Что означает настройка в каскадном контроллере переключение котлов по фактической наработке горелок
Что означает настройка в каскадном контроллере переключение котлов по фактической наработке горелок
В недавнем проекте по автоматизации котельных в Оренбургской области — ПЛК управляет каскадом котлов, от двух до четырёх штук.
До этого программировал только каскады насосов с частотными преобразователями и алгоритм строился на анализе частоты и давления. Тут всё просто — запущенные частотники работают на одной частоте. Если дошли до максимума, а давления мало — подключаем ещё один. И наоборот, частота упала ниже заданной границы — отключаем.
Но в случае котлов анализируется один единственный параметр — создаваемая ими температура воды в котловом контуре. Как, зная эту температуру и уставку, определить сколько котлов должно работать?
Ответ — с помощью температурно-временных интегралов. Да, звучит не особенно увлекательно и лучше сходите в кино, но если приспичило узнать о каскадном управлении — вперед.
PS. Интеграл называется температурно-временным только условно. Описывать я буду математический алгоритм, который с успехом применяется и к каскаду насосов, опираясь на создаваемое ими давление.
PPS. Программный код функционального блока на языке ST прилагается. Халява!
Еще раз о задаче
Необходим алгоритм, который включает и отключает котлы для поддержания заданной температуры на общем выходе этих котлов. Из доступной информации — температура и уставка. Количество котлов не имеет значения. Обратной связи о мощностях котлов нет.
В оренбургском проекте ПЛК управляет еще и мощностью горелок по ПИДу, защищает котлы (помимо автоматики самого котла), анализирует сигналы работы и аварии, сбрасывает ошибки. Но всё это делает другой функциональный блок, и речь не о нём.
Большинство инструкций не порадовали. Н екоторые составители под инструкцией сервисного уровня подразумевают тупую расшифровку пунктов меню и не описывают принципы работы. Еще о казалось, что «каскадом» в одних случаях называют несколько котлов, а в других — контуры ГВС и отопления.
Единственное, но полноценное, описание алгоритма каскадных переключений я нашел в инструкции на Siemens Synco RMK770. График в начале поста оттуда и его почти достаточно для понимания принципа. Инструкцию на русском читать не советую — переводил google translate. Каскад описывается в главе 6.3.6 «Switching boilers on and off», монструозно переведенную на русский как «Включенные и выключенные переключающие котлы» вместо простого «Включение и отключение котлов». У Сименса (да и остальных) нет денег на переводчика? Себя не предлагаю — английский чуть выше элементари.
Как это работает
Если присесть и порассуждать то покажется, что для решения задачи подойдёт двухпозиционный регулятор: упала температура ниже уставки — включаем дополнительный котел, поднялась выше уставки — отключаем. Плюс-минус гистерезис (нейтральная зона).
На практике же окажется, что котлы переключаются слишком часто, отключения происходят слишком быстро, а включения медленно, появляются ложные переключения при запуске долго стоявших котлов и температура скачет как блоха.
Следующим логичным поступком станет добавление задержек включения и отключения. Причем задержку включения желательно подольше.
Вроде дело пошло, но вдруг сталкиваемся с ситуацией когда температура плавно опустилась ниже границы включения всего на пол градуса, и падать дальше не собирается — всем видно, что включать ещё один котел не стоит. Всем, кроме контроллера — он делает, то что ему сказали — выжидает время и подключает дополнительный котел. В другой раз температура стремительно падает, и вот она уже ниже уставки на 10. на 20 градусов. Нужно срочно включать котел. Что делает контроллер? — ждет заданное время. И не надо на него ругаться.
Форумы по отоплению, кондиционированию, энергосбережению
Каскад котлов. Алгоритм работы.
Каскад котлов. Алгоритм работы.
Сообщение Кузнецов Д А » 05 ноя 2006, 22:51
Исходное:
3 котла
Режим работы котельной 85-65 град всегда
Нагрузка переменная (алгоритм её работы не рассматриваем, там все уже придумано)
котлы со своей башкой в которой:
1 термостат 1-ой ступени горелки
2 термостат 2-ой ступени горелки
3 термостат по перегреву
горелка 2-х ступенчатая
как организовать каскад?
Сообщение GuTherm » 05 ноя 2006, 23:10
Сообщение Кузнецов Д А » 05 ноя 2006, 23:22
Добавлено спустя 8 минут 42 секунды:
Сообщение GuTherm » 05 ноя 2006, 23:38
Сообщение Кузнецов Д А » 06 ноя 2006, 00:10
именно «П» пропорциональное регулирование,
а нагрузки какие? да пох от 0 до 100% мощности, нам главно 85-65 из котельной выдать
котлы со своей башкой в которой:
1 термостат 1-ой ступени горелки
2 термостат 2-ой ступени горелки
3 термостат по перегреву
горелка 2-х ступенчатая
Добавлено спустя 17 минут 34 секунды:
Сообщение GuTherm » 06 ноя 2006, 00:12
Сообщение Кузнецов Д А » 06 ноя 2006, 00:18
Сообщение Kass » 06 ноя 2006, 00:47
Сообщение GuTherm » 06 ноя 2006, 00:50
Добавлено спустя 2 минуты 8 секунд:
[quote=»Kass»;p=»75333″]Работает куда лучше штатной фигни.[/quote]Неверю. Аргументы на стол выкатывай. Плиз!
Сообщение Kass » 06 ноя 2006, 00:50
Сообщение GuTherm » 06 ноя 2006, 00:55
Сообщение Kass » 06 ноя 2006, 00:58
Сообщение Mifune » 06 ноя 2006, 01:02
Сообщение Kass » 06 ноя 2006, 01:04
Сообщение Кузнецов Д А » 06 ноя 2006, 01:04
[quote=»Kass»;p=»75333″]Проблема не определение количества включенных котлов[/quote]
давайте её решим
[quote=»Kass»;p=»75333″]
а алгоритм именно выбора очередного котла и его включение[/quote]
123
312
231
типа того
если авария, то его исключаем
ведущий котел всегда включен
Сообщение Kass » 06 ноя 2006, 01:26
[quote=»Mifune»;p=»75340″]Вот[/quote]
Спасибо за схемку. Но надо бы весь котловой контур вместо «В коллектор» и «Из коллектора».
Добавлено спустя 8 минут 33 секунды:
[quote=»Кузнецов Д А»;p=»75342″][quote=»Kass»;p=»75333″]Проблема не определение количества включенных котлов[/quote]
давайте её решим[/quote]
Я ж написал, что в подобном случае раньше я определял по выходу ПИДа, т.к. в котловом контуре стоял клапан регулировки температуры и клапан сброса давления, посему обратка не соответствовала нагрузке. Недостаток температуры можно увидеть, а избыток нет.
[quote=»Кузнецов Д А»;p=»75342″][quote=»Kass»;p=»75333″]
а алгоритм именно выбора очередного котла и его включение[/quote]
123
312
231
типа того
если авария, то его исключаем
ведущий котел всегда включен[/quote]
Влючен 1, 2-в обслуживании, включается 3. Алгоритм уже 13. потом ты поставил в готовность 2. Нужен еще один котел. Алгоритм уже 132. А какой выключать первым при избытке?
Сейчас в МЗТА пишут алгоблок по моему описанию. Я просил сделать на блок с програмным кодом, но это обещали только во 2-м Конграфе, а пока пишут упр-е котлами. А так схемка не малая получается.
Добавлено спустя 7 минут 37 секунд:
Сообщение Кузнецов Д А » 06 ноя 2006, 01:28
[/quote]
не понял, схема вся здесь больше ничего нет
Сообщение Kass » 06 ноя 2006, 01:35
Схема каскадного подключения котлов
Каскадное подключение котлов — это один из вариантов подключения газовых котлоагрегатов, с целью увеличения единичной мощности и ступенчатой регулировки системы теплоснабжения.
Данный способ подсоединения считается оправданным и результативным при значительной отопительной нагрузке.
Плюсы каскадной схемы котлов
Смысл этого метода состоит в том, что суммарная тепловая мощность распределяется между различными независимо функционирующими котлоагрегатами, в результате этого в работу подключаются те, которые способны обеспечить тепловую нагрузку в данный период функционирования теплосетей.
Каскад котлов разделяют на «ступени», которые совместно вырабатывают общую тепловую мощность сети.
Каскадная либо последовательная схема включения газовых котлов обладает значительными преимуществами:
Тем не менее, как и все системы теплоснабжения, схема обвязки каскада котлов имеет свои недостатки:
Возможность повышение мощности
Основная причина для размещения нескольких котлоагрегатов в каскад — повышение предельной мощности котельной при рабочей нагрузке одиночного котла, например, Вайлант.
К современным теплоснабжающим системам предъявлены высокие требования по вопросам энергоэффективности. Котел считается таковым если работает на номинальных нагрузках.
Котел выбирается по максимальной тепловой нагрузке для расчетных отопительных минусовых температур наружного воздуха, которые случаются не чаще 15-20% на протяжении отопительного сезона.
Таким образом, при традиционной схеме обогрева котел в среднем работает незагруженным на 30-40 % и предельно низким КПД. Напротив, в каскадной схеме расположения источников, каждый агрегат работает на полную мощность.
Общая теплопроизводительность регулируется за счет введение в работу нового агрегата.
При установке в каскаде равных по мощности котлоагрегатов, нижняя граница теплопроизводительности устанавливается делением суммарной на их число.
В наиболее выгодном варианте будут находиться котлы с широким диапазоном модуляции, поскольку в этом случае суммарная производительность будет устанавливаться по нижней границе мощности.
Так, например, при каскаде из 4-х котлов 25 кВт котлов с модуляцией 30-100%, нижняя граница мощности составит:
что составляет 10 % общей модуляции системы теплоснабжения и является энергоэффективным результатом, который не может обеспечить ни один газовый котел в традиционной схеме обвязки.
Удобство монтажа и эксплуатации
Несмотря на то, что в целом обвязка каскадом считается очень сложным процессом, который можно поручить только специализированным организациям, имеющим соответствующие разрешительные документы, сам процесс по обвязке каскадной схемы считается простым, поскольку легче укомплектовать в одну схему малогабаритное однотипное оборудование.
Применение типового оборудования упрощаем не только монтажные работы, но и эксплуатацию каскадной схемы. Установка каскада происходит в несколько стадий:
Схемы каскадного подключения
Наиболее часто применяются три типа каскадного включения агрегатов, в зависимости от вида монтажа и числа контуров нагрева.
Типы каскадного включения агрегатов:
Гидравлическая стрелка — это популярный инновационный узловой элемент каскадного включения. Он разделяет контуры котлоагрегата и системы отопления, создавая зоны низкого гидросопротивления.
Расход греющей среды в этих 2-х контурах обуславливается мощностью индивидуальных электронасосов. Подобный разделитель формирует гидравлический и тепловой баланс и удерживает постоянный объем греющей воды в основном контуре.
А во второстепенном выполняет его эффективное регулирование по тепловой мощности.
Отопительные котлы с гидравлическим разделителем
Схема с гидравлической стрелкой считается типовой и даёт возможность добавлять произвольное число источников тепла и зон нагрева.
К ней без осложнений могут быть подсоединены и высокотемпературное отопление с типовыми батареями, и низкотемпературное по системе «тёплый полы».
Такой вариант включения дает возможность работать без применения сложно управляемых блоков каскадного регулирования и не снижать температуру греющей среды в отопительной системе при максимальной нагрузке.
Допускается подключить несколько котлоагрегатов по упрощенному варианту, без применения специального оборудования и блоков, используя интегрированную погодозависимую автоматику включения котлов.
Организовывая котельную по данной схеме необходимо уделить пристальное внимание на то обстоятельство, что всякий агрегат в отдельности обязан гарантировать нужный объем теплоносителя в системе отопления за счет встроенного насоса циркуляции. Если характеристики котла это условия обеспечить не могут, устанавливают гидроразделитель и самостоятельный насос во вторичном отопительном контуре.
Схема с котлоагрегатов для ГВС и гидравлической стрелкой
Бывают ситуации, когда выше обозначенная схема способна быть оптимальной, например, при необходимости подогрева горячей воды для бытовых нужд. В этом случае применяют схему с котлоагрегатом для ГВС и гидрострелкой.
Она хорошо работает в случае, если потребность в ГВС обеспечивают небольшим числом агрегатов из всего каскада: одним либо двумя. Особенно, когда в системе теплоснабжения применяется низкотемпературный режим отопления, например, в системе «теплый пол».
Тем временем для скорого нагрева горячей воды до температуры 65 С требуется более высокая мощность котлоагрегата. Чтобы не выключать весь каскад из низкотемпературного режима на период нагрева ГВС применяют схему с отдельным котлоагрегатом на нужды ГВС.
В таком случае реализуется работа одного котлоагрегата из каскада для нагрева более высокой температуры ГВС. Общее КПД системы в таком варианте повышается.
Схема обвязки с магистральным коллектором
Такой вариант собирается в отсутствии гидравлической стрелки. В подобном варианте для предоставления автономии котлам используется замыкающий участок на распредколлекторе, гарантирующего регулярную циркуляцию через любой котлоагрегат.
Подобная конфигурация удобна при обустройстве котельной крышного типа и размещении распредсистем для контуров потребления в подвальных помещениях и позволяет сохранить свободное пространство, без использования гидравлической стрелки.
Проектирование такого решения потребует уделить особое внимание на выбор котловых электронасосов, поскольку они обязаны гарантировать компенсацию потерь напора на магистральном трубопроводе.
В связи, с чем данная схема используется исключительно с напольными вариантами котлоагрегатов. В настенных газовых агрегатах насос встроен в его конструкцию, и его характеристики обеспечивают только работу котла для отопления.
Автоматизация каскадных котельных
Роль автоматики в таких котельных огромна, чтобы обеспечить их надежное и эффективное функционирование. Именно она несёт ответственность за то, чтобы получить наибольшую эффективность от агрегатов, функционирующих в каскаде, гарантируя при этом чувствительность котлов на потребительские запросы.
В этих системах каскадная логика интегрируется в базовую автоматическую схему и настраивается для определенного парка котельного оборудования. Базовые функции автоматизации каскадных схем теплоснабжения:
Подобная политика регулирования применяется в современной каскадной котельной. В этом случае каждый единичный аппарат должен функционировать на минимальной модуляции, гарантирующей тепловую нагрузку.
Только в таких условиях можно получить высокий КПД каскадной установки при равномерном использовании ресурса работы котлоагрегатов.
Теплоконтроллер для каскадного отопления
Управление двумя котлами при последовательном подключении осуществляется посредством теплоконтроллера, на который приходит информация от датчика температуры теплоносителя и от выносного термостата.
Владельцы больших коттеджей, площадью в сотни квадратных метров, часто предпочитают обустраивать отопление применяя не один, а два котла. Использование такой схемы объясняется несколькими причинами:
Варианты монтажа котлов
Параллельное подключение. В случае параллельного подключения двух котлов, каждый нагреватель работает автономно. Их используют только как резервные, в случае неисправности одного или если один электрический, а другой газовый, то на случай перебоев в подаче того или иного энергоносителя.
Рис. 1 Параллельное подключение двух котлов
В случае параллельного подключения нельзя распределить нагрузку между котлами и достичь управляемости в режимах нагрева и рационального использования энергоресурсов. Кроме того, при такой схеме понадобиться дополнительные инженерные решения по переключению работы котлов, если возникнет такая необходимость.
Последовательное подключение. В этом случае второй котёл врезается в линию отопления последовательно с первым. При этом, нагретый теплоноситель циркулирует по двум котлам даже в случае, если второй нагреватель не работает – то есть не теряется автономность функционирования котлов.
Рис. 2 Последовательное подключение двух котлов
Функционирование системы отопления с каскадом из двух котлов
Двумя котлами при последовательном подключении управляет теплоконтроллер, на который приходит информация с датчика температуры теплоносителя и выносного термостата. Теплоконтроллер сравнивает температуру теплоносителя в трубах и температуру в помещениях с номинальными установленными значениями, и, в зависимости от разности температурных значений, а так же пользовательских настроек, даёт команду на включение одного или обоих котлов.
Если система отопления только запускается, то работают два котла, один нагревает теплоноситель до установленного значения температуры, затем второй догревает воду до требуемого значения температуры в трубах. В таком режиме отопление работает до тех пор, пока температура в помещении не достигнет установленного значения, об этом подаст сигнал выносной термостат, установленный в жилой комнате коттеджа.
После того, как дом прогреется, теплоконтроллер переводит котлы в режим поддержания температуры, обеспечивающий рациональное использование обоих или одного из котлов.
Управление каскадом из двух котлов посредством теплоконтроллера TEPLOCOM TC-2B
Компания БАСТИОН разработала уникальное устройство, управляющее в автоматическом режиме двумя последовательными котлами. Для этого к оборудованию подключается теплоконтроллер TEPLOCOM TC-2B.
Рис. 3 Схема управления каскадом из двух котлов с подключением теплоконтроллера TEPLOCOM TC-2B
При помощи микропереключателей устанавливаются режимы работы насосов, котлов и требуемые значения температур, чтобы устройство автоматически поддерживало комфортную температуру в зависимости от изменения погодных условий. Отметим, что температура воздуха в комнате устанавливается при помощи выносного термостата, если термостат в наличии.
На лицевой панели теплоконтроллера также расположены индикаторы режимов настройки и аварийной ситуации, сигнализирующие в случаях:
Как настроить горелку для газового котла?
Принцип работы газового котла базируется на нагревании циркулирующей жидкости, проходящей по теплообменнику. Тепло образуется в камере сгорания как результат работы газовой горелки обогревательного устройства. Именно от качественной настройки, а затем работы горелки зависит производительная мощность котла, его КПД. Рассмотрим основные аспекты выбора и настройки горелки газового котла подробнее.
Как выбрать?
На что нужно обратить внимание при выборе горелочного устройства для котла:
— производительная мощность
— уровень шума при работе (касается наддувных моделей)
— тип обогревательного оборудования, для которого приобретается горелка
— разновидность топлива
— плюсы и минусы данного устройства
— предусмотреть возможные сбои в работе местной линии газоснабжения.
Учитывая эти факторы, можно выбрать наиболее подходящее горелочное устройство для котла так, чтобы он работал максимально эффективно, не обременяя частым профилактическим обслуживанием.
Камера сгорания отопительного оборудования
Газовые котлы отличаются прежде всего конструкцией камеры сгорания. Она бывает двух типов:
Открытая камера представляет собой достаточно простое устройство сгорания. Выглядит так: над горелкой располагается теплообменник в виде змеевика из тонких медных трубок. Благодаря открытой конструкции воздух, необходимый для реакции горения, поступает к месту воспламенения газа из окружающей среды.
Как правило, хватает воздуха из помещения (при условии организации хорошей вентиляции). Но есть настенные модели с забором воздуха извне, для чего монтируется специальное отверстие в стене. Открытые камеры сгорания требуют обязательного наличия дымохода.
Чаще всего устанавливается для моделей напольных газовых котлов, а также использовалась для комплектации котла старого образца (при этом розжиг производила запальная горелка).
Схемы устройства камеры згорания
Закрытая камера сгорания отличается конструкцией нагревательного блока. Теплообменник расположен над горелкой. Корпус блока закрыт, воздух для горения нагнетается вентилятором, установленным в камере. Через двойные стенки камеры пропускается теплоноситель, нагревая его, увеличивая КПД котла. Газ сжигается почти полностью, продукты горения отводятся каоксиальной трубой под давлением воздуха.
Виды горелок
По своим конструктивным, функциональным отличиям горелочные устройства делятся:
По назначению:
По используемому типу топлива:
По регулировке пламени:
По принципу работы:
Устройство газовой горелки для котла
Атмосферные и вентиляторные горелочные устройства отличаются своим строением. Это обусловлено разным способом подачи кислорода в камеру при сжигании топлива.
Устройство атмосферной горелки.
Воздух поступает в камеру горения непосредственно из помещения. Внутри канала горелочного устройства расположены сопла. Газ подается в сопла, смешиваясь с воздухом, который также имеет сюда доступ. На небольшом расстоянии от сопел располагаются выходные прорези, через которые подается готовая топливная смесь. Между соплами и выходными отверстиями создается область пониженного давления, что способствует постоянному нагнетанию воздуха для смешивания.
В камере сгорания постоянно работает запальная горелка для розжига основного устройства.
Устройство вентиляторной горелки.
Блок устройства состоит из:
Воздух нагнетается извне вентилятором, подается в камеру сгорания для образования топливного вещества. Соотношение воздуха и газа возможно регулировать с помощью заслонки и вентилятора.
Пламя горелки
Одним из индикаторов правильной работы горелки является цвет пламени. Для газового оборудования характерно ровное голубоватое пламя без примесей других цветов. Наличие вкраплений желтого, красного говорит о том, что горелка работает плохо, это снижает эффективность обогревательного оборудования.
В первую очередь, это касается инжекционных горелочных устройств, но и для вентиляторных иногда характерно тоже. Пламени элементарно может не хватать кислорода. Также вместе с воздухом может попадать пыль, другой мелкий мусор, который будет засорять устройство, снижая КПД котла. Все это непосредственно сказывается на пламени. Если оно гудит, горелка работает громко, огонь изменил цвет – необходимо настроить правильную работу устройства.
В каких случаях требуется регулировка пламени горелки?
Атмосферная газовая горелка для обогревательного оборудования чаще выходит из строя. Ею оснащаются модели как настенного, так и напольного котла. Инжекционная горелка напольного оборудования снижает свою эффективность по разным причинам:
Настройка оборудования
Напольные газовые котлы с атмосферной горелкой можно настроить самостоятельно. Наддувные же системы регулируются автоматическим блоком управления, не требуют дополнительной настройки.
Схема действий при настройке одноступенчатого оборудования:
Настройка газового оборудования должна проводиться специалистами. Самые простые котлы открытого типа возможно настроить самостоятельно при наличии определенных навыков, знаний устройства горелочного блока. От качества работы горелки зависит эффективность котла, уровень его КПД, расход топлива. Поверхностно определить, что оборудование работает неисправно можно по изменившемуся пламени горелки.