Способ автоматического управления системой теплоснабжения тепличного комбината и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к теплоснабжению различных народно-хозяйственных объектов, в частности теплиц тепличного комбината Способ автоматического управления системой теплоснабжения тепличного комбината включает определение

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОГ1 И САН И Е И 3 ОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4645900/15 (22) 13.12.88 (46) 23.06.91. Бюл. 1Ф 23 (71) Целиноградский сельскохозяйственный институт (72) Л.И.Гурвич (53) 631.344.8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1576791, кл. А 01 G 9/24, F 24 D 19/10, 1988.,,5U» 1657116 А1

<я)з А 01 G 9/24, F 24 D 19/10 (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

ТЕПЛИЧНОГО КОМБИНАТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к теплоснабжению различных народно-хозяйственных объектов, в частности теплиц тепличного комбината. Способ автоматического управления системой теплоснабжения тепличного комбината включает определение

1657116

10

30 разности между перепадом давления теплоносителя в подающем 2 и отводящем 3 магистральных трубопроводах и расходом теплоносителя в них, когда исполнительные элементы узлов регулирования, в частности плунжеры всех клапанов в теплицах 5 тепличного комбината, находятся в среднем положении, а в случае нарушения этого соотношения — корректировку температуры теплоносителя, идущего на теплоснабжение теплиц 5. Регуляторы 12 корректируют мощность систем теплопотребления 4 теплиц 5, поскольку иа-за нестационарности теплиц 5 как объектов управления регулятор

9 не может точно скомпенсировать действия метеофэкторов. В результате работы регуляторов 12 плунжеры клапанов 6 и 7 перемещаются в соответствующую сторону. При этом изменяется расход теплоносителя в . подающем 2 и отводящем 3 магистральных

Изобретение относится к сельскому хозяйству и строительству, к области теплоснабжения различных объектов, в частности теплиц тепличного комбината.

Целью изобретения является оптимизация температурного режима теплиц тепличного комбината.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 — графическая зависимость величины выходного сигнала блока вычитания от значения гидравлического сопротивления тепловой сети и потребителей (теплиц тепличного комбината); на фиг, 3 — схема соединений элементов и блоков устройства.

Способ автоматического управления системой теплоснабжения тепличного комбината предусматривает определение величины разностноСо сигнала между перепадом давления воды в подающем и отводящем магистральных трубопроводах и расходом теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе, когда узлы регулирования, например плунжеры всех регулирующих клапанов, в теплицах тепличного комбината находятся в среднем положении, При увеличении (уменьшении) температуры воздуха в теплицах комбината против заданных значений с помощью регуляторов температуры воздуха в теплицах будет уменьшаться (увеличиваться) расход теплоносителя. Следовательно, при определенном перепаде давления теплоносителя между подающим и отводящим магистральными трубопроводами расход теплоноситетрубопроводах, а значит, и величина сигна-" ла датчика 15 расхода. Нарушение соотношения между сигналами от датчиков перепада давления 14 и расхода 15 вызывает появление сигнала на выходе блока вычитания 16. Фильтр 17 выделяет из этого сигнала инфронизкочастотную составляющую и подает этот сигнал. на вход регулятора 9, который осуществляет управление изменением температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе 2.

В результате начинает изменяться температура воздуха в теплицах 5, и регуляторы 12, компенсируя эти изменения, перемещают плунжеры клапанов 6,7 в сторону среднего положения, а следовательно, возвращают их к исходному состоянию при новом значении температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе 2. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. ля в них косвенно будет характеризовать степень открытия плунжеров регулирующих клапанов систем теплопотребления объектов, которая характеризует требуемую из условий теплопотерь теплиц тепловую мощность их систем теплопотребления. Таким образом, тенденция к увеличению (уменьшению) расхода теплоносителя в магистральных трубопроводах против расхода при среднем положении плунжеров регулирующих клапанов и при заданном перепаде давления между подающим и отводящим магистральными трубопроводами говорит о необходимости заранее увеличить (уменьшить) температуру теплофикационной воды в подающем магистральном трубопроводе.

Это не только не позволит плунжерэм регулирующих клапанов систем теплопотребления объектов выйти за диапазон рабочего хода, но и вернет их в среднее положение.

Для исключения резонансных явлений в теплоснабжении скорость корректировки этой температуры следует ограничить, исходя из динамических характеристик систем обогрева теплиц тепличного комбината и магистральных трубопроводов.

Таким образом, температура теплофикационной воды изменяется не только в зависимости от изменений метеофакторов, но корректируется и в зависимости от величи-. ны разности расхода теплоносителя в магистральных трубопроводах и перепада давления воды между магистральными трубопроводами, которое косвенно характеризует действительное значение теплопотерь

1657.1 16 теплиц (указанное соотношение и является сигналом обратной связи). При этом плунжеры регулирующих клапанов всегда будут находиться в пределах середины диапазона рабочего хода, что позволяет качественно функционировать регуляторам температуры воздуха в теплицах, а следовательно, оптимизировать температурный режим теплиц тепличного комбината.

Устройство автоматического управления системой теплоснабжения тепличного комбината содержит источник 1 теплоты, сообщенный посредством подающего 2 и отводящего 3 магистральных трубопроводов с системами 4 теплопотребления объектов, например теплиц 5 тепличного комбината, которые оборудованы узлами регулирования, в частности дросселирующими клапанами 6 или трехходовыми смесительными клапанами 7 с подмешивающими насосами 8, регулятор 9 температуры теплоносителя в подающем 2 магистральном трубопроводе с подключенными к нему выходами датчиков 10 метеофакторов и датчиков 11 температуры теплоносителя в подающем 2 магистральном трубопроводе, при этом выходы регуляторов 12 температуры воздуха в теплицах 5, подключены к управляющим или входам . дросселирующего или трехходового смесительного клапана, а входы регуляторов 12 связаны с выходами датчиков 13 температуры воздуха в теплицах 5. Причем датчик 14 перепада давления между подающим 2 и отводящим 3 магистральными трубопроводами и датчик t 5 расхода, установлен ный на подающем 2 магистральном трубопроводе, подключены к входам блока 16 вычитания, выход которого связан с входом инфраниэкочастотного фильтра 17. э выход по".леднего подключен к входу регулятора 9 температуры теплоносителя в подающем 2 магистральном трубопроводе.

Устройство работает следующим образом.

Регулятор 9 на основании сигнала,от датчика 10 метеофакторов и сигнала обратной связи от датчика 11 температуры поддерживает определенную температуру теплоносителя в подающем 2 магистральном трубопроводе. Регуляторы 12, на основе сигналов от датчиков 13 поддерживают заданную температуру воздуха в теплицах 5 или путем дросселирования воды в системах 4 теплопотребления с помощью регулирующего клапана 6, или путем изменения температуры воды в системах 4 теплопотребления с помощью трехходового смесительного клапана 7. При изменении метеофакторов регулятор 9 соответствуювызывает появление сигнала на выходе бло20 ка 16 вычитания. Фильтр t7 выделяет иэ

5

35 щим образом изменяет температуру теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе 2, а следовательно, температуру теплоносителя в системах 4 теплопотребления теплиц 5, что компенсирует изменение теплопотерь последних. Регуляторы 12 при этом корректируют мощность систем 4 теплопотребления теплиц 5, поскольку иэ-эа нестационарности теплиц 5 как объектов управления регулятор 9 не может точно скомпенсировать действия метеофакторов. 8 результате работы регуляторов 12 ллунжеры клапанов 6 и 7 перемещаются в соответ- . ствующую сторону. При этом изменяется расход теплоносителя в магистральных трубопроводах, а значит и величина сигнала датчика 15 расхода. Нарушение соотношения между сигналами от датчиков 14 и 15 этого сигнала инфронизкочастотную составляющую (фильтр 17 ограничивает скорость изменения сигнала до уровня, определяемого быстродействием регучятора 12) и подает сигнал на вход регулятора 9, который в соответствующую сторону изменяет температуру теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе 2, 8 результате этого начнет изменяться температура воздуха в теплицах 5 тепличного комбината против заданной, и регуляторы 12, компенсируя эти изменения, переместят плунжеры клапанов 6 и 7 в сторону среднего положения, а следовательно, вернут их к исходному состоянию. В результате, исполнительные элементы всех узлов регулирова- ния, в частности плунжеры всех клапанов, вновь окажутся в середине рабочего хода (при новом значении температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе 2), а следовательно, исчезнет сигнал на выходе блока 16 вычитания, Регулирующими (входными) параметрами в устройстве являются перепад давления между магистральными трубопроводами

Л P и расход теплоносителя в них G. Регулируемым параметром является температура теплоносителя в подающем 2 магистральном трубопроводе 6 . Эта температура определяется соотношением между Ь Р и G, исходя из следующего.

Выходной сигнал О к блока 16 вычитания определяется из выражения.

08 = Kp Л Р вЂ” KgG (1) где Kp — коэффициент усиления датчика 14 давлениями Р;

KG — коэффициент усиления датчика 15 расходв G.

1657116 (4) Расход в формуле (1) имеет степень, равную двум, поскольку в качестве датчика

15 расхбда подразумевается наиболее часто применяемая камерная диафрагма, перепад давления на которой пропорционален 5 квадрату расхода. Расход в тепловых сетях жестко связан с перепадом давлений h Р.

= — hP, 2

Sk где Як — гидравлическое сопротивление теп- 10 лавой сети и потребителей (Як определяется положением исполнительных элементов узлов регулирования, например плунжеров клапанов 6 и 7, поскольку сопротивление . тепловой сети и потребителей постоянно). 15

Uвых — KphP KG — hP (2)

Sk

В соответствии с изложенным способом температура в подающем магистральном трубопроводе 2 не будет изменяться при.20 среднем положении клапанов 6 и 7, В этом" случае гидравлическое сопротивление тепловой сети и потребителеи будет Sv..cp. a выходной сигнал блока 16 вычитания будет равен нулю 25

0 = КрЬРср KGS Рср (3)

Як,ср

Отсюда

KG КрЯк.ср

И, наконец, О... = КфР(1 - — -.) -) . к.с

Sk (5)

Таким образом, из приведенных соотношений можно определить соотношение 35 коэффициентов усиления датчиков 14 и 15 (KG/Kp = Як,cp) И ПОдтВЕрдИтЬ тО ОбСтаятЕЛЬство, что выходной сигнал блока 16 вычитания определяется положением исполнительных элементов клапанов 6 и 7 4 (Як является параметром, косвенно характеризующим положение клапана, фиг. 2), Из последнего выражения определяется зависимость между h Р, G и 0п

Oп = КтКрЛР(1 — — S P) (6) 45 где Кт — коэффициент усиления регулятора

9..

Этот коэффициент определяется из следующего условия. Изменения расхода теп- 0 лофикационной воды в результате изменения положения плунжеров клапанов

6 и 7 теплиц 5 должны компенсироваться таким изменением температуры, чтобы мощность систем теплопотребления теплиц 55

5 была на прежнем уровне.

Мощность, -потребляемая системами, равна а = С 6 (O. — 0.) (6) где С вЂ” теплоемкость воды;

Оо- температура теплоносителя в отводящем магистральном трубопроводе 3, При изменении расхода мощность станет равной а - C(G + h, G)(OÄ O. ) (7)

При изменении температуры мощность станет равной

О в= С G((Ocr + Оп ) Oo ), (8)

Иэ изложенного условия 0G = О,, т.е. (6 + AG) (Оп — Во) = (3((Оп + Мп) — Оо) (9)

Отсюда

М п Оп - о

Е 6

Поскольку G = VA cpsk.cp

hOn Oh — Oo

To = Кт = - (10) (11) (12) Таким образом, с учетом того, что Я» определяется усредненной величиной положений плунжеров клапанов 6 и 7 и может быть записано в виде Як = (h, ãäå h — усредненное (эквивалентное) положение клапанов 6 и 7; (— коэффициент ëðîïîðциональности

On - - ==, AP(t — ф

Следовательно, температура воды в подающем магистральном трубопроводе 2 будет определяться положением плунжерав клапанов 6 и 7.

Устройство может быть реализовано на базе общепромышленных элементов автоматики..

Так, например, в качестве, датчика 10 метеофакторов может быть использован комплект датчиков, состоящий из датчика температуры типа ТЕМ; ТЕП, датчика скорости ветра M — 95 — М2 и датчика естественной освещенности — пиранометр Янишевского, в качестве инфранизкочастотного фильтра можно применить электромеханический фильтр, в качестве регуляторов — регулятор

Р25, Р21, Р114, РПИБ-111, в качестве датчика расхода — комплект камерной диафрагмы с дифманометром типа ДМ, ДМИР, "Сапфир" ..

Таким образом, устройство на основе сигнала, косвенно характеризующего полажение исполнительных элементов узлов регулирования, например плунжеров клапанов, а следовательно, и усреденненое значение теплопотерь теплиц тепличного комбината (сигнал обратной связи). корректирует температуру теплоносителя, идущего на их теплопотребление, и в результате возвращает плунжеры клапанов в середину рабочего диапазона. Тем самым исключается выход плунжеров текущих параметров

16571.16

Кр положения зв диапазоном рабочего хода, а следовательно. повышается точность регулирования температурного режима теплиц.

Кроме того, обеспечивается более точное соответствие между величинами теплоты, S отпускаемой источником и теплопотерями теплиц, что позволяет повысить эффективность теплофикации.

Формула изобретения 10

1. Способ автоматического управления системой теплоснабжения тепличного комбината, включающий измерение значений метеофакторов, температуры и расхода теплоносителя в подающем магистральном 15 трубопроводе и регулирование температуры теплоносителя в подающем магистраль ном трубопроводе, отличающийся тем, что. с целью оптимизации температурного режима теплиц тепличного комбината, иэ- 20 меряют величину перепада давления между подающим и отводящим магистральными трубопроводами, определяют величину разностного сигнала значений последнего па-. раметра и расхода теплоносителя в 25 подающем магистральном трубопроводе, выделяют низкочастотную составляющую этого сигнала и в зависимости от величины последней и значений сигналов метеофакторов и температуры теплоносителя в пода- 30 ющем магистральном трубопроводе корректируют температуру теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе.

2. Устройство для автоматического управления системой теплоноснабжения тепличного комбината, включающее источник тейлоты, сообщенный посредством подающего и отводящего магистральных трубопроводов с системами теплопотребления теплиц тепличного комбината, датчик метеофакторов, регулятор температуры теплоносителя с датчиком температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе, инфраниэкочастотный фильтр, подключенный к первому входу регулятора температуры теплоносителя, и датчик расхода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью оптимизации температурного режима теплиц тепличного комбината, оно снабжено блоком вычитания и датчиком пе-. репада давления между подающим и отводящим магистральными трубопроводами, выходом подключенным к первому входу блока вычитания, второй вход которого связан с выходом датчика расхода, при этом выход блока вычитания. соединен через инфраниэкочастотный фильтр с вторым входом регулятора температуры теплоносителя.

1651116

Составитель Л,Пантелеева

Редактор Л.Гратилло Техред М.Моргентал Корректор Н.Король

Заказ 1670 Тираж 385 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101