Применение и преимущества электрических клапанов в теплоэнергетике

Введение
В отопительной промышленности постоянно внедряются различные передовые технологии и оборудование для достижения эффективного, точного и энергосберегающего эффекта отопления. Среди них все более важную роль играют электрические клапаны как ключевые компоненты. Электрические клапаны управляют открытием и закрытием клапанов с помощью электрических приводов. Они могут не только выполнять простые действия по включению-выключению, но и некоторые регулирующие электрические клапаны имеют функции точной регулировки положения клапана, тем самым эффективно регулируя такие параметры, как расход и давление среды в трубопроводе. Область их применения широка и охватывает системы центрального отопления, бытовые системы отопления, а также вспомогательное использование различного отопительного оборудования, обеспечивая мощную поддержку оптимизации и модернизации всей отопительной промышленности.
Применение электрических клапанов в отопительной промышленности
Системы центрального отопления
Регулирование расхода горячей воды в теплообменных пунктах: В центральных теплообменных пунктах на трубопроводах первичной и вторичной сетей устанавливаются электрические клапаны. На основе таких данных, как температура наружного воздуха, температура обратной воды в тепловой сети и информация о потребности в тепле со стороны пользователя, электрические регулирующие клапаны могут точно регулировать расход горячей воды. Например, когда наружная температура падает, система управления посылает сигнал электрическому клапану увеличить его открытие, позволяя большему количеству горячей воды поступать во вторичную сеть, чтобы удовлетворить возросшую потребность пользователя в тепле; и наоборот, когда температура повышается, электрический клапан уменьшает свое открытие, чтобы избежать чрезмерной подачи тепла. В некоторых проектах центрального отопления крупных городов рациональная установка электрических регулирующих клапанов в теплообменных пунктах позволяет эффективно сбалансировать отопительную нагрузку в различных регионах и обеспечить стабильную работу всей тепловой сети.
Изоляция повреждений тепловых сетей: Электрические задвижки или электрические шаровые краны часто используются на ключевых узлах трубопроводов тепловых сетей. При возникновении неисправности на определенном участке тепловой сети, например, утечки в трубопроводе или повреждения оборудования, соответствующая секция электрозадвижки может быть быстро закрыта с помощью дистанционного управления, чтобы изолировать неисправный участок от нормально работающей тепловой сети. Это не только снижает потери энергии и экономические потери, вызванные утечкой горячей воды, но и облегчает обслуживающему персоналу безопасный и эффективный осмотр и устранение неисправности, сводя к минимуму время простоя тепловой сети и обеспечивая нормальное отопление в других районах. Например, в реальной работе тепловой компании произошла внезапная авария с утечкой на трубопроводе в первичной тепловой сети. Благодаря оперативному закрытию расположенной рядом электрической задвижки удалось избежать расширения аварии, а отопление было восстановлено после краткосрочного ремонта.
Распределение тепла в разных регионах: В нескольких регионах, охваченных крупномасштабной системой центрального отопления, существуют различия в типах зданий, условиях изоляции и реальных потребностях пользователей. Электрические клапаны могут регулировать распределение потока горячей воды в ответвлениях отопительной сети в соответствии с конкретными условиями каждого региона. Например, из-за различий в рабочих часах и характере деятельности персонала в коммерческих районах по сравнению с жилыми районами, их потребности в отоплении также отличаются по времени и интенсивности. С помощью электрических регулирующих клапанов, установленных на ответвлениях трубопроводов в коммерческих районах, поток горячей воды можно гибко регулировать в зависимости от времени работы и температурного режима в помещениях коммерческих районов, обеспечивая достаточное теплоснабжение в рабочие часы и соответствующее снижение отопительной нагрузки в нерабочие часы для достижения рационального распределения энергии.
Бытовые системы отопления
Точное управление температурой в помещении: В жилых домах с бытовым отоплением на входе в трубопровод отопления в каждом помещении устанавливаются электрические двухходовые клапаны или электрические термостатические клапаны. Пользователи могут задавать желаемую температуру с помощью внутреннего термостата, который передает сигнал о температуре на электрический клапан. Когда температура в помещении ниже заданного значения, электрический клапан открывается, и горячая вода поступает в радиатор, повышая температуру в помещении; когда температура достигает заданного значения, электрический клапан закрывается, прекращая нагрев. Такой точный метод контроля температуры не только удовлетворяет индивидуальные потребности пользователей в комфорте, но и позволяет избежать потерь энергии, вызванных чрезмерным нагревом. Например, в некоторых населенных пунктах, где используется бытовое дозированное отопление, жители могут свободно регулировать температуру в каждой комнате в соответствии со своими привычками, достигая одновременно энергосбережения и комфорта.
Переключение энергосберегающих режимов: Некоторые современные электрические клапаны имеют несколько режимов работы, позволяя переключаться между энергосберегающим режимом и обычным режимом отопления. Когда пользователь долгое время находится вне дома, он может переключить электрический клапан в энергосберегающий режим с помощью мобильного приложения или интеллектуальной системы управления. В это время электрический клапан соответствующим образом уменьшает свое открытие, чтобы поддерживать температуру в помещении на низком уровне, не влияющем на безопасность оборудования и трубопроводов, например, поддерживать температуру около 12 - 15℃. По сравнению с обычным режимом отопления это позволяет значительно снизить потребление энергии. Когда пользователи собираются вернуться домой, они могут заранее переключить электрический клапан в обычный режим с помощью пульта дистанционного управления, чтобы быстро поднять температуру в помещении до комфортного уровня. Такое интеллектуальное переключение энергосберегающих режимов обеспечивает пользователям удобное и эффективное средство экономии энергии.
Предотвращение обратного потока тепла: В бытовых системах отопления, особенно в вертикальных отопительных трубопроводах высотных зданий, из-за разницы давления между этажами может возникнуть обратный поток тепла, который влияет на эффект обогрева и приводит к потерям энергии. Электрические обратные клапаны, установленные на внутренних трубопроводах отопления, могут эффективно предотвратить эту ситуацию. Электрические обратные клапаны позволяют горячей воде течь только в нормальном направлении. При возникновении аномальной тенденции обратного потока воды клапан автоматически закрывается, блокируя обратный поток тепла, обеспечивая независимую и стабильную работу системы отопления каждого дома и поддерживая нормальную температуру отопления в помещении.
Вспомогательное отопительное оборудование
Управление питательной водой котла: В системах отопления с котлами в качестве источника тепла электрические клапаны используются для управления потоком питательной воды в котле. Подключенные к системе контроля уровня воды в котле, электрические клапаны могут автоматически регулировать открытие клапана питательной воды в зависимости от изменения уровня воды в котле. Когда уровень воды падает, электрический клапан открывается шире, чтобы увеличить подачу воды; когда уровень воды поднимается до нормального диапазона, электрический клапан уменьшает свое открытие, чтобы поддерживать стабильный уровень воды. Такое точное управление подачей воды не только обеспечивает безопасную работу котла, предотвращая неисправности, вызванные недостатком или переполнением воды, но и обеспечивает эффективное сжигание топлива в котле и поддерживает стабильную тепловую мощность. Например, в автономных отопительных котельных системах некоторых промышленных предприятий применение электрических клапанов питательной воды позволило эффективно повысить надежность работы котла и стабильность отопления.
Регулирование теплоносителя в теплообменниках: В теплообменниках систем отопления электрические клапаны используются для регулирования потока теплоносителя (например, пара или высокотемпературной горячей воды) для контроля температуры горячей воды на вторичной стороне. Когда необходимо повысить температуру вторичной воды, электрический клапан увеличивает поток теплоносителя; в противном случае он уменьшает поток. Благодаря такому точному регулированию температура горячей воды на выходе из теплообменника всегда поддерживается в заданном диапазоне для удовлетворения потребностей системы отопления. В то же время, в сочетании с интеллектуальной системой управления, расход теплоносителя может регулироваться в режиме реального времени в зависимости от изменений наружной температуры и нагрузки пользователя, обеспечивая эффективную работу теплообменника и повышая эффективность использования энергии. Например, в теплообменных станциях крупных населенных пунктов точное регулирование потока теплоносителя в теплообменнике с помощью электрических регулирующих клапанов обеспечивает стабильный и комфортный эффект отопления для всего населенного пункта.
Байпасное регулирование циркуляционных насосов: В процессе работы циркуляционных насосов в системах отопления могут возникать ситуации, когда поток слишком велик или слишком мал, что влияет на нормальную работу и энергопотребление системы. Электрические регулирующие клапаны, установленные на байпасных трубопроводах циркуляционных насосов, позволяют регулировать байпасный поток в соответствии с фактическими потребностями системы. Когда расход в системе слишком велик, часть воды возвращается через байпасный трубопровод, снижая нагрузку на насос и уменьшая потребление энергии; когда расход в системе недостаточен, отверстие байпаса уменьшается, чтобы в циркуляции участвовало большее количество воды, удовлетворяя потребности в отоплении. Такой метод регулирования байпаса помогает поддерживать эффективные условия работы циркуляционного насоса, продлевает срок его службы и оптимизирует гидравлический баланс всей системы отопления. Например, в проектах реконструкции систем отопления в некоторых старых населенных пунктах добавление электрических байпасных регулирующих клапанов позволило эффективно решить проблемы высокого энергопотребления циркуляционных насосов и гидравлического дисбаланса в системе.
Преимущества электрических клапанов в отопительной промышленности
Точный контроль
Точное регулирование расхода: Регулирующие электрические клапаны обеспечивают непрерывное и точное регулирование расхода горячей воды в трубопроводе с точностью регулирования ±1% - ±5% (в зависимости от модели и марки). В системах отопления такая высокая точность регулирования потока имеет решающее значение. Например, в системах центрального отопления, точно регулируя поток горячей воды от теплообменной станции к каждой зоне пользователя, можно обеспечить, чтобы каждая зона получала соответствующее тепло, избегая перегрева или переохлаждения, и эффективно улучшая равномерность и комфорт отопления. В бытовом отоплении пользователи могут точно регулировать поток горячей воды из внутренних радиаторов с помощью термостатов и электрических клапанов, осуществляя точный контроль температуры в помещении и удовлетворяя индивидуальные потребности различных пользователей в температуре окружающей среды в помещении.
Стабильный контроль температуры: Электрические клапаны вместе с датчиками температуры и контроллерами образуют замкнутую систему управления, которая может контролировать и регулировать температуру воды в системе отопления в режиме реального времени. На примере теплообменника, путем точного регулирования потока теплоносителя через электрический клапан, диапазон колебаний температуры горячей воды на вторичной стороне можно контролировать в очень небольшом диапазоне, а отклонение температуры, как правило, можно контролировать в пределах ±1℃. Стабильная температура воды имеет большое значение для обеспечения качества отопления и повышения комфорта пользователей. Как в холодные зимы, так и в переходные сезоны с большими перепадами температуры, она может обеспечить стабильную температуру в помещении вблизи заданного значения, предотвращая колебания температуры в помещении из-за изменения температуры воды, и создавая комфортную и стабильную обстановку в помещении для пользователей.
Регулирование баланса давления: В крупномасштабных тепловых сетях из-за сложной схемы прокладки трубопроводов и неравномерного распределения потребителей может возникнуть гидравлический дисбаланс, приводящий к избыточному или недостаточному давлению на некоторых участках и влияющий на эффект нагрева. Электрические балансировочные клапаны, являясь особым типом электрических клапанов, могут автоматически регулировать открытие клапана в зависимости от изменения давления в трубопроводной сети, балансировать давление в каждой ветке и обеспечивать равномерное распределение горячей воды для каждого пользователя. Они обладают высокой точностью регулирования, могут эффективно устранять дисбаланс давления в трубопроводной сети и обеспечивать стабильную работу системы в различных рабочих условиях. Например, в системах отопления некоторых высотных зданий установка электрических балансировочных клапанов позволила решить проблему разницы давления, вызванную разной высотой этажей, что позволило пользователям на каждом этаже наслаждаться хорошим отопительным эффектом.
Энергосбережение и сокращение потребления
Реализация отопления по требованию: Электрические клапаны могут автоматически регулировать расход горячей воды в соответствии с данными реального времени, такими как наружная температура, заданное значение температуры внутри помещения и изменение нагрузки системы для обеспечения отопления по требованию. В периоды высокой наружной температуры открытие клапана автоматически уменьшается, чтобы сократить подачу горячей воды и избежать потерь тепла; в холодные периоды открытие увеличивается, чтобы обеспечить достаточную подачу тепла. Такой точный метод подачи тепла позволяет значительно снизить энергопотребление по сравнению с традиционным режимом отопления с фиксированным расходом. Согласно статистическим данным фактической эксплуатации, потребление энергии системами отопления, использующими электрические клапаны для обеспечения отопления по требованию, может быть снижено на 15% - 30% по сравнению с традиционными системами, что позволяет эффективно экономить энергоресурсы и снижать затраты на отопление.
Сокращение недействительной циркуляции: В системах отопления, когда некоторые зоны или пользователи не нуждаются в отоплении, электрические клапаны могут своевременно перекрыть соответствующие трубопроводы, чтобы предотвратить недействительную циркуляцию горячей воды. Например, в бытовых системах отопления, когда пользователи находятся на работе в течение дня или долго отсутствуют, они могут закрыть электрические клапаны в комнате, прекратив подачу тепла в трубопровод отопления в этой комнате и избежав потерь тепла в незанятых зонах. В то же время в некоторых зданиях и помещениях с сезонным использованием, таких как школы во время зимних и летних каникул и коммерческие комплексы в нерабочее время, закрытие соответствующих зон отопления с помощью электрических клапанов может эффективно уменьшить объем циркулирующей воды во всей системе отопления, снизить энергопотребление насосов и достичь энергосберегающего режима работы.
Оптимизация эффективности работы системы: Применение электрических клапанов позволяет оптимизировать общую эффективность работы системы отопления. Благодаря точному управлению расходом и давлением, такое оборудование, как циркуляционные насосы и котлы, может работать в эффективных условиях. Например, электрические клапаны управления байпасом могут автоматически регулировать расход байпаса в соответствии с потребностями системы, обеспечивая работу циркуляционного насоса вблизи точки наилучшего КПД и снижая энергопотребление насоса. В то же время для систем отопления, использующих технологию преобразования частоты, сотрудничество между электрическими клапанами и оборудованием для преобразования частоты может регулировать рабочие параметры оборудования в реальном времени в соответствии с фактической нагрузкой, что еще больше повышает эффективность использования энергии в системе и снижает энергопотребление и эксплуатационные расходы.
Автоматизация и дистанционное управление
Централизованный мониторинг и управление: Электрические клапаны поддерживают доступ к стандартным сигналам, таким как 4 - 20 мА и Modbus, и могут быть подключены к распределенным системам управления (DCS) или программируемым логическим контроллерам (PLC) для осуществления централизованного мониторинга и управления всей системой отопления. Руководители тепловых предприятий могут контролировать степень открытия, рабочее состояние всех электрических клапанов и связанные с ними параметры, такие как температура и давление, в режиме реального времени в центре управления, а также единообразно диспетчеризировать и управлять всей тепловой сетью. При обнаружении отклонений в работе определенного участка или оборудования электрический клапан может управляться с помощью дистанционного управления для своевременной корректировки параметров отопления, решения проблемы и повышения эксплуатационной надежности и эффективности управления системой отопления.
Дистанционное управление и диагностика неисправностей: С помощью технологии дистанционного управления операторы могут удаленно открывать, закрывать и регулировать степень открытия электрических клапанов, не приезжая на объект. Это особенно важно при устранении аварийных ситуаций или обслуживании системы. Например, при протечке теплотрассы соответствующий электрический клапан может быть быстро закрыт с помощью дистанционного управления, чтобы предотвратить расширение аварии. В то же время некоторые высокотехнологичные электрические клапаны оснащены датчиками, которые в режиме реального времени передают информацию о рабочем состоянии клапана, например, о степени открытия, крутящем моменте и температуре. Анализ этих данных позволяет проводить раннюю диагностику и предупреждать о неисправностях клапанов, а также своевременно привлекать обслуживающий персонал для их устранения, что снижает влияние неисправностей оборудования на работу системы отопления и повышает качество услуг по отоплению.
Интеграция с системами интеллектуального здания: В интеллектуальных зданиях электрические клапаны могут быть интегрированы с системами автоматизации зданий (BAS) для осуществления координированного управления системой отопления с другим оборудованием здания. Например, они могут быть связаны с системами кондиционирования воздуха и вентиляционными системами для комплексной настройки рабочего состояния каждой системы в зависимости от параметров внутренней среды и условий деятельности персонала, реализуя интеллектуальное управление энергопотреблением всего здания. В то же время пользователи могут дистанционно управлять внутренними электрическими клапанами через терминалы "умного дома", гибко регулируя состояние отопления в помещении в соответствии со своими потребностями, улучшая пользовательский опыт и уровень интеллекта здания.
Долговечность и надежность
Адаптация к суровым условиям работы: Средой в системах отопления обычно является высокотемпературная горячая вода, и в процессе эксплуатации она может сталкиваться со сложными условиями работы, такими как перепады давления и изменение качества воды. При проектировании и производстве электрических клапанов всесторонне учитывается, используются материалы, устойчивые к высоким температурам, давлению и коррозии. Например, корпус клапана изготавливается из литой стали, нержавеющей стали и т.д., а уплотнительные детали - из специальной резины или графита и других высокотемпературостойких материалов. Применение этих материалов позволяет электрическим клапанам стабильно работать в течение длительного времени в жестких условиях эксплуатации при нагреве, обладая высокой прочностью. Например, в некоторых промышленных системах отопления температура среды достигает 150℃ и более, а давление превышает 1,6МПа, но электрические клапаны все равно могут надежно работать, обеспечивая нормальное отопление системы.
Длительный срок службы: Механическая структура электрических клапанов компактна и разумна, а детали трансмиссии точно обработаны и хорошо смазаны для уменьшения износа во время работы. В то же время, в электроприводе используются передовые технологии и надежные двигатели, обладающие хорошей стабильностью и способностью противостоять помехам. При нормальных условиях срок службы уплотнительных деталей электрических клапанов может достигать 5 - 10 лет (в зависимости от условий работы), а общий срок службы может достигать 15 - 20 лет. Длительный срок службы не только снижает частоту замены оборудования и затраты на техническое обслуживание, но и уменьшает перерывы в отоплении, вызванные сбоями в работе оборудования, обеспечивая непрерывную и стабильную работу системы отопления.
Отказоустойчивая конструкция: Некоторые электрические клапаны оснащены функцией отказоустойчивости, которая позволяет автоматически переходить в заданное безопасное состояние в случае возникновения нештатных ситуаций, таких как отключение питания, прерывание сигнала или отказ привода. Например, некоторые электрические двухходовые клапаны имеют пружинный возврат. Когда система теряет питание, клапан автоматически закрывается, чтобы предотвратить дальнейшее поступление горячей воды, что позволяет избежать потенциальной угрозы безопасности, вызванной выходом клапана из-под контроля. Такая отказоустойчивая конструкция повышает надежность электрических клапанов в аварийных ситуациях, обеспечивая безопасную и нормальную работу системы отопления при возникновении неисправности и сводя к минимуму воздействие на пользователей.
Заключение
Подводя итог, можно сказать, что электрические клапаны широко используются в отопительной промышленности. Они играют незаменимую роль в макрорегулировании систем центрального отопления, индивидуальном регулировании температуры в бытовых системах отопления и точном согласовании различного отопительного оборудования. Их многочисленные преимущества, такие как точное управление, энергосбережение и снижение потребления, автоматизация и дистанционное управление, долговечность и надежность, не только повышают эффективность работы и качество отопления системы отопления, обеспечивая пользователям более комфортное и стабильное отопление, но и помогают предприятиям теплоснабжения реализовать интеллектуальное управление, снизить эксплуатационные расходы и уменьшить потери энергии, что соответствует текущей тенденции развития экологичности, энергосбережения и высокой эффективности. Благодаря постоянному прогрессу и инновациям технологий, перспективы применения электрических клапанов в отопительной промышленности будут расширяться, и ожидается, что они внесут новый импульс в устойчивое развитие отопительной промышленности.