Решения

Системы управления и контроля, НКУ

Существуют 8 основных схем управления, которые выбираются в зависимости от типа обогреваемого объекта (одиночные трубопроводы, сеть разветвленных трубопроводов, резервуар и т.д.) и в зависимости от характера обогрева — защита от замерзания или поддержание заданной температуры.

Защита от замерзания (поддержание +5 °С), одиночная труба или несколько одиночных труб

В такой системе рекомендуется управлять обогревом, контролируя температуру каждого обогреваемого трубопровода (рис. 1). В отдельных случаях допускается управлять обогревом, контролируя только температуру окружающей среды (отключение обогрева при температуре окружающей среды выше температуры продукта, например, при поддержании на трубопроводе с водой температуры +5 °С отключение обогрева происходит при температуре окружающей среды +5 °С (или от +5 до +10 °С). 

Рисунок 1

reshenie12.jpg

В любом случае, для каждого трубопровода желателен контроль снижения температуры ниже допустимой с выводом аварийной сигнализации местной и/или дистанционной. Для водоводов это условие является обязательным (рис. 2).

При необходимости, если есть жесткое ограничение по превышению максимальной технологической температуры, допускается установка на каждый обогреваемый трубопровод дополнительного регулятора (или канала многоканального регулятора) для контроля перегрева поверхности трубопровода с выводом аварийной сигнализации местной и/или дистанционной.

Возможно выполнить систему обогрева водовода без системы управления, но такое решение является экономически не целесообразным ввиду больших затрат на электроэнергию. К тому же, в летнее время водоводы при такой системе обогрева могут приобретать температуру поверхности гораздо выше максимально допустимой температуры, если не произвести ручное отключение системы обогрева.

Рисунок 2

reshenie13.jpg

Защита от замерзания (поддержание +5 °С), разветвленная сеть труб

В подобной системе рекомендуется управлять обогревом, контролируя температуру только окружающей среды (рис. 3), так как выбор точки для установки датчика температуры поверхности трубопровода бывает сильно затруднен, а иногда — просто невозможен ввиду того, что на различных участках разветвленной сети трубопроводов могут быть различные температурные условия. В каких-то линиях продукт может двигаться, какие-то участки могут быть застойными. Из этого следует, что если поставить датчик температуры на трубопровод, в котором в данный момент продукт движется, то система обогрева (при условии, что расход достаточно большой, и температура продукта находится ниже минимальной уставки регулятора (например, минимальная уставка регулятора +5 °С, температура продукта +4 °С)) вообще не будет отключаться, при этом на застойных участках будет наблюдаться перегрев. И, наоборот, если поставить датчик на застойный участок, то при нагреве этого участка до температуры максимальной уставки регулятора обогрев отключится по этому датчику на всех участках, в том числе и на участках, которые в данный момент будут требовать обогрева. Рекомендуемые регуляторы для таких систем обогрева — это регуляторы с датчиком температуры среды.

Рисунок 3

reshenie14.jpg

При необходимости, если есть жесткое ограничение по превышению максимальной технологической температуры, допускается установка на каждый технологический участок обогреваемых трубопроводов дополнительного регулятора (или канала регулятора — для многоканального регулятора) для контроля перегрева поверхности трубопровода с выводом аварийной сигнализации местной и/или дистанционной (рис. 4.).

Также возможно выполнить систему обогрева разветвленных водоводов без системы управления, но, как уже говорилось, такое решение является экономически не целесообразным ввиду больших затрат на электроэнергию. К тому же, в летнее время водоводы при такой системе обогрева могут приобретать температуру поверхности гораздо выше максимально допустимой температуры, если не произвести ручное отключение системы обогрева.

Поддержание температуры до +60 °С при жестком ограничении максимальной технологической температуры, одиночная труба или несколько одиночных труб

Рисунок 4

reshenie15.jpg

В этой системе рекомендуется управлять обогревом, контролируя температуру каждого обогреваемого трубопровода. В любом случае, для каждого трубопровода желателен контроль снижения температуры ниже допустимой с выводом аварийной сигнализации местной и/или дистанционной.

Кроме того, необходим контроль превышения максимальной технологической температуры, что реализуется установкой на каждый обогреваемый трубопровод дополнительного регулятора (или канала многоканального регулятора) для контроля перегрева поверхности трубопровода с выводом аварийной сигнализации местной и/или дистанционной (рис. 5).

Используемые регуляторы должны иметь хорошую точность измерений, если в соответствии с требованиями технического задания на проектирование системы электрообогрева максимально допустимая температура отличается от поддерживаемой всего на 3-5 °С.

Рисунок 5

reshenie16.jpg

Поддержание температуры до +60 °С при жестком ограничении максимальной технологической температуры, разветвленная сеть труб

В данной системе рекомендуется управлять обогревом, контролируя температуру каждого участка обогреваемого трубопровода. Даже если обогреваемые трубопроводы имеют один наружный диаметр, на них уложена теплоизоляция одного и того же типа, температура поддержания одна и та же для разных трубопроводов, управление такой системой обогрева по одному датчику температуры недопустимо. Это связано с тем, что расчетные значения температур и фактические могут не совпадать, что, в свою очередь, может привести к  недогреву или перегреву отдельных участков обогреваемых трубопроводов. В каких-то линиях продукт может двигаться, какие-то участки могут быть застойными. Если поставить датчик температуры обогреваемого трубопровода на трубопровод, в котором в данный момент продукт движется, то система обогрева после включения вообще не будет отключаться, при этом на застойных участках будет наблюдаться перегрев. И, наоборот, если поставить датчик на застойный участок, то при нагреве этого участка до температуры максимальной уставки регулятора, обогрев отключится по этому датчику на всех участках, в том числе и на участках, которые в данный момент будут требовать обогрева.

Рекомендуемые регуляторы для таких систем обогрева — это регуляторы с датчиком температуры окружающей среды.

При необходимости, если есть жесткое ограничение по превышению максимальной технологической температуры, допускается установка на каждый технологический участок обогреваемых трубопроводов дополнительного регулятора (или канала регулятора — для многоканального регулятора) для контроля перегрева поверхности трубопровода с выводом аварийной сигнализации местной и/или дистанционной.

Поддержание температуры свыше +60 °С при жестком ограничении максимальной технологической температуры, одиночная труба или несколько одиночных труб

В такой системе рекомендуется управлять системой обогрева так, как это изложено в «Поддержание температуры до +60 °С при жестком ограничении максимальной технологической температуры, одиночная труба или несколько одиночных труб». При этом надо обратить внимание на выбор датчика температуры — он должен обеспечивать измерение температур в соответствии с техническим заданием на проектирование. Например, если требуется измерять температуру +250 °С, для такой системы обогрева нельзя использовать медный терморезистор с максимальной температурой измерений +150 °С. Для такого объекта надо использовать датчик температуры, верхний предел измерений которого не менее чем +300 °С, например, платиновый терморезистор.

Поддержание температуры свыше +60 °С при жестком ограничении максимальной технологической температуры, разветвленная сеть труб

Рисунок 6

reshenie17.jpg

В такой системе рекомендуется управлять системой обогрева так, как это изложено в «Поддержание температуры до +60°С при жестком ограничении максимальной технологической температуры, разветвленная сеть труб». При этом надо обратить внимание на выбор датчика температуры — он должен обеспечивать измерение температур в соответствии с техническим заданием на проектирование. Например, если требуется измерять температуру +250°С, для такой системы обогрева нельзя использовать медный терморезистор с максимальной температурой измерений +150°С. В этом случае надо использовать датчик температуры, верхний предел измерений которого не менее чем +300°С, например, платиновый терморезистор.

Обогрев резервуаров

Обогревом каждого резервуара, если их несколько, необходимо управлять раздельно, контролируя температуру стенки резервуара (рис. 6). Также, желательно осуществлять контроль повышения температуры стенки резервуара выше предельно допустимой температуры, особенно в том случае, когда уровень жидкости в резервуаре непостоянен, и особенно важен контроль снижения температуры стенки резервуара ниже предельно допустимого уровня.

Обогрев подземных трубопроводов и резервуаров

Особенностью управления обогревом подземных трубопроводов и резервуаров является то, что управлять системой обогрева по температуре окружающей среды (в данном случае-грунта) невозможно, так как изменения температуры грунта происходят медленно и весьма незначительны по сравнению с изменениями температуры окружающего воздуха над поверхностью грунта. По этой причине, контроль поверхности обогреваемого трубопровода или резервуара необходим. Кроме того, при установке датчиков на подземные объекты необходимо закладывать резервные датчики, так как при выходе из строя датчика при эксплуатации системы обогрева и при отсутствии резервного датчика, замена неисправного датчика может быть затруднена, а в некоторых случаях невозможна.