Способи регулювання параметрів роботи гідросистем. Основні критерії та межі застосування способів регулювання параметрів роботи гідроси

Цей критерій дозволяє відокремити  ТГС, в яких текуче середовище транспортується  з одних місць в інші тільки для простого перенесення (системи  водопостачання) від ТГС, в яких текуче середовище використовується як носій  енергії, що передається від одних  об'єктів до інших (системи гідроприводів, опалення та охолодження ), і ТГС, де основне завдання полягає у змішуванні або поділі на фракції робочої  текучого середовища (системи сепарації, очищення і т.п.).

Другим критерієм поділу є характер текучого середовища: однофазний і багатофазний. Даний критерій на відміну від попереднього визначає не функціональний, а експлуатаційний  характер ТГС, однак він є базовим  або близьким до нього ознакою.

У результаті сполучення класів задач першого критерію утворюються 11 категорій ТГС:

- Передачі енергії технологічного  об'єкту (або від нього) за допомогою текучих середовищ;

- Транспортування текучих середовищ;

- Транспортування текучих  середовищ і передачі енергії технологічного об'єкту;

- Змішування фракцій текучого середовища;

- Змішування фракцій і  транспортування текучого середовища;

- Змішування фракцій текучого  середовища і передачі енергії технологічного об'єкту;

- Змішування фракцій,  транспортування текучого середовища  і передачі енергії технологічного об'єкту;

- Поділу на фракції  текучого середовища;

- Поділу на фракції  і транспортування текучого середовища;

- Поділу на фракції  текучого середовища і передачі  енергії технологічного об'єкту;

- Розділення на фракції,  транспортування текучого середовища  і передачі енергії технологічного об'єкту.

З цих категорій особливо потрібно відзначити що поєднують в  собі більш однієї ознаки за першим критерієм. Одними з представників  ТГС з суміщеними завданнями є  ТГС ППД, гарячого водопостачання, роторного  і турбінного буріння, створення  глибоких депресій і задавливания свердловин. Причому найбільш повний спектр задач  містить ТГС турбінного буріння, так як включає в себе транспортування  багатофазної середовища, передачу гідравлічної енергії (турбобура) і змішування середовищ.

Тут слід застерегти, що гідросистеми, робоче середовище яких є носієм і  передавачем енергії, можуть використовувати  як гідравлічну енергію потоку, так  і теплову. У даній класифікації такі ТГС не підрозділяючи, так як, перш за все, переслідувалася мета сформувати тільки основні категорії ТГС. Однак  ТГС теплообміну мають ряд  відмінностей від гідроприводних і  в принципі на наступному каскаді  поділу повинні бути розділені за власними критеріями.

Завдяки даній діаграмі можна  чітко визначити завдання ТГС  ППД - транспортування рідини і передача гідравлічної енергії пластової  системі. Такі завдання також властиві, наприклад, ТГС гарячого водопостачання, проте тут мова йде про тепловий, а не гідравлічної енергії. Також  тут важливо відзначити, що робоча рідина гідросистем ППД, як і в  системах водопостачання, є однофазної, що істотно спрощує експлуатаційні умови (у порівнянні, наприклад, з  ТГС буріння) та умови моделювання.

Як зазначалося, в даній  роботі основною метою є розробка найбільш універсальної моделі гідросистем  ППД, яка дозволила б моделювати ці гідросистеми, причому з будь-якою конфігурацією і довільними параметрами  складових їх об'єктів, для чого важливо  ідентифікувати гідросистеми ППД як системи транспортування однофазної текучого середовища і передачі енергії технологічного об'єкту.

 

2.2. Межі застосування  роботи гідросистем

 

Принцип гідравлічного розділення системи на первинний і вторинний  контури використовується вже більше 40 років. Конструктивною особливістю  такої системи завжди була пара близько  розташованих т-образних зчленувань, які  з'єднують первинний з вторинними трубними контурами і запобігають  перетікання теплоносія між контурами  внаслідок перепаду їх тиску.

Використання первинного / вторинного контуру забезпечує «співіснування»  насосів різних продуктивностей  в рамках однієї гідравлічної системи. Фактично близько розташовані т-образні  зчленування «відсікають» трубні контури  гідравлічної системи один від одного і забезпечують їх «незалежну» роботу. Така «ізоляція» забезпечує порівняно  легке проектування складних мультізональних  систем, не турбуючись про те, як змінитися  витрата теплоносія і перепади тиску  в контурах під час включення  і виключення циркуляційних насосів  гідравлічної системи.

Широке застосування такого методу проектування гідравлічних систем викликало необхідність появи нового типу устаткування, яке б зберігало  концепцію «незалежності» контурів і прискорило процес монтажу системи. Кілька видів такого обладнання недавно  з'явилися на ринку. При правильному  використанні вони можуть значно поліпшити  роботу гідравлічної системи і знизити  інсталяційні витрати в порівнянні з традиційними способами проектування первинного / вторинних контурів гідравлічної системи.

Коли гідравлічна система  складається з декількох вторинних  контурів, що працюють при однакових  температурах подається теплоносій, здійснюється паралельна підводка магістралей до первинного контуру.

Використання зрівняльних  клапанів на кожній поперечної магістралі забезпечує балансування витрати теплоносія у відповідності з навантаженням.

Через необхідність оснащення  системи додатковими фітингами  і зрівняльним клапанами така система є більш дорогою в  порівнянні з каскадної схемою підключення  вторинних контурів. У зв'язку зі зростаючим попитом споживача виробники  представили на ринку новий продукт, що забезпечує абсолютну перевагу паралельної  схеми підключення вторинних  контурів при незначному використання додаткових компонентів.

Завдяки дуже близькому розташуванню отворів один від одного, перепад  тиску між ними фактично дорівнює нулю. Отже, перепад тисків у камерах  колектора праворуч (від подачі до повернення) також близький до нуля. Підвищення тиску, що створюється циркуляційним  насосом кожного вторинного контуру  практично повністю врівноважується  до того моменту, коли потік теплоносія повертається в зворотний колектор. Це запобігає зміні тиску у вторинних контурах внаслідок роботи циркуляційного насоса первинного контуру і навпаки. Досить велика поперечний переріз внутрішніх камер колектора забезпечує практично нульовий перепад тиску між суміжними контурами.

 Невелика «первинна  камера» розташована з лівої  сторони цього розподільного  колектора. Ця камера має суміжну  стінку з внутрішніми камерами  колектора праворуч. Два близько  розташованих отвори в стінці  фактично відіграють роль близько  розташованих т-образних зчленувань.

Завдяки дуже близькому розташуванню отворів один від одного, перепад  тиску між ними фактично дорівнює нулю. Отже, перепад тисків у камерах  колектора праворуч (від подачі до повернення) також близький до нуля. Підвищення тиску, що створюється циркуляційним  насосом кожного вторинного контуру, практично повністю врівноважується  до того моменту, коли потік теплоносія повертається в зворотний колектор. Це запобігає зміні тиску у  вторинних контурах внаслідок роботи циркуляційного насоса первинного контуру  і навпаки. Досить велика поперечний переріз внутрішніх камер колектора  забезпечує практично нульовий перепад  тиску між суміжними контурами.

Приклад практичного застосування такої системи показано на рис. 3. Це мультізональні гідравлічна система, яка здатна забезпечити до чотирьох незалежно контрольованих навантажень  по підлогового опалення. Кожен контур підлогового опалення забезпечений циркуляційним інжекторним насосом  зі змінною витратою, який з'єднаний  з розподільним колектором. Так як робота кожного циркуляційного насоса регулюється незалежно, температура  подається теплоносія в кожному  контурі може бути різною.

Це виправдано в будівлях з приміщеннями різної площі або  в інших випадках, які потребують подачі теплоносія різної температури. Використання такої гідравлічної системи  виправдано також на промислових  об'єктах з підлогами з фундаментних плит, де необхідно підтримувати порівняно  високий температурний диференціал  між температурою теплоносія в котлі  і низькою температурою теплоносія в контурах підлогового опалення. Наприклад, температура теплоносія в прямому трубопроводі котлового  контуру в умовах розрахункового навантаження зазвичай становить 80-90 °  С, тоді як в контурі підлогового  опалення +30 +20 ° С. У багатьох випадках, навіть при високих вимогах розрахункового навантаження, діаметр труб підлогового  опалення становить 0,5-1 дюйм, що дозволяє при середній швидкості теплоносія 1 м / с передати порядку 6,5-26,3 кВт  теплоти. Невеликий діаметр труб забезпечує значне зниження вартості установки такої системи на відміну  від системи, в якій процедура  змішування відбувається в технічному приміщенні, а не в розподільному  колекторі.

 

Альтернативні конструкції

 

Недавно з'явилися на ринку  реверсивні т-образні фітинги також  спрощують поділ системи на первинний / вторинний контури. Ці фітинги оснащені вертикальною перегородкою, що відокремлює  правий порт вторинного контуру від  лівого. Таким чином запобігає  рециркуляція теплоносія між портами  вторинного контуру. Так як порти  розташовані в ряд (паралельно), а  не один проти одного, перепад тиску  в них практично дорівнює нулю. Отже, не виникає такої різниці  тисків, в результаті якої буде відбуватися  перетікання теплоносія з первинного контуру у вторинні до тих пір, поки не будуть включені циркуляційні насоси вторинних контурів.

На відміну від пари близько розташованих т-образних зчленувань чотирьох ходовий клапан також є  реверсивним, в результаті чого потік  теплоносія в первинному контурі  може протікати в обох напрямках, не змінюючи фізично напрямок руху потоку у вторинному контурі. Це забезпечує рух потоку теплоносія в первинному контурі в зворотному напрямку для  запобігання значного зниження температури  подати теплоносій в системі з  каскадним підключенням вторинних  контурів до первинного (рис. 4). Чотирьох ходовий клапан на цій схемі працює за принципом реверсивного клапана, змінює напрямок руху холодоагенту в  тепловому насосі. На відміну від  принципу роботи змішувального клапана  чотирьохходовий клапан постійно обертається  від одного кінця ходу його валу до іншого.

Крім того, можливий ще один альтернативний варіант конструкції  гідравлічної системи. У такій системі  використовується пристрій, зване колектором низького перепаду тиску або гідравлічним розподільником. Цей розподільник встановлюється на ділянці магістралі між котлом первинного контуру і розподільної системою, що складається з декількох  вторинних контурів з незалежно  регульованими циркуляційними насосами.

Гідравлічний розподільник з'єднується з магістралями первинного і вторинних контурів через близько  розташовані зчленування і являє  собою область з низькою швидкістю  потоку. Ці близько розташовані з'єднання  дозволяють уникнути зміни різниці  тиску внаслідок роботи циркуляційного насоса котла і вторинних контурів.

Камера пониження швидкості  потоку теплоносія дозволяє пристрою працювати як в якості камери сепарації  повітря, так і в якості акумулятора  шламу. Температура подається в  розподільну систему теплоносія визначається на виході з гідравлічного  розподільника, а не на виході з котла. У такій системі температура  теплоносія визначається після змішування подається теплоносій із зворотним  потоком з розподільної системи  при включенні і виключенні «вторинних»  насосів.

Колектор низького перепаду тиску (пониження тиску) також може використовуватися для ізоляції вторинних розподільчих контурів від  двутрубного первинного контуру. Потік  теплоносія через першу половину кожного колектора залишається  незмінним внаслідок установки  балансувального клапана. Однак  проходячи через іншу частину, потік  теплоносія може змінюватися при  включенні і виключенні різних вторинних  контурів або при регулюванні  триходового змішувального клапана. Така система забезпечує адекватний потік теплоносія через «чутливі до зміни потоку» малопотужні  котли, незважаючи на інтенсивність  потоку в різних контурах.

 Отже, гідравлічна система з поділом на первинний / вторинний контур використовується вже кількох десятків лети продовжує вдосконалюватися. Всі викладені в даній статті способи проектування гідравлічної системи засновані на принципі «розподілу потоку» і діють за принципом звичайних т-образних зчленувань, що більш економічно з точки зору часу установки і інсталяційних витрат.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВИСНОВКИ

 

Отже, поняття гідравлічних систем дуже різноманітні, наприклад, поширене поняття гідросистем як систем, призначених для переміщення текучих середовищ, або систем, призначених для гідравлічного впливу. Тут пропонується визначення, найбільш відповідне внутрішньому змісту гідросистем і охоплює весь їх спектр.

Технічна гідравлічна  система - це сукупність технічних пристосувань (об'єктів), що служать для впливу на текуче середовище з метою виконання  якої-небудь технологічної операції: сепарації флюїдів, транспортування, перетворення видів енергії і  т.д.

ТГС використовуються як фізико-технічні системи, що здійснюють централізоване постачання розосереджених споживачів теплової або гідравлічної енергією, паливом, водою або який-небудь інший  транспортується середовищем. Вони представлені широким спектром об'єктів  і розрізняються призначенням, розмірними характеристиками, принципами побудови, фізичною суттю процесів функціонування, внутрішніми параметрами об'єктів  і т.п. До технічних гідросистеми слід відносити системи газопостачання країни, міжрегіональні системи газопостачання, мережі магістральних нафто-і газопроводів, системи каналів і групові  водопроводи для перекидання  вод і обводнення великих територій, системи опалювання і вентиляції, системи тепло-і водопостачання, а також галузеві системи: сепарації , буріння свердловин, збирання та транспортування  нафти, заводнення пластів і т.д.