В условиях стремительного развития технологий и повышенного внимания к вопросам энергоэффективности, автоматизация индивидуальных тепловых пунктов (ИТП) становится неотъемлемой частью современных инженерных решений. Автоматизированные системы управления позволяют не только оптимизировать работу тепловых пунктов, но и существенно снизить эксплуатационные расходы, повысить надежность и точность контроля параметров теплоносителя. Этот материал подготовили мы, научная группа из Московского Энергетического института.

В системе автоматического регулирования ИТП необходимо учитывать не только актуальный для данного сезона и типа обьекта метод регулирования (что мы уже рассматривали в своей статье ранее), но и динамические характеристики объекта. Для их учета применяются регуляторы непрерывного действия, имеющих различные законы регулирования, под которыми принимаются закономерности изменения выходного сигнала регулятора в зависимости от его сигнала на входе. Законы регулирования — основы автоматического управления техническими объектами.

Для быстрого реагирования на смену теплового режима в помещении регуляторы управляются электроприводами. Различают следующие законы регулирования:

• двухпозиционный — в таком случае клапан либо полностью закрыт, либо открыт.

Положительной и отрицательной осями Q указано теплопоступление и теплопотери помещения, t — повышение и понижение регулируемого параметра, h — направление перемещения затвора клапана на открывание и закрывание.

• пропорциональный — при таком регулировании изменению теплового состояния объекта соответствует перемещение затвора клапана, также при его применении необходимо учитывать влияние доли потерь давления на максимально открытом клапане от располагаемого давления регулируемого участка на его расходную характеристику. Учет влияния необходим для исключения остаточной неравномерности регулируемого параметра.

• интегральный — при таком законе перемещение затвора клапана пропрционально интегралу отклонения регулируемой величины;

• пропорционально‑интегральный — особенностью процесса регулирования является сочетание пропорциональной составляющей, обеспечивающей качественный процесс перехода в новое положение затвора клапана, и интегральной, позволяющей посредством создания колебательных перемещений затвора возобновлять регулируемый параметр без остаточной неравномерности.

  

Эта способность обеспечивается применением упругой обратной связи между регулируемым параметром и регулирующим клапаном. Такой закон имеет особенное преимущество при реализации для зданий с ограждающими конструкциями, имеющими малую тепловую инерцию.

• пропорционально‑интегрально‑дифференциальный (ПИД) — при таком регулировании перемещение затвора клапана зависимо помимо скорости от ускорения изменения регулируемой величины. Для регулируемых объектов, имеющих небольшую скорость изменения рабочих параметров, Д‑составляющую можно приближенно принимать равной нулю.

На практике в системах автоматизации тепловых пунктов часто используются ПИ‑регуляторы или ПИД‑регуляторы с очень малым значением коэффициента дифференцирования Kd​, который фактически стремится к нулю. Это связано с высокой инертностью процессов, происходящих в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. В таких случаях ПИ‑регуляторы часто оказываются достаточными для поддержания требуемых параметров.

Также стоит заметить, что дифференциальный компонент регулятора усиливает высокочастотные шумы и помехи, которые могут присутствовать в системе. А расход теплоносителя на входе в систему отопления находится под влиянием многих факторов, отчего не отличается идеальным постоянством. Это может привести к нежелательным пульсациям выходного сигнала. ПИ‑регуляторы проще настраивать и стабилизировать по сравнению с ПИД‑регуляторами.

Авторы материала: Темрина Д.Н., Гужов С.В.