Устройство, назначение, принцип работы и виды элеваторного узла

Принцип работы элеваторного узла

Принцип работы теплового элеваторного узла и водоструйного элеватора. В предыдущей статье мы с вами выяснили основное назначение теплового элеваторного узла и особенности эксплуатации, водоструйных или как их еще называют инжекционных элеваторов. Вкратце — основное назначение элеватора понижение температуры воды и одновременно увеличение объема прокачиваемой воды во внутренней системе отопления жилого дома.

Теперь разберем, как же все-таки работает водоструйный элеватор и за счет чего он увеличивает прокачку теплоносителя через батареи в квартире.

Теплоноситель поступает в дом с температурой соответствующей температурному графику работы котельной. Температурный график это соотношение между температурой на улице и температурой, которую котельная или ТЭЦ должны подать в теплосеть, и соответственно с небольшими потерями к вашему тепловому пункту (вода, двигаясь по трубам на большие расстояния, немного остывает). Чем холоднее на улице, тем большую температуру выдает котельная.

Например, при температурном графике 130/70:

• при +8 градусах на улице в подающем трубопроводе отопления должно быть 42 градуса;
• при 0 градусов 76 градусов;
• при -22 градуса 115 градусов;

Если кого-то интересуют более подробные цифры, можете скачать температурные графики для различных систем отопления здесь .

Но вернемся к принципу и схеме работы нашего теплового элеваторного узла.

Пройдя входные задвижки, грязевики или сетчато-магнитные фильтра, вода поступает непосредственно в смешивающее элеваторное устройство — элеватор. который состоит из стального корпуса, внутри которого находится смешивающая камера и сужающее устройство (сопло).

Перегретая вода выходит из сопла в смешивающую камеру с большой скоростью. В результате в камере за струей создается разрежение за счет чего и происходит подсасывание или инжекция воды из обратного трубопровода. За счет изменения диаметра отверстия в сопле можно в определенных пределах регулировать расход воды и соответственно температуру воды на выходе из элеватора.

Элеватор теплового узла работает одновременно как циркуляционный насос и как смеситель. При этом он не потребляет электрическую энергию. а использует перепад давления перед элеватором или как еще принято говорить располагаемый напор в тепловой сети.

Для эффективно работы элеватора необходимо, что бы располагаемый напор в теплосети соотносился к сопротивлению системы отопления не хуже чем 7 к 1 . Если сопротивление системы отопления стандартной пятиэтажки 1м или это 0,1 кгс/см2 то для нормальной работы элеваторного узла необходим располагаемый напор в системе отопления до ИТП не менее 7 м или 0,7 кгс/см2.

Для примера если в подающем трубопроводе 5 кгс/см2 то в обратном не более 4,3 кгс/см2.

Обратите внимание на то, что на выходе элеватора давление в подающем трубопроводе не намного больше давления в обратном трубопроводе и это нормально, 0,1 кгс/см2 по манометрам заметить довольно сложно, качество современных манометров к сожалению на очень низком уровне, но это уже тема для отдельной статьи. А вот если у вас разница давлений после элеватора больше 0,3 кгс/см2 следует насторожиться, или у вас система отопления сильно забита грязью, или при капитальном ремонте вам очень сильно занизили диаметры разводящих труб

Выше сказанное не относится к схемам с терморегуляторами типа «Danfoss» на батареях и стояках, с ними работают только схемы смешения с применением регулирующих клапанов и смесительных насосов

Кстати и применение данных регуляторов тоже в большинстве случаев весьма спорно, поскольку на большинстве отечественных котельных применяется именно качественное регулирование по температурному графику. Вообще массовое внедрение автоматических регуляторов фирмы «Danfoss» стало возможным только благодаря хорошей маркетинговой компании. Ведь «перетоп» у нас явление очень редкое, обычно мы все тепло недополучаем

Выше сказанное не относится к схемам с терморегуляторами типа «Danfoss» на батареях и стояках, с ними работают только схемы смешения с применением регулирующих клапанов и смесительных насосов. Кстати и применение данных регуляторов тоже в большинстве случаев весьма спорно, поскольку на большинстве отечественных котельных применяется именно качественное регулирование по температурному графику. Вообще массовое внедрение автоматических регуляторов фирмы «Danfoss» стало возможным только благодаря хорошей маркетинговой компании. Ведь «перетоп» у нас явление очень редкое, обычно мы все тепло недополучаем.

1 Что такое тепловой узел учета энергии?

Тепловой узел – комплекс оборудования, монтаж проекта которых обеспечивается с целью предоставления принципиального учета и регулирования энергии, объема теплоносителя, а также произведение регистрации и контроля его параметров.

Тепловой узел учета энергии

Узел учета тепловой энергии – автоматический модуль, монтаж которого производится к системе трубопроводов для предоставления учетных данных по проекту эксплуатации и регулирования отопительных ресурсов.

1.1 Где устанавливаются тепловые узлы?

Установка тепловых узлов и их обслуживание, как правило, производится в типовые многоквартирные дома, с коммунальными системами отопления.

В свою очередь, узлы учета тепловой энергии устанавливаются в многоквартирном доме для выполнения следующих задач:

• проверки и регулирования эксплуатации теплоносителя и тепловой энергии;
• проверки и регулирования гидравлических и отопительных систем;
• записи данных теплоносителя, таких как температура, давление и объем.
• произведение денежного расчета потребителя и поставщика тепловой энергии, после того как будет осуществлена проверка полученных данных.

Монтаж узлов учета тепловой энергии

При осуществлении установки проекта отопительного оборудования следует учесть. что потребление ресурсов, подаваемых в центральное отопление в многоквартирном доме несет за собой определенные финансовые затраты пользователей (в данном случае – жильцов многоквартирного дома).

Снизить расходы, как и поддерживать работоспособность построенного узла по проектированной ранее схеме продолжительное время, квартирный дом сможет, если будут своевременно будет предоставляться грамотная проверка учетного оборудования и его обслуживание, включая качественный монтаж аппаратуры и трубопровода.

Возможные проблемы и неисправности

Несмотря на прочность приборов, иногда элеваторный узел отопления дает сбои. Горячая вода и высокое давление быстро находят слабые места и провоцируют поломки.

Это неизбежно случается, когда отдельные узлы имеют сборку ненадлежащего качества, расчет диаметра сопла выполнен неверно, а также по причине образования засоров.

Шум

Элеватор отопления, работая, может создавать шум. Если такое наблюдается, значит, в выходной части сопла в процессе эксплуатации образовались трещины или задиры.

Причина появления неровностей кроется в перекосах сопла, вызванных подачей теплоносителя под высоким давлением. Такое случается, если избыточный напор не дросселируется регулятором расхода.

Не соответствие температуры

Качественную работу элеватора можно поставить под сомнение и тогда, когда температура на входе и выходе слишком различается с температурным графиком. Скорее всего, причиной тому завышенный диаметр сопла.

Не правильный расход воды

Неисправный дроссель приведет к изменению расхода воды в сравнении с проектным значением.

Такое нарушение легко определить по изменению температуры во входящей и обратной трубопроводных системах. Проблема решается путем ремонта регулятора расхода (дросселя).

Неисправные элементы конструкции

Если схема присоединения отопительной системы к наружной тепловой магистрали имеет независимый вид, то причину некачественной работы элеваторного узла могут вызвать неисправные насосы, водонагревательные узлы, запорная и предохранительная арматура, всевозможные утечки в трубопроводах и оборудовании, неисправность регуляторов.

К основным причинам, негативно влияющим на схему и принцип работы насосов, можно отнести разрушение эластичных муфт в соединениях насоса и валов электродвигателя, износ шарикоподшипников и разрушение посадочных мест под них, образование свищей и трещин на корпусе, старение сальников. Большинство перечисленных неисправностей устраняется ремонтом.

Неудовлетворительная работа водонагревателей наблюдается, когда нарушена герметичность труб, произошло их разрушение либо слипание трубного пучка. Решение проблемы состоит в замене труб.

Засоры

Засоры – это одна из распространенных причин плохого теплоснабжения. Их образование связано с попаданием грязи в систему, когда грязевые фильтры неисправны. Увеличивают проблему и отложения продуктов коррозии внутри труб.

Уровень засорения фильтров можно определить по показаниям манометров, установленных перед фильтром и после него. Значительный перепад давления подтвердит либо опровергнет предположение о степени засоренности. Для прочистки фильтров достаточно отвести грязь через спускные устройства, находящиеся в нижней части корпуса.

Любые неполадки трубопроводов и отопительного оборудования должны устраняться незамедлительно.

Незначительные замечания, не влияющие на работу отопительной системы, в обязательном порядке регистрируются в специальной документации, их включают в план текущих или капитальных ремонтных работ. Ремонт и устранение замечаний происходит в летнее время до начала очередного отопительного сезона.

Зерновые продукты являются главным составляющим элементом жизни людей. И вопрос их хранения сегодня очень актуален. На сегодняшний день самым надежным местом сбережения зерна являются зерновые элеваторы. Разветвленная сеть таких хлебоприемных производств создается с учетом близости их к производящим районам, для того, чтобы избежать отдаленных перевозок зерна с полей.

Элеватор — это специальное сооружение, которое и предназначено для хранения больших партий зерновых культур, а также приведения его до кондиционного состояния. Слово элеватор с латинского языка означает поднимающий. Само сооружение оборудовано специальными устройствами для взвешивания, приёма, очистки, сушки и отгрузки зерновых. Иногда такие хранилища именуют как высокомеханизированные устройства силосного типа. Первые силосные элеваторы были построены — в американском городе Дулут в 1845 году, и в Нижнем Новгороде (Россия) — в 1887 году.

Производство оборудования

Проекты комплексов разрабатываются под существующие виды оборудования. Расчёты ведутся с учётом технических характеристик и требуемого объёма выработки конечной продукции.

Производство элеваторов и элеваторного оборудования в Украине позволяет максимально сократить завоз аналогов из-за рубежа и использовать продукцию внутреннего рынка. Стоит добавить, что Украина сама успешно экспортирует продукцию для строительства агропромышленных комплексов на Запад и в Европу.

Большинство производственных компаний обновили технологичные мощности по последнему слову техники, тем самым повысив качество выпускаемого ассортимента. Элеваторы могут незначительно отличаться друг от друга но все они включают в себя следующие сооружения и механизмы:

• корпуса:
• железобетонные ёмкости (силосы);
• рабочее строение;
• оборудование приёмки и отдачи зерна;
• сушилка.

Практически все производственные узлы имеют запас мощности. Как показывает статистика, большинство заводов используют ¾ от своего потенциала. Это связывают с тем, что покупатель обычно перестраховывается и делает заказ с планом увеличить объёмы производства. Но в большинстве случаев этого не происходит.

Современные элеваторы – это заводы, управляемые автоматикой. Объёмы человеческого труда максимально сокращены. Контроль за процессами осуществляет электроника, через компьютерные программы. Таким образом цифровые технологии нашли применение и в АПК.

Самый работящий. Набережночелнинский портовый элеватор.

Элеватор в Набережных Челнах начали строить в 1913 и сдали в эксплуатацию в 1917 г. Мощность единовременного хранения предприятия была 2 млн пудов (около 32 тыс. т).В сентябре элеватору исполняется ровно 100 лет. Несмотря на такой почтенный возраст, терминал исправно отгружает зерновые для транспортировки по реке Кама.

Визуально элеватор чем-то напоминает лютеранскую кирху. Особенно на старых фотографиях.

В 2000-х годах предприятие вошло в состав холдинга ЗАО «АГРОСИЛА ГРУПП». Нынешний «Набережночелнинский элеватор» включает в себя 23 склада для хранения зерна на 85 тыс. т . В 2002 г. элеватор был включён в государственный охранный реестр местного значения, как памятник промышленной архитектуры.

Строительство элеваторов

В Украине есть достаточное количество успешных строительных компаний, которые возводят новые производственные комплексы не только у себя на родине, но и приглашаются для работы в страны Европы и ближнего зарубежья. Среди заказчиков частные и государственные холдинги. Весь цикл возведения завода заключается в следующем:

• исследование местности к подготовке технического задания;
• разработка проекта элеватора с подбором необходимого оборудования;
• расчёт сметной документации и согласование;
• строительство элеватора;
• пусконаладка.

Рекомендуется обращаться к строительным компаниям, обеспечивающим строительство «под ключ». Если заказывать технологию у одного подрядчика, а проект у другого, то конечная стоимость объекта будет дороже. Кроме того, нести ответственность за выстроенный элеватор будут несколько компаний.

Пусконаладочные работы

Процесс пусконаладочных работ, после возведения новых элеваторных комплексов, разделяют на два вида: пусконаладочные и наладочные. Первые работы исполняются в индивидуальном и совокупном тесте оборудования. Вторые работы следуют после сдачи завода в эксплуатацию при освоении мощности завода согласно проекту.

Пусконаладочные работы вступают в фазу после завершения монтажа оборудования. Перед персональными испытаниями оборудования, должен закончится монтаж систем обеспечения: электричества, контрольно-измерительных приборов, электроники, системы смазки и средств защиты.

Испытания оборудования

В процессе индивидуальных испытаний, специалисты проверяют технологическое и транспортное оборудование на добросовестность сборки и крепления его узлов. Не должны присутствовать подсосы воздуха, утечки воды и пара. Все качания, шатания и вращения рабочих элементов должны соответствовать норме. Пружины и натяжные ремни, обеспечивающие работу приводов, должны быть отрегулированы в необходимых параметрах.

В оборудовании множество вращательных элементов, поэтому пусконаладчики особое внимание уделяют уровню смазки. На регулировку работоспособности каждого отдельного оборудования затрачивается от 3-х до 5-и часов

После окончания этих работ, подписывается акт рабочей комиссии и завод признаётся принятым заказчиком.

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ЭЛЕВАТОРОВ

• Хлебоприемные/заготовительные элеваторы. Здесь зерно, поступающей от сдатчиков, первично обрабатывается, очищается, высушивается и определенное время сохраняется. Поскольку основную массу зерна невозможно разместить на длительное хранение или отправить на приемные комбинаты, то на заготовительных элеваторах зерно дополнительно обрабатывают: сушат, обеззараживают, очищают от примесей. Кроме того, на элеваторах данного типа готовят посевной материал зерновых и технических культур, а также семян трав.
• Базисные элеваторы. Основными функциями базисных элеваторов есть сушки и очистки зерна. Однако, на базисные элеваторы поступает зерно, которое уже первично обрабатывалось. Основной задачей элеваторов данного типа является создание оперативного запаса зернового сырья для текущего потребления. Также здесь формируют крупные партии зерна, которые отвечают определенным требованиям. Это большие, высокопроизводительные элеваторы большой вместимости, которые размещаются на пересечении транспортных магистралей.
• Перевалочные (узловые). Предназначены для приемки зерна и его транспортной перевалки. В отдельных случаях могут использоваться для приемки зерна с полей и его длительного хранения.
• Фондовые. Элеваторы очень большой вместимости, предназначенные для длительного хранения (3 4 года) стратегического запаса государственного зернового резерва повышенного качества. Зерно из фондовых элеваторов отпускается только в исключительных случаях – при обновлении запаса или для покрытия зернового дефицита в отдельных районах.
• Производственные. Строятся на территории зерноперерабатывающих предприятий с целью обеспечения их сырьем. Это могут быть заводы по производству муки, круп, комбикорма. Задача элеваторов данного типа – обеспечение бесперебойной работы предприятий по переработке, в связи с чем производственные элеваторы имеют емкости соответствующего объема и оборудование, необходимое для обработки сырья согласно заданной рецептуре.
• Примлимнові элеваторы. Эти элеваторы служат для подготовки продовольственных культур – пшеницы, ржи – до переработки на мельнице. Такие элеваторы принимают зерно с автомобильного/железнодорожного транспорта. Кроме того, эти элеваторы осуществляют сортировки, сушки и хранения зерновых партий, формируя из них помольные фракции. Вместимости емкостей такого элеватора для создания запаса должно хватить на 3 месяца бесперебойной работы мукомольного предприятия. Элеватор полностью автоматизирован, а его управление совмещено с управлением мельничным предприятием.
• Элеватор для заводов по производству комбикорма. Данные элеваторы оборудованы устройствами для сушки, очистки, хранения и обработки зерновых культур. Они осуществляют прием зернового сырья с автомобильного/железнодорожного транспорта. Запасов для бесперебойной работы комбикормового предприятия должно хватить на 3 месяца. Элеватор для комбикормовых заводов полностью автоматизирован, и его управления сопряженное с пультом управления заводом.
• Портовые зернохранилища. Высокопроизводительные элеваторы большой вместимости предназначены для приема зерна из базисных/перевалочных элеваторов, импортного зерна из морских судов, для отгрузки зерна на экспорт и внутренним потребителям. Для эффективной работы портового зернохранилища необходимы высокопроизводительные транспортные мощности.
• Реализационные базы. Принимают зерно от хлібоздавців и обеспечивают потребителей зерном, мукой, крупой, комбикормом.
• Фермерские элеваторы. Является частью фермерского хозяйства и по емкости должны обеспечивать хранения летнего урожая фермера с собственных полей. Такой элеватор принимает зерно с большегрузных автомобилей, очищает его, сушит, хранит и отгружает потребителям. Системы фермерского элеватора обеспечивают качественное хранение зернового сырья в течение 12 месяцев.
• Временные элеваторы-хранилища. Мобильные хранилища, срок монтажа которых не больше недели. Хранилища такого типа легко перемещать с объекта на объект, а их оборудование позволяет сохранять зерновое сырье в кондиции не менее полугода. Загрузка зерна в такой элеватор производится через центральную загрузочную колонну или с помощью мобильного транспортера. Хранилище накрыто брезентовым покрытием и оборудован системой аэрации, а его обслуживание не требует специальных машин и механизмов.

Схема элеваторного узла системы отопления

Самостоятельная работа элеватора невозможна. В состав элеваторного узла входят различные элементы:

• Задвижки (в последнее время на смену приходят шаровые краны, более удобные и надёжные в эксплуатации).
• Грязевики.
• Манометры.
• Термометры.
• Соединительные элементы (фланцы или переходники).

Принципиальную схему элеваторного узла можно рассмотреть на рисунке:

Элеваторный узел в системе отопления: 1- запорная арматура (задвижка); 2 — грязевик; 3 — элеватор водоструйный; 4 — манометр; 5 — термометр

Основными элементами являются задвижки, позволяющие регулировать параметры прямого и обратного потока. Грязевики — это устройства, отделяющие механические включения в виде мелкого мусора или грязи. Они подлежат периодической очистке, заполнение грязевиков опасно и может вывести из строя элементы, расположенные далее по пути следования потока. Остальные элементы — манометры и термометры — являются контрольными и позволяют вести наблюдение за текущим режимом системы отопления.

Схемы подключения

Элеваторный узел может быть использован в системах с различными специфическими особенностями — однотрубных, автономных или иных линиях теплоснабжения. Принципы подачи теплоносителя, параметры потока не всегда позволяют обеспечить неизменный и стабильный результат на выходе. Для организации нормального теплоснабжения квартир или корректировки параметров потока, поступающего из магистральной сети, используются различные схемы подключения элеваторных узлов. Все они нуждаются в наличии дополнительного оборудования, иногда в достаточно больших объёмах, но результат, который достигается вследствие этого, компенсирует понесённые расходы. Рассмотрим существующие схемы подключения:

С регулятором расхода воды

Расход воды является основным фактором, делающим возможной регулировку режима обогрева помещений. Изменения расхода вызывают колебания температуры в жилых комнатах, что недопустимо. Вопрос решается установкой перед узлом смешивания регулятора, обеспечивающего постоянный расход воды и стабилизирующего тепловой режим.

Схема элеваторного узла смешения с регулятором расходом: 1 — подающая линия тепловой сети; 2 — обратная линия тепловой сети; 3 — элеватор; 4 — регулятор расхода; 5 — местная система отопления

Особенно важным такое решение становится в однотрубных системах, где имеется нагрузка в виде ГВС, дестабилизирующая расход горячей воды и создающая существенные колебания во время активного водоразбора (утренние и вечерние часы, праздничные и выходные дни). При этом данная схема не способна исправить ситуацию при изменениях температуры теплоносителя в магистральной линии, что является её недостатком, хоть и не слишком существенным. Падение температуры теплоносителя в питающих трубопроводах означает аварию на ТЭЦ или ином пункте нагрева, а это случается редко.

С регулирующим соплом

Схема подключения элеваторного узла с возможностью регулировки пропускной способности сопла позволяет оперативно реагировать на изменения параметров теплоносителя в магистральной линии.

Схема элеваторного узла с регулирующей иглой: 1 — подающая линия тепловой сети; 2 — обратная линия тепловой сети; 3 — элеватор; 5 — местная система отопления ; 6 — регулятор с иглой, вдвигаемой в сопло элеватора

При этом ручная регулировка малоэффективна, поскольку для этого надо постоянно подходить к элеватору, который обычно расположен в подвальном помещении. Наибольшая эффективность системы с регулируемым соплом достигается при полной автоматизации процесса, с использованием датчиков температуры и давления, подающих сигнал на сервопривод элеватора. Такая схема позволяет получить дополнительные возможности при настройке режима работы, но необходимость в ней возникает не всегда, а только в перегруженных или нестабильных системах с возможными колебаниями температуры теплоносителя.

Схема элеваторного узла с использованием датчиков температуры и давления, подающих сигнал на сервопривод элеватора

К недостаткам подобных схем принято относить необходимость изначально обеспечить высокое давление в системе, так как регулировка возможна лишь в пределах параметров потока в магистрали. Кроме того, нагрузки на механику, в частности — на сопло и иглу, создают необходимость постоянного наблюдения и своевременной замены элементов, вышедших из строя.

С регулирующим насосом

Подобные схемы используются при отсутствии достаточного для функционирования элеватора давления в питающих трубопроводах.

Схема элеваторного узла с корректирующим насосом: 1 — подающая линия тепловой сети; 2 — обратная линия тепловой сети; 3 — элеватор; 4 — регулятор расхода; 5 — местная система отопления ; 7 — регулятор температуры; 8 — смесительный насос

Увеличение давления делает возможным применение элеваторного узла в автономных тепловых сетях частного дома, позволяет обеспечить циркуляцию теплоносителя при исчезновении давления в магистрали. Насос устанавливается перед элеватором или на перемычке между прямым и обратным трубопроводами перед входом в элеватор. Для обеспечения нормального режима работы в дополнение к насосу требуется использовать регулятор температуры, а также необходимо подключение электропитания.

Достоинства и недостатки

К достоинствам элеваторного управления температурой в системе отопления относятся:

• Простота устройства, способность сохранять постоянный коэффициент эжекции теплоносителя, что означает постоянную температуру смеси, идущей в систему отопления.
• Надёжность, способность работать в сложных условиях.
• Малое количество деталей, подлежащих замене.
• Нет необходимости подключения электропитания.
• Совмещение двух функций — смесителя и циркуляционного насоса, при простоте конструкции.
• Бесшумность работы.

Имеются и недостатки:

• Необходимость обеспечить разницу между давлениями прямой и обратной линий в пределах 2 бар.
• Способность работать в единственном режиме без замены сопла (кроме регулируемых приборов).
• Малый КПД, вынуждающий увеличивать напор теплоносителя перед элеваторным узлом (это особенно актуально при использовании в системах отопления частных домов, действующих от собственного котла).
• При отказе на магистральной линии происходит остановка циркуляции, следствием которой может стать охлаждение и перемерзание системы.
• Нельзя использовать один узел для нескольких зданий.

Недостатки элеваторных систем компенсируются их эффективностью, простотой и надёжностью, что стало причиной повсеместного использования.