Основные вопросы и проблемы автоматики в системах вентиляции, отопления и кондиционирования

Директор Отдел маркетинга Главный инженер Бухгалтерия Планово-финансовый отдел Проектный отдел Инженерный отдел Монтажный отдел Производство Разработка изделий ОТК Монтажный отдел Программисты Отдел логистики Заказчик Сервисный отдел Отдел внедрения Склад Отдел капитального строительства Охрана Рекламный отдел Структура фирмы Савэл-Инжиниринг и ПО Савэл

ООО «САВЭЛ-Инжиниринг» основано в октябре 1997 года как компания, выполняющая работы по проектированию, монтажу, наладке и поставке импортного оборудования систем автоматики отопления, вентиляции и кондиционирования, ЦТП, насосного оборудования, систем диспетчеризации, систем электрики. С момента основания компания успешно выполнила более 500 крупных и средних объектов. Пройден гигантский путь от поставок простейших систем автоматики до выработки и реализации концепции управления зданием, включая взаимную увязку всех технологических систем, рекомендаций и подбор автоматики, электрики и технологического оборудования. Сегодня «САВЭЛ-Инжиниринг» ориентирована для решения задач автоматизации и диспетчеризации объектов – мы применяем комплексный подход к проектированию, монтажу и наладке, который заключается в следующем: Участие в проектировании крупных зданий на стадии формирования технического задания, концепции управления. Координация подрядчиков при выборе оборудования, поддерживающего единую систему управления. Определение границ оборудования, работающего автономно, и управляемого с диспетчерской станции. Выдача технического задания Подрядчикам по взаимоувязке работы оборудования различных систем. Определение количества параметров, выводимых на пульт управления диспетчера. Доведение объекта до оптимального функционирования в течение гарантийного года. Только решив эти задачи, Вы получаете систему автоматизации и диспетчеризации, которая на самом деле позволит решить множество проблем, возникающих в процессе эксплуатации объекта, в том числе и вопрос экономии энергоресурсов и обслуживающего персонала.

Опыт работы с более чем с 70 различными организациями и более чем на 500 объектах говорит нам о том, что применение автоматизации сопряжено с типовыми проблемами, связанными с недостатками проектирования, монтажа, наладки и эксплуатации как оборудования автоматики, так и оборудования технологического и сантехнического. Это ошибки первого уровня. Очень часто на объектах возникают проблемы, связанные со взаимной увязкой технологического оборудования, электрооборудования, сантехнического оборудования и автоматики – это ошибки второго уровня. Большое внимание в последнее время уделяется концепциям построения здания. Неправильно выбранная концепция либо не обеспечивает заданного уровня комфорта и, например, для гостиницы это означает понижение в классе и соответственно потеря денег, либо применено очень дорогостоящее оборудование известных зарубежных производителей и стоимость обслуживания, ремонта, эксплуатации вырастает несоразмерно высоко. При этом заказчик также теряет деньги и весьма немалые – это ошибки третьего уровня. Существуют также ошибки 4 и 5 уровней – выбор места, инвестора, площади и т.д. но это не относится к теме этого семинара, хотя эти ошибки могут быть гораздо более весомы.

Задачей настоящего семинара является рассмотрение ошибок первый трех уровней. 1. Ошибки связанные с проектированием, монтажом, наладкой и эксплуатацией оборудования Ошибки проектирования. Усеченность проектов. При проектировании описываются только проектные решения и не даются рекомендации по монтажу. Обычно проектировщики мотивируют это тем, что монтажник сам лучше знает, как проложить трассу, установить датчик, смонтировать короб, установить насос, и т.д. Раньше в проектах присутствовали типовые узлы и рекомендации. Причем эти типовые решения переходили из проекта в проект и не требовали совершенно никаких усилий со стороны проектировщика, так как эти типовые решения дает фирма-производитель или они уже когда-то были разработаны. Для проектировщика не составляет труда включить все это в проект, и сам проект будет выглядеть солиднее и малоопытный монтажник не сделает типовых ошибок. Неполное описание алгоритма работы системы. При программировании контроллеров возникает огромное количество неохваченных проектом вопросов и, как правило, программист делает все на свой страх и риск. Чаще всего это заканчивается не очень хорошо, и при сдаче объекта возникает много вопросов, переделок, перепрограммирования, а иногда и переделка проекта. Проектировщиков в этом тоже винить нельзя, т.к. им не приходится сдавать объект службе эксплуатации, и все эти проблемы им просто незнакомы. Мы стараемся решать эту проблему несколькими способами: - Давать рекомендации проектировщикам по использованию оборудования (типовые схемы, семинары, обучение, консультации), - Предоставлять Заказчику до начала проекта развернутый алгоритм работы оборудования (типовые решения, готовые алгоритмы, программа SA, решения, принятые на других объектах как образец), - Проверять состав оборудования на предмет корректного использования в данной ситуации (иногда встречаются в проектах клапаны, предназначенные для фанкойлов, с недопустимым рабочим давлением, перепадом давления, временем позиционирования, характеристикой регулирования, типом привода)

Регулирующий клапан, как основной элемент регулировки систем отопления, вентиляции и кондиционирования. Основные параметры влияющие на выбор клапана Обозначение РазмерностьРазмерность, определение, точки замеров и т. д. PN bar Номинальное давление Давление, для которого разработан корпус клапана. Номинальное давление рабочей среды используется для расчета требуемой механической прочности. Номинальное давление определяется как положительная величина давления относительно атмосферного. Клапаны Staefa могут работать при давлении равном половине PN, но плотное закрытие клапана, корректная реакция на управляющее воздействие не может быть гарантировано. Pmax bar Перепад давления закрытия клапана Максимально допустимый перепад давления между входным и выходным патрубком клапана, при котором клапан может все еще полностью закрываться Перепад давления закрытия - измеряется между 1 портом и 3 портом или, в проходных клапанах между 2 портом и 3 портом. P max P 1 -P 3 или P 2 -P 3

ΔP v max bar Перепад давлений Максимально допустимый перепад давления между входным и выходным патрубком клапана, при котором клапан все еще может работать по полному ходу штока. Перепад давлений измеряется между вводом 1 и выходом 3 или, с проходными клапанами, между вводом 2 и выходом 3. Клапаны Staefa используются прежде всего как распределительные клапаны, и в этом случае перепад давления ΔP v max важнее чем перепад давления закрытия клапана P max. По этой причине в документации показывается только максимальный перепад давления ΔP v max. Можно принимать ΔP max= ΔP v max ΔP v max P 1 -P 3 или P 2 -P 3 H мм Ход штока Расстояние пройденное штоком между полным открытием и закрытием, измеряемое из закрытого положения. kvkv м 3 /ч Величина k v Поток воды через тело клапана при температуре воды в диапазоне 5 °C -30 °C и перепаде давления 100kPa (1 bar) и данном ходе штока H. Величина k v связана таким образом с ходом штока, что может быть определена для любого положения штока (k v50, соответствует величине хода в 50% и k v10 соответствует 10% хода штока). k vs м 3 /ч Величина k vs Это величина k v для серии клапанов с номинальным ходом штока H 100. Стандарт DIN определяет, что k vs не должен отличаться от k v более чем на± 10 %. ΔP v bar Перепад давлений на полностью открытом клапане. Текущий, истинный перепад давления на полностью открытом клапане и требуемом расходе, полученном исходя из диаграммы определения размеров клапана. Требуемый расход вычислен на основе номинального расхода и параметров гидравлической сети. Перепад давлений измеряется между вводом 1 и выходом 3 или, с проходными клапанами, между вводом 2 и выходом 3. ΔP mv bar Перепад давления на участке переменного потока в контролируемом процессе. Это - расчетный перепад давлений для участка гидравлической сети (система трубопроводов, клапаны, теплоэлектроцентраль и другое установленное оборудование) где поток через клапан изменяется. К этому перепаду давлений также относят как падение давления на участке переменного потока. Участок переменного потока регулируемого процесса зависит от выбранной гидравлической сети и показывается пунктирными линиями в документации иллюстрирующей различные схемы подключения.

Двухходовые Смешивающие Распределительные

Характеристики клапанов Линейная характеристика Равнопроцентная характеристика Основная характеристика показывает зависимость Kv от положения штока клапана Номинальный ход штока H 100 (мм) величина для каталога для полностью открытого клапана. Эти величины для каталога чаще называют серийными значениями. Они представляют собой усредненные характеристики серийной продукции. Величина Kv (м 3 /ч) потока через клапан в определенном положении штока клапана и при перепаде давления на нем 1 bar (средняя температура воды °C). Значение Kvs (м 3 /ч) представляет собой каталожное или серийное значение при полностью открытом клапане. Различают 4 типа характеристик регулирования клапана - линейная - квадратичная - равнопроцентная или логарифмическая - результирующая линейная характеристика Из этих четырех характеристик наиболее часто используются линейная и равнопроцентная и эти характеристики стандартизованы. Различия в характеристиках – результат различного исполнения штока и седла клапана.

Характеристики клапанов с различными типами седла и штока. Характеристика клапана будет в требуемом поле допуска только после небольшого открытия клапана из-за своего конструктивного исполнения и технологических допусков. Характеристика регулирования не идет точно к нулю и не определена в начальном диапазоне регулирования. Этот участок называется скачком открытия. Пересечение теоретической характеристики с осью ординат дает значение Kvo. Дисковые клапаны с электромагнитным приводом имеют маленький скачок открытия. Клапаны с моторным приводом, имеют больший скачок открытия. В диапазоне частичной нагрузки (% открытия клапана <20%) (в начале диапазона регулирования) усиление возрастает и как следствие неустойчивость работы системы регулирования. Режим регулирования в этом диапазоне больше похож на скачкообразное открытие и закрытие клапана, чем на пропорциональное управление. При выборе клапана большего размера этот эффект усиливается т.к. клапан начинает работать с еще большей недогрузкой и рабочая точка смещается в сторону еще меньшего процента открытия. Рабочая характеристика. На практике регулирующий клапан является частью гидравлической системы и изменение перепада давления на клапане вызывает изменение давления во всей гидравлической сети. Номинальный перепад давления в 1 bar уже не отражает реальную ситуацию. Следовательно основная характеристика изменяется и в реальной эксплуатации мы получаем рабочую характеристику.

Суммарная рабочая характеристика дополнительно искажается из-за нелинейности теплообменников. Результирующая характеристика называется характеристикой диапазона. Коэффициент передачи тепла для теплообменников выражается величиной «а». Рабочая характеристика клапана с линейной базовой характеристикой Характеристика теплообменника (влияние хода штока клапана) Различные следствия увеличения коэффициента усиления показаны на примерах ниже. При очень небольшой рабочей зоне клапана в совокупе с неверно выбранной характеристикой клапана и строго изогнутой характеристикой теплообменника может происходить следующее. Увеличение открытия клапана всего на 10% увеличит отдачу тепла на 75%. На этом примере ясно видно, что устойчивое управление невозможно в таких условиях. Избыточное усиление может быть значительно уменьшено выбором другой характеристики регулирования клапана. При таком управлении возникает гораздо меньше проблем.

Приводы клапанов При выборе систем управления долгое время стоял вопрос какой привод применять- пневматический или электронный Быстрое развитие электроники способствовало развитию электронных схем управления технологическими процессами. Эти изменения отражены в истории развития приводов. Известно, что пневматические клапана были полностью заменены электронными клапанами в системах поддержания комфорта, а в промышленном производстве - преобладание пневматических. Эти замены происходили, несмотря на большую простоту пневматического привода и преимущества в функциях в противоположность двигателю. На сегодняшний день для систем отопления, вентиляции и кондиционирования используются в основном приводы, указанные ниже : - Моторные приводы - Термические приводы - Магнитные приводы - Пневматические приводы Кроме того, имеются комбинации этих типов и некоторые другие -электрогидравлические или электропневматические. Но практически их применение незначительно. При оценки приводов существенны следующие параметры: - Время позиционирования - Повторяемость характеристик (вместе с клапаном) - Определенность позиции при пропадании питания (пружинный возврат) - Мощность позиционирования - Взрывозащищенность, для опасных помещений - Цена - Размер - Шумовые характеристики Из теории автоматического регулирования мы знаем, что управляемость ухудшается с увеличением числа и степени регулирующего звена. Степень трудности управления в диапазоне может быть значительно сокращена использованием приводов с мгновенной скоростью позиционирования. Кроме того эти быстрые приводы уменьшают проблемы линеаризации. Таким образом привод существенно влияет на работу системы в целом. P контроллер вместо контроллера PI часто достаточен для управления, если степень трудности управления сокращена.

Моторные приводы выполняются таким образом, что относительно слабый электродвигатель поворачивает шпиндель через шестерню, поворачивая его то в одну, то в другую сторону или только в одну сторону при использовании возвратной пружины. В случае работы электродвигателя в одну сторону он растягивает возвратную пружину и при закрытии пружина возвратит шпиндель в закрытое состояние. Передача усилия через шестерню необходима для достижения необходимого усилия при небольших габаритах привода. Как следствие, возрастает время позиционирования, которое составляет 30 сек –15 мин. Привод обычно управляется при помощи 3-х точечного входного сигнала управления (открыт, закрыт, отключен) или более редко 2-х точечного сигнала управления (открыто, закрыто). В крайнем положении двигатель отключается при помощи конечного выключателя. Соответственно, рабочий диапазон вращения может быть откорректирован при помощи сдвига конечного выключателя. Существуют также приводы без конечного выключателя. Приводы такого типа имеют обратную связь и отключаются при больших нагрузках на шпиндель по предельной токовой защите. Если требуется определенное положение моторного привода при отключении электропитания, то необходимо использовать приводы с возвратной пружиной (например: для исключения угрозы замораживания калориферов, пожарные клапаны), которые при отключении электропитания возвращаются в исходное состояние под действием пружины. Иногда используют аккумуляторы или источники бесперебойного питания для обычных электроприводов. Моторные приводы Моторный привод может использоваться без проблем для почти всех задач управления. Однако, они имеют недостатки по сравнению с более быстрыми приводами в сложных задачах управления, где очень короткое время позиционирования существенно (например смешением прямой и обратной водой для систем управления горячей водой, управление быстрыми теплообменниками, управление приточным воздухом и т.д.).

Термические приводы Термические приводы были разработаны для управления системами отопления. Время позиционирования для таких инерционных систем, как отопление, существенной роли не играет, а стоимость такого привода значительно ниже. В начале производства таких приводов использовались жидкости и газы в качестве вещества для расширения, но возникали определенные проблемы при их применении. Сейчас используются твердые типы веществ для расширения. Новые материалы работают без каких либо проблем. В принципе управления заложено свойство расширения газа, жидкости и твердого тела при нагреве. Принцип действия: На радиатор устанавливается термический привод, который состоит из терморасширяющегося вещества, вокруг которого проходит сопротивление. При прохождении тока через сопротивление термовещество нагревается и расширяется. Расширение может происходить только в направлении конусообразной трубки, приводящей в движение шпиндель привода и сжимая возвратную пружину. На термическое вещество оказывает влияние не только сигнал, приходящий от контроллера, но и дополнительные источники тепла, например батареи отопления. При снятии сигнала с контроллера клапан закрывается под действием возвратной пружины по мере остывания терморасширяющегося вещества. Привод имеет простейшую структуру и просто переключается между двумя предельными положениями и, соответственно, он относительно дешев.

Электромагнитные приводы Эти типы магнитных клапанов с модуляцией, высокой разрешающей способностью управления не следует путать с простейшими магнитными клапанами с функцией открыто/закрыто. Магнитные исполнительные механизмы управления созрели к началу шестидесятых годов и могли быть предложены, как электрический вариант вместо пневматического привода. Принцип действия: Привод состоит из катушки, которая создает электрическое поле и перемещает сердечник в зависимости от приложенного напряжения. Клапан открывается, сжимая пружину( см. рис. внизу). Пружина закрывает клапан, когда уменьшается напряжение управления. Также пружина обеспечивает возврат клапана в исходное состояние при пропадании питания Решающее значение для реализации этого клапана имеет компенсатор давления (h), который дал возможность уменьшить размеры клапана. Управляющим сигналом является напряжение V с фазовой отсечкой или напряжение V постоянного тока, что на сегодняшний день является стандартом. a Катушка b Металлический сердечник c Пружина d Шпиндель e Диск клапана f Седло клапана g Мембрана h Камера компенсации давления Благодаря малому времени позиционирования в диапазоне от 1 до 2-х сек, можно говорить о мгновенности привода. Это чрезвычайно полезное свойство для трудных диапазонов управления. Магнитные приводы работают также как магнитные и пневматические, без какого-либо шага, что ведет к высокой повторяемости характеристик приблизительно 500. (Турбулентность потока и непрерывное изменение напряжения при управлении сигналом с отсечкой фазы вызывает небольшую непрерывную вибрацию, которая помогает преодолению трения покоя. Поэтому перемещения штока клапана мягкие, без скачков).

Пневматические приводы Практически они состоят из поршня, который перемещается под действием воздушного давления и ограничивается с другой стороны пружиной. Каждый привод снабжен возвратной пружиной, обеспечивающей возврат в начальное состояние при пропадании электропитания. Резиновая мембрана служит изоляцией между поршнем и стенкой привода. Сжатая пружина и подаваемое давление определяет диапазон давлений в пределах, в которых перемещается привод. Любое давление в пределах этого диапазона соответствует определенной длине пружины и позиции шпинделя. Эта простая идея была основой для разработки магнитного привода. Причина по которой пневматические приводы на сегодняшний день почти не используются - не в самом приводе, а в самой пневматической системе. В этой системе сложнее реализовать функции, предлагаемые в электронных устройствах, и требования к параметрам и точности регулирования значительно выше, чем у электронных устройств. Обслуживание пневматических систем так же более накладно.

Типовые решения, программа SA Любая организация, занимающаяся строительством, инженерными системами, после 3-5 лет работы сталкивается с проблемой унификации и стандартизации. Задачи, возникающие перед проектировщиками, наладчиками, программистами и т.д. на объектах в большинстве случаев либо идентичны, либо очень похожи. Чаще всего происходит типичная ситуация: человек ищет среди вороха бумаг нужную и не находит, потом поиск в компьютере среди нескольких тысяч файлов, и не находит. А ведь он точно помнит, что где-то подобную задачу он уже решал, и получилось умно и красиво. Не найдя ничего или в лучшем случае не совсем то, человек садится и заново разрабатывает проект, программу, типовой узел, задание или в лучшем случае перерабатывает найденное. В большинстве случаев такие переработки получаются не очень качественными, т.к. забываются детали, не учитываются дополнительные требования, которые еще тогда, при первой разработке, были учтены и основательно продуманы, а сейчас не вспомнились – ведь задача была уже решена. Это происходит с одним человеком, а когда в организации данной проблемой занимаются несколько человек, то и тем более происходит дублирование работы, возникают странные копии – вроде бы все исходные данные те же, а варианты решения разные. Кроме потери времени при повторной разработке таких решений, у монтажников, наладчиков возникают трудности – раньше это делали вот так, а сейчас уже по-другому. Как же правильно? Выяснение отношений приводит так же к потерям времени и не способствует сдаче работы в срок. Не дай бог техническое задание изменилось уже в процессе строительства и на последней стадии – ближе к сдаче объекта. Срочная переделка проекта, «детские» ошибки, взаимное неудовольствие Заказчика, проектировщика, монтажника, наладчика, программиста и в результате никому не нужный аврал с кучей проблем. Мы попытались решить эту проблему со своей стороны и стали проводить стандартизацию выполненной работы. Стандартизацию внутреннюю, призванную экономить свое рабочее время и время наших партнеров. Все типовые алгоритмы, которые мы выполняли, переведены в программу SA. Что представляет из себя программа SA? По технологической схеме, которую дает технолог, ищется алгоритм в базе. Если алгоритм найден, то вы получаете комплект документации по этому алгоритму, а именно: схему подключения, спецификацию оборудования, подробное описание алгоритма, готовую программу для контроллера, уже написанную и отлаженную. Изменилась технологическая схема – найдите другой готовый алгоритм. Проектировщики сначала испугались такого подхода. Если уже все готово, то что же нам остается делать и какая наша роль в проектировании? Сейчас этот подход оценили и одобрили. Ведь на самом деле задача проектировщика - создавать правильную идею и из комбинации типовых узлов ее реализовывать, и именно за это отвечает проектировщик. Мы лишь дали больший набор типовых узлов с подробным описанием. Та же идея была реализована при строительстве зданий. Сначала все здания возводились из кирпича, но это дорого - зато широчайшее разнообразие форм. Затем пошло панельное строительство – быстро, но очень однообразно и некрасиво. Затем на объект стали привозить готовые типовые узлы- еще более крупные блоки. Сейчас идет разумная комбинация этих элементов и при этом получается и быстро, и недорого, и достаточно красиво и уникально. Все дело только в наборе инструментов и типовых узлов. Чем их больше тем шире выбор и интереснее решения.

Программа SA – библиотека готовых алгоритмов

Программа SA окно для набора необходимого алгоритма На панели вверху есть типовые элементы для набора необходимого алгоритма и последующего поиска уже существующих. Всплывающие подсказки дают возможность выбрать наиболее интересные функции и модули, позволяющие улучшить эксплуатационные характеристики системы, снизить энергопотребление и т.д.

Для поиска необходимого алгоритма вовсе не обязательно красиво составить технологическую схему, достаточно наличия этих элементов на экране. Если такой алгоритм будет найден, то и схема будет выполнена правильно.

Нарисованный алгоритм сравнивается с алгоритмами из базы данных и выдаются все алгоритмы совпадающие с заданным или отличающиеся на заданное количество модулей. Для удобства все различия подсвечиваются.

При нажатии кнопки загрузится подробное описание алгоритма, схемы подключения, спецификация. Можно использовать как готовое описание так вставить частично в свои проекты. Готовые типовые описания очень удобно использовать для разработки новых алгоритмов, т.к. проще за основу взять существующий алгоритм и написать отличия, чем полностью описывать подробнейшее задание на разработку нового алгоритма, а не описав подробно алгоритм, чаще всего возникнет разное видение технолога и программиста и непонятные, либо недостаточно подробно описанные моменты могут быть выполнены не совсем корректно. Прелесть этой программы состоит в том, что комплект документации вы получаете не на конечной, а на начальной стадии, и Заказчик уже на стадии проекта может с ней ознакомиться и все технологические схемы автоматически переносятся в систему диспетчеризации, т.е. сразу видно, что и как будет отображаться на экране у диспетчера.

Типовые ошибки гидравлической обвязки Типы соединений Гидравлическая сеть без давления Гидравлическая сеть без давления с магистральным насосом и байпасом(K) При наличии магистрального насоса подающая вода и обратная вода связаны друг с другом. В этом случае, магистральные насосы выполняют задачу доставить теплоноситель в максимально удаленную точку гидравлической сети. Если не установлен магистральный насос, то сетевой насос должен преодолеть сопротивление теплоприемника (калорифер, батарея отопления) и труб. Основной насос создает высокую разность давлений между подающей и обратной водой Гидравлическая сеть без давления, магистрального насоса и байпаса

Гидравлическая сеть под давлением Гидравлическая сеть с внешним давлением и постоянным расходом воды. В зависимости от типа выбранной гидравлической сети для индивидуального прибора потребителя, количество воды до потребителя может быть постоянной (для инжекционных схем с трехходовым клапаном или с разделением потоков) или переменной (для инжекционных схем с двухходовым клапаном или дроссельной схемой) В современных системах, разработанных для максимального энергосбережения, применение магистрального насоса объединяется с выгодами от переменного потока воды от источника тепла. Потери на транспортировку и излучение снижают, т.к. к потребителю доставляют только то необходимое количество тепла, сколько требуется для его нормальной работоспособности. Потребляемую мощность насоса понижают до второй или третьей скорости, в зависимости от типа насоса. Выбор клапана для индивидуального прибора потребителя автоматически приводит к переменному оконечному давлению на потребителе. Это давление зависит от положения штока клапана и размера клапана. Необходимо ограничивать рабочий перепад давления, подаваемый на клапаны, во избежание их выхода из строя. Необходимо также гарантировать, что при максимальном давлении клапаны не будут открываться этим давлением, а только под действием управляющего сигнала. Изменение давления может происходить за счет регулирующего клапана, установленного между подающим и обратным потоками, или при помощи изменения производительности насоса. В первом случае необходимо иметь в виду, что перепускной клапан подает горячую воду в обратную без должного охлаждения и температура обратной воды завышается. Этот способ не приемлем для систем централизованного теплоснабжения.

Наиболее эффективная и энергосберегающая форма управления объемом воды - это управление частотой вращения насоса. Это особенно важно для насосов с крутыми характеристиками. Большинство фирм производителей насосов предлагают недорогие решения управления давлением, изменяя частоту вращения. Гидравлическая сеть под давлением с регулируемым магистральным насосом и переменным объемом воды. Сетевой насос при этом обеспечивает независимость доставки тепла потребителям и вне зависимости от положения клапанов на потребителях. Для экономии сетевой насос рассчитывается для одного из потребителей В, а развязка потребителей осуществляется дополнительным насосом, стоящим в сети потребителя А. Вариант с одним сетевым насосом менее предпочтительнее, т.к. сетевой насос необходимо выбирать на большую мощность, необходимую для потребителя А, а для потребителя В ее придется гасить. Первый вариант дороже при реализации, но гораздо дешевле при эксплуатации. Соответственно, второй вариант - наоборот. При этом необходимо учитывать стоимость энергоносителей и потребляемые мощности. Зависимость на сегодняшний день достаточно четкая - при малых мощностях даже большая экономия не дает экономического эффекта, а при больших мощностях потребления экономия 3-5% дает весьма существенный результат.

Схема смешения Гидравлические схемы Гидравлическая сеть без давления и магистрального насоса Гидравлическая сеть без давления с магистральным насосом Задача Решение Тип контроля Температура Заданное подключение Гидравлическая сеть без давления Особенно рекомендуется для Отопление, бойлеры, вторичные сети централизованного теплоснабжения, если нет магистрального насоса Частично удовлетворяет для Вентиляция* (максимум 5 м от подающего трубопровода) Охлаждение с буферным накопителем** Не рекомендуется для Подогрева полов, охлаждения без буферного накопителя Vпервичный Vвторичный Примечания*замораживание в режиме стоянки, «сложный запуск» при больших расстояниях

Схема двойного смешения Гидравлическая сеть без давления, без магистрального насоса Гидравлическая сеть без давления с магистральным насосом Задача Решение Тип контроля Температура Заданное подключение Гидравлическая сеть без давления Особенно рекомендуется для Обогрев пола или Vпервичное Vвторичное Частично удовлетворяет для Вентиляция (внимание к режиму смешения) иначе подобно обычному смешению Не рекомендуется для

Дроссельная схема Гидравлическая сеть под давлением с управляемым магистральным насосом Задача Решение Тип контроля Объем Заданное подключение Гидравлическая сеть под давлением (идеально при управляемом магистральном насосе) Особенно рекомендуется для Горячее водоснабжение (также для первичного и вторичного контуров централизованного отопления) Охлаждение с накопительным буфером или регулируемым магистральным насосом в широкой области применения Вторичный контур отопления Частично удовлетворяет для Радиаторное отопление (Режим стоянки, длинные медленные процессы, послойность, неравномерность прогрева) Не рекомендуется для Предварительного подогрева (угроза замораживания, режим стоянки) обогрев полов. Охлаждение (без буферного накопителя или регулятора давления на магистральном насосе) Бойлеры (известковые отложения)

Схема с разделением потоков Гидравлическая сеть под давлением с магистральным насосом Задача Решение Тип контроля Управление объемом Заданное подключение Под давлением Особенно рекомендуется для Охлаждение (возможно частичное осушение, постоянный V по первичному контуру испарителя) Частично удовлетворяет для Второй подогрев (послойность нагрева) Преобразователь (не для централизованного теплоснабжения) Не рекомендуется для Отопление, обогрев полов Централизованное теплоснабжение первичный и вторичный контура Предварительный подогрев (угроза замораживания, послойность нагрева) Бойлера (известковые отложения) Примечания Внимание к рабочей зоне клапана!

Инжекционная схема с трехходовым клапаном Гидравлическая сеть под давлением с магистральным насосом Задача Решение Тип контроля Температура Заданное подключение Под давлением Особенно рекомендуется для Отопление, обогрев пола или Vпервичный Vвторичный, бойлеры, первый подогрев, второй подогрев Частично удовлетворяет дляохлаждение (осушение не возможно) Не рекомендуется для Централизованное теплоснабжение первичный/вторичный контура Примечания

Инжекционная схема с двухходовым клапаном Точное соответствие перепада давления на входе должно быть обеспечено для всех ветвей потребителей. Тогда поток жидкости будет равен расчетному. Для этого в каждый контур необходимо устанавливать балансировочный клапан. Гидравлическая сеть под давлением с управляемым магистральным насосом Задача Решение Тип контроля Температура Заданное подключение Система под давлением (идеальный случай: магистральный насос управляющий давлением воды) Особенно рекомендуется для Вторичные контура систем централизованного теплоснабжения, отопление, обогрев пола или Vподающее Vвторичное, бойлеры, предварительный подогрев*, второй подогрев** Частично удовлетворяет для Не рекомендуется для Охлаждение (только с баком аккумулятором) Примечания * Угроза замораживания, режим стоянки, сложный запуск при больших расстояниях ** Режим стоянки

Общий обзор применяемых гидравлических сетей Распределение потребителей в гидравлической сети без давления для горячей и холодной воды. Главная распределительная гидравлическая сеть без давления

Распределение потребителей в гидравлической сети под давлением для горячей и холодной воды. На этом рисунке показана основная структура гидравлической сети с потребителями, подключенными к главной сети и вспомогательной распределительной сети Главная распределительная гидравлическая сеть под давлением

Ошибки гидравлических сетей Гидравлическая сеть (паразитная циркуляция) Ошибки проектирования: 1. Размеры байпасной линии слишком малы. 2. Расстояние H мало. 3. Байпасная линия, оснащенная переходником. Средство: 1. Те же самые размеры, потому что те же самые объемы теплоты 2. Расстояние H должно быть 0.5 м или 10 диаметров трубы 3. Гладкие байпасные трубы Реально, в наших условиях, такое управление не совсем оправдывает себя. В западных странах в режиме стоянки регулирующий клапан по воде полностью закрывают для экономии энергоносителей. Для наших систем регулирующий клапан в режиме стоянки открывается и поддерживает температуру обратной воды на уровне +25С. Проток теплоносителя минимальный, потери минимальные, а выигрыш колоссален. В чем же отличия и преимущества: 1. Наш климат заметнее холоднее и ночью система выстужается и периодически возникает угроза замораживания, если следовать западной идеологии управления. В аварийном режиме клапан открывается на 100% и завышается «обратная вода», что не очень хорошо. 2. Даже завышение обратной воды не так страшно, т.к. на западе таких длинных коммуникаций, как у нас, нет и при открытии клапана калорифер быстро прогревается. В нашем же случае необходимо прогреть всю магистраль до этой системы, а при значительной удаленности от теплового пункта время прогрева может составлять 10 – 20 мин. За это время можно заморозить что угодно.

3. Улучшаются условия для дневного запуска системы, т.к. магистраль прогрета и при этом нет значительных потерь через теплоизоляцию труб, ведь температура магистрали +25С, а температура окружающей среды +20 С…+22С. 4. Для увеличения экономии в некоторых алгоритмах мы применяли периодическое, а не постоянное включение циркуляционного насоса. При этом и вода через калорифер прокачивается, и температура обратной воды достоверная (в противном случае, при отсутствии циркуляции – вода «стоит» датчик обратной воды измеряет температуру трубы в помещении и даже угроза замораживания по воде не может возникнуть) и ресурс насоса сохраняется, и электроэнергия экономится. Вредные заблуждения: 1. При остановке системы завышается температура «обратной» воды. Это не соответствует действительности, хотя датчик «обратной» воды показывает действительно высокую температуру, но при этом клапан закрыт, протока нет и соответственно завышенная «обратка» не попадает на теплосчетчик. 2. Ограничения температуры обратной воды на тепловом пункте за счет снижения температуры «подающей» воды. Процесс происходит с точность до наоборот. Чем меньше температура подачи тем меньше дельта между «подающей» и «обратной» водой. Что же происходит? (Естественно, все нижесказанное относится только к налаженным системам) При уменьшении температуры «подающей» воды вентсистема пытается это уменьшение скомпенсировать большим процентом открытия клапана и, соответственно, увеличивается расход. Для соседней системы также снижается температура и она также увеличивает расход. Гидравлика, при отсутствии сетевого насоса с частотным регулированием, реагирует на эти изменения падением давления в сети и, соответственно, теплоносителя еще больше не хватает, клапаны открываются еще больше, увеличивая проток теплоносителя и, соответственно, скорость воды через калорифер. Теплосъем снижается (при большей скорости вода просто не успевает остывать), температура «обратки» повышается. Чаще всего достаточно повысить температуру «подающей» воды на 5-7 С и «обратка» не будет завышаться. 3. С помощью автоматики необходимо поддерживать температуру «обратной» воды. Температура «обратной» воды - результат работы всех служб, от проектировщика до эксплуатации, и завышение этой температуры – индикатор, что где-то работает не так как надо. Основные причины завышения температуры «обратной» воды: а) Уменьшена площадь теплообменника (как правило, экономия по цене для тендера либо просчет проектировщика) б) Расчет системы проводился не под реальный график 85/70, а заданный заказчиком 150/90 или другой температурный график, по факту не обеспечивающийся. в) Грязные воздушные фильтры. Поток воздуха снижается, теплосъем не обеспечивается. г) Неправильно отрегулирован расход воздуха. Если воздуха не хватает, то и теплосъем не будет обеспечен.

д) Не отбалансированы секции теплообменника. Канальная температура в норме, а по секциям сильно отличается, и при этом «обратка» может быть завышена, а может и «замораживаться» отдельная секция калорифера. е) Забит грязью клапан и реально не может быть закрыт. ж) Забито грязью и солевыми отложениями часть калорифера, что эквивалентно снижению площади обмена. В любом случае, завышение температуры «обратной» воды - всего лишь индикатор болезни, а не сама болезнь, которую необходимо лечить. Конечно по просьбе заказчика мы реализуем алгоритмы, ограничивающие температуру «обратной» воды, но эти функции можно использовать только в экстренных случаях, когда систему невозможно остановить в середине отопительного сезона или нет возможности заменить секцию с большей производительностью. Чаще всего борьба с «обраткой» сводится к нормальной наладке и обслуживанию систем. К сожалению, «автоматчик» с объекта уходит последний и в течение гарантийного года заказчик приглашает только автоматчика с типовым вопросом – «У тебя на экране монитора завышается температура обратной воды для приточной системы, почему ты так плохо все сделал?». Вопрос, конечно, не по адресу, но все же. Оборотная сторона медали выглядит гораздо лучше. Такие вопросы ставили нас в тупик только на начальном этапе. Сейчас проверить проект и вовремя подсказать проектировщику, где возможны проблемы – это мы с удовольствием. Перемонтировать технологическую систему – без проблем, обслуживать комплексно систему – мы уже давно это делаем. Мы никогда не бросаем Заказчика или объект с их проблемами, а стараемся разобраться, помочь и подсказать или сделать полный технологический цикл от проектирования до эксплуатации, если у нашего Заказчика возникли проблемы. Если раньше наши Заказчики воспринимали эту помощь несколько насторожено и искали подвох, то теперь эту помощь ждут, надеются и с благодарностью принимают. Разбираясь вместе с заказчиком с проблемами, мы сами получаем колоссальный опыт, который переносим в наши разработки и возможность решить задачи любого уровня. Сейчас мы ведем разработки, которые будут нужны Вам уже завтра, но Вы еще об этом не знаете.

Смесительный контур Калорифер вентиляционной установки связан со смесительным контуром и находится на расстоянии примерно 80 м от источника тепла. Регулирующий клапан подключен рядом с источником тепла. Какие последствия можно ожидать? Результат: Большое расстояние -> больше время запуска. Изменение температуры под действием привода клапана очень замедлено. При очень большом времени система начнет генерацию. Зимой угроза замораживания при запуске. Для устранения этих проблем необходимы специальные условия Решение: Клапан должен быть как можно ближе к калориферу (не более 5 м) Зимой угроза замораживания. Для запуска рекомендуется прогревать калорифер по датчику обратной воды или по времени, но не менее 80 сек. Это решение предлагается западными специалистами. По нашему опыту прогрев по времени не эффективен, по датчику обратной воды тоже не так все просто. Если поставить температуру прогрева очень маленькую, то калорифер недостаточно прогреется и система выйдет на угрозу «замораживания», если поставить температуру прогрева большую, то весной такой температуры «подающей» воды может и не быть. Ошибки, часто встречающиеся на практике Пример 1

Пример 2 Смесительный контур Калорифер вентиляционной установки связан со смесительным контуром и находится на расстоянии примерно 80 м от источника тепла. Регулирующий клапан подключен рядом с калорифером. Какие последствия можно ожидать? Результат: Клапан расположен близко к калориферу, но в режиме стоянки трубы быстро остывают. Угроза замораживания при запуске. Необходимо проверить рабочую зону клапана, т.к. Pmv может быть большим. Решение: Необходима программа запуска. Для запуска рекомендуется прогревать калорифер по датчику обратной воды. Лучше изменить гидравлическую схему на схему без давления, установить насос на магистральную линию, при этом уменьшится насос во вторичном контуре. Наши рекомендации аналогичны примеру 1

Пример 3 Информация: Потребитель 1:V = 48 м 3 /чH = 94 kPa p v = 40 kPa Потребитель 2:V = 1,6 м 3 /чH = 42 kPa p v = 10kPa Два потребителя подсоединены к источнику тепла по смесительной схеме на расстоянии 200 м. Трубы подключения к магистрали каждого из потребителей различаются по диаметру. Какая ошибка была совершена здесь? Какие последствия будут для данной гидравлической схемы? Результат: На больших расстояниях насосы должны иметь высокое давление Н. При большом отличии в мощности (например, насос Р1 значительно мощнее насоса Р2) первый насос будет всасывать воду по пути наименьшего сопротивления и при открытом клапане во втором контуре всасывание, будет происходить через контур 2. Средства: В принципе необходима установка магистрального насоса Возможна также корректировка насосов, клапанов для сложившихся условий или установка дополнительных насосов. Смесительный контур

Пример 4 Гидравлическая сеть Какие основные ошибки были совершены? Какие элементы отсутствуют? Результат: Гидравлическая система под давлением. Смесительный контур включен неверно, такое подключение допускается в гидравлической системе без давления. Объемы воды не отбалансированы. Решение: 1. Изменить гидравлическую сеть на сеть без давления или применить смесительный контур. 2. Установить балансировочные вентили для каждого контура для регулировки объема.

Пример 5 Гидравлическая сеть Какая основная ошибка была совершена здесь? Результат: Магистральный первичный насос создает давление и для насоса вторичной распределительной сети. Для вторичной сети не будет постоянного перепада давления Решение: Необходимо вторичную сеть сделать без давления установкой байпаса и в контурах установить балансировочные вентили. Исходная гидравлическая сеть Гидравлическая сеть после коррекции

Пример 6 Какие ошибки были совершены здесь? Результат: Если клапан, управляющий системой теплых полов, закрывается, то перегреваются радиаторы батарей. Неверная гидравлическая сеть для системы теплых полов. Решение: Измените схему подогрева пола с инжекционной на другую. При этом обогрев пола будет работать по собственному контуру управления. Установите балансировочные вентили. Исходная гидравлическая сеть Гидравлическая сеть после коррекции

Напряжение питанияАС 24В (+15/-10%), Гц Потребляемая мощность 4 ВА (без периферии) Защита по питанию Самовосстанавливающийся термопредохранитель Внутренний источник питания Литиевый источник CR-2032 Дискретные входыD1 – D8 Количество, шт 8 ТипNO "сухой контакт" Дискретные выходыQ1 - Q10 Количество, шт 10 ТипNO Релейный выход (оптосемистор) Коммутируемое напряжениеАС 24В Коммутируемый ток, не более 0,1А Аналоговые входыA1 - A8 Количество, шт 8 Погрешность преобразованияне более ±0,1% (от верхнего предела измерения) Типы подключаемых датчиков Резистивного типа (любой) Датчик напряжения Токовый датчик Диапазон входного сопротивления для резистивного датчика температуры типа ДТ Ом Диапазон входного напряжения для датчика напряжения 0 – 10 В DC Диапазон входных токов для токового датчика 0 – 20 mA Аналоговые выходыY1 - Y8 Количество, шт 8 Выходное напряжение 0-10В DC Допустимый ток на выходе, не более 5 mA Последовательный интерфейс ТипRS-232 Количество, шт 2 (UART1, UART2) Допустимая скорость обмена по интерфейсам бот/сек Используемые сигнальные линииRx1,Tx1, Rx2,Tx2 Технические характеристики Универсальные свободно программируемые контроллеры СИ-34 Контроллеры СИ-34, новейшая разработка Савэл-Инжиниринг, воплотили в себя все лучшее, что нам удалось собрать у иностранных и российских производителей. В таком малогабаритном корпусе воплощен свободно программируемый универсальный контроллер с 34 входами и выходами. Зарубежные аналоги по габаритам больше в несколько раз. Удобное крепление на DIN рейку позволяет монтировать контроллер как в стандартные пластиковые щиты, так и в металлические. Идеология контроллера на сегодняшний день самая прогрессивная и включает в себя как стандартные готовые решения, так и полную свободу при программировании, что позволяет быть вне конкуренции по цене и функциональности.

Контроллер позволяет подключать датчики различных производителей (а не только производства Савэл-Инжиниринг), и поддерживает стандарты NI1000 TK5000, PT1000, NI1000, 0-10 V, 0-20 ma. Аналоговые входы являются универсальными, т.е. могут использоваться и как дискретные. Цифровые входы и выходы оптоизолированы и их можно использовать для различных источников сигнала. Выходы контроллера можно использовать как на постоянном, так и на переменном токе и не содержат механических реле, т.е. практически «вечные». Каждый вход/выход имеет большое количество дополнительных сервисных функций: 1. Ручная установка значения (для опробования системы) 2. Корректировка диапазона измерений. 3. Корректировка коэффициента пересчета. 4. Смещение диапазона измерений. 5. Выбор типа датчика. Система рускоязычных меню, пароли доступа, 20 настраиваемых временных программ, архивы событий на 500 записей, архивы аварий на 500 записей, подключение к программе диспетчеризации как сетевых, так и локальных контроллеров делает контроллеры удобными как для проектировщика так и для наладчика.

Структура сети для сетевой версии контроллеров СИ-34

Экранные меню системы диспетчеризации

Окно трендов системы диспетчеризации Автоматическая запись трендов всех входов и выходов подключенных контроллеров позволят увидеть динамику процесса не только текущего, но и за несколько последних лет. Для настройки системы эта программа незаменима и позволяет наладчику резко сократить время наладки и повысить качество работы. В случае возникновения аварийных ситуаций позволяет разобраться с причинами и не допустить возникновения новых.

Выход на режим приточной системы Наладчик в процессе работы может изменить параметры контроллера и посмотреть в динамике изменения в тех процессе.

Комбинация окон системы диспетчеризации Расположив на экране окна системы диспетчеризации, можно видеть одновременно состояние всей сети, режим работы отдельных систем, одного из контроллеров, менять уставки. Система диспетчеризации следит за синхронизацией времени отдельных контроллеров.

Практические примеры, тренды объекта По трендам можно отследить нештатные ситуации. В данной ситуации гараж открывался несколько раз, и в первом случае температура критично опустилась до +10С.

Практические примеры, тренды Выделив только интересующую нас информацию, можно провести анализ работы системы. Гараж открывался несколько раз и в первом случае температура упала до критической. Система быстро и плавно вышла на режим. У системы есть запас по регулировке т.к. клапан не открылся до 100%.

Практические примеры, тренды, неверная настройка системы Помещение ванной комнаты имеет два источника тепла – теплые полы и батарея отопления. При падении температуры управление этими контурами происходит одновременно с одинаковой скоростью. Изменение температуры батареи отопления не так заметно, как изменение температуры теплого пола, поэтому открытие клапана теплого пола должно происходить медленнее.

Практические примеры тренды, настройка системы

Возмущающее воздействие отработано, при этом теплые полы остались теплыми, а батарея отопления полностью перекрылась. Такая настройка правильная: хуже, если бы было наоборот - теплые полы полностью остынут, а батарея будет нагревать помещение. К сожалению, в проектах не описываются режимы приоритетности регули- рования и идеологии управления. В этом случае готовые алгоритмы имеют несомненное преимущество, т.к. в них учитываются все эти нюансы.

Пример неправильной подборки коэффициентов Регулирующий клапан в начале характеристики совершает колебательные действия и система находится на грани самовозбуждения. Xp велико. Вторая часть характеристики. Ti мало, и система выходит в колебательный режим.

Идеология построения систем автоматики В нашу жизнь все больше вторгается автоматизация, которую мы все чаще не замечаем. Причем, чем менее заметна автоматизация, тем более качественно она сделана. Многие из нас, наверное, замечали, что дома или в офисе то тепло, то холодно, то нечем дышать. Только немногие счастливчики могут похвастать, что у них и дома, и на работе все хорошо с климатом. Обычно понятие качественного микроклимата сводится к пониманию, как это должно быть дорого и, как правило, недоступно. Да, конечно, для престижа можно взять все самое дорогое оборудование и при этом получить много головной боли и минимум комфорта. Или ситуация наоборот: евроремонт – пластиковые окна, через неделю болит голова, через две человек не может спать, через три газ не зажигается - недостаток кислорода. Что же - начинаем открывать окна, и все возвращается по кругу – сквозняк, шум, пыль, болезни. Может быть, не надо было ставить окна. Выбор оптимального решения, сочетающего комфорт и возможности - задача задач для всех областей. Совсем не так давно сотовый телефон был уделом только самых богатых людей, сейчас он доступен даже пенсионерам. Построение технологических систем идет по тому же пути – увеличения функциональности при уменьшении стоимости. Мы постарались решить эту задачу в части автоматизации. Из чего строится цена автоматики: 1. Стоимость проекта. 2. Стоимость оборудования. 3. Стоимость программирования. 4. Стоимость монтажа. 5. Стоимость наладки. 6. Стоимость эксплуатации. Наличие готовых решений позволяет сократить время проектирования, и, соответственно, быть более востребованным у Заказчика. Стоимость оборудования не идет ни в какое сравнение с импортными аналогами (разница % только оборудование) и дешевле российского производителя (15-30% при несравнимо большей функциональности и удобстве эксплуатации). Программа идет в комплекте с контроллером, и это самое большое преимущество. Очень часто нас спрашивают, как самостоятельно запрограммировать контроллер. Нет ничего проще – берете контроллер, изобретаете свою программу, скачиваете ее в контроллер и все. Осталось только самое малое - придумать свою программу. Многие считают, что сделать свою программу очень просто. Действительно, это так. Наши программисты делают программу от 0,5 до 3 дней, правда они при этом почти 2 года работали в корзину, постигая азы автоматического управления, устойчивости систем, особенностей технологического оборудования, порядок взаимодействия составных частей, условия возникновения аварий и т.д.

К сожалению, сначала все это, а уж потом собственно, само программирование. Многие производители предлагают запрограммировать контроллеры самостоятельно и рассказывают как это просто. Вам никогда не приходило в голову запрограммировать блок управления тормозами автомобиля и потом поехать на нем в дальнюю поездку, или запрограммировать печь СВЧ и что-нибудь затем приготовить. Как давно Вы сами себе сшили костюм? Сейчас все это кажется смешно, если бы не было так грустно. Алгоритм управления простейшей приточкой содержит более 200 параметров и уставок, выдается порядка 50 различных аварий. Все это не наша блажь, а необходимость. В этих алгоритмах заложен 17-летний опыт работы более 100 специалистов. Кстати, некоторые наши дилеры пишут алгоритмы сами, и ничего - справляются. В контроллеры и систему диспетчеризации заложен принцип «поставил и забыл». Сложно быть специалистом во всех областях, однако мы пользуемся сложнейшими электронными приборами, и при этом совершенно даже не представляем, как они устроены. Вот и контроллеры мы делаем так, что подключив датчики и исполнительные механизмы по схеме, установив программу диспетчеризации, вы в 95% случаев больше ничего не должны делать. Все параметры подобраны так, что в большинстве случаев они будут оптимальными, в системе диспетчеризации вообще все готово – технологические схемы, тренды, аварии, события. Такая идеология позволяет получить высочайшее качество при минимальных затратах (кстати, гарантия на оборудование 3 года).