Термомайзери – автоматичні регулятори температури. Системи автоматичного регулювання температури

За принципом регулювання усі системи автоматичного регулюванняподіляються на чотири класи.

1. Система автоматичної стабілізації - система, в якій регулятор підтримує постійним задане значення параметра, що регулюється.

2. Система програмного регулювання - система, що забезпечує зміну регульованого параметра за заздалегідь заданим законом (у часі).

3. Слідкуюча система - система, що забезпечує зміну регульованого параметра залежно від будь-якої іншої величини.

4. Система екстремального регулювання - система, в якій регулятор підтримує оптимальне для умов, що змінюються, значення регульованої величини.

Для регулювання температурного режиму електронагрівальних установок застосовуються переважно системи двох перших класів.

Системи автоматичного регулювання температури за діяльністю можна розділити на дві групи: переривчастого та безперервного регулювання.

Автоматичні регулятори по функціональним особливостямрозділені на п'ять типів: позиційні (релейні), пропорційні (статичні), інтегральні (астатичні), ізодромні (пропорційно-інтегральні), ізодромні з попередженням та з першою похідною.

Позиційні регулятори ставляться до переривчастих САР, інші типи регуляторів - до САР безперервної дії. Нижче розглянуто основні особливості позиційних, пропорційних, інтегральних та ізодромних регуляторів, що мають найбільше застосуванняу системах автоматичного регулювання температури.

(рис. 1) складається з об'єкта регулювання 1, датчика температури 2, програмного пристрою або задатчика рівня температури 4, регулятора 5 та виконавчого пристрою 8. У багатьох випадках між датчиком та програмним пристроєм ставиться первинний підсилювач 3, а між регулятором та виконавчим пристроєм - вторинний підсилювач 6. Додатковий датчик 7 застосовується у ізодромних системах регулювання.

Мал. 1. Функціональна схема автоматичного регулювання температури

Позиційні (релейні) регулятори температури

Позиційними називають такі регулятори, у яких регулюючий орган може займати два або три певні положення. В електронагрівальних установках застосовуються дво- та трипозиційні регулятори. Вони прості та надійні в експлуатації.

На рис. 2 показано принципову схему двопозиційного регулювання температури повітря.

Мал. 2. Принципова схемадвопозиційного регулювання температури повітря: 1 – об'єкт регулювання, 2 – вимірювальний міст, 3 – поляризоване реле, 4 – обмотки збудження електродвигуна, 5 – якір електродвигуна, 6 – редуктор, 7 – калориф.

Для контролю температури в об'єкті регулювання служить термоопір ТЗ, включене в одне з плечей вимірювального моста 2. Величини опорів моста підбираються таким чином, щоб при заданій температурі міст був урівноважений, тобто напруга в діагоналі моста дорівнювала нулю. При підвищенні температури поляризоване реле 3, включене в діагональ вимірювального моста, включає одну з обмоток електродвигуна 4 постійного струму, який за допомогою редуктора 6 закриває повітряний клапан 7. При зниженні температури повітряний клапан повністю відкривається.

При двопозиційному регулюванні температури кількість тепла, що подається, може встановлюватися тільки на двох рівнях - максимальному і мінімальному. Максимальна кількість тепла має бути більшою за необхідну для підтримки заданої регульованої температури, а мінімальна - менше. В цьому випадку температура повітря коливається біля заданого значення, тобто встановлюється так званий автоколивальний режим(Рис. 3, а).

Лінії, відповідні температурам τ н і τ, визначають нижню і верхню межі зони нечутливості. Коли температура регульованого об'єкта, зменшуючись, досягає значення н кількість подається тепла миттєво збільшується і температура об'єкта починає зростати. Досягши значення τ, регулятор зменшує подачу тепла, і температура знижується.

Мал. 3. Тимчасова характеристика двопозиційного регулювання (а) та статична характеристика двопозиційного регулятора (б).

Швидкість підвищення та зниження температури залежить від властивостей об'єкта регулювання та від його тимчасової характеристики (кривої розгону). Коливання температури не виходять за межі зони нечутливості, якщо зміни подачі тепла одразу викликають зміни температури, тобто якщо відсутня запізнення регульованого об'єкта.

Зі зменшенням зони нечутливості амплітуда коливань температури зменшується аж до нуля при н = τ в. Однак для цього потрібно, щоб подача тепла змінювалася з дуже великою частотою, що практично здійснити надзвичайно важко. У всіх реальних об'єктах регулювання є запізнення. Процес регулювання у них протікає приблизно так.

При зниженні температури об'єкта регулювання до значення τ н миттєво змінюється подача тепла, однак через запізнення температура продовжує знижуватися. Потім вона підвищується до значення в, при якому миттєво зменшується подача тепла. Температура продовжує ще деякий час підвищуватись, потім через зменшену подачу тепла температура знижується, і процес повторюється знову.

На рис. 3, б наведена статична характеристика двопозиційного регулятора. З неї випливає, що регулюючий вплив на об'єкт може приймати лише два значення: максимальне та мінімальне. У розглянутому прикладі максимум відповідає положенню, за якого повітряний клапан (див. рис. 2) повністю відкритий, мінімум - при закритому клапані.

Знак регулюючого впливу визначається знаком відхилення регульованої величини (температури) від заданого значення. Розмір регулюючого впливу постійна. Всі двопозиційні регулятори мають гістерезисну зону α , яка виникає через різницю струмів спрацьовування та відпускання електромагнітного реле.

Приклад використання двопозиційного регулювання температури:

Пропорційні (статичні) регулятори температури

У тих випадках, коли необхідна висока точність регулювання або коли неприпустимий автоколивальний процес, застосовують регулятори з безперервним процесом регулювання. До них відносяться пропорційні регулятори (П-регулятори), Придатні для регулювання найрізноманітніших технологічних процесів.

У тих випадках, коли необхідна висока точність регулювання або коли неприпустимий процес коливання, застосовують регулятори з безперервним процесом регулювання. До них відносяться пропорційні регулятори (П-регулятори), придатні для регулювання різноманітних технологічних процесів.

У системах автоматичного регулювання з П-регуляторами положення регулюючого органу (у) прямо пропорційно значенню регульованого параметра (х):

y=k1х,

де k1 – коефіцієнт пропорційності (коефіцієнт посилення регулятора).

Ця пропорційність має місце, доки регулюючий орган не досягне своїх крайніх положень (кінцевих вимикачів).

Швидкість переміщення регулюючого органу прямо пропорційна швидкості зміни регульованого параметра.

На рис. 4 показано принципову схему системи автоматичного регулювання температури повітря в приміщенні за допомогою пропорційного регулятора. Температура у приміщенні вимірюється термометром опору ТС, включеним у схему вимірювального моста 1.

Мал. 4. Схема пропорційного регулювання температури повітря: 1 – вимірювальний міст, 2 – об'єкт регулювання, 3 – теплообмінник, 4 – конденсаторний двигун, 5 – фазочутливий підсилювач.

При заданій температурі міст урівноважений. При відхиленні температури від заданого значення в діагоналі моста виникає напруга розбалансу, величина і знак якого залежать від величини і знака відхилення температури. Ця напруга посилюється фазочутливим підсилювачем 5, на виході якого включена обмотка двофазного конденсаторного двигуна 4 виконавчого механізму.

Виконавчий механізм переміщає регулюючий орган, змінюючи надходження теплоносія в теплообмінник 3. Одночасно з переміщенням регулюючого органу відбувається зміна опору одного з плечей вимірювального моста, в результаті змінюється температура, при якій врівноважується міст.

Таким чином, кожному положенню регулюючого органу через жорстку зворотнього зв'язкувідповідає своє рівноважне значення регульованої температури.

Для пропорційного (статичного) регулятора характерна залишкова нерівномірність регулювання.

У разі стрибкоподібного відхилення навантаження від заданого значення (у момент t1) регульований параметр прийде після закінчення деякого відрізка часу (момент t2) до нового значення (мал. 4). Однак це можливо тільки при новому положенні регулюючого органу, тобто при новому значенні параметра, що регулюється, відрізняється від заданого на величину δ .

Мал. 5. Тимчасові характеристики пропорційного регулювання

Нестача пропорційних регуляторів полягає в тому, що кожному значення параметра відповідає тільки одне певне положення регулюючого органу. Для підтримки заданого значення параметра (температури) при зміні навантаження (витрати тепла) необхідно, щоб регулюючий орган зайняв інше положення, що відповідає новим значенням навантаження. У пропорційному регуляторі цього немає, внаслідок чого виникає залишкове відхилення регульованого параметра.

Інтегральні (астатичні регулятори)

Інтегральними (астатичними)називаються такі регулятори, у яких при відхиленні параметра від заданого значення регулюючий орган переміщається більш менш повільно і весь час в одному напрямку (в межах робочого ходу) до тих пір, поки параметр знову не прийме заданого значення. Напрямок ходу регулюючого органу змінюється лише тоді, коли параметр переходить через задане значення.

В інтегральних регуляторах електричної діїзазвичай штучно створюється зона нечутливості, у межах якої зміна параметра викликає переміщень регулюючого органу.

Швидкість переміщення регулюючого органу в інтегральному регуляторі може бути постійною та змінною. Особливістю інтегрального регулятора є відсутність пропорційного зв'язку між значеннями регульованого параметра і положенням регулюючого органу.

На рис. 6 наведено принципову схему системи автоматичного регулювання температури за допомогою інтегрального регулятора. У ній на відміну від схеми пропорційного регулювання температури (див. рис. 4) немає жорсткого зворотного зв'язку.

Мал. 6. Схема інтегрального регулювання температури повітря

В інтегральному регуляторі швидкість регулюючого органу прямо пропорційна величині відхилення регульованого параметра.

Процес інтегрального регулювання температури при стрибкоподібній зміні навантаження (витрати тепла) відображено на рис. 7 за допомогою тимчасових характеристик. Як видно з графіка, параметр, що регулюється при інтегральному регулюванні повільно повертається до заданого значення.

Мал. 7. Тимчасові характеристики інтегрального регулювання

Ізодромні (пропорційно-інтегральні) регулятори

Ізодромне регулюваннямає властивості як пропорційного, і інтегрального регулювання. Швидкість переміщення регулюючого органу залежить від величини та швидкості відхилення регульованого параметра.

При відхиленні регульованого параметра від заданого значення регулювання здійснюється в такий спосіб. Спочатку регулюючий орган переміщається залежно від величини відхилення регульованого параметра, тобто має місце пропорційне регулювання. Потім регулюючий орган здійснює додаткове переміщення, яке необхідне усунення залишкової нерівномірності (інтегральне регулювання).

Ізодромну систему регулювання температури повітря (рис. 8) можна отримати заміною жорсткого зворотного зв'язку у схемі пропорційного регулювання (див. рис. 5) пружним зворотним зв'язком (від регулюючого органу до двигуна опору зворотного зв'язку). Електричний зворотний зв'язок в ізодромній системі здійснюється потенціометром і вводиться в систему регулювання через контур, що містить опір R і ємність.

Протягом перехідних процесів сигнал зворотного зв'язку разом із сигналом відхилення параметра впливає наступні елементи системи (підсилювач, електродвигун). При нерухомому регулювальному органі, в якому б положенні він не знаходився, у міру заряду конденсатора З сигнал зворотного зв'язку згасає (у режимі, що встановився, він дорівнює нулю).

Мал. 8. Схема ізодромного регулювання температури повітря

Для ізодромного регулювання характерно, що нерівномірність регулювання (відносна помилка) зі збільшенням часу зменшується, наближаючись до нуля. При цьому зворотний зв'язок не викликатиме залишкових відхилень регульованої величини.

Таким чином, ізодромне регулювання призводить до значного найкращим результатам, Чим пропорційне чи інтегральне (не кажучи вже про позиційне регулювання). Пропорційне регулювання у зв'язку з наявністю жорсткого зворотного зв'язку відбувається практично миттєво, ізодромне – уповільнено.

Програмні системи автоматичного регулювання температури

Для здійснення програмного регулювання необхідно безперервно впливати на налаштування (уставку) регулятора так, щоб величина, що регулюється, змінювалася за заздалегідь заданим законом. З цією метою вузол налаштування регулятора забезпечується програмним елементом. Цей пристрій служить для встановлення закону зміни величини, що задається.

При електронагріві виконавчий механізмСАР може впливати на включення або вимкнення секцій електро нагрівальних елементів, змінюючи тим самим температуру установки, що нагрівається відповідно до заданої програми. Програмне регулювання температури та вологості повітря широко застосовується в установках штучного клімату.

Засоби регулювання температури в окремих кімнатах

Завдяки радіаторному терморегулятору Данфосс використовується тільки необхідна кількістьенергії і температура в приміщенні постійно підтримується на необхідному рівні. Терморегулятор вимірює температуру приміщення та автоматично регулює теплоподачу.

Він дозволяє уникнути перегріву приміщень у перехідній та інші періоди року та забезпечити мінімально необхідний рівень опалення у приміщеннях з періодичним проживанням людей (захист від заморожування системи).

Коротка назва радіаторного термостатуRTD(Радіаторний Термостат Данфосс). Що таке терморегулятор радіатора?

1 - комбінація датчика температури в кімнаті та водяного клапана,

2 – самостійний регулятор тиску (працює без додаткового джерела енергії)

3 - пристрій, який постійно підтримує задану температуру.



Принцип роботи терморегулятора радіатора:

Принципом роботи є рівновага між зусиллям середовища (в даному випадку: газ) та силою натискної пружини, величина якої залежить від налаштування головки (на необхідну температуру). Таким чином, величина потоку через клапан залежить від налаштування голівки та температури зовнішнього середовищаяка сприймається датчиком.

Якщо температура підвищується, то газ розширюється і таким чином трохи закриває клапан. Якщо ж температура знижується, то газ відповідно стискається, що і призводить до відкриття клапана та доступу теплоносія до опалювальний прилад.

Використання газу надає Данфосс велика переваганад іншими виробниками: мала величина константи часу, що виражається в кращому використаннівільного тепла через швидку відповідь на зміну температури у приміщенні (час реакції).

На сьогодні лише радіаторні термостати Данфосс використовують принцип розширення та стиснення газу. Причина полягає в тому, що використання газу вимагає дуже сучасну технологіюта, відповідно, високі вимоги до якості. Проте компанія Данфосс готова йти на додаткові витрати з метою добитися високоякісної та конкурентної продукції.

Вибір термостата радіатора залежить від наступних умов:

тип датчика Ю місце розташування клапана

тип клапана Ю розмір радіатора (потреба у теплі), падіння температури на нагрівальному елементі, тип системи опалення (1- або 2-трубна система)

Чому потрібно використовувати радіаторний термостат?

1 - тому, що він дає можливість заощаджувати теплову енергію(15-20%), дозволяє використовувати вільне, "безкоштовне" тепло (сонячне випромінювання, додаткове тепло від людей та приладів), термін його окупності< 2 лет.

2 - забезпечує високий рівенькомфорту у приміщенні.

3 - забезпечує гідравлічну рівновагу - дуже важливо створити гідравлічну рівновагу опалювальної системищо означає подачу доступної теплової енергії кожному споживачеві відповідно до його потреби.

Термостатичні головки RTD (20% заощадження тепла)




Головки для радіаторних термостатів виготовляються у наступних версіях:

RTD 3100 / 3102 - стандартний датчик, вбудований або дистанційний, ряд температур 6-26 ° С, обмеження та фіксація налаштування температури.

RTD 3120 - датчик із захистом від стороннього втручання, вбудований, ряд температур 6 - 26° С, захист від замерзання.

RTD 3150/3152 - датчик з обмеженням максимуму температури, вбудований або дистанційний, ряд температур 6 - 21° С, захист від замерзання, фіксація налаштування температури.

ряд RTD 3160 - елемент дистанційного керування, капілярна трубка довжина 2/5/8 м, максимальна температура 28° С з обмеженням та фіксацією налаштування температури (для радіаторів та конвекторів, недоступних для користувача).

Дистанційний датчик необхідно використовувати у випадку, якщо на вбудований датчик впливатиме протяг або він захований за портьєрами або декоративними ґратами.

Кріплення термостатичної головки на клапані легко виконується за допомогою накидної гайки. Головка може бути захищена від несанкціонованого зняття за допомогою гвинта (замовляється окремо як додатковий аксесуар).


Клапани RTD-N та RTD-G

Коли Данфосс почав просування на ринки за межами Західної Європи, то фахівцями компанії були проведені численні аналізи якості води в різних країнах. В результаті цього досвіду стало зрозуміло, що в системах опалення деяких країн часто зустрічається низька якість води. У зв'язку з цим було розроблено нову серію клапанів для ринків. Східної Європи- Серія RTD.

Матеріали, що використовуються в RTD, залишаються особливо стійкими при низькій якості використовуваної води (порівняно з клапанами, що випускаються для ринків Західної Європи, ми замінили всі частини з олов'янистої бронзи на більш стійкі, виготовлені з латуні). А це означає, що термін служби клапана значно збільшується, навіть у складних умовахУкраїни. З досвіду ми знаємо, що середній термінслужби клапана сягає 20 років.

Регулюючі клапани типуRTD-N(діаметри 10-25 мм) призначені для застосування у двотрубних насосних системах водяного опалення та оснащені пристроєм для попереднього (монтажного) налаштування їх пропускної спроможності.

У 2-х трубної системиопалення додавання води понад розрахунковий об'єм призводить до збільшення передачі тепла та дисбалансу в системі. Функція попереднього налаштування клапана дає можливість монтажнику, що виконує його встановлення, обмежити пропускну здатність клапана таким чином, щоб гідравлічний опіру всіх контурах радіатора було однаковим і таким чином регулювати величину потоку.

Просте та точне налаштування пропускної здатності легко виконується без додаткового інструменту. Число, вибите на шкалі налаштування, поєднується з міткою, розташованою навпроти вихідного патрубка клапана. Пропускна здатність клапана змінюватиметься відповідно до цифр на шкалі налаштувань. У положенні "N" клапан повністю відкритий.

Захист від несанкціонованої зміни налаштування забезпечує встановлений на клапані термостатичний елемент.

Регулюючі клапани з підвищеною пропускною здатністю типуRTD-G(Діаметри 15-25 мм) призначені для застосування в насосних однотрубних системах водяного опалення. Вони можуть також використовуватись у двотрубних гравітаційних системах. Клапани мають фіксовані значення пропускної спроможності залежно від діаметра клапана.

Приклад розрахунку термостата радіатора:

Потреба теплоти Q = 2 000 kkal/h

різниця температур D T = 20 ° C

існуюча втрата тиску D P = 0.05 bar

Визначаємо величину потоку (витрата води) через прилад:

Витрата води G = 2000/20 = 100 l/h

Визначаємо пропускну здатність клапана:


Пропускна здатність клапана Kv = 0.1/Ц 0.05 = 0.45 m3/bar



Значення Kv = 0.45 m3/h говорить про те, що для клапана RTD-N 15 мм ви можете вибрати попереднє налаштування “7” або “N”.

При виборі радіаторного термостата необхідно забезпечити регулювання в межах від 0.5°С до 2°С за даних розмірів, що дозволить забезпечити гарні умовирегулювання. У нашому випадку необхідно вибрати попереднє налаштування “7” або “N”. Однак, якщо в системі опалення існує небезпека забрудненої води, ми не рекомендуємо використовувати попереднє налаштування менше “3”.

Використовуючи наш технічний опис “Радіаторні терморегулятори RTD”, ви зможете вибрати розмір клапана безпосередньо по діаграмах через втрати тиску на клапані DP, або через величину потоку через клапан G. Вибір розміру клапанів RTD-G (для 1-трубної системи) проводиться ідентично.


нове будівництво

У новобудовах ми рекомендуємо використання 2-трубної системи з RTD-N клапанами з можливістю попереднього налаштування для підтримки гідравлічного балансу в системі, Ду 10-25 мм, прямі та кутові версії.



Реконструкція

У переважній більшості старих будівель використовується 1-трубна система, для якої ми рекомендуємо RTD-G клапани з підвищеною пропускною здатністю (фіксовані значення пропускної здатності залежно від діаметра), Ду 15-25 мм, прямі та кутові версії.

Особливо для клапанів RTD-N з попереднім налаштуванням дуже важливим є використання фільтра для запобігання перешкодам для нормального функціонування клапана.


Врівноважуючі (балансувальні) клапани серії ASV

Оскільки радіаторні системиопалення є динамічними системами (різні падіннятиску через зменшення теплового навантаження), то радіаторні термостати повинні комбінуватися з регуляторами тиску (автоматичні балансувальні клапани ASV-P для 2-трубної системи) та запірно-вимірювальним клапаном MV-FN.

Серія регуляторів ASV включає два типи автоматичних і ручних балансувальних клапанів:

автоматичний клапан ASV-PV - регулятор перепаду тиску зі змінним налаштуванням 5 - 25 кПа

клапан ASV-P - регулятор з фіксованим налаштуванням на 10 кПа

ASV-М - ручний запірно-вимірювальний клапан

ASV-І - запірно-вимірювальний клапан з налаштуванням пропускної здатності

ASV забезпечує оптимальний розподіл теплоносія по стоякам системи опалення та нормальне функціонуванняостанньої незалежно від коливань тиску у системі. Вони також дозволяють перекрити та спорожнити стояк. максимальне робочий тискстановить 10 кПа, максимальна робоча температура 120°.

Упаковка зі стиропора, в якій транспортується клапан, може використовуватися як теплоізоляційна шкаралупа при температурі теплоносія до 80° С. При максимальній робочої температуритеплоносія 120 ° С використовується спеціальна теплоізоляційна шкаралупа, яка поставляється на додаткове замовлення.



Автоматичний регулятор витрати ASV-Q

Для гідравлічного балансування 1-трубних систем опалення використовуються автоматичні клапани-обмежувачі витрати ASV-Q - діаметри 15, 20, 25 та 32 мм (діапазон налаштувань від 0,1-0,8 м3/год до 0,5-2,5 м3) /година). Вони використовуються для автоматичного обмеження максимального значення витрати води через стояк незалежно від коливань тиску та витрати теплоносія в системі та для оптимального розподілу теплоносія по стоякам системи опалення.

Ці клапани особливо корисні для балансування систем опалення, для яких відсутні дані про їх гідравлічні властивості. ASV-Q завжди забезпечує ту витрату теплоносія, на яку клапан налаштовано. При зміні параметрів системи відбувається автоматичне підстроювання регулятора.

Установка клапанів ASV-Q дозволяє відмовитись від традиційно складних. налагоджувальних робіту новому будівництві та при реконструкції систем опалення, включаючи розширення систем без проведення гідравлічного розрахункутрубопроводів.



Застосування (приклади 1 – 2 трубних систем)

При реконструкції однотрубної системи без обведення ( проточна система) необхідно встановити радіаторні терморегулятори на джерела випромінювання тепла (RTD-G та RTD-головки) та встановити обвідну лінію (байпас), переріз якої має бути на один розмір менше, ніж основної труби системи (байпас в 1/2” для основної в 3 /4").

За допомогою байпасу потік теплоносія через джерело випромінювання тепла зменшується до 35 - 30%, що залежить від діаметра основних труб у системі. Вивчаючи криву тепловіддачі радіатора однотрубної системи, ми переконуємось, що зменшення потоку теплоносія зі 100% навіть до 30% призведе до зменшення тепловіддачі радіатора лише на 10%.

Це означає, що у переважній більшості випадків установка байпаса матиме лише незначний вплив на тепловіддачу. У багатьох випадках розміри тепловипромінювача (радіатора, конвектора) вибрано вже із запасом, і тому тепловипромінювачі можуть продовжувати давати необхідну кількість тепла. Якщо ж радіатор малопотужний, то для вирішення проблеми необхідно:

- Підвищити температуру теплоносія

- Підвищити продуктивність циркуляційного насосу

- Збільшити поверхню нагріву радіаторів

-Утеплити огороджувальні конструкції (стіни) будівлі

Клапани RTD-G з високою пропускною здатністю використовуються в однотрубних системах опалення з циркуляційними насосами та двотрубних системах гравітаційних (самотечних).

Для підтримки гідравлічного балансу в системі опалення на кожному стояку необхідно встановити автоматичний регулятор витрати ASV-Q, який обмежуватиме потік по кожному стояку. Таким чином тепло буде розподілятися рівномірно по всіх стояках, особливо у випадку теплового навантаження, що змінюється, або якщо присутній недостатнє постачання теплом. Запірно-вимірювальний клапан ASV-М дозволяє перекрити кожен окремий стояк і при необхідності спустити з нього воду, одночасно вимірюючи потік через стояк.

Тепловипромінювачі (радіатори та конвектори) можуть комплектуватися радіаторними термостатами (RTD-G та RTD-головками) без жодних обмежень. Вибір клапана RTD-G проводиться відповідно до попереднього прикладу (дивись також приклад вибору RTD-G технічному описі). У такому випадку стояки необхідно оснастити обмежувачами потоку ASV-Q та ASV-М запірно-вимірювальним клапаном.

У разі 2-трубної системи тепловипромінювачі можуть комплектуватися радіаторними термостатами (RTD-N та RTD-датчики) без будь-яких обмежень. Вибір клапана RTD-N проводиться відповідно до наведених вище прикладів RTD-N. У цьому випадку кожен стояк повинен комплектуватися регулятором тиску ASV-P (і запірно-вимірювальним клапаном ASV-М), який забезпечуватиме постійний D Р на кожному стояку, чим будуть компенсовані зміни в тепловому навантаженні та зміні D Р. Більш того, зменшуючи ризик шуму в радіаторних терморегуляторах, регулятор перепаду тиску тим самим забезпечуватиме їх довговічність


У такий спосіб вирішується питання регулювання температури в окремих кімнатах.

Температура є показником термодинамічного стану об'єкта та використовується як вихідна координата при автоматизації теплових процесів. Характеристики об'єктів у системах регулювання температури залежать від фізичних параметрів процесу та конструкції апарату. Тому загальні рекомендаціїна вибір АСР температури сформулювати неможливо і потрібно ретельний аналіз характеристик кожного конкретного процесу.

Регулювання температури в інженерних системах виробляється значно частіше, ніж регулювання будь-яких інших параметрів. Діапазон регульованих температур невеликий. Нижня межа цього діапазону обмежена мінімальним значенням температури зовнішнього повітря (-40 ° С), верхня - максимальною температуроютеплоносія (+150 ° С).

До загальним особливостямАСР температури можна віднести значну інерційність теплових процесів та вимірювачів (датчиків) температури. Тому одним із основних завдань при створенні АСР температури є зменшення інерційності датчиків.

Розглянемо як приклад характеристики найбільш поширеного в інженерних системах манометричного термометра в захисному чохлі (рис. 5.1). Структурну схемутакого термометра можна подати у вигляді послідовного з'єднаннячотирьох теплових ємностей (рис. 5.2): захисного чохла/, повітряного прошарку 2 , стінки термометра 3 та робочої рідини 4. Якщо знехтувати тепловий опір кожного шару, то рівняння теплового балансудля кожного елемента цього приладу можна записати як

G, Cpit, = а п? Sjі ( tj _і - tj) - a i2 S i2 (tj -Сн), (5.1)

де Gj-маса відповідно чохла, повітряного прошарку, стінки та рідини; C pj - питома теплоємність; tj -температура; a,i, а /2 - коефіцієнти тепловіддачі; S n , S i2 -поверхні тепловіддачі.

Мал. 5.1. Принципова схема манометричного термометра:

• 1 – захисний чохол; 2 - повітряний прошарок; 3 - стінка термометра;
• 4 - робоча рідина

Мал. 5.2.

Як очевидно з рівняння (5.1), основними напрямами зменшення інерційності датчиків температури є;

• підвищення коефіцієнтів тепловіддачі від середовища до чохла внаслідок правильного вибору місця встановлення датчика; при цьому швидкість руху середовища має бути максимальною; за інших рівних умов більш краща установка термометрів у рідкій фазі (порівняно з газоподібною), в парі, що конденсується (порівняно з конденсатом) тощо;
• зменшення теплового опору та теплової ємності захисного чохла в результаті вибору його матеріалу та товщини;
• зменшення постійного часу повітряного прошарку за рахунок застосування наповнювачів (рідини, металевої стружки); у термопар робочий спай припаюється до корпусу захисного чохла;
• вибір типу первинного перетворювача: наприклад, при виборі необхідно враховувати, що найменшу інерційність має термопара в малоінерційному виконанні, найбільшою - манометричний термометр.

Кожна АСР температури в інженерних системах створюється для цілком конкретної мети (регулювання температури повітря в приміщеннях, тепло- чи холодоносія) і, отже, призначена для роботи в дуже невеликому діапазоні. У зв'язку з цим умови застосування тієї чи іншої АСР визначають пристрій та конструкцію як датчика, так і регулятора температури. Наприклад, при автоматизації інженерних систем широко застосовуються регулятори температури. прямої діїз манометричними вимірювальними пристроями. Так, для регулювання температури повітря в приміщеннях адміністративних та громадських будівельпри використанні ежекційних та вентиляторних доводчиків тритрубної схеми тепло- та холодоснащення застосовують регулятор прямої дії прямого типу РТК (рис. 5.3), який складається з термосистеми і регулюючого клапана. Термосистема, що пропорційно переміщає шток регулюючого клапана при зміні температури рециркуляційного повітря на вході в доводчик, включає чутливий елемент, задатчик і виконавчий механізм. Ці три вузли з'єднані капілярною трубкою і являють собою єдиний герметичний об'єм, заповнений термочутливою (робочою) рідиною. Триходовий регулюючий клапан керує подачею гарячої або холодної води до теплообмінника ежекційного.

Мал. 5.3.

а – регулятор; б – регулюючий клапан; в – термосистема;

• 1 – сільфон; 2 – задатчик; 3 - ручка налаштування; 4 - Корпус;
• 5, 6 - регулюючі органи відповідно гарячої та холодної води; 7 – шток; 8 - виконавчий механізм; 9 - чутливий елемент

доводчика і складається з корпусу та регулюючих органів. З підвищенням температури повітря робоча рідина термосистеми збільшує свій об'єм і сильфон клапана переміщує шток та регулюючий орган, закриваючи проходження гарячої водичерез клапан. При збільшенні температури на 0,5-1 °С регулюючі органи залишаються нерухомими (проходи гарячої та холодної води закриті), а при більш високій температурівідкривається лише прохід холодної води (прохід гарячої води залишається закритим). Ця температура забезпечується обертанням ручки налаштування, пов'язаної з сильфоном, який змінює внутрішній об'єм термосистеми. Регулятор може бути налаштований на температуру від 15 до 30 °С.

При регулюванні температури у водо- та пароводних підігрівачах та охолоджувачах використовуються регулятори типу РТ, які незначно відрізняються від регуляторів типу РТК. Їхня основна особливість - суміщене виконання термобаллону із задатчиком, а також використання двосідельного клапана як регулюючого органу. Такі манометричні регулятори випускаються на кілька 40-градусних діапазонів у межах від 20 до 180 ° С з діаметром умовного проходу від 15 до 80 мм. У зв'язку з наявністю у цих регуляторах великої статичної помилки (10 °С) їх не рекомендується застосовувати для високоточного регулювання температури.

Манометричні термосистеми використовуються також у пневматичних П-регуляторах, що широко застосовуються для регулювання температури в інженерних системах кондиціювання повітря та вентиляції (рис. 5.4). Тут при зміні температури змінюється тиск у термосистемі, який через сильфон діє на важелі, що передають зусилля на пневморель і мембрану. При рівності поточної температури із заданою вся система знаходиться в рівновазі, обидва клапани пневморелі, що живить і стравлює, закриті. При збільшенні тиску на шток починає відкриватися клапан живлення. До нього підведено тиск від мережі живлення стисненим повітрям, В результаті чого в пневморелі утворюється тиск управління, що зростає від 0, 2 до 1 кгс/см 2 пропорційно збільшенню температури контрольованого середовища. Цим тиском приводиться у дію виконавчий механізм.

Для автоматичного регулювання температури повітря в приміщеннях почали широко використовувати термостатичні клапани американської фірми. Honeywellта радіаторні терморегулятори (термостати) RTD,що випускаються московською філією

Мал. 5.4.

з манометричною термосистемою:

• 1 – шток пневморелі; 2 – вузол нерівномірності; 3, 9 - важелі;
• 4, 7 - гвинти; 5 – шкала; 6 - гайка; 8 - пружина; 10 - сильфон;
• 11 – мембрана; 12 - пневморелі; 13 - термобалон; 14 - живлячий

клапан; 15 - стравлюючий клапан

датської фірми Danfoss,необхідна температура визначається поворотом налаштованої рукоятки (головки) з покажчиком від 6 до 26 °С. Зниження температури на 1 ° С (наприклад, з 23 до 22 ° С) дозволяє заощаджувати 5-7% тепла, що споживається на опалення. Термостати RTDдозволяють уникнути перегріву приміщень у перехідний та інші періоди року та забезпечити мінімально необхідний рівень опалення у приміщеннях з періодичним проживанням людей. Крім цього, радіаторні терморегулятори. RTDзабезпечують гідравлічну стійкість для двотрубної системи опалення та можливість її регулювання та ув'язування у разі помилок при монтажі та проектуванні без використання дросельних шайбта інших конструктивних рішень.

Терморегулятор складається з регулюючого клапана (корпусу) та термостатичного елемента із сильфоном (головки). З'єднання корпусу та головки здійснюється за допомогою накидної гайки з різьбленням. Для зручності монтажу на трубопровід та приєднання терморегулятора до опалювального приладу він комплектується накидною гайкою з різьбовим ніпелем. Температура у приміщенні підтримується шляхом зміни витрати води через опалювальний прилад (радіатор чи конвектор). Зміна витрати води відбувається за рахунок переміщення штока клапана сильфоном, заповненим спеціальною сумішшю газів, що змінюють свій об'єм навіть при незначній зміні температури навколишнього сильфону повітря. Подовженню сильфона при підвищенні температури протидіє пружина, зусилля якої регулюється поворотом рукоятки з вказівником бажаного значення температури.

Для кращої відповідності будь-яким системам опалення випускаються два типи корпусів регулятора: RTD-Gз малим опором для однотрубних систем та RTD-Nіз підвищеним опором для двотрубних систем. Корпуси виготовляються для прямого та кутового клапанів.

Термостатичні елементи регуляторів виготовляються у п'яти варіантах: із вбудованим датчиком; з дистанційним датчиком (довжина капілярної трубки 2 м); із захистом від невмілого використання та крадіжки; з обмеженням діапазону налаштування до 21 °С. У будь-якому виконанні термостатичний елемент забезпечує обмеження налаштованого діапазону температур або фіксації необхідної температури повітря в приміщенні.

Термін експлуатації регуляторів RTD 20-25 років, хоча в готелі «Росія» (Москва) зареєстрований термін служби 2000 регуляторів понад 30 років.

Регулюючий прилад (погодний компенсатор) ECL(рис. 5.5) забезпечує підтримання температури теплоносія в подавальному та зворотному трубопроводахсистеми опалення залежно від температури зовнішнього повітря за відповідним конкретним ремонтом та конкретним об'єктом опалювального графіку. Прилад впливає на регулюючий клапан з електроприводом (при необхідності - і на циркуляційний насос) і дозволяє здійснювати наступні операції:

• підтримка розрахункового опалювального графіка;
• нічне зниження температурного графіказа тижневим (інтервал 2 год) або 24-годинним (інтервал 15 хв) програмованим годинником (у разі електронного годинника інтервал 1 хв);
• натоплення приміщення протягом 1 год після нічного зниження температури;
• підключення через релейні виходи регулюючого клапана та насоса (або 2 регулюючих клапанів та 2 насосів);

Мал. 5.5. Погодний компенсатор ЄС/. з налаштуванням,

доступною споживачеві:

1 - програмований годинник з можливістю завдання періодів роботи комфортної або зниженої температури за добовим або тижневим циклом: 2 - паралельне переміщення графіка температури в системі опалення в залежності від температури зовнішнього повітря (опалювального графіка): 3 - перемикач режимів роботи; 4 - місце для інструкції з експлуатації: 5 - сигналізація включення, поточного режиму роботи,

аварійних режимів;

О - опалення вимкнено, підтримується температура, що запобігає замерзанню теплоносія в системі опалення;) - робота зі зниженою температурою в системі опалення; © - автоматичне перемиканняз режиму комфортної температурина режим зі зниженою температурою і назад відповідно до завдання на програмованих годинах;

Про - робота без зниження температури за добовим або тижневим циклом; - ручне керування: регулятор вимкнений, циркуляційний насос увімкнений постійно, управління клапаном проводиться вручну

• автоматичний перехід з літнього режимув зимовий та назад за заданою температурою зовнішнього повітря;
• припинення нічного зниження температури при зниженні зовнішніх температур нижче за задане значення;
• захист системи від заморожування;
• корекцію опалювального графіка за температурою повітря у приміщенні;
• перехід на ручне керування приводом клапана;
• максимальні та мінімальні обмеження температури води на подачі та можливість фіксованого або пропорційно-

ного обмеження температури зворотної водизалежно від температури зовнішнього повітря;

• самотестування та цифрову індикацію значень температур усіх датчиків та станів клапанів та насосів;
• встановлення зони нечутливості, зони пропорційності та часу накопичення;
• можливість роботи з накопиченим за заданий період або поточним значеннямтемператур;
• завдання коефіцієнта теплової стійкості будівлі та завдання впливу відхилення температури зворотної води на температуру води на подачі;
• захист від утворення накипу при роботі з газовим котлом. У схемах автоматизації інженерних систем використовуються

також біметалічні та дилатометричні терморегулятори, зокрема електричний двопозиційний та пневматичний пропорційний.

Електричний біметалічний датчик призначений переважно для двопозиційного регулювання температури в приміщеннях. Чутливим елементом цього приладу є біметалічна спіраль, один кінець якої закріплений нерухомо, а інший вільний і задовольняє рухомим контактам, що замикаються або з нерухомим контактом, що замикається в залежності від поточного і заданого значень температури. Вказану температуру встановлюють поворотом шкали налаштування. Залежно від діапазону налаштування терморегулятори випускаються у 16 ​​модифікаціях із загальним діапазоном налаштування від -30 до + 35 °С, причому кожен регулятор має діапазон 10, 20 та 30 °С. Похибка спрацьовування ±1 °С на середній відмітці та до ±2,5 °С на крайніх відмітках шкали.

Пневматичний біметалічний регулятор як перетворювач-підсилювач має сопло-заслінку, на яку діє зусилля біметалічного вимірювального елемента. Ці регулятори випускаються 8 модифікацій, прямої та зворотної дії із загальним діапазоном налаштування від +5 до +30 °С. Діапазон налаштування кожної модифікації 10 °С.

Дилатометричні регулятори влаштовані на використанні різниці коефіцієнтів лінійного розширення інварного (железонікелевого сплаву) стрижня і латунної або сталевої трубки. Ці терморегулятори за принципом дії регулювальних пристроїв не відрізняються від подібних регуляторів, що використовують монометричну вимірювальну систему.

Автоматичне регулювання – це дуже зручно. За допомогою терморегулятора для теплиць ви можете підтримувати у спорудженні необхідну температуру повітря.

Види терморегуляторів та їх характеристика

Вирізняється безліч типів термостатів. Щоб зробити правильний вибірнеобхідно знати їх особливості. Існує 3 основних типи.

1. Електронний термостатМає рідкокристалічний дисплей, що дає можливість отримувати точну інформацію про стан.
2. Сенсорні пристрої.Хороші тим, що в них можна задати програму роботи, що дає можливість створювати різну температуру у різний час доби.
3. Механічне виріб.Найбільш проста установка, що дозволяє контролювати температуру ґрунту. При цьому температура визначається один раз, а потім ви просто коригуєте її. Ідеальний варіантдля маленьких парників.

Як вибрати терморегулятор

Вибираючи термостат, слід керуватися тим, що ви хочете отримати зрештою. Насамперед слід звернути увагу на такі характеристики:

• особливості встановлення;
• спосіб керування;
• зовнішній вигляд;
• потужність;
• наявність чи відсутність додаткових функцій.

При виборі терморегуляторів для теплиць особливу увагу варто приділити потужності. Вона має бути більшою, ніж необхідна потужність обігріву ґрунту. Беріть із запасом! У цьому вся робота контролюється датчиком. Він може бути:

• зовнішнім;
• прихованим.

Ланцюг може складатися з кількох елементів. Зовнішній вигляд терморегуляторів також буває різним. Монтаж може бути або навісним, або прихованим.

Особливості встановлення

При монтажі системи своїми руками варто знати, що регулятор веде роботу від датчиків – освітленості та температури. Вдень температура в будові буде вищою, вночі нижче. Залежно від цього змінюється та опалення. Параметри для терморегулятора такі:

• межа освітленості – від 500 до 2600 люкс;
• відхилення живлення приладу - до 20%;
• діапазон температур – від +15 до 50 градусів;

• при переході межі освітленості перепад температурного значення – до 12 градусів;
• точність – близько 0,4 градуса.

При встановленні своїми руками системи слід знати, що терморегулятор входить блок коригування і блок регулювання температур. Виконати їх можна на транзисторах. Варіювати температуру дозволяє перемикач. Реле можна поєднати з нагрівальним пристроєм для печі за допомогою контактів. На регуляторі може бути вихідне реле, що контролює обігрів.

У датчики включені фоторезистори та терморезистори. Вони реагують на різні зміни в навколишньому середовищі. Встановити налаштування можна згідно з інструкцією, наданою виробником.

Налаштувати установку власноруч слід, почавши з градуювання шкали резистора. Спочатку датчики опускають у підігріту воду, а потім визначають температуру. Далі ведеться градуювання датчика висвітлення. Збирати регулятор температур дозволяється усередині теплиць. Розташовують його поблизу нагрівального пристрою, якою може виступати піч.

Огляд терморегулятора (відео)

Як вести роботу з терморегулятором

Терморегулятори, незалежно від цього, створені вони своїми руками чи придбані у магазині, дуже схожі за принципом впливу. Через це працювати з ними легко. Чим характеризується робота з пристроєм?

• Прокручувати меню допомагає спеціальна кнопка.
• Регулювання температури відбувається вручну.
• У пам'яті апарата можна записувати налаштування для швидкого увімкнення.
• Застосування спеціальних кнопокдозволяє вести контроль над роботою котла та печі, встановлювати характеристики обігріву.
• Якщо є дисплей з показаннями, можна дізнатися, яким є обігрів у даний період часу.

Крім іншого, терморегулятори дозволяють вести керування котлом для обігріву теплиці.

1. Після того як на контролер подається харчування, датчики опитуються щодо отримання інформації в реальному часі. Потім контролер веде порівняння показань та вже записаної інформації для дня чи ночі та підбирає необхідні налаштування для терморегулятора.
2. Через 5 хвилин відбувається активізація терморегулятора, а котел починає роботу.
3. Якщо обігрів недостатній, починають функціонувати нагрівач із насосом. Подається команда про збільшення подачі палива, що збільшує обігрів.

Терморегулятори функціональні. З їх допомогою можна обігріти теплицю та задати необхідну температуру для повітря в будові, а також обігріти ґрунт та воду.

Регулятор здатний підтримувати оптимальні умови середовища у будь-якій. Деякі пристрої включаються та працюють самостійно, що дуже зручно. Підключають їх до контролера, датчиків тепла, печі та котла. У результаті вести контроль за температурним режимомможна повною мірою.

Виготовлення простого регулятора своїми руками

Виконати регулятор своїми руками можна із стандартного побутового термометра. Однак його доведеться модифікувати.

• Спершу розберіть пристрій, але пам'ятайте, що діяти потрібно обережно.
• У шкалі, у місці розташування області необхідної межі регулювання, виконується отвір. Його діаметр має бути менше 2,5 міліметрів. Напроти нього фіксується фототранзистор. Береться листовий алюміній, робиться куточок, у якому просвердлюється 2,8-міліметровий отвір. Фототранзистор приклеюють на клей "Момент" у гніздо.
• Нижче отвори фіксують куточок, щоб при перевищенні температури (вдень) стрілка не мала можливості пройти отвір. Це запобігає увімкненню обігріву, коли цього не потрібно.
• Із зовнішнього боку на термометрі встановлюють 9-вольтову лампочку. У корпусі термометра для неї просвердлюють отвір. Між шкалою і лампочкою всередині мають лінзу. Вона потрібна, щоб пристрій спрацьовував чітко.
• Провід від лампочки проводять через отвір в корпусі, а дроти від фототранзистора - через отвір в шкалі. Загальний джгут поміщають у хлорвінілову трубку і фіксують затискачем. Навпроти лампочки свердлять 0,4-міліметровий отвір.

• Крім датчика в терморегуляторі має бути стабілізатор напруги. Також потрібне фотореле. Живлення стабілізатора ведеться від трансформатора. У ролі фотоелемента на фотореле служить модифікований транзистор виду ГТ109. Все, що потрібно зробити, це видалити у його корпусу капелюшок та обламати базовий висновок.
• Як навантаження використовується механізм, виконаний із реле заводського виконання. Робота в даному випадку йде за принципом електромагніта, де сталевий якір йде всередину котушки і впливає на мікровимикач, який зафіксований за допомогою 2 кронштейнів. А мікровимикач призводить до дії електромагнітного пускача, крізь контакти якого напруга живлення йде на нагрівальний прилад.
• Фотореле разом із субблоками живлення поміщають у корпус, виготовлений з ізоляційного матеріалу. До нього кріплять термометр на спеціальній штанзі. На лицьовій стороні знаходяться неонова лампочка (вона подаватиме сигнал про початок роботи нагрівальних елементів) та тумблер.
• Щоб регулятор працював точно, слід досягти чіткого фокусування світла, що виходить від лампочки на фотоелемент.

Як зробити термостат своїми руками (відео)

Таким чином, незважаючи на складність робіт, установка терморегулятора суттєво спрощує догляд. Культури, які отримують оптимальний мікроклімат, краще розвиваються, а отже, врожай буде значно більшим.