Оптимизация контрольно-измерительной схемы для АТП

А. П. Глухов, канд. техн. наук, доцент, главный инженер Хабаровского центра энергоресурсосбережения (ХЦЭ)

С. А. Торопков, ведущий инженер ХЦЭ, старший преподаватель кафедры Хабаровского государственного технического университета

В принципиальной схеме теплового пункта (рис. 1) насчитывается 25 показывающих манометра и 16 термометров. Но можно оптимизировать данную схему: во-первых, количество приборов, являющееся избыточным, снизить, во-вторых, изменить конфигурацию измерительной системы. Подтвердим данное мнение.

Известно, что допускаемая погрешность манометра примерно равна половине цены деления его шкалы. Как правило, цена деления шкалы применяемых манометров 0,5 кгс/см² или 5 м вод. ст. Поэтому бессмысленно ставить последовательно по потоку два манометра для участка, потери напора на котором не превысят 5 м вод. ст. Так, например, показания манометров М5 и М6 (рис. 1), как правило, не различаются более чем на 0,04 кгс/см², поэтому один из этих манометров можно убрать. Если рассуждать аналогичным образом, количество манометров на рис. 1 можно сократить до 12.

Рисунок 1 (подробнее) Конфигурация измерительного комплекса в соответствии с требованиями СНиП (упрощенная)

Все манометры и термометры ежегодно необходимо демонтировать и поверять; очевидно, что любое разумное снижение количества измерительных приборов уменьшит затраты на эксплуатацию тепловых пунктов. Нам удалось показать, что примерно половина манометров абсолютно не нужна.

Теперь давайте проанализируем, какие приборы на данной схеме действительно необходимы.

Автоматизированный тепловой пункт является сложной инженерной системой, работающей в достаточно тяжелых условиях. От надежности ее работы зависит многое. Отказ оборудования АТП может привести к размораживанию системы теплоснабжения здания со всеми вытекающими последствиями. Поэтому контрольно-измерительная аппаратура должна обеспечивать решение следующих задач:

• диагностика технического состояния основных узлов системы;
• сигнализация о сбоях в работе и отказе узлов;
• возможность проведения пусконаладочных работ.

Разумным представляется следующий подход: на АТП должен быть установлен необходимый минимум контрольно-измерительного оборудования для выполнения первых двух задач. Для производства пусконаладочных работ специалисты присоединяют дополнительное оборудование, которое демонтируют после окончания этих работ.

Необходимый комплект контрольно-измерительного оборудования должен обеспечивать измерение и регистрацию следующих параметров:

в трубопроводах внешнего контура:

• расход и масса теплоносителя соответственно в подающем G₁ и обратном G₂ трубопроводах;
• температура теплоносителя в подающем t₁ и обратном t₂ трубопроводах;
• давление в подающем P₁ и обратном P₂ трубопроводах;
• расход и масса теплоносителя в подпиточном трубопроводе G_П;
• расход и масса поступающей через трубопровод холодной воды G_XB;
• давление в обратном трубопроводе внутреннего контура системы отопления P₀;
• температура воды в подающем трубопроводе внутреннего контура системы отопления t_BП;
• температура горячей воды на выходе из теплообменника t_ГВ;
• температура наружного возду-ха t_НВ;
• температура воздуха в контрольном помещении t_П.

Следует отметить, что первые шесть параметров (G₁ и G₂, t₁ и t₂, P₁ и P₂) должны измеряться и регистрироваться системой коммерческого учета тепла, два последних (t_НВ и t_П) измеряются и регистрируются погодным контроллером. И только для измерения остальных параметров потребуется дополнительно установить:

• два преобразователя расхода,
• два преобразователя температуры,
• один преобразователь давления.

В качестве регистратора этих параметров можно применить недорогой тепловычислитель (например, СПТ-941). Схема размещения средств измерения приведена на рис. 2.

Рисунок 2. Предлагаемая схема измерительного комплекса

Кроме измерения вышеперечисленных параметров, необходимо установить следующие индикаторы:

• засорения фильтров;
• проникновения посторонних в помещение теплового пункта;
• затопления теплового пункта;
• отключения электроснабжения;
• аварийного режима работы насосов.

Отметим, что индикаторы, в отличие от средств измерения, не нуждаются в государственной поверке.

Современные средства измерения имеют интерфейс RS 232. Это дает возможность обрабатывать информацию, представлять ее в виде, удобном для контроля за работой АТП на месте, и организовывать доступ к этой информации с центрального диспетчерского пункта.

Сообщения о нештатных ситуациях должны генерироваться в следующих случаях:

1. |G₁ – G₂| > 0,02 (G₁ – G₂).
2. |T₂ > T^P₂|,
   где T^P₂ – расчетная температура в обратном трубопроводе внешнего контура
   T^P₂ = f (T₁, T_НВ).
3. G₁ > 0.
4. |t_ГВ – t^P_ГВ|≥ [Dt_ГВ ],
   где t^P_ГВ – нормативное значение температуры горячей воды; [Dt_ГВ ] – допустимое отклонение температуры горячей воды от нормативного значения.
5. |P₀ – P₀^P| > [DP₀],
   где P₀^P – расчетное значение давления в обратном трубопроводе; [DP₀] – допускаемое отклонение от расчетного значения.
6. G_ХВ > G^max_ХВ ,
   где G^max_ХВ  – максимальное расчетное значение расхода холодной воды.

Кроме того, сообщения о нештатных ситуациях должны генерироваться и в результате получения сигналов от индикаторов.

При нынешнем развитии микропроцессорной техники достаточно просто изготовить контроллер, который после несложных расчетов может формировать сообщения о нештатных ситуациях и оповещать персонал обслуживающей организации. Ее специалисты после прибытия в АТП для анализа ситуации или пользуются установленным комплектом контрольно-измерительных приборов, или применяют имеющееся у них дополнительное измерительное оборудование.

Считаем, что дополнительно и регулярно следует измерять перепады давления на теплообменниках для определения их сопротивления потоку жидкости.

В заключение можно сделать следующие выводы:

• Комплект контрольно-измерительного оборудования для АТП, предусмотренный нормативом, является избыточным, но в то же время не позволяет в полной мере диагностировать его состояние.
• АТП необходимо оснащать минимально необходимым комплектом приборов, обеспечивающим регистрацию и представление в цифровом виде параметров, характеризующих его техническое состояние, а также индикаторами.
• АТП должен обеспечивать возможность подключения к нему дополнительных средств измерения для подробной диагностики или пусконаладки.  

¹ В соответствии с требованиями СП 41-101–95 «Проектирование тепловых пунктов».