характеристик вентиля в различных опытах. Поскольку форма расходной характеристики вентиля соответствует его полному внешнему авторитету a+, то из этого следует, что полный авторитет вентиля остается неизменным в различных опытах. К тому же, поскольку гидравлические процессы в вентилях и терморегуляторах идентичны, то из этого следует, что работа терморегуляторов в системе
Расходная характеристика вентиля при работе других вентилей системы
Рис. 2. Расходная характеристика вентиля при работе других вентилей системы

Искривление рабочей расходной характеристики исследуемого вентиля соответствует a+ ≈ 0,003. Оно существенно отличается от идеального (a+ = 1) искривления логарифмической (равнопроцентной) расходной характеристики. Столь значительное отличие характеристик вызвано влиянием всего лишь нескольких метров циркуляционного кольца гидравлического стенда и конструктивных особенностей вентиля. В реальной системе с циркуляционными кольцами длиной в сотни метров рабочая расходная характеристика будет еще более выпуклой.
Вывод. Полный внешний авторитет клапана (искривление расходной характеристики) остается постоянным при работе других клапанов в системе.

Исследование 2

Задача исследования:определить влияние скорости вращения насоса на полный внешний авторитет клапана.
Гидравлическое состояние стенда: шаровой кран на перемычке у насоса закрыт; регулируемый участок ручного балансировочного вентиля − вся система от и до точки присоединения насоса.
Ход исследования: закрывание вентиля MSV-C и построение его расходной характеристики при изменении скорости вращения насоса путем его ступенчатого переключения.
Результат исследования: получены расходные характеристики вентиля MSV-C для каждой из трех ступеней насоса: при скорости вращения насоса N1 (опыт I), при скорости вращения насоса N2 (опыт II) и при скорости вращения насоса N3 (опыт III). Результаты представлены на рис. 3. Из данного эксперимента следует, что форма расходной характеристики вентиля остается постоянной при изменении скорости насоса и лишь растягивается вдоль оси ординат. Это вызвано увеличением расхода теплоносителя при возрастании напора, соответствующего скорости насоса.
Расходная характеристика вентиля при ступенчатом переключении скорости вращения насоса
Рис. 3. Расходная характеристика вентиля при ступенчатом переключении скорости вращения насоса

Для подтверждения данного утверждения расходные характеристики с рис. 3 перенесены на рис. 4 с применением перехода от абсолютных к относительным значениям расхода по оси ординат. При этом выявлено полное совпадение формы (искривления) расходных характеристик вентиля в различных опытах.
Расходная характеристика вентиля при ступенчатом изменении скорости вращения насоса: 1 − экспериментальные данные; 2 − теоретические данные [3]
Рис. 4. Расходная характеристика вентиля при ступенчатом изменении скорости вращения насоса: 1 − экспериментальные данные; 2 − теоретические данные [3]

В дополнение к экспериментальным данным на рис. 4 показана теоретическая кривая − 2, полученная в работе [3]. Эта кривая построена путем скачкообразного перехода от одной расходной характеристики клапана, характеризуемой полным внешним авторитетом a1+, к второй с авторитетом a2+ и к третьей с авторитетом a3+ при соответствующем ступенчатом переключении скорости вращения насоса от N1 к N2 и к N3. При сопоставлении вида экспериментальной кривой 1 с теоретической кривой 2 видно их полное несовпадение.
Вывод. Полный внешний авторитет клапана (искривление расходной характеристики) остается постоянным при изменении скорости вращения насоса.
Из проведенных исследований следует, что уравнение (1) не раскрывает полного физического смысла происходящих гидравлических процессов в системе, хотя математически им соответствует. Другими словами − в уравнении фигурируют переменные параметры − потери давления, в то время как полный внешний авторитет клапана, включающий в себя традиционное понятие внешнего авторитета, остается постоянным в системе с переменными гидравлическими параметрами. Следовательно, авторитеты также необходимо определять постоянными, а не переменными характеристиками клапанов. При этом математически эти определения − через переменные либо постоянные параметры − должны быть идентичны.
Постоянными характеристиками клапана могут быть только параметры, отражающие его сопротивление, например, − коэффициент местного сопротивления, характеристика сопротивления, расходная характеристика и т. п. Такой подход при определении внутреннего авторитета клапана через пропускную способность был предпринят в [5]. Для внешнего авторитета − в [3]:
"Совершенствование теории регулирования автоматизированых систем обеспечения микроклимата", ("Данфосс INFO", №1-2.2009) (2)
где:
Svs – характеристика сопротивления полностью открытого клапана, Па/(кг/ч)2;
S – характеристика сопротивления регулируемого участка, Па/(кг/ч)2.

Несмотря на предпринятые ранее другие формы представления авторитета и даже равенства частей уравнения (2), попытки нетрадиционного определения авторитетов через постоянные характеристики не получили дальнейшего развития и должной оценки отличия их физического смысла. Это предопределило выбор в [3] традиционной (средней) части уравнения (2) и послужило теоретическим выводам об изменении авторитета клапана, что опровергнуто вышеприведенными исследованиями.
Физический смысл последней части уравнения (2) значительно обширней, чем его средней части. Именно последняя часть уравнения дает однозначные ответы на ранее поставленные вопросы. Авторитет клапана не изменяется при взаимодействии с другими клапанами и не изменяется при переключении насоса, поскольку авторитет клапана определяется постоянными гидравлическими характеристиками, а не переменными, как по средней части уравнения. То есть форма расходной характеристики клапана остается постоянной. Но, самое главное состоит в том, что при использовании последней части уравнения внешний авторитет клапана теперь можно определять гораздо проще − с привлечением имеющихся характеристик в техническом описании клапана, которые применяются в традиционном гидравлическом расчете: характеристика сопротивления, либо проводимость, либо коэффициент местного сопротивления, либо максимальная пропускная способность. Взаимосвязь между перечисленными параметрами, при необходимости, осуществляется традиционно: приравниванием уравнений потерь давления, выражаемых через перечисленные параметры. Это в значительной мере упрощает совершенствование компьютерного и ручного расчета автоматизированных систем в соответствии с современным развитием теории регулирования.

Таким образом, уравнения авторитетов в теории регулирования систем обеспечения микроклимата [5; 8] без потери математического, но с приобретением гораздо более глубокого физического смысла могут быть видоизменены путем замены потерь давления на соответствующие характеристики, отражающие сопротивление регулирующего отверстия клапана, сопротивление клапана и сопротивление регулируемого участка.

"Данфосс INFO" (№1-2.2009)

 Все статьи по данной тематике
Статьи про оборудование: DANFOSS
 · "Совершенствование теории регулирования автоматизированых систем обеспечения микроклимата", ("Данфосс INFO", №1-2.2009)
 · "Европейские и отечественные инженерные системы зданий часть 4." ("Данфосс INFO", №4.2008)
 · "Терморегуляторы "Danfoss" для двуxтрубных систем отопления", ("Данфосс INFO",№3.2006)
 · "Мнимая экономия затрат на системах отопления могоэтажных и высотных зданий. Часть II" ("Данфосс INFO", №03.2005)
 · "Новое поколение систем обеспечения микроклимата"("Данфосс INFO" №01.2005)
 · "Европейские и отечественные инженерные системы зданий" ("Данфосс INFO" №3,04.2007)
 · Особенности дисковых поворотных заслонок Danfoss «Баттерфляй» (Статья Данфосс INFO №4/2006)
 · "Гідравлічна та економічна одно- та двотрубних систем водяного опалення", ("Данфосс INFO", №01.2005)
 · "«Danfoss» укрепляет свои позиции на рынке тепловых насосов" ("Данфосс INFO", №2.2007)
 · ""Danfoss". Нет предела совершенству", ("Данфосс INFO", №3.2008)
 · Блочные тепловые пункты "Danfoss", ("Данфосс INFO", №03.2005)
 · "Danfoss". Блочные тепловые пункты, ("Данфосс INFO", №3.2008)
 · "Danfoss". Применение квартирных тепловых пунктов ("Данфосс INFO", №3,2008)
 · Тепловые насосы "Danfoss" ("Данфосс INFO" №1,02.2009)
 · "Danfoss". Новый комнатный терморегулятор CRCP, ("Данфосс INFO" №1,02.2009)
 · "Danfoss". Расширена линейка автоматических самобалансирующихся клапанов AB-QM ("Данфосс INFO" №1,02.2009)
 · "Danfoss". Комнатные электронные регуляторы RET 230 ("Данфосс INFO" №1,02.2009)
 · "Danfos". Новые программируемые термостатические элементы ("Данфосс INFO" №3,04.2007)
 · "Danfoss". Новые фланцевые ручные балансировочные клапаны ("Данфосс INFO" №3. 04.2007)
 · "Danfoss" фокусируется на тепловых насосах ("Данфосс INFO" №3/2006)
 · Дополнительные пути рационального использования энергетических ресурсов («Данфосс INFO» №1/2006)
 · Изменение № 1 К ДБН В.2.2-15-2005. Жилые здания. Основные положения(действует с 1.04.2009 г.) ( "Данфосс INFO", №1 02.2009)
 · Требования к производителям терморегуляторов по предоставлению достоверных характеристик ("Данфосс INFO", №3 04.2007)
 · Новый терморегулятор "DANFOSS" ("Данфосс INFO", №4.2008)
 · Новая серия радиаторных терморегуляторов "DANFOSS" X-TRA СOLLECTION™ ("Данфосс INFO", №1. 01.2009)

 Каталог товаров
· КОТЛЫ ОТОПИТЕЛЬНЫЕ
· Нагревательный кабель-Тёплый пол
· Насосы, насосные станции
· Расширительные баки, баки-аккумуляторы
· Колонки водонагреватели
· Водонагреватели бойлеры
· Радиаторы
· Регуляторы, автоматика для отопления и водоснабжения
· Тепловентиляторы
· Тепловые завесы
· Фильтры очистки воды, системы обратного осмоса
· Сепараторы воздуха и шлама, гидрострелки
· Полотенцесушители
· Осушители воздуха
· Конвекторы
· Горелки газовые
· Инфракрасный обогрев
· Источники бесперебойного электропитания
· Преобразователи частоты
· Теплообменники
· Ветрогенераторы
· Модульные котельные газовые
· Снаято с производства

 Торговые марки
Все торговые марки

AIRELEC BASIC - электрические конвекторы
AMCOR - осушители воздуха
AQUAFILTER - фильтры
ATLANTIC - электрические конвекторы, водонагреватели
ATOLL - фильтры систем обратного осмоса
BAXI - котлы газовые
BONGIOANNI - газовые котлы
BUDERUS - газовые и твёрдотопливные котлы, водонагреватели
DAKON - твёрдотопливные пиролизные котлы
DANFOSS - трубопроводная (запорная) арматура, терморегуляторы, автоматика
DEVI - электрический теплый пол, защита от льда, полотенцесушители, тепловентиляторы...
DREIZLER - горелки газовые
E.C.A. - котлы газовые, конденсационные, твёрдотопливные
ECO - инфракрасные обогреватели
EKOTEZ - осушители воздуха
EMU-WILO - насосы погружные, промышленные насосы
EUROHEAT VOLCANO - тепловые вентиляторы и завесы
EUROTHERM-КОЛВИ - котлы твёрдотопливные стальные, аккумуляционные ёмкости
FLAMINGO - электрические конвекторы
FLAMINGO-AERO - ветрогенераторы
FLOWAIR - тепловые вентиляторы
FRICO - инфракрасные обогреватели, тепловые завесы, тепловентиляторы...
GRUNBECK - фильтры, системы обратного осмоса
HERMANN - газовые котлы
HOTWELL - газовые промышленные котлы
IMMERGAS - газовые котлы
JUNKERS - газовые котлы, колонки (водонагреватели)
KERMI - стальные радиаторы
KORAD - стальные радиаторы
KORADO - стальные радиаторы
KROMSCHRODER (ELFATHERM) - регуляторы, датчики для отопленияи водоснабжения
MOEL - инфракрасные обогреватели
NAVIEN - Газовые навесные котлы
PROTHERM - газовые и электрические котлы, бойлеры
PROTON - тепловентиляторы, системы воздушного отопления
REFLEX - расширительные баки
REGULUS - медно-алюминиевые радиаторы
ROBUR - газовые тепловые вентиляторы
SALMSON - насосы циркуляционные
SAUNIER DUVAL - газовые котлы
SEEPEX - шнековые насосы промышленные
SEITRON - термостаты электромеханические, хроностаты цифровые программируемые
SINPRO - блоки, источники бесперобойного питания
SPIROVENT - сепараторы воздуха и шлама, воздухоотводчики
STROPUVA - котлы твёрдотопливные
SWEP - теплообменники пластинчатые паяные
TATRAMAT - бойлеры (водонагреватели)
THERMAKS - теплообменники пластинчатые разборные
UFO NNR - инфракрасные обогреватели
VAILLANT - водонагреватели электрические проточные
VIADRUS - котлы промышленные газовые, твёрдотопливные, универсальные
VIESSMANN - газовые котлы...
VOLTER - стабилизаторы напряжения
WEISHAUPT - горелки газовые
WESTEN - котлы
WILO - насосы циркуляционные, глубинные, дренажные, насосные станции
АРГУС-СЕРВИС - блочные котельные ТМ (теплогенераторы модульные)
КОЛВИ - котлы газовые жаротрубные
КОНВЕКТОР - конвекторы в пол

 Мой заказ
Для того, чтобы оформить заказ, Вам необходимо сначала выбрать интересующие Вас товары, нажимая кнопку "Купить!". Затем Вы сможете распечатать эту выборку или сформировать заказ.

 Поиск по сайту
Искать:

 Контакты

ЧЕРКАССЫ:

(0472) 65-95-77

(067) 538-63-00 

Сервисная служба

(0472) 65-95-77 (ночью)

a@teplo.com 


 Фото из галереи

Посмотреть все фото

 Статьи и обзоры
"Системи Reflex Solar Unit" ("М+Т" №08.2002)

"Европейские и отечественные инженерные системы зданий" ("Данфосс INFO" №3,04.2007)

"Десять аргументів на користь DEVI" (журнал «Ринок инсталяцій» 10.2004)(укр)

"Електронне регулювання циркуляційних помп" ("М+Т" №06.2002)

"Devi: системи захисту труб від замерзання" (Журнал "Ринок інсталяцій" №4 (99)/2005)(укр)

Проточные и накопительные газовые водонагреватели (Статья "Аква-Терм", №02, 2005)

Изменение № 1 К ДБН В.2.2-15-2005. Жилые здания. Основные положения(действует с 1.04.2009 г.) ( "Данфосс INFO", №1 02.2009)

"Самое человечное тепло" (статья об электрических конвекторах)

"Кабель DEVI для покрівельних установок" (статья компании "DEVI")

"Как правильно выбрать и смонтировать батареи водяного отопления" (по материалам "Геркон-Сервис")


Все статьи и обзоры...


    ТеплоВики
энциклопедия
отопления

Черкассы - Ватутино - Городище - Драбов - Жашков - Звенигородка - Золотоноша - Каменка - Канев - Катеринополь - Корсунь-Шевченковский - Лысянка - Маньковка - Монастырище - Смела - Тальное - Умань - Христиновка - Чернобай - Чигирин - Шпола


Интернет-магазин | Скидка 3% | Статьи | Галерея | Модульные котельные | Документация | Как купить | Доставка | Новости | О нас
Авторское право ТеплоКом © 2007-2021. Все права защищены.
Разработка: Denis A. Cherkasov