Danfoss Elektronikus Akadémia Hőelosztó hálózatok nyomáslengései

Átírás

1 Danfoss Elektronikus Akadémia Hőelosztó hálózatok nyomáslengései Előadó: Egyházi Zoltán okl. gépészmérnök Divízióvezető 1 Danfoss Heating Segment District Energy Division

2 Tartalom Nyomáslengések a távhő rendszerben Oszcilláció Jellemzői Befolyásoló tényezők Megszüntetés, csökkentés Rezonancia Jellemzői Megszüntetés, csökkentés 2 Danfoss Heating Segment District Energy Division

3 Nyomáslengések a fűtési rendszerben p a P b P1 világoskék Pb lila P2 sárga Betáp nyomáskülönbség ΔP betáp. = P 1 P 2 Rendszer nyomáskülönbség ΔPrendszer = Pa P b 3 Danfoss Heating Segment District Energy Division

4 Két különböző típus Oszcilláció Rezonancia A lengés forrása a rendszerünkben van A lengés forrása a rendszert kívülről gerjeszti p a 4 Danfoss Heating Segment District Energy Division

5 Dp szabályozó szerepe az oszcillációban A hálózattól független rendszerben lép fel Akkor kezdődik, mikor a nyomáskülönbség szabályozó a rendszeren belül képződő nyomásimpulzusra reagál A nyomáskülönbség szabályozó része a lengő rendszernek, de nem a jelenség okozója. 5 Danfoss Heating Segment District Energy Division

6 Mikor beszélhetünk oszcillációról? A következő diagramok ugyanazt a rendszert mutatja oszcillációval ill. anélkül. (Ebben az esetben az oszcilláció az impulzuscső hosszának növelésével és átmérőjének csökkentésével került megszüntetésre. (Ez a megoldás lelassítja a nyomáskülönbség szabályozót ezért alkalmazását meg kell fontolni.) 6 Danfoss Heating Segment District Energy Division

7 Oszcilláció jellemzői Működés közben erős nyomáslengések mind az előremenő, mind pedig a visszatérő vezetékben. A lengés megszűnik, ha a rendszert leválasztjuk a hálózatról (főelzárók elzárva) Folyamatos állandó amplitúdójú pulzáló zaj Frekvencia: 0,2 Hz és 3 Hz között 7 Danfoss Heating Segment District Energy Division

8 Oszcillációt befolyásoló 3 fő tényező A szabályozott rendszer rugalmassága A dp szabályozó szabályozási sebessége A dp szabályozó elhelyezkedése a rendszerben 8 Danfoss Heating Segment District Energy Division

9 Rendszer rugalmassága Tegyük fel, hogy a rendszerünk rugalmas! Ebben az esetben a nyomáskülönbség szabályozó a rendszerben levő víz mennyiségét csökkenti vagy növeli. Nyomásnövekedés többlet vízmennyiség a rendszerben Nyomáscsökkenés fogy a víz a rendszerből P 1 p a P a P 2 P r 9 Danfoss Heating Segment District Energy Division

10 A rendszer rugalmasságát befolyásoló tényezők Minél kisebb, annál jobb V C m 3 / p Pa Minél nagyobb annál jobb ΔV = Térfogat változás Δp = Nyomásváltozás Mérése: Rendszert elzárni, majd kiengedni belőle a vizet és mérni, hogy mennyi víz folyik ki pl 1 bar nyomáscsökkenés esetén 10 Danfoss Heating Segment District Energy Division

11 A rendszer rugalmassága a statikus nyomás függvényében Cössz = Cfoly + Cgáz 80 Elasticity [ml/bar] 140 Elasticity [ml/bar] Fully vented radiator Pressure [Bar] Normally vented Pressure [Bar] 11 Danfoss Heating Segment District Energy Division

12 Példák rugalmas és rugalmatlan rendszerre Rugalmas rendszer: a és c ábra Nem rugalmas rendszer: b és d ábra 12 Danfoss Heating Segment District Energy Division

13 Rugalmas szabályozó rendszer 13 Danfoss Heating Segment District Energy Division

14 Kevésbé rugalmas rendszer 14 Danfoss Heating Segment District Energy Division

15 dp szabályozó szabályozási sebesség A szabályozási sebesség azt határozza meg, hogy a nyomáskülönbség szabályozó milyen gyorsan reagál a nyomásváltozásokra 15 Danfoss Heating Segment District Energy Division

16 Dp szabályozó szabályozási sebesség Rh Q i k v s 1 A Rh = Szabályozási sebesség 0.02 to 0.12 [m 3 /h*bar^0.5)/s] Q i = Térfogatáram az impulzus csövön (dp 0.1 bar) [m 3 /s] Δk v /Δs = dp szabályozó karakterisztika [m 3 /h*bar^0.5)/m] A m = membrán felület [m 2 ] m ; Kv dp regulator s Kisebb Qi lassab szabályozás (megfontolni) Túlméretezett szelep lengést okozhat 16 Danfoss Heating Segment District Energy Division

17 Alacsony szabályozási sebesség P P1 P2 Time Hirtelen nyomásnövekedés A szabályozó szelep lassan reagál 17 Danfoss Heating Segment District Energy Division

18 Alacsony szabályozási sebesség P1 P2 Supply pressure P1 Return pressure P2 Differential pressure P1-P P1-P % Valve opening Time Hirtelen nyomáscsökkenés Negatív dp kialakulásának veszélye a szelepen, ha Rh túl kicsi! 18 Danfoss Heating Segment District Energy Division

19 Nyomáskülönbség szabályozó elhelyezkedése Visszatérőbe építve P1 dp ingadozás a hálózat felől Szabályozott dp p a P2 nem szabályozott dp szabályozott dp Előremenőbe építve P1 dp ingadozás a hálózat felől Szabályozott dp P2 nem szabályozott dp szabályozott dp 19 Danfoss Heating Segment District Energy Division

20 Oszcilláció megszüntetése A rendszer precíz légtelenítése A nyomáskülönbség szabályozót a rendszer rugalmatlan részére kell elhelyezni Dp szabályozó lassítása (impulzus cső hossz, átmérő, tűszelep az impulzuscsőbe) Ha a nyomáskülönbség szabályozó az előremenőbe van építve, megfelelő statikus rendszernyomás biztosítása a levegő buborék képződés elkerülésére Kompakt szelepek felhasználása 20 Danfoss Heating Segment District Energy Division

21 Rezonancia / Reakció lengések dp szabályozó a hálózat felől érkező lengésekre reagál és azt felerősíti. A dp szabályozó nem instabil csak felerősíti a kívülről jövő lengéseket. A lengések hullámainak magassága jelentősen változik egyik lengésről a másikra. 21 Danfoss Heating Segment District Energy Division

22 Rezonancia 22 Danfoss Heating Segment District Energy Division

23 Rezonancia jellemzői Tipikusan új építésú rendszereknél, ahol a házak és a rendszerek ugyanolyanok Közvetlen csatlakoztatott fűtési rendszereknél (pl. nincs keverőkör) Periódikusan jelentkezik a rezonancia A rendszer légtelenítésével eltűnik Nagyon erős nyomáslökések az előremenő és a visszatérő vezetékekben Pulzáló zaj és csendes időszakok váltakozása Frekvencia 0,5 Hz és 0,1 Hz között (2-10 másodperc) A nyomáslengések nem periódikusak A nyomáscsúcs különböző esetről esetre A szabályozó szelep záratásával is fennmaradnak a nyomáslengések 23 Danfoss Heating Segment District Energy Division

24 Rezonancia csökkentése Győződjünk meg arról, hogy a rendszer megfelelően légtelenített Dp szabályozó rugalmatlan helyre való telepítése Lassítsuk a nyomáskülönbség szabályozó működését P 1 P a p a P r 24 Danfoss Heating Segment District Energy Division

25