Принцип работы гидравлической стрелки: Принцип работы гидравлической стрелки для системы отопления — Статьи

Гидрострелки для систем отопления. Принцип работы

Гидрострелка (гидравлический разделитель, гидравлическая стрелка или термогидравлический разделитель) – это один из самых важных узлов в системе отопления с источниками генерации тепловой энергии. Он предназначен для разделения котлового контура и контура потребителей тепла, создавая зону пониженного гидравлического сопротивления. 

Назначение гидрострелки, зачем нужна гидрострелка

Таким образом, гидравлический разделитель позволяет сбалансировать контур котла с остальными контурами потребителей тепла. Гидравлический разделитель (гидрострелка) обеспечивает гидравлический (и температурный) баланс контуров. При использовании такой гидрострелки расход теплоносителя в контуре потребителей тепла задается только при включении/отключении насоса соответствующего контура. Когда насос вторичного контура отключен, циркуляция в нем отсутствует и теплоноситель, циркулирующий под воздействием насоса первичного контура, возвращается в котел через гидравлический разделитель.

В результате, при использовании гидрострелки, в первичном контуре поддерживается постоянный расход теплоносителя, а во вторичном контуре – расход теплоносителя определяется в соответствии с тепловой нагрузкой. Гидравлический разделитель включает в себя также функции деаэратора и шламоуловителя. В современных отопительных системах гидрострелка является стандартной опцией.

Рисунок 1

Рассмотрим схему гидрострелки. Современные системы отопления, как правило являются многоконтурными, т.е. состоят из нескольких гидравлических контуров отопления (рисунок 1). Эти контуры могут быть как низкотемпературными (напольное отопление или низкотемпературное радиаторное отопление), так и высокотемпературными (высокотемпературное радиаторное отопление, воздушное отопление, подогрев бассейна, контур нагрева емкостного водонагревателя). В ряде случаев требуется применение смесительных узлов для поддержания заданной температуры теплоносителя путем смешивания теплоносителя с разными температурами.

Этими процессами управляет автоматика. С учетом особенностей работы некоторых насосов, например загрузочного насоса водонагревателя и трехходовых смесителей получается, что каждый контур системы отопления «живет своей жизнью», т.е. отбирает именно то количество нагретого теплоносителя, которое ему необходимо в данный момент. Таким образом, суммарный расход (количество используемого нагретого теплоносителя) всех контуров отопления не является постоянным, а меняется в течение времени и условий. Для котла необходим постоянный и неизменный расход теплоносителя. Это сильно влияет на эффективность его работы и ресурс. Следовательно, для стабильной и корректной работы всей системы отопления необходимо, по возможности, отделить друг от друга контур котла и каждый из контуров системы отопления, таким образом, сделать независимыми производство (контур котла) и потребление тепла (контур отопления). Такую функцию гидравлического разделения выполняют гидрострелки, которые на практике представляют собой вертикально установленный участок трубопровода (перемычку) большого диаметра. Вероятно, наиболее полное описание и принцип работы гидрострелок для широкого применения сделала компания De Dietrich.

Конструктивная схема и принцип работы гидрострелки

Гидравлический распределитель (гидрострелка) конструктивно представляют собой вертикально установленную перемычку большого диаметра (рисунок 2).

Рисунок 2

За счет большого диаметра (по отношению к диаметру трубопровода котлового контура) быстро гасится скорость теплоносителя в гидравлическом разделителе (гидрострелке). Предполагается, что гидравлическое сопротивление такого устройства исчезающе мало по сравнению с сопротивлением контуров отопления и котла. В результате, между котлом и контурами отопления появляется некий буфер (ресивер) с малым сопротивлением, то есть контуры отопления никаким образом не будут оказывать влияние на контур котла и расход теплоносителя через котел. Таким образом, каждый контур системы отопления будет «жить своей жизнью». Гидрострелка, кроме функции гидравлического разделения, обеспечивает распределение подающих линий контуров отопления по температуре: в самой верхней части — самый высокотемпературный контур (греющий контур водонагревателя, подогрев бассейна, калорифера вентиляции или радиаторное отопление), чуть ниже — контур с меньшей температурой, самый нижний — низкотемпературный контур отопления (низкотемпературное радиаторное или напольное отопление).

Такое же правило действует и для обратных линий контуров отопления: в самой верхней части — самая высокотемпературная (теплая) обратная линия, в самом низу — самая холодная. Гидрострелка выполняет функцию гидравлической развязки (разделения) котлового контура и контуров отопления. Независимость самих контуров отопления обеспечивается за счет подающего и обратного коллекторов, которые устанавливаются после гидравлического разделителя. Для корректной работы гидрострелки (гидравлического разделителя) необходимо соблюдать следующие правила:

1. Допускается только вертикальная установка гидрострелки (гидравлического разделителя).

2. Скорость движения теплоносителя в гидрострелке (гидравлическом разделителе) не должна превышать 0,1 м/с. В таком случае скорость движения теплоносителя в подающем трубопроводе котлового контура должна быть не больше 0,7-0,9 м/с.

3. Для определения размеров гидрострелки (гидравлического разделителя) необходимо использовать правило 3-х диаметров (3D) либо специальное программное обеспечение.

Между осями любых двух подключений (штуцеров) к гидрострелке (гидравлическому разделителю) должно быть расстояние не меньше чем 3 диаметра (рисунок 2). Из рисунка 2 видно, что высота гидравлического разделителя гораздо меньше, чем высота гидравлического распределителя.

4. Производительность насоса котлового контура (или в случае каскадной установки с несколькими насосами — суммарная производительность котловых насосов) должна быть больше как минимум на 10% суммарной максимальной производительности насосов вторичных контуров.

5. При использовании гидравлической стреклки необходимо следить за тем, чтобы высокотемпературные контуры отопления подключались в верхнюю часть гидравлического распределителя. В связи с тем, что скорость движения теплоносителя в гидравлической стрелке достаточно мала (меньше 0,1 м/с), будет наблюдаться явление стратификации (расслоения) теплоносителя по температуре. Очевидно, что теплоноситель имеет более высокую температуру в верхней части гидравлического распределителя, это необходимо учитывать при выполнении присоединения подающих линий контуров отопления.

Для того чтобы увеличить температуру воды на входе чугунного напольного котла, обратная линия котла подсоединяется выше всех обратных линий контуров отопления — искусственное завышение температуры обратной линии за счет явления стратификации в гидравлическом распределителе и гидравлическом разделителе. С учетом того, что в гидравлическом распределителе и гидравлическом разделителе скорость движения теплоносителя достаточно мала, их можно использовать для эффективного удаления воздуха и шлама — достаточно лишь поставить соответствующие устройства (автоматический и ручной воздухоотводчики в верхней части, шаровой кран большого диаметра в нижней части) (рисунок 1).

Компания ТЕРМОСКЛАД предлагает своим покупателям различные варианты гидравлических стрелок и коллекторов для котельной. Наши специалисты помогут Вам подобрать котельное оборудование и предложить коллекторные модули для котельной.

Описание процессов происходящих в гидравлическом разделителе (гидрострелке).

Чтобы получить представление о процессах, которые происходят в гидрострелке, рассмотрим три различные случая ее работы.

Т₁ – температура подачи от котла,

Т₂ – температура возврата теплоносителя в котел («обратка»),

Т₃ – температура подачи в систему отопления,

Т₄ – температура возврата из системы отопления,

Qp и Qs – соответственно, производительность котлового насоса и суммарная производительность насосов в системе отопления

Вариант 1

Температуры подачи и возврата теплоносителя совпадают, производительность насосов тоже совпадает.

Qp=Qs тогда Т₁=Т₃; Т₂=Т₄

Это идеальный случай, который на практике сложно достичь, но его следует рассматривать как то, к чему надо стремиться при подборе оборудования.

Вариант 2

Qp<Qs тогда T₁>T₃; T₂=T₄

Производительность котлового насоса меньше, чем суммарная производительность насосов в системе отопления (работающих одновременно).

Система отопления потребляет теплоносителя больше, чем может «предложить» котловой насос, в результате происходит захват дополнительной жидкости в систему отопления из ее же возвратной магистрали, то есть уже с низкой температурой. В котел возвращается теплоноситель той же температуры, как в «обратке» системы отопления (T₂=T₄). Такой режим работы в максимальной мере использует мощность котла (котел работает на максимуме своей мощности), а здание «недополучает» требуемое тепло. К тому же может возникнуть большая разница температуры между подачей и «обраткой» котла (T₁ и T₂), что негативно сказывается на ресурсе его работы.

Вариант 3

Qp>Qs тогда T₁=T₃; T₂>T₄

Производительность котлового насоса больше, чем суммарная производительность насосов в системе отопления (работающих одновременно). Система отопления в этом случае потребляет ровно то количества тепла, которое ей необходимо, а излишек тепла возвращается в котел. Это, при фиксированной мощности тепловыделения котла приводит к повышению температуры теплоносителя и периодическому выключению котла. Это, можно сказать, «штатный» режим работы и наиболее естественный. Дополнительных потерь тепла не происходит и, учитывая, что внешние условия теплопотерь постоянно меняются (меняется потребление тепла на радиаторное отопления, на бойлер, и т.п.), такой режим чаще всего мы имеем на практике.

Для чего нужен гидравлический разделитель в системе отопления? | Блог

Оглавление

Что такое гидрострелка и где её устанавливают

Устройство, принцип работы, назначение

Устройство

Принцип работы

Назначение

Подключение

Что такое гидрострелка и где её устанавливают

Гидравлический разделитель монтируется в магистраль между первичным контуром котла и контуром теплопотребления. Через патрубки разделителя проходят трубы подачи и обратки.

Рис. Гидравлическая стрелка с горизонтально расположенным коллектором на 5 контуров

Устройство, принцип работы, назначение

Основные задачи гидравлического разделителя – исключить влияние насосов контуров отопления друг на друга в процессе переключения между режимами работы и защитить котел от холодной обратки.

Устройство

Конструкция представляет собой прямоугольный или круглый трубчатый корпус. Расположение устройства не имеет значения.

Рис. Гидравлический разделитель 4 м³/час, тип: SDG-0015 STOUT вертикального расположения

Вертикальный монтаж намного удобнее. Вверху можно расположить автоматический отводчик для спуска воздуха, а внизу кран для сгона шлама, скапливаемого внизу.

От корпуса прибора отходят 4 патрубка. Два патрубка подключены к циркуляционному котловому контуру, а два к вторичному отходящему контуру теплопотребления.

В некоторых случаях в корпусе располагаются фильтрующие сетки. Первая (верхняя) сепарирует воздух. Вторая (нижняя) отделяет шлам. Однако чаще всего устройство выпускается пустым, без сеток, потому что они очень быстро засоряются и не несут своей функции.

Принцип работы

Чтобы понять зачем нужна гидравлическая стрелка, разберемся с режимами работы системы, в которой она будет задействована.

Режим работы заключается в соотношении расходов тепла от теплоносителя контура котла к расходам температуры системы теплопотребления. В теории соотношение бывает, как одинаковым, что маловероятно, так и нет. Расход температуры от котла может быть больше или меньше.

Первый режим

Даже при идеально подобранном сопротивлении контуров и производительности насоса, расходы можно уравнять, но идеально одинакового режима все равно не будет. Потому что при закрытой вдруг термоголовке или включении бойлера равенство исчезает. То есть равенства между температурой теплоносителя котла и расхода температуры системы на практике нет.

Второй режим работы – аварийный.

В случае неравенства расходов теплогенератор начинает работать в конденсационном режиме. В стандартном котле в камере сгорания появляется конденсат. Главный минус – котел лопнет.

Второй недостаток. Невозможность отправить в систему теплопотребления тепло, отданное теплогенератором, потому что нагретый теплоноситель все время смешивается с жидкостью в обратке.

Последний режим – оптимальный.

Лишний теплоноситель в процессе возврата нагревает жидкость в обратке, когда она остыла, чтобы при возвращении не навредила теплогенератору.

Назначение

Теоретически гидрострелка призвана поддержать правильный режим работы котла. Разница протоков теплогенератора с потребительскими контурами обеспечит движение теплоносителя в гидравлической стрелке сверху вниз с небольшой расчетной скоростью одна десятая метра в секунду (дециметр в секунду).

Если ее умножить на площадь сечения разделителя, то можно вычислить объем возвращенного в обратку теплоносителя.

Полученный результат обеспечит подогрев обратного коллектора и предотвратит температурный шок теплогенератора.

Однако нужно ли гидравлическое разделение – это вопрос, ведь сколько тепла производит котел, столько и получает потребитель.

Обычный байпас – трубка с краном между подачей и обраткой, по которой перемещается нагретая жидкость, легко защитит котел.

Подключение

Гидрострелка нужна для единственной цели. Она требуется для корректной работы контуров отопления, в которых есть насосы. Если насос в системе один, роль гидравлической стрелки – нулевая.

Рассмотрим пример с двумя насосами разной производительности, которые работают в системе. Один из насосов превышает параметрами другой.

Более мощный насос в трубе подачи будет создавать разряжение, а в обратке – более высокое, чем по норме, давление. Это чревато тем, что насос с более низкой производительностью не сможет запустить свой контур и забрать себе теплоноситель, чтобы потом отправить его в обратку. Контур отопления не работает.

Подключение гидрострелки производится в участок магистрали с нулевым сопротивлением, которое уравняет давление в коллекторах, а насос будет свободно работать.

На сайте компании STOUT представлены несколько моделей гидравлических стрелок, которые выполнят свою роль в системе отопления с несколькими отопительными контурами и насосами. Все модели обеспечены сопроводительной документацией с подробным описанием подключения и устройства.

Поделиться:

Работа гидравлического контура

Узнайте о компонентах, которые вы найдете в простом гидравлическом контуре.
Страница загрузки планов уроков для самостоятельного изучения и записей тренировок.

Назначение и работа типовой схемы

Функция каждого гидравлического контура может быть описана языком отдельных символов компонентов, которые объединены вместе, чтобы объяснить, как работает контур. Они должны соответствовать международному стандарту ISO 1219.части 1 и 2. В следующем разделе будут рассмотрены некоторые общие символы для компонентов, используемых в нашей базовой схеме. Более подробную информацию о более широком спектре компонентов можно найти в нашем разделе символов.

Гидравлические насосы

Гидравлические насосы представляют собой круг со стрелкой, указывающей направление потока.

Верхний насос имеет фиксированный рабочий объем, но стрелка на нижнем насосе показывает, что он имеет переменный рабочий объем и имеет третью линию утечки картера.

Направленные регулирующие клапаны

Направленные клапаны регулируют направление потока жидкости . Они могут управляться различными способами, включая электрическое, ручное или механическое. Они также могут переключаться между 2–4 различными конвейерами и поставляются с множеством различных вариантов подключения. Мы обсудим множество различных версий, которые доступны в последующих модулях, но с фундаментальной стороны дизайна они либо открытые, либо закрытые и просто изменяют соединения трубопроводов.

Направленные клапаны обычно изготавливаются с использованием золотника, который перемещается вверх и вниз в отверстии с очень высоким допуском. Несмотря на то, что зазоры между катушкой и отверстием очень малы, со временем все равно будет происходить некоторая утечка, что приведет к проскальзыванию тяжелых грузов, если они не изолированы.

Клапаны регулирования давления

Клапаны регулирования давления используются для установки уровня давления в контуре или ограничения максимального давления.

Верхний предохранительный клапан сбрасывает давление перед клапаном, когда оно превышает уставку клапана.

Нижний клапан снижает давление после клапана.

Клапаны управления потоком

Клапаны управления потоком ограничивают поток жидкости и, следовательно, скорость привода

Гидравлические системы обычно используют ограничитель потока для торможения движения груза. Небольшое отверстие или ограничительный клапан используется для дросселирования потока жидкости и, следовательно, для управления скоростью привода.

Возможно, будет полезно сравнить гидравлическое управление с автомобилем, где скорость регулируется либо дросселем двигателя, либо педалью тормоза, но тормоз значительно меньше и дешевле при той же мощности. То же самое и с компонентами гидравлики: насосы, как правило, крупнее, дороже и менее надежны, чем регулирующие клапаны, поэтому, как правило, предпочтительнее и безопаснее тормозить груз с помощью клапана, а не регулировать его скорость с помощью насоса.

Кроме того, множество недорогих регулирующих клапанов можно использовать для управления большим количеством приводов от одного источника питания.

Тарельчатые обратные клапаны

Тарельчатые клапаны пропускают поток только в одном направлении и используются для ограничения проскальзывания привода .

Современные высококачественные гидравлические клапаны имеют очень жесткие допуски. Но зазоры золотника обеспечивают небольшие отверстия, которые позволяют жидкости просачиваться через них и, следовательно, позволяют приводам перемещаться, в то время как системы должны быть стационарными.

В некоторых клапанах вместо золотников используются тарелки. Тарельчатые тарелки, как правило, имеют утечку от очень низкой до практически нулевой, поэтому их можно использовать для герметизации потока и удержания приводов на месте в течение более длительных периодов времени. Показанные здесь символы относятся к обратным клапанам с пилотным управлением. Они обеспечивают свободный поток в одном направлении, но требуют внешнего управляющего давления, чтобы открыть клапан и обеспечить поток в другом направлении.

Пример использования гидравлики

Основным преимуществом гидравлических силовых систем является то, что источник питания может быть расположен на удалении от того места, где требуется выходная мощность. Например, на большом мобильном экскаваторе может быть проще иметь охлаждающий вентилятор, приводимый в движение непосредственно от приводного вала двигателя, однако это ограничивает расположение вентилятора и зазор между лопастями, необходимый для компенсации вибрации двигателя. Небольшая потеря эффективности системы из-за использования гидравлического привода вентилятора с лихвой компенсируется увеличением общей эффективности охлаждения. Редко найдется место для электродвигателя, приводящего в движение вентилятор.

Руководство по общепринятым символам гидравлики

• Гидравлическая энергия основана на принципе Паскаля; давление, оказываемое на жидкость, распределяется равномерно, приложенное давление равно заданному давлению
• Наиболее распространенные гидравлические символы представлены стандартом ISO 1219-1:2012
• Регулировка расхода жидкости в гидравлической системе напрямую влияет на выход; индикаторы температуры и давления используются для создания предохранительного механизма
• Гидравлические системы преобразуют электрическую и/или механическую энергию в гидравлическую

Гидравлический контур представляет собой все гидравлические компоненты системы. Это включает в себя расположение компонентов и поведение системы в целом общепринятым символическим образом. В этой статье мы обсудим наиболее распространенные гидравлические символы, представленные в ISO 1219-1:2012. Вооружившись знаниями о том, как основные гидравлические компоненты представлены в гидравлической схеме; можно понять широкий спектр различных гидравлических символов, представляющих компоненты, выполняющие аналогичные задачи с небольшими модификациями.

Наиболее часто используемые гидравлические символы:

Гидравлический резервуар

В гидравлическом резервуаре хранится гидравлическая жидкость. Это обязательный компонент любой гидравлической системы. Все гидравлические резервуары открыты для атмосферы, за исключением тех, которые используются в самолетах и ​​подводных лодках.

Гидравлический насос и двигатель

	Гидравлический насос преобразует электрическую и/или механическую энергию в гидравлическую. Нижний конец (всасывающая сторона) насоса соединяется с гидробаком, верхний конец соединяется с остальным контуром. Темный верхний треугольник в этих гидравлических символах указывает на то, что жидкость выходит из системы и, следовательно, представляет собой насос.
	В случае гидромотора темный треугольник перевернут, указывая на то, что жидкость поступает в систему. Гидравлический двигатель преобразует гидравлическую энергию в механическую.
	Выход системы представлен стрелкой на 45 0 – это можно настроить. Другими словами, насос/двигатель может работать с переменным расходом на один оборот вала. В большинстве промышленных приложений электродвигатели используются в качестве первичных двигателей для вращения гидравлических насосов. Электродвигатель обозначен буквой М внутри круга. Изогнутая стрелка показывает направление вращения вала.

 

Гидравлические цилиндры

Гидравлические цилиндры можно разделить на цилиндры одностороннего и двустороннего действия.

	Цилиндры одностороннего действия могут выполнять операции только в одном направлении и возвращаться в исходное положение под действием пружины.
	Цилиндры двойного действия могут работать в любом направлении в зависимости от положения клапана управления направлением.

Клапаны регулирующие

	Клапан сброса давления Предохранительный клапан представляет собой предохранительный клапан типа NC (нормально закрытый), который срабатывает, когда давление в системе превышает максимальное рабочее давление. Нормально закрытое положение указано стрелкой от центральной линии. Пунктирная линия показывает, что давление в системе действует против усилия пружины при срабатывании клапана.
	Клапан управления направлением Клапан управления направлением является жизненно важным компонентом в гидравлической системе. Он управляет положением и направлением привода, управляя потоком жидкости в приводе. Поэтому направляющие регулирующие клапаны могут быть обозначены количеством портов и количеством положений и выбираются в зависимости от области применения. Способ расшифровки символа клапана управления направлением следующий: Каждый квадрат указывает на одно положение клапана. Центральное положение является нейтральным положением, и в зависимости от применения доступны различные нейтральные положения. Все закрытые порты повышают давление в системе до максимума, приводя в действие предохранительный клапан. В то время как все порты, подключенные в нейтральном положении, разгружают систему, отводя жидкость от насоса непосредственно в бак. DCV можно различить в зависимости от типа срабатывания. Для изменения положения клапана используются ручные рычаги, механические системы или соленоиды. Для возврата в нейтральное положение используется пружина.
	Клапан управления потоком Клапан управления потоком используется для управления расходом, а также скоростью привода. Положение клапана управления потоком приведет к различному поведению системы – стрелка указывает регулируемое управление потоком. Существует несколько способов управления потоком: Расходомер: – контроль расхода на входе привода Расходомер: – контроль расхода на выходе привода. Слив: – подача части производительности насоса в бак
	Обратный клапан Обратный клапан позволяет жидкости проходить только в одном направлении и ограничивает поток в противоположном направлении. Примечание. Стрелка не является частью символа. Он представляет направление, в котором может течь жидкость

Гидравлические символы, обозначающие способы приведения в действие клапана

	Пружина
	Кнопка
	Рычаг тяги/толкания
	Соленоид
	Сервопривод

Гидравлические символы для индикаторов

	Индикатор давления используется для измерения гидравлического давления в любой точке. Следовательно, он обычно подключается между гидравлическим насосом и клапаном управления направлением 9.0095
	Индикатор температуры используется для измерения температуры жидкости в системе.
	Индикатор потока показывает скорость потока.

Основываясь на приведенной выше информации, можете ли вы понять приведенные ниже гидравлические символы и схему?

Прежде всего, вы можете увидеть электродвигатель, приводящий в действие гидравлический насос фиксированной подачи в приведенной выше схеме. Безопасный уровень давления поддерживается с помощью предохранительного клапана, который подключается после насоса.

4/3 Клапан управления направлением приводится в действие электромагнитным управлением, при этом все порты закрыты в нейтральном положении. На рисунке DCV находится в положении 1 ^st , и, следовательно, жидкость под давлением будет течь к правой стороне привода.