Automatyczna kryza

Artyku³ sponsorowany
Automatyczna kryza – uniwersalny regulator
przep³ywu dla instalacji ciep³owniczych,
grzewczych i ch³odniczych
Automatic orifice – the universal control unit for district heating,
heating and cooling systems
PRZEMYS£AW K£OSIAK
Czym jest automatyczna kryza
Regulatory przep³ywu stosowane w instalacjach ciep³owniczych
i grzewczych mo¿na podzieliæ na statyczne, czyli takie jak kryzy i zawory z nastawami wykonywanymi rêcznie oraz automatyczne. Regulatory statyczne nie we wszystkich uk³adach dobrze spe³niaj¹ swoj¹
rolê, gdy¿ maj¹ istotny mankament, jakim jest zale¿noœæ strumienia
medium od ciœnienia ró¿nicowego, a w konsekwencji nie pozwalaj¹
na ograniczenie przep³ywu do wartoœci obliczeniowej. Automatyczne
regulatory przep³ywu maj¹ za zadanie utrzymywaæ strumieñ medium
na wybranym poziomie, niezale¿nie od pojawiaj¹cych siê wahañ ciœnienia, dlatego lepiej równowa¿¹ rozmaite instalacje.
Ze wzglêdu na ró¿ne parametry pracy uk³adów ciep³owniczych oraz
grzewczych produkowane urz¹dzenia regulacyjne przeznaczone s¹
wy³¹cznie dla ciep³ownictwa albo ogrzewnictwa. Obecnie Firma Frese
armatur A/S wprowadza na rynek automatyczny regulator przep³ywu
nowej generacji, jest nim opatentowana w 2002 roku automatyczna
kryza, FRESE ALPHA CARDRIDGE, która posiada zastosowanie w obu
rodzajach instalacji.
Flow controllers used in district heating and heating systems may
be divided into static, which includes orifices and valves with
settings manually or automatically done. Static controllers not in
all systems fulfil their part, because they have significant defect,
which is the dependence of medium flow on differential pressure
and in consequence they not allow to reduce the flow to the
analytical value. Automatic controllers have to keep the medium
flow on chosen level, independently on appearing pressure
fluctuations, and that is why they are much better in
counterbalancing the systems. Because of different working
parameters for district heating and heating systems produced
controlling devices are assigned only for district heating or heating
systems. Currently company Frese producing fittings A/S is
introducing the automatic flow controller of new generation,
which is the patented in year 2002 automatic orifice, FRESE
ALPHA CARDRIDGE, which can be applied in both types of
systems.
Przemys³aw K³osiak – DANPO Poznañ
46
9/2003
FRESE ALPHA CARTRIDGE jest podzespo³em regulacyjnym przeznaczonym do
monta¿u w korpusach regulatorów przep³ywu. Sk³ada siê z kryzy oraz wk³adki regulacyjnej (Rys. 1.). Automatyczn¹ regulacjê przep³ywu uzyskuje siê po umieszczeniu kryzy w ruchomej, czo³owej czêœci
wk³adki regulacyjnej. Element ten pod
wp³ywem ciœnienia przep³ywaj¹cej cieczy
oraz w wyniku oddzia³ywania znajduj¹cej
siê we wk³adce sprê¿yny, porusza siê osiowo wzglêdem nieruchomego korpusu
wk³adki, przys³aniaj¹c lub ods³aniaj¹c
znajduj¹ce siê w dolnej czêœci otwory. Strumieñ medium przep³ywaj¹cy przez kryzê,
a nastêpnie otwory, których pole przekroju
dostosowywane jest do bie¿¹cych warunków hydraulicznych, pozostaje niezmienny
(Rys. 2.). Kryza s³u¿y do nastawienia wielkoœci strumienia medium, podczas gdy zadaniem pozosta³ych elementów wk³adki
regulacyjnej jest utrzymanie przep³ywu na
wybranym poziomie, niezale¿nie od fluktuacji ciœnienia wystêpuj¹cego w instalacji.
Zalety regulatorów przep³ywu wyposa¿onych w automatyczne kryzy:
z Nie ma potrzeby zachowywania
okreœlonych odcinków prostych przewodów za i przed regulatorami.
z Zbêdna jest czasoch³onna regulacja
uk³adu – Frese ALPHA CARTRIDGE
automatycznie dostosowuj¹ siê do
warunków hydraulicznych panuj¹cych w instalacji.
z Konstrukcja regulatorów przep³ywu
Frese oparta o wk³adki regulacyjne
u³atwia p³ukanie instalacji.
z Bez wzglêdu na zmiany ciœnienia wystêpuj¹ce w uk³adzie Frese ALPHA
CARTRIDGE na bie¿¹co utrzymuj¹
zadany przep³yw.
z Regulatory posiadaj¹ króæce do z³¹czek pomiaru ciœnienia lub zaworu
spustowego.
z Dostêpna jest szeroka gama z³¹czek
u³atwiaj¹cych monta¿ regulatorów
w instalacji.
+
KRYZA
wk³adki regulacyjnej), natomiast gdy ∆p
maleje, wspó³czynnik przep³ywu Kv wzrasta (otwory we wk³adce s¹ ods³aniane).
W konsekwencji takiej pracy przep³yw nie
ulega ¿adnym zmianom (Rys. 3).
=
WK£ADKA REGULACYJNA
AUTOMATYCZNA KRYZA
Rys. 1.
Przekrój
automatycznej kryzy
Rys. 3.
Rys. 2.
z
Typoszereg Frese ALPHA obejmuje regulatory o œrednicach od DN 15 do
DN 350 (wiêksze regulatory – do DN
800 – dostêpne s¹ na specjalne zamówienie).
Automatyczna regulacja
przep³ywu
Podstawowym wzorem pozwalaj¹cym
na w³aœciwe dobranie armatury
––– regulacyjnej jest zale¿noœæ: V = √ ∆p · Kv. Wynika z niej, ¿e strumieñ objêtoœci V czynnika przep³ywaj¹cego przez element regulacyjny, zale¿y od ciœnienia ró¿nicowego ∆p
i wspó³czynnika przep³ywu Kv. Jeœli w instalacji zastosowane zostan¹ zwyk³e kryzy lub
zawory statyczne, to mo¿liwy do zaobserwowania jest fakt, i¿ wzrost ciœnienia ró¿nicowego ∆p przy sta³ej, w tego typu armaturze, wartoœci wspó³czynnika Kv, musi doprowadziæ do zwiêkszenie strumienia medium V (Rys. 2). Z³y dobór nastaw zaworów statycznych i zmieniaj¹ce siê warunki
hydrauliczne w instalacji musz¹ zatem
skutkowaæ niew³aœciw¹ dystrybucj¹ medium, czyli brakiem wymaganego przep³ywu do jednej grupy odbiorników oraz zbyt
du¿ym strumieniem, p³yn¹cym do innej
grupy odbiorników znajduj¹cych siê w tym
samym uk³adzie.
Konstruuj¹c automatyczn¹ kryzê, FRESE ALPHA CARTRIDGE, wytyczono dwa
podstawowe cele. Przede wszystkim regulator powinien utrzymywaæ przep³yw na
sta³ym poziomie, niezale¿nie od zmian ci-
œnienia wystêpuj¹cych w instalacji, a jednoczeœnie nie dopuszczaæ do przekroczenia przep³ywu obliczeniowego. W zwi¹zku
z tym, dzia³anie automatycznej kryzy polega na dostosowaniu wartoœci Kv do bie¿¹cych warunków hydraulicznych. Wzrost ciœnienia ró¿nicowego ∆p kompensowany
jest poprzez zmniejszenie wartoœci Kv
(przys³oniêcie otworów w dolnej czêœci
FRESE ALPHA CARTRIDGE (Rys. 2.)
w pocz¹tkowym zakresie pracy funkcjonuje tak samo jak zwyk³a kryza, jednak od
momentu uzyskania 100% zak³adanego
przep³ywu, a jednoczeœnie minimalnego
wymaganego ciœnienia ró¿nicowego na
wk³adce regulacyjnej, charakterystyka automatycznej kryzy staje siê równoleg³a do
osi ciœnienia ró¿nicowego. Od tego momentu rozpoczyna siê (obejmuj¹cy wartoœci od 7 do 600 kPa) zakres dynamicznej
pracy wk³adki regulacyjnej utrzymuj¹cej
przep³yw na sta³ym poziomie.
Monta¿
Wk³adki regulacyjne produkowane s¹
obecnie w czterech wielkoœciach: typ 1, 3,
Automatyczna kryza w regulatorze
FRESE ALPHA DN 20
Automatyczne kryzy (19 sztuk) w regulatorze FRESE
ALPHA DN 350
Automatyczna kryza w regulatorze FRESE LUNA DN 32
z si³ownikiem steruj¹cym zaworem odcinaj¹cym
Automatyczna kryza w regulatorze
FRESE ABV DN15/20/25
Rys. 4.
9/2003
47
5 i 6. FRESE ALPHA CARTRIDGE typu
1 pozwala na regulacjê przep³ywu w zakresie od 54 do 1649 l/h, typu 3 od 677
do 9 410 l/h, typu 5 od 3 820 do 36
400 l/h, natomiast typu 6 od 20 390 l/h
do 38 800 l/h. Automatyczna kryza nie
jest przeznaczona do samodzielnego
funkcjonowania w instalacji, umieszczana jest wiêc w korpusach regulatorów
przep³ywu typu Frese ALPHA, EVA, LUNA,
AB i innych (Rys. 4.) W regulatorach
DN15-DN80 mo¿na zamontowaæ jedn¹
wk³adkê regulacyjn¹, natomiast w korpusach regulatorów ¿eliwnych DN100DN350 od dwóch do dziewiêtnastu
sztuk. Tak skompletowane regulatory pozwalaj¹ na utrzymanie przep³ywu na sta³ym poziomie w zakresie od 54 do ponad
700 000 l/h.
Nastawianie wielkoœci
strumienia medium
Rys. 6.
ALPHA: A) DN 50 z wk³adk¹ regulacyjn¹
49-55179 daj¹c¹ przep³yw 3820 l/h, B)
DN 50 z wk³adk¹ regulacyjn¹ 49-55194
daj¹c¹ przep³yw 4200 l/h, C) DN 65
z wk³adk¹ regulacyjn¹ 49-55227 daj¹c¹
przep³yw 5700 l/h, D) DN 150 do monta¿u miêdzy ko³nierzami z czterema wk³adkami regulacyjnymi: 2 x 49-55260 i 2 x
49-55269, pozwalaj¹cymi na uzyskanie
³¹cznego przep³ywu 33595 dm3/h, przy
ciœnieniu ró¿nicowym 16 kPa (Tablica 1).
Tablica 1
Kryza mocowana jest w taki sposób
we wk³adce regulacyjnej, by ka¿dy u¿ytkownik pragn¹cy zmieniæ przep³yw móg³
j¹ wymontowaæ (rys. 5). W tym celu wystarczy œcisn¹æ koñcówki pierœcienia
Rys. 5.
sprê¿ystego i wyj¹æ go z rowka ustalaj¹cego. Nastêpnie kryzê mo¿na usun¹æ
i zast¹piæ inn¹ (na podstawie tablic doboru kryz Frese), pozwalaj¹c¹ na uzyskanie wymaganego przep³ywu. Po osadzeniu nowej kryzy ponownie zak³ada siê
pierœcieñ sprê¿ysty.
Regulacja sieci ciep³owniczych
Projektowanie instalacji, w której maj¹
byæ zastosowane automatyczne kryzy jest
niezmiernie proste. Mo¿na to przeœledziæ
na przyk³adzie miêdzyblokowej sieci ciep³owniczej niskoparametrowej, któr¹ nale¿y wyregulowaæ tak, aby do instalacji centralnego ogrzewania w ka¿dym budynku
dostarczyæ wymagan¹ iloœæ czynnika
grzewczego (Rys. 6). Przep³yw obliczeniowy do instalacji c. o. poszczególnych budynków jest nastêpuj¹cy: A) 3800 l/h, B)
4200 l/h, C) 5700 l/h, D) 33600 l/h. Na
przy³¹czach sieci c. o. do budynków nale¿y za³o¿yæ nastêpuj¹ce regulatory Frese
48
FRESE ALPHA CARTRIDGE TYP 5
Numer katalogowy
Przep³yw [l/s]
Min. DP [kPa]
49-55179
1.061
13
…
…
…
49-55194
1.167
13
…
…
…
49-55227
1.583
14
…
…
…
49-55260
2.194
15
49-55269
2.472
16
…
…
…
Istotn¹ zalet¹ tego rozwi¹zania jest to,
¿e we wszystkich regulatorach znajduj¹ siê
jednakowe wk³adki regulacyjne typu 5,
a jedynie zainstalowane w nich kryzy maj¹
ró¿ne œrednice. Obliczenia hydrauliczne
sieci c. o. ograniczaj¹ siê w tym przypadku wy³¹cznie do wyznaczenia spadku ciœnienia na samych przewodach. Nastêpnie do uzyskanego wyniku dodaje siê wymagane ciœnienie ró¿nicowe na regulatorze Frese ALPHA znajduj¹cym siê w hydraulicznie najniekorzystniejszym obiegu.
Przy za³o¿eniu, ¿e jest to regulator w budynku D, ciœnienie ró¿nicowe jest równe
16 kPa (wk³adka regulacyjna typ 5 nr 4955269). Jeœli straty ciœnienia na przewodach sieci c. o. s¹ równe 10 kPa, to ca³kowita strata ciœnienia wynosi 26 kPa.
Zbêdne s¹ ¿mudne obliczenia maj¹ce na celu dobór zwyk³ych kryz d³awi¹cych lub nastaw zaworów statycznych. Armatura tego typu nie zapewni utrzymania
wymaganego przep³ywu obliczeniowego,
jeœli instalacje c. o. w budynkach zasilanych z regulowanej sieci bêd¹ wyposa¿one w termostatyczne zawory grzejnikowe
wywo³uj¹ce zmiany ciœnienia w uk³adzie.
Po uzyskaniu przep³ywów obliczeniowych do instalacji grzewczych budynków
po³o¿onych najbli¿ej wêz³a grupowego
9/2003
lub kot³owni, nastêpuje wzrost oporów
przep³ywu na regulatorach FRESE ALPHA
zamontowanych na przy³¹czach sieci
c.o., a przez to skierowanie wody do kolejnych sekcji uk³adu, czyli pozosta³ych
budynków. W rezultacie we wszystkich instalacjach centralnego ogrzewania poszczególnych budynków, zasilanych nawet z rozleg³ych sieci, zapewniony jest wymagany strumieñ wody, niezbêdny dla
dostarczenia zamówionej mocy cieplnej.
Regulacja wêz³ów ciep³owniczych
Regulator FRESE ALPHA wyposa¿ony
w automatyczn¹ kryzê i zastosowany
w wêŸle ciep³owniczym zapewnia w³aœciwy strumieñ wody do wymienników ciep³a
(Rys. 7). Ponadto, jeœli odbiorca zamówi
okreœlon¹ moc ciepln¹, automatyczna
kryza uniemo¿liwi jej przekroczenie.
W wêŸle ciep³owniczym mo¿na równie¿
zastosowaæ FRESE LUNA, ³¹cz¹cy cechy
automatycznego regulatora przep³ywu
Rys. 7.
i zaworu dwudrogowego. Rozwi¹zanie takie nie tylko pozwala na automatyczne
ograniczenie przep³ywu do wartoœci obliczeniowej, ale tak¿e umo¿liwia regulacjê
temperatury wody w obiegu wtórnym poprzez pracê si³ownika elektrycznego steruj¹cego zaworem dwudrogowym (Rys. 4).
Zabezpieczenie liczników ciep³a
Oprócz regulacji przep³ywu automatyczna kryza spe³nia dodatkowo funkcjê
elementu zabezpieczaj¹cego liczniki ciep³a (Rys. 7). Urz¹dzenia te s¹ wra¿liwe na
wystêpowanie przep³ywów wiêkszych od
nominalnych i w takich sytuacjach ich
wskazania mog¹ byæ obci¹¿one wiêkszym b³êdem pomiarowym. Zastosowanie regulatora ograniczaj¹cego przep³yw
do wartoœci obliczeniowej ustrze¿e eksploatatorów uk³adów ciep³owniczych
przed koniecznoœci¹ szacunkowego
okreœlania zu¿ycia ciep³a w okresie kiedy
wahania ciœnienia mog³yby spowodowaæ
niedopuszczalny wzrost przep³ywu.
Klimatyzacja i ch³odnictwo
Automatyczne kryzy znajduj¹ zastosowanie w instalacjach, w których jako medium wykorzystuje siê glikole, czyli
w ch³odnictwie i klimatyzacji. Zakres ciœnieñ ró¿nicowych przy których FRESE ALPHA CARTRIDGE spe³nia swoj¹ funkcjê
jest na tyle szeroki, ¿e zawsze pozwoli na
w³aœciwe zrównowa¿enie ka¿dej instalacji, przy znacznie mniejszej liczbie regulatorów w porównaniu z uk³adami wyposa¿onymi w armaturê statyczn¹ – regulatory zaopatrzone w FRESE ALPHA CARTRIDGE montuje siê wy³¹cznie przy odbiornikach. Nale¿y zwróciæ uwagê, ¿e
czêsto nie jest to mo¿liwe przy zastosowaniu regulatorów przeznaczonych dla instalacji grzewczych, gdy¿ rozwi¹zania
konstrukcyjne takiej armatury dopuszczaj¹ ciœnienie ró¿nicowe oscyluj¹ce wokó³
wartoœci 100 kPa. Zawory te, zw³aszcza
w rozleg³ych uk³adach, nie spe³ni¹ powierzonych im funkcji.
Zalety
Konstrukcja FRESE ALPHA sprawia,
¿e regulator jest ca³kowicie zabezpieczony przed manipulacj¹ ze strony niepowo³anych osób – zmiana nastawy
przep³ywu odbywa siê poprzez wymianê
kryzy, a nie przestawienie pozycji pokrêt³a nastawczego. Aktualny strumieñ objêtoœci jest mo¿liwy do zweryfikowania
dziêki z³¹czkom pomiaru ciœnienia. P³ukanie instalacji jest niezmiernie proste
po wyjêciu automatycznej kryzy z korpusu regulatora. Urz¹dzenie dostêpne jest
w wielkoœciach od DN15 do DN350,
a na specjalne zamówienia nawet
DN800. Ponadto prosta budowa za-
Instytut Ogrzewnictwa i Wentylacji
ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa
termin: 17-19 listopada 2003 r.
miejsce: Nałęczów, CSW „Energetyk”
organizatorzy: Polskie Towarzystwo Elektrociepłowni Zawodowych,
Elektrociepłownia Lublin-Wrotków Sp. z o. o.,
Lubelskie Przedsiębiorstwo Enegetyki Cieplnej Sp. z o. o.,
Redakcja czasopisma „Rynek Energii”
VII Ogólnopolska Konferencja
20,21 listopada, Warszawa
Wszystkich zainteresowanych tematyką
najbliższej konferencji
jak i dorobkiem wcześniejszych edycji
zapraszamy do odwiedzenia
strony internetowej
www.iow.is.pw.edu.pl/iaq
Organizatorzy konferencji
prof. dr hab. inż. Teresa Jędrzejewska – Ścibak
e-mail: [email protected]
tel. 22 6607428
dr inż. Jerzy Sowa
e-mail: [email protected]
tel. 22 6605279, fax: 22 8252992
Producent: Frese armatur A/S
Dystrybutor: DANPO
ul. Ch³apowskiego 19, 61-503 Poznañ
tel. (061) 8356 716
tel. /fax (061) 8356 717
danpo@danpo. pl • www. danpo. pl
IX Konferencja Naukowo-Techniczna
,,Rynek Ciepła – REC 2003”
Politechnika Warszawska
"Problemy jakości
powietrza
wewnętrznego
w Polsce"
pewnia d³ug¹ i bezawaryjn¹ eksploatacjê oraz bardzo atrakcyjn¹ cenê.
FRESE ALPHA CARDRIDGE stanowi
bez w¹tpienia regulator zupe³nie nowej
generacji, zmieniaj¹cy zasady projektowania i wykonawstwa. Ma zatem szansê
staæ siê podstawowym elementem regulacyjnym tam, gdzie do tej pory stosowane
by³y du¿o mniej doskona³e rozwi¹zania.
Obrady dotyczyć będą następujących zagadnień:
spółdzielnie mieszkaniowe jako podmioty na rynku ciepła i innych mediów,
sposoby pomiaru, rozliczania i oszczędności zużycia ciepła,
skojarzone wytwarzanie ciepła i wykorzystanie źródeł odnawialnych na lokalnym rynku energii,
 rola samorządów lokalnych w zarządzaniu i prywatyzacji przedsiębiorstw ciepłowniczych,
 urzędowa regulacja w obrocie ciepłem,
 pozyskiwanie środków finansowych z UE na projekty rozwojowe w ciepłownictwie,
 znaczenie marki wykonywanych usług przez ciepłownicze spółki dystrybucyjne
w warunkach rynkowych,
 konkurencja producentów ciepła na lokalnym rynku energii.



Zgłoszenia:
Referatów
Pełny tekst referatu, przygotowanego zgodnie ze wskazówkami redakcyjnymi, które każdy z Autorów otrzymał po zgłoszeniu referatu na
Konferencję, należy przesłać do 20 września br. na adres redakcji „Rynek Energii”. Referaty przesłane w oznaczonym terminie będą wydrukowane w czasopiśmie „Rynek Energii” nr 5. Jednocześnie informujemy, że publikacje zawarte w czasopiśmie „Rynek Energii” otrzymują
2 punkty w punktacji Komitetu Badań Naukowych.
Uczestników Zgłoszenia udziału w Konferencji oraz karty uczestnictwa należy przesłać do dnia 20 września 2003 r. na adres redakcji „Rynek Energii”. Po
tym terminie prosimy najpierw skontaktować się z redakcją.
Firm
Firmy, które chciałyby sponsorować konferencję, zamówić reklamę
oraz wystąpić podczas konferencji z prezentacją, a także wziąć udział
w wystawie, prosimy o skontaktowanie się z redakcją „Rynek Energii”
w celu ustalenia warunków i planu współpracy.
Adres do korespondencji:
Redakcja „Rynek Energii”, ul. Bieszczadzka 6, 20-722 Lublin
tel. /fax: (0-81) 526 84 18, e-mail: [email protected], http: //www.kaprint.lublin.pl
9/2003
49