Регуляторы температуры

Регуляторы температуры (прямого действия)

Регуляторами температуры в теплотехнике называются, как правило, комплексные (составные, многоэлементные) изделия, предназначенные для терморегуляции состояния теплотехнической системы в автоматическом режиме, путем поддержания температуры рабочей среды в заданном диапазоне значений: в непрерывном режиме, или согласно временного графика. Применительно к система теплоснабжения – это регулирующий клапан и привод (прямого действия, электро или пневмо). В данном разделе мы описываем регуляторы температуры прямого действия. По ссылке можно ознакомиться с регуляторами температуры с электро и пневмо приводами: https://opeks.energy/klapana-reguliruyushhie-s-elektro-i-pnevmoprivodom/

Рис. Регулятор температуры прямого действия компании Clorius.

Типы, задачи и сферы применения теплотехнических регуляторов температуры

Вариантов технической реализации функции терморегуляции замкнутой теплотехнической системы достаточно много. Теплотехнические регуляторы могут быть:

А) По месту и решаемым задачам в системе:

1. Основной регулятор температуры. Устанавливается в самом “сердце” теплотехнической системы, непосредственно после теплогенератора (водяной или паровой котел, бойлер) или на входе в теплооиспользующее оборудование. Его задачей является регулировка температуры теплоносителя, подаваемого от источника тепла к потребителям. Может непосредственно управлять параметрами:

• тепловой мощностью, поступающей на теплоиспользующее оборудование;
• объёмом подачи горячего теплоносителя в систему: а) путем ограничения его подачи управляемым двухходовым клапаном; б) путем управления временным режимом включения центрального циркуляционного насоса;
• температурой подаваемого в систему теплоносителя, путем подмешивания в управляемом трехходовом клапане смесительной типа охлаждённого теплоносителя из обратной магистрали к избыточно горячему потоку подающей магистрали;

2. Абонентский терморегулятор. Устанавливается на входе отдельного циркуляционного контура с несколькими потребителями, в составе многоконтурной теплотехнической системы (например, одна из веток системы отопления многоквартирного жилого дома, запитываемая от теплоцентрали, или даже поквартирные терморегуляторы). Его задачей является регулирование температуры теплоносителя непосредственно в циркуляционном контуре. Может управлять параметрами:

• объёмом подачи горячего теплоносителя в контур (с помощью двухходового клапана или циркуляционного насоса);
• температурой подаваемого в контур теплоносителя (с помощью трехходового клапана смесительного типа).

3. Терморегулятор на вход теплообменника или калорифера (радиатора). Позволяет управлять тепловой мощностью конкретного теплообменного аппарата, путем ограничения подачи горячего теплоносителя регулятором термостатического типа. Сфера применения подобных локальных терморегуляторов весьма широка: от управления технологическими процессами а различных промышленных теплообменниках, реакторах, варочных котлах, до регулирования теплового режима в каждом отдельном отапливаемом помещении.

Б) По характеру оборудования, для работы с которым предназначены, терморегуляторы могут быть:

• для газовых котлов и бойлеров;
• для электрических котлов и бойлеров;
• для твердотопливных котлов;
• для теплопунктов (отводов отдельных циркуляционных контуров);
• для локальных теплообменных аппаратов, калориферов (в зависимости от параметров рабочей среды).

В) По типу управления терморегуляторы могут быть:

1. Прямого действия, когда объем подачи теплоносителя (или топлива, электроэнергии, воздуха) напрямую зависит от результатов замера температуры теплоносителя в системе (контуре, аппарате). В данной конструкции и замеры температуры среды, и управление исполнительным органом (клапаном, реле, заслонкой и др.) как правило, осуществляется термочувствительным элементом, изменяющим свои физические параметры (длину, объём жидкости в термобалоне) в пропорциональной зависимости от своей температуры.

Терморегуляторы прямого действия характеризуются простотой конструкции, неприхотливостью в эксплуатации, продолжительными сроками службы, дешевизной в покупке, монтаже и обслуживании. Они совершенно энергонезависимы, не требуют подвода кабелей электропитания и управления, корректность их работы не зависит от стабильности подачи электроэнергии, обеспечивают высокую скорость реакции управляющего (регулирующего) воздействия.

Но в то же время термочувствительные элементы прямого действия не могут обеспечить высокую точность замера температуры теплоносителя (где она требуется), и более энергоэффективный погодозависимый или программируемый (суточный, недельный) режимы регулирования в системах отопления и кондиционирования, где вопрос энергоэффективности является приоритетным.

По конструкции терморегуляторы прямого действия могут быть со встроенным (термостат) и вынесенным (термобаллон) термочувствительным элементом. Соответственно, замер температуры среды может вестись непосредственно на терморегуляторе, или в стороне от него, на наиболее приоритетном участке системы или теплообменного аппарата.

2. Терморегуляторы с дистанционным управлением, которое может осуществляться как по электропроводным проводам, так и по беспроводному каналу связи (Wi-Fi, WiMax и др.). Этот класс аппаратов для управления приводом исполнительного механизма уже имеет полноценный блок управления, в виде:

• механического таймера часового типа (простейший вариант);
• электронного аналогового программатора с паттерным программированием и дистанционным контролем параметров, как в однозадачном (однозональном), так и многозадачном (многозональном) вариантах;
• цифрового программатора с произвольным программированием, дистанционным компьютеризированным контролем параметров и корректировкой программы, как в однозадачном (однозональном), так и многозадачном (многозональном) вариантах.

Конструкция и принцип работы терморегулятора прямого действия

Типичный терморегулятор прямого действия для наиболее распространенных теплотехнических систем, теплоносителем в которых выступают вода или водяной пар, как правило, состоит из:

• исполнительной трубопроводной арматуры, в виде двухходового или трехходового регулировочного клапана для управления;
• приводного механизма штока золотника клапана, на основе подвижного гофрированного поршня-сильфона;
• регулирующего термостата в сборе, состоящего из стержневого термодатчика и задатчика параметров регулирования;
• капиллярной трубки, соединяющей термостат и рабочую камеру сильфона.

Соединенные между собой стержневой термодатчик, капиллярная трубка и рабочая камера сильфона образуют единое замкнутое пространство, заполненное специальной термочувствительной средой (жидкость, газ или газоконденсат). Стержневой термодатчик устанавливается погруженным в рабочий теплоноситель, и через его стенки термочувствительная среда воспринимает его температуру. При повышении температуры теплоносителя термочувствительная среда, имеющая большой коэффициент температурного расширения, увеличивает свой объем, и соответственно, внутреннее давление. Давление среды, через капиллярную трубку, воздействует на сильфонный поршень, который давит на шток золотника. Золотник, опускаясь, постепенно перекрывает проходное сечение клапана, вплоть до полной посадки в седло и полного перекрытия потока теплоносителя в систему. При падении температуры теплоносителя в системе, термочувствительная среда термодатчика, охладившись, теряет в объеме, с одновременным падением внутреннего давления. Уменьшение давление по капиллярной трубке передается в рабочую камеру сильфона, что приводит к уменьшению силы, действующей на гофрированный сильфон. В результате сильфон, постепенно распрямляясь, тянет за собой (поднимает) шток золотника. Золотник, поднимаясь над седлом клапана, открывает проходное сечение, и горячий теплоноситель из нагнетательной линии начинает поступать через клапан в систему.

Экономические и технические преимущества применения регуляторов температуры прямого действия

Терморегуляторы, являясь одним из ключевых элементов автоматизации управления теплотехническими системами, позволяют добиться очень высокого экономического эффекта, за счет:

• обеспечения прохождения теплообменных процессов в максимально эффективных технологических режимах;
• оптимизации расхода тепловой энергии, что в конечном итоге приводит к экономии топлива и (или) электроэнергии;
• возможности поддержания заданной температуры теплоносителя, например для системы горячего, водоснабжения, техпроцесса;
• продления сроков эксплуатации теплообменного и другого теплотехнического оборудования (недопущение перегрева).

В техническом плане положительный эффект применения терморегуляторов заключается:

• в обеспечении безаварийной работы теплотехнического оборудования, в оптимальном для него эксплуатационном диапазоне температур;
• в обеспечении высокой скорости реакции управляющего воздействия на рабочие (температурные) параметры системы.

Параметры расчета и подбора регулятора температуры прямого действия

Чтобы рассчитать (подобрать) терморегулятор прямого действия для конкретной теплотехнической системы, следует подготовить (знать) следующие технические параметры:

• Диапазон рабочих температур, поддерживаемых терморегулятором, град. С.
• Максимально допустимая температура рабочей среды в нагнетательной магистрали, град. С.
• Требуемый максимальный расход теплоносителя через клапан регулятора, м³/ч.
• Давление в нагнетательной магистрали, МПа.
• Гидравлическое сопротивление (потери давления) в регулируемом контуре, без учета гидравлического сопротивления клапана регулятора, МПа.
• Параметры присоединения патрубков клапана к трубопроводной системе (проходной диаметр DN, резьбовое, фланцевое соединение).

Регуляторы температуры в ассортименте компании OPEKS Energysystems

Специализируясь на производстве качественного теплообменного оборудования различного технологического назначения, компания ОПЭКС Энергосистемы стремиться ее предлагать максимально в комплексе со всей необходимой арматурой и аппаратурой теплотехнической обвязки.

В сегменте терморегуляторов наша компания предлагает преимущественно регуляторы температуры прямого действия, применение которых с технологическими теплообменными аппаратами, работающими в стабильных тепловых режимах, является наиболее оптимальным. В нашем ассортименте представлены только самые качественные терморегуляторы, производства мировых (японская компания Yoshitake, датская компания Danfoss) и европейских (компания Clorius, тоже из Дании) лидеров рынка теплотехнической аппаратуры и арматуры, В нашем предложении можно подобрать терморегуляторы для следующих эксплуатационных условий:

• для работы с горячей водой, насыщенным и острым паром, водно-гликолевыми смесями, другими рабочими средами;
• изготовленные из высококачественных коррозионностойких материалов: чугуна, нержавеющей стали, латуни, бронзы;
• для работы в условиях высоких давлений (до 40 МПа) и температур (до 350 град.С);
• с различной пропускной способностью и присоединительными размерами.