Регулирование эдектрокотла

[petr2off]

Добрый день всем. Корячится нам тут проектик электрокотельной. Предполагается наличие 4-х электрокотлов по 250 кват каждый.
Котлы прямоточные, 3-х ступенчатые. Т.е. там 3 отдельных ТЭНа с независимым подключением. Возникает проблема, котлы нужно регулировать по режимам в зависимости от внешней температуры. Но режим есть в сущности линейная функция, от среднесуточной температуры Ну например 70 - 150 градусов. и три ступеньки регулирования (по числу ступеней подогрева) слишком грубое регулирование.
Возникла идея использовать использовать регулирование с ШИМ. Т.е. за счет скважности менять фактическое наполнение энергией ТЭН. Насколько это идея реализуемая ? Иди меня как обычно занесло в даль светлую ?
Я поверхностно прошерстил тему регулирования электрокотлов, но ШИМ регулирование там не заметил.

[Универсал]

Так ведь если включать ступень каждую минуту на определённое время - это тоже ШИМ, только почему-то в представлении большинства ШИМ - это что-то высокочастотное.
Может быть, вы имели в виду фазо-импульсное регулирование тиристорами?

[petr2off]

На минуту это слишком много, котел прямоточный, я думаю отключение лаже на 15 секунд, приведет к неприятным последствиям, падению температуры воды до входной температуры, ну а подарком дополнительно избыточные микронапряжения и т.д. Т.е. я думаю, частота дискретизации должна быть соизмерима с частотой сети. Т.е. 100% - а=постоянное включение, 2% - один период из 50.

[Универсал]

Ну так это и есть фазо-импульсное регулирование . ШИМ всё-таки предполагает, что регулируется только скважность импульсов, при неизменной частоте и амплитуде. Ищите тиристорный регулятор соответствующей мощности. 1 минуту это я условно написал. Я же не знаю, что у вас за котёл. Если он с ТЭНами, то я сомневаюсь, что за 15 секунд температура свалится до исходной. Много нагретого металла, инерционность немаленькая.

[petr2off]

Легко свалится, активный элемент ТЭНы - там немного метала, за 15секунд нагретая вода будет заменена холодной. Это проточный нагреватель, аккумулирующего эффекта там нет. Идея именно в регулировании скважности. Что бы регулирование было прозрачным - рабочий параметр температура на выходе, регулируемый параметр - скважность импульсов.

[Ryzhij]

Обычно делают так.
Разбивают ТЭН-ы на группы.
Одну из групп назначают на плавное регулирование через ТТР, остальные - на дискретное подключение пускателями.
Для устойчивого регулирования ступень плавного регулирования должна иметь мощность не меньшую, чем любая из остальных дискретных. За этим соотношением следует следить во время эксплуатации ;)
Для снижения уровня помех для плавного регулирования применяют ШИМ с переключением во время перехода фазы через ноль. Период ШИМ выбирают не менее двух секунд, что даёт точность управления мощностью не менее 0.5%.
Иногда этот метод управления называют число-импульсным управлением (на ТЭН пропускаются целые полупериоды или периоды сети) в отличие от фазо-импульсного.

[Никита]

А нах зачем? Сколько делал таких систем - котел сам по себе, регулирование- отдельно, смесителем. А если от котла еще и на теплообменник ГВС надо, или контуров несколько с разными графиками - иначе и никак.
Что же до Вашей затеи - как-то подобное видел, но на вентиляции. Четыре группы ТЭНов, три через пускатели, один - через ШИМ. Марку не помню, управлялся током 4-20 от сегнетикса. Но мощность была на порядок меньше вашей.
Нюанс то вот еще в чем - внутрь котла обычно не влезть, это готовое устройство с паспортом и гарантией. И зная качество наших котлов, гарантия - не последний аргумент. А вся коммутация ТЭНов внешней автоматикой подразумевает вмешательство во внутренние цепи. И из сертифицированного гарантийного котла он превращается в несертифицированный нагреватель. В том числе, кстати, и для пожарного инспектора.
И потом, 0,8В на диоде при примерно 500А это уже 400Вт тепла. А на трех фазах уже можно квартиру отапливать.
Ну и напоследок - мегаватт тепловой мощности это, чаще всего, большая система с большим объемом и соответствующей постоянной времени. Второй инерционностью будет теплопередача к отапливаемым помещениям. Прикиньте период работы ШИМ к ресурсу контактора, может и твердотельные реле не понадобятся. А может и вообще позиционного хватит, по совокупности постоянной времени и гистерезиса. За несколько часов разницу в пару градусов в помещении могут и не заметить. Особенно вверх, наши котельщики говорят чтожалобы начинаются от вниз от двух градусов разницы, а превышение - только от семи-восьми, до этого форточки открывают. Но это уже вопрос экономии.

[petr2off]

Не совсем понял - что значит зачем, есть отопительный график. Согласно ему - в зависимости от температуры наружного воздуха температура воды на выходе должна меняться от 90 до 150 градусов. если ничего не делать - получится 3 ступени регулирования, включен 1 ТЭН, влючены 2 ТЭНа , включены 3 ТЭНа. Грубовато получается. Система замкнутая, смешивать не с чем.

[Универсал]

Батюшки святы! Как это не с чем? А обратка?
Не собираетесь же вы 150 градусов в отопительные приборы подавать?

[Looker]

Возникла идея использовать использовать регулирование с ШИМ.

Это проточный нагреватель, аккумулирующего эффекта там нет.

Период ШИМ выбирают не менее двух секунд, что даёт точность управления мощностью не менее 0.5%.

Какова постоянная времени объекта? Лучше оценивать при максимальном протоке. И внимать совету:

Разбивают ТЭН-ы на группы.
Одну из групп назначают на плавное регулирование через ТТР, остальные - на дискретное подключение пускателями.
Для устойчивого регулирования ступень плавного регулирования должна иметь мощность не меньшую, чем любая из остальных дискретных. За этим соотношением следует следить во время эксплуатации ;)
Для снижения уровня помех для плавного регулирования применяют ШИМ с переключением во время перехода фазы через ноль.

PS. Почитай эту тему, думаю найдешь полезное.

Не собираетесь же вы 150 градусов в отопительные приборы подавать?

Если давление более 5 кг/см2 - вода, но не дай бог порыв... Пар разрежет тело в разы быстрее циркулярки или болгарки.

[petr2off]

Батюшки святы! Как это не с чем? А обратка?
Не собираетесь же вы 150 градусов в отопительные приборы подавать?

Есть некоторое отличие индивидуального котла от централизованного отопления. Естественно, 150 градусов в отопительные приборы никто никогда не подает. В отопительный прибор жилого помещения вообще нельзя подавать более 90 градусов. Пр централизованном отоплении рассчитываются температурные режимы теплосети. То что на выходе из котельной у Вас 150 градусов - это не означает что на входе в отапливаемый объект будет столько же. Зависит от температуры окружающей среды. Для каждого района есть норматив - минимальная возможная температура, в данном случае это -52.
Далее, открытые системы отопления запрещены, мало того что их строить нельзя - так есть еще решение, что существующие должны быть переделаны в закрытые. Т.е. теплоноситель от котельной вообще не должен циркулировать в домовых сетях, т.е. через теплообменник. Эффективность которого зависит от температуры на входе. Т.е. если я грею теплоноситель внутридомовой сети до 90 градусов, то лучше это делать водой с температурой более 90 градусов. А так да, Был прецендент, когда вылетевшая заплатка привела к моментальному вскипанию воды и вскрытии почти километрового участка трубы. А там было всего 130 градусов ( январское значние температурного графика для Красноярска)

[Ryzhij]

И потом, 0,8В на диоде при примерно 500А это уже 400Вт тепла. А на трех фазах уже можно квартиру отапливать.

Уж в котельной-то применить водяное охлаждение мощных полупроводников вообще не проблема, и утилизировать теплую воду с выхода - тоже. Если в кузнечных цехах с этим справляются на ТПЧ, то уж в котельной...

[Serex]

Думаю ТЭНами - это грубая регулировка, особенно проточные.
Все равно должна быть накопительная емкость с трехходовым клапаном, которым и регулировать подачу. Причем проток через ТЭНы, нужно держать постоянными и контролировать, чтоб он был. А подмес на теплообменник (съем теплоты) регулировать. Температуру в емкости вполне легко будет регулировать ТЭНами с помощью тиристоров. Емкость выбирать из соображения, чтобы нагревалась в течении пары минут.

[petr2off]

Думаю ТЭНами - это грубая регулировка, особенно проточные.
Все равно должна быть накопительная емкость с трехходовым клапаном, которым и регулировать подачу. Причем проток через ТЭНы, нужно держать постоянными и контролировать, чтоб он был. А подмес на теплообменник (съем теплоты) регулировать. Температуру в емкости вполне легко будет регулировать ТЭНами с помощью тиристоров. Емкость выбирать из соображения, чтобы нагревалась в течении пары минут.

Емкость с тэнами, которые регулируются тиристорами - это и есть электрокотел. Там таких 4 штуки будет. Бак аккумулятор обычно используется в тепловых сетях с открытым водоразбором, что бы на пиках потребления компенсировать потери теплоносителя на ГВС.
Далее - Изменение режима работы - это дело не быстрое. Тут речь не идет о секундах и даже минутах. Тут задачи регулирования нет. Фактически мы имеем управление режимом (мощностью котла) в зависимости от температуры наружного воздуха. (без обратной связи) Расход теплоносителя примерно постоянен, изменяется только его температура. А конкретная температура в конкретном помещении при этом может быть разная.

[VADR]

открытые системы отопления запрещены, мало того что их строить нельзя - так есть еще решение, что существующие должны быть переделаны в закрытые

Оп-па... А что за нормативка? У меня в городе - открытая система с советских времён, а водогрейка у меня на обслуживании. Хотелось бы знать, к чему готовиться, как скоро, и на каком основании...

[Никита]

Не совсем понял - что значит зачем, есть отопительный график. Согласно ему - в зависимости от температуры наружного воздуха температура воды на выходе должна меняться от 90 до 150 градусов. если ничего не делать - получится 3 ступени регулирования, включен 1 ТЭН, влючены 2 ТЭНа , включены 3 ТЭНа. Грубовато получается. Система замкнутая, смешивать не с чем.

Зачем регулировать температуру котлами? Смешивать с обраткой, трехходовым клапаном или, если объем котлов маленький, четырехходовым. И тут нет принципиальной разницы, будете Вы выход с системы подмешивать, или с теплообменника. Да, отличия будут в динамике и в гидравлике. Для систем с рядом стоящим теплообменником правильнее будет регулировать соотношение подачи через теплообменник и по "малому кругу" в обход теплообменника. А выход с котла держать постоянным, потери невелики. Но в данном случае при графике 150-70, сомневаюсь что теплообменник стоит рядом с котлом, теряется весь смысл затеи.
Теплообменник ставят в ИТП потребителя, греется он тем самым высокотемпературным теплоносителем. Экономим на гидравлике - с тонны прокачанной воды можно снять больше тепла. И там же в ИТП делается точное регулирование температуры по погоде 95-70, или 90, или 40, зависит от местных приборов. Потому как сегодня, с повсеместным внедрением термостатов на приборах и самодеятельностью потребителей, регулировать в голове малоэффективно. На источнике грубое регулирование 150-70 (ни разу не видел вживую чтобы 150 подавали, кроме испытаний, всегда срезают), дабы не гонять по трубам высокие температуры тогда, когда это не нужно, потери меньше будут.
Это я к чему - объем котлов, трубопроводов и первого контура теплообменника все равно будет изрядным.

[petr2off]

Конечно, теплообменники стоят в ИТП потребителя, там и собственно говоря регулировка температуры на объекте и производится. А для сети важнее стабильная гидравлика. Т.е. расходы в ней в идеале меняться не должны. 150 это да, не подают - по причине изношенности сетей. И делается так называемая обрезка графика (хотя официально она запрещена). Соответственно в красноярске график 70 - 130.
Тут то с графиком еще та бодяга будет. Все котлы делаются на 90 градусов, что бы не попасть на на предел 115 градусов - что бы не попасть на 4-ю категорию.

Отправлено спустя 51 минуту 3 секунды:

Оп-па... А что за нормативка? У меня в городе - открытая система с советских времён, а водогрейка у меня на обслуживании. Хотелось бы знать, к чему готовиться, как скоро, и на каком основании...

Делали мы проект по реконструкции системы отопления одного военного завода, и столкнулись с этим. Там в рамках программы ETO ликвидировали ихнюю котельную, которая именно так и была сделана. Собственно говоря они хотели просто переварить трубы от их котельной до котельной теплосети, но вот и не вышло. Пришлось ставить 3 отдельных теплообменника, потому как с определенной мощности нужно еще отопление и ГВС разносить. Человек который с этой нормативкой работал, сейчас не на месте, появится - я у него номера документов спрошу.

[Jackson]

за 15секунд нагретая вода будет заменена холодной.

А затем эта холодная вода перемешается с горячей и в сумме получится тёплая.

Тут критерий - точность регулирования температуры воды на выходе из котла (а не внутри него), а то и на входе потребителя (где тот датчик, по которому ведётся учёт). Следует оценить качество регулирования количественно, а не понятиями "холодная", "горячая", "тёплая" - в градусах цельсия, с допусками. Если обычное регулирование эту точность обеспечивает - нет смысла возиться. А сделать можно всё что угодно - Вячеслав даже подсказал как именно.

Отправлено спустя 2 минуты 32 секунды:

[+] А то пока как в анекдоте получается

- Сколько вешать?
- Немного.
- Сколько вешать в граммах?
- ну 3, 4, может 5...
- Скажи точно: 3, 4 или 5.
- А почему такая точность?
- А потому что это ниорег, дура!!!

[Никита]

А для сети важнее стабильная гидравлика. Т.е. расходы в ней в идеале меняться не должны.

О! Вот с консерватории и надо начинать.
Увы, режимы когда на источнике держится постоянное давление, у потребителей под это дело считаются шайбы/сопла элеваторов и все работает по графику с постоянным расходом, уходят в прошлое. Доступность локальных регуляторов (как в ИТП, так и термостатов) привела к тому, что расходы будут меняться. И хрен чего с этим сделаете, если потребителю столько тепла не надо, то брать номинальный расход он не будет. Ему же потом еще и счет выставят за перегретую обратку. Утилизировать в форточку, заплатив за тепло, он тоже не будет. А если еще и теплые полы учесть, которые спокойно работают с обраткой радиаторов, то расходы будут и дальше уменьшаться. Т.е. тепла то по счетчику снимут столько же, а вот про стабильность расходов можно забыть. Чтобы регулироваться на источнике и стабилизировать расход, нужна идеальная балансировка всего - от гребенки на котельной до последнего радиатора. И все равно будут иметь место субъективные ощущения - 20° кому-то будет мало, кому-то много. У кого-то пластиковые окна заклеены, а у кого-то ступеньки на крыльце с подогревом потребляют больше всего здания. Вопрос в том, чем можно пренебречь. И эти мнения у каждого свои.
В любом случае, в переходные периоды, когда температура по графику сравнивается с минимальной входной первого контура для теплообменников ГВС (65, если верно помню), потребители будут стараться экономить. И ночами иногда тоже. Возьмите любую рекламу автоматизированного теплопункта, увидите - весь экономический эффект завязан на том, чтобы не брать у поставщика столько, сколько у него предусмотрено режимами.
Отчасти и поэтому я агитирую за регулирование смесителем, причем на разделение потоков подачи - в этом случае есть шанс оставить номинальным хотя бы проток через котлы, пустив часть в систему, а часть - в обход по малому кругу. Впрочем, тут уже надо предметно смотреть схемы и гидравлику.

[petr2off]

С 1 января 2013 года вступят в силу поправки в федеральный закон от 27 июля 2010 года № 190-ФЗ «О теплоснабжении». Одна из самых значимых – дополнение статьи 29 частью 8:

8. С 1 января 2013 года подключение объектов капитального строительства потребителей к централизованным открытым системам теплоснабжения (горячего водоснабжения) для нужд горячего водоснабжения, осуществляемого путем отбора теплоносителя на нужды горячего
водоснабжения, не допускается.

Кроме этого: дополнение статьи 29 частью 9:

9. С 1 января 2022 года использование централизованных открытых систем теплоснабжения (горячего водоснабжения) для нужд горячего
водоснабжения, осуществляемого путем отбора теплоносителя на нужды горячего водоснабжения, не допускается

[VADR]

Хренассе... надо энергетиков обрадовать :)

[petr2off]

Да, вот и мы с эти столкнулись. Т.е. новые объекты с открытой схемой не допускаются, а к 2022 году и старые должны быть перестроены. У нас в городе тысяч 5 домов по открытой схеме, кто и за чей счет будет их переделывать не понятно.

[Jackson]

У нас в городе тысяч 5 домов по открытой схеме

У нас ещё больше. :)

кто и за чей счет будет их переделывать не понятно

Чего тут непонятного.... Переделывать будут эксплуатирующие организации (УК, ТСЖ) за счёт потребителей.

[VADR]

У нас ещё больше. :)

Да у вас-то как раз в основном закрытая.

[Никита]

Переделывать будут эксплуатирующие организации (УК, ТСЖ) за счёт потребителей.

Не все так просто. УК отвечают за текущий ремонт, а в данном случае речь о реконструкции. Причем, если делается, то по уму сразу и отвязывается ГВС и ставится регулируемый смеситель. Это полная переделка теплопункта. Делается за месяц (десятка два-три таких за плечами). Но за счет не потребителей, а владельцев. Разница юридически в том, что в тариф это не засунуть. Или общее собрание и сбор денег отдельно, или фонд капремонта. Иногда бывают целевые субсидии от муниципалитетов. Еще есть авантюрные схемы с внешним финансированием, когда тариф за тепло остается тем же, разница между нормативной и фактической энергией идет в карман инвестору до полного погашения его затрат.