DE1588839C

DE1588839C - Electric pressure control device

Info

Publication number: DE1588839C
Authority: DE
Inventors: Paul Heinz 4330 Mülheim; Berkenhoff Günter 4021 Metzkausen Bruns
Original assignee: Steinkohlen Elektrizitat AG
Current assignee: Steinkohlen Elektrizitat AG
Publication date: 1971-10-21

Description

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Die Erfindung betrifft eine elektrische Druckregel- man den gewünschten quadratischen ZusammenhangThe invention relates to an electrical pressure regulator, the desired quadratic relationship

einrichtung für flüssige oder gasförmige Wärmeträger vorteilhafterweise dadurch, daß zur Erfassung desdevice for liquid or gaseous heat transfer medium advantageously characterized in that for detecting the

(Heiz- oder Kühlmittel), die in einem Leitungsnetz Quadrates des Durchflusses einem Differenzdruck-(Heating or cooling medium), which in a pipe network, the square of the flow rate, a differential pressure

mit Vor- urid Rücklauf mittels einer Umwälzpumpe transmitter der an einer Blende am Eingang des Ver-with precurid return by means of a circulating pump transmitter which is attached to a panel at the input of the

zu entfernten Verbrauchern befördert werden, mit 5 brauchernetzes gemessene Differenzdruck zugeführtbe transported to distant consumers, supplied with 5 user network measured differential pressure

■ einem die Umwälzpumpe steuernden Drehzahlregler, wird.■ a speed controller that controls the circulation pump.

. dessen Eingang mit einem den Druckistwert am Netz- Im folgenden soll die Erfindung an Hand der in den Schlechtpunkt zwischen Vor- und Rücklauf erfassen- F i g. 1 und 2 dargestellten Diagramme und des in der den elektrischen Differenzdruckmesser und mit einem F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispieles näher erden Solldruck als Spannung darstellenden Sollwert- io läutert werden: Im einzelnen zeigt
einsteller verbunden ist. ^: . " F i g. 1 eine Kurvenschar für den Differenzdruck AP . its input with an the actual pressure value on the network. 1 and 2 shown diagrams and the in the electrical differential pressure meter and with a F i g. 3 ground the setpoint pressure as a voltage representing setpoint io clarified: In detail shows
adjuster is connected. ^: . "FIG. 1 shows a family of curves for the differential pressure AP

Mit der Regeleinrichtung soll erreicht werden, daß zwischen einem Verbraucher A am NetzschlechtpunktThe control device is intended to ensure that between a consumer A at the worst-case point in the network

der für eine Abnahme erforderliche Druck bzw. und einem Fernheizwerk B mit dem Parameter desthe pressure required for an acceptance or and a district heating plant B with the parameter des

Differenzdruck beim ungünstigst gelegenen Verbrau- ι^x Durchflusses Q₁, Q₂, Q₃ usw.,Differential pressure at the most unfavorably located consumption ι ^x flow rate Q ₁ , Q ₂ , Q ₃ etc.,

eher (Netzschlechtpunkt) beispielsweise in einem Fern- 15 F i g. 2 den Differenzdruck am Fernheizwerk B alsrather (network bad point), for example, in a long-distance 15 F i g. 2 the differential pressure at district heating plant B as

heiznetz immer eingehalten wird. Funktion des Durchflusses Q, ■ heating network is always adhered to. Function of the flow rate Q, ■

Bei einer bekannten Regeleinrichtung, die eine F i g. 3 den Auf bau einer Druckregeleinrichtung fürIn a known control device which has a F i g. 3 the construction of a pressure control device for

einwandfreie Regulierbarkeit der Wärmeentnahme Fernheizwerke.Perfect controllability of the heat extraction in district heating plants.

auch bei erhöhtem Durchfluß des Wärmeträgers Bei der in F i g. 1 dargestellten Parabelschar ist mit gewährleistet, wird bei dem' Verbraucher mit dem ao A der Netzschlechtpunkt bezeichnet. Mit S wird die geringsten Differenzdruck des gesamten Verbraucher- Strecke entlang der Rohrleitung vom Netzschlechtnetzes, dem sogenannten Netzschlechtpunkt, der . punkt A bis zum Fernheizwerk B angegeben. ΔΡβ ist Differenzdruck gemessen und als Istwert einem Dreh- der für die einwandfreie Regelung der Wärmeentnahme zahlregier für die Umwälzpumpen des Ferhheiz- erforderliche Minimaldifferenzdruck am Netzschlechtwerkes zugeführt (AEG-Mitteilungen, 54, 1964, Heft as punkt. Mit Q₁, ß„ Q₃ ... Q_n werden die Durchfluß-5/6, S. 416 bis 420). An dem Regler ist ein Sollwert mengen des Wärmeträgers bezeichnet, wobei
für den kleinsten Differenzdruck am Netzschlecht- O <O <O ' <O
punkt eingestellt, bei dem eine einwandfreie Regulier- , ,*""even with an increased flow of the heat transfer medium. 1, the family of parabolas shown is also guaranteed, the ao A denotes the worst-case point in the network in the case of the consumer. With S , the lowest differential pressure of the entire consumer route along the pipeline from the network bad network, the so-called network bad point, is the. point A to district heating plant B. ΔΡβ is the differential pressure measured and fed as an actual value to a rotary controller for the correct control of the heat extraction numerical for the circulation pumps of the Ferhheiz- required minimum differential pressure at the network bad plant (AEG-Mitteilungen, 54, 1964, issue as Punkt. With Q ₁ , ß " Q ₃ ... Q _n will be the flow rate 5/6, pp. 416 to 420). On the controller, a setpoint quantities of the heat transfer medium is referred to, wherein
for the smallest differential pressure at the network bad- O <O <O '<O
point at which a proper regulation,, * ""

■ barkeit der Wärmeentnahme noch gerade möglich ist. ist. Den Durchflußmengen entsprechen die unter-Sobald der gemessene Istwert den Sollwert unter- 30 schiedlichen Differenzdrücke AP₁*, AP₁*, ... AP_n*. schreitet, werden über den Regler die Umwälzpumpen . Die in F i g. 2 dargestellte Kurve gilt für den■ the availability of heat extraction is still just possible. is. As soon as the measured actual value exceeds the setpoint, the different differential pressures AP ₁ *, AP ₁ *, ... AP _n * correspond to the flow rates. the circulation pumps are activated via the controller. The in F i g. 2 curve applies to the

' mit erhöhter Drehzahl betrieben, und es wird dem Differenzdruck AP zwischen Vor- und Rücklauf. Der erhöhten Druckabfall auf der. Leitung Rechnung ··· Differenzdruck AP ist eine quadratische Funktion getragen. Der erforderliche Mimmaldruck am Netz- des Durchflusses' Q, die der Gleichung
schlechtpunkt wird wiederhergestellt, und eine ein- 35 ^p _ _aQ» < jp„ 'operated at increased speed, and it is the differential pressure AP between the flow and return. The increased pressure drop on the. Line allowance ··· differential pressure AP is a quadratic function. The required minimum pressure on the network of the flow ' Q, that of the equation
bad point is restored, and a one- 35 ^ p _ _a Q "<jp"

wandfreie Regulierbarkeit der Wärmeentnahme bleibtThe ability to regulate the heat extraction without problems remains

erhalten. Bei einer derartigen Regeleinrichtung besteht genügt, wobei a eine Konstante des Verbraucherder Nachteil, daß Meßleitungen vom Netzschlecht- netzes ist .receive. In such a control device it is sufficient, where a is a constant of the consumer or Disadvantage that measuring lines are from the network bad network.

punkt bis zum Regler der Pumpen verlegt, instand- Nach F i g. 3 liegt an einem Eingang eines Vergehalten bzw. bei Schäden, z. B. infolge Bauarbeiten 4° stärkers 6 für einen Drehzahlregler 1 von Umwälz- _v oder Bergschäden, repariert, werden müssen. .. pumpen, die den Wärmeträger in das Verbrauchernetzpoint relocated to the controller of the pumps, repaired After F i g. 3 is due to an input of a behavior or damage, z. B. as a result of construction work 4 ° stronger 6 for a speed controller 1 of Umwälz- _v or mountain damage, have to be repaired. .. pumps that feed the heat transfer medium into the consumer network

Aufgabe der yorliegenäen Erfindung ist es,, eine pumpen, die Reihenschaltung von drei Widerständen,The task of the present invention is, a pump, the series connection of three resistors,

•Dnickregeleinrich'tüng vorzugsweise für Fernheizwerke und zwar von r_lt einem Teilwiderstand r, von R₁ und• Dnickregeleinrich'tüng preferably for district heating plants, namely from r _lt a partial resistance r, from R ₁ and

zu erstellen, mit der ein Mindestdruck ain Netzschlecht- einem Teilwiderstand r_s von R₃. An dem Widerstand T₁ punkt aufrechterhalten wird, ohne den Druck an dem 45 ist ein-Meßwertumformer 2, der. einen dem Differenz-to create, with which a minimum pressure ain Netzschlecht- a partial resistance r _s of R ₃ . At the resistance T ₁ point is maintained without the pressure at the 45 is a transducer 2, the. one of the difference

■ meist vom Regler entfernt liegenden Netzschlechtpunkt druck AP proportionalen eingeprägten Strom Z₁ liefert,■ The network worst-case point pressure AP, which is mostly remote from the controller, supplies a proportional applied current Z _1,

messen zu müssen, so daß der durch die Verlegung und angeschlossen. Die Widerstände R₁ und .R₁ sind überneed to measure so that the by laying and connected. The resistors R ₁ and .R ₁ are over

Instandhaltung einer langen Meßleitung bedingte Auf- . Abgriffe 4, 5 miteinander verbunden. Der Wider-Maintenance of a long measuring line conditional on. Taps 4, 5 connected to one another. The cons

- wand vermieden wird. ' ■ " ■ stand R₁ ist an einen Meßwertumformer 3 angeschlos-- wall is avoided. '■ "■ level R ₁ is connected to a transducer 3

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-. 5° sen, der einen dem Quadrat des Durchflusses Q des löst, daß der elektrische Differenzdruckmesser zwischen gesamten.Wänneträgers proportionalen Strom liefert, dem Vor- und Rücklauf am Eingang des Leitungs- . Der Widerstand R₃ wird von einer Gleichspannungsnetzes bei der Umwälzpumpe und ein das Quadrat des quelle 7 gespeist. According to the invention, this object is thereby achieved. 5 ° sen, which solves one of the square of the flow rate Q des, that the electrical differential pressure meter supplies proportional current between the entire heat carrier, the flow and return at the inlet of the line. The resistor R ₃ is fed by a DC voltage network at the circulation pump and the square of the source 7.

Durchflusses erfassender elektrischer Durchflußmesser Die Wirkungsweise der Regeleinrichtung wird im im Eingang des Vorlaufs angeordnet ist und daß die 55 folgenden beschrieben:Electric flow meter that measures the flow rate is arranged in the entrance of the flow and that the 55 described the following:

Differenz der Ausgangsspanhungen .des Differenz- Wie in F i g. 1 dargestellt, steigt der Druckabfall AP* druckmesser^ und des Durchflußmessers an Stelle des . entlang der Rohrleitung; zwischen Wärmeverbraucher Λ Druckistwertes am Netzschlechtpunkt dem Drehzahl- und Fernheizwerk B mit wachsendem Durchfluß
regler zugeführt wird. Öi < Ö» < ßs < ßnDifference of the output voltages .des difference As in F i g. 1, the pressure drop increases AP * pressure meter ^ and the flow meter in place of the. along the pipeline; between heat consumer Λ actual pressure value at the worst point of the network to speed and district heating plant B with increasing flow
controller is supplied. Öi <Ö »<ßs <ßn

Mit dieser Regeleinrichtung ist es vorteilhafterweise 60With this control device it is advantageously 60

möglich, den für die einwandfreie Regelung der Wärme- bzw. mit wachsender Wärmeentnahme an. Demzufolge entnahme erforderlichen minimalen Differenzdruck am muß von den Umwälzpumpen des Heizwerkes ein Netzschlechtpunkt zu regeln, ohne denselben direkt zu erhöhter Differenzdruck aufgebracht werden, wenn messen. Daher sind Meßleitungen für den Wert des der Differenzdruck am Netzschlechtpunkt den Soll-Differenzdruckes, wie die bekannten Regeleinrichtung 65 wert AP_S nicht unterschreiten und damit eine einsie benötigte, überflüssig. wandfreie Regelung der Wärmeentnahme im gesamtenpossible for the proper control of the heat or with increasing heat extraction. As a result, the required minimum differential pressure must be drawn from the circulation pumps of the heating plant to regulate a network bad point without being applied directly to the increased differential pressure when measuring. Therefore, measuring lines for the value of the differential pressure at the network bad point do not fall below the target differential pressure, as the known control device 65 value AP _S , and thus a single one is superfluous. flawless regulation of heat extraction throughout

Da bekanntlich der Differenzdruck an einer Blende Verbräuchernetz garantiert werden soll. Das bedeutet proportional dem Quadrat des Durchflusses ist, erhält also, daß jeder Durchflußmenge Q₁, Q_x usw. ein ganzAs is well known, the differential pressure at an aperture consumer network should be guaranteed. This means that it is proportional to the square of the flow rate, so that each flow rate Q ₁ , Q _x etc. is a whole

bestimmter Differenzdruck AP₁, AP_% usw. zwischen Vor- und Rücklauf am Fernheizwerk zugeordnet ist. Diese Zuordnung läßt sich durch die Funktioncertain differential pressure AP ₁ , AP _% etc. between the flow and return at the district heating plant is assigned. This assignment can be made through the function

beziehungsweiserespectively

AP = APe + AP* AP = AP_B + aQ^% AP = APe + AP * AP = AP _B + aQ ^%

(I)(I)

beschreiben,' die in F i g. 2 graphisch dargestellt ist. Ist diese Gleichung, deren veränderliche Größen AP und Q² gemessen werden, erfüllt, dann ist der Differenzdruck am Netzschlechtpunkt APe und damit eine einwandfreie Regulierbarkeit im gesamten Netz garantiert, ohne daß der Differenzdruck* unmittelbar am Netzschlechtpunkt gemessen werden muß.
Die Variablen AP und ß⁹ der Funktion ■describe 'the in F i g. 2 is shown graphically. If this equation, whose variable values AP and Q ^{2 are} measured, is fulfilled, then the differential pressure at the network worst point APe and thus perfect controllability in the entire network is guaranteed without the differential pressure * having to be measured directly at the network worst point.
The variables AP and ß ^{9 of} the function ■

AP = aß* + APe AP = ate * + APe

werden (vgl. F i g. 3) durch Transmitter 2, 3 in eingeprägte Ströme Z₁, Z₂ umgewandelt, wobei der Strom Z₁ dem Differenzdruck AP direkt proportional und der ao Strom Z₂ dem Quadrat des Durchflusses, also Q*, proportional ist. Diese Ströme durchfließen die Widerstände r_x und i?₂ bzw. dessen Teilwiderstand r₂ und rufen an diesen den Differenzdruck AP bzw. dem Quadrat des Durchflusses Q¹ proportionale Spannun- as gen I₁I"! und Z₂T₂ hervor. Zusammen mit einer einstellbaren Konstantspannung U, die den Solldifferenzdruck APe am Netzschlechtpunkt darstellt, sind die Spannung Z₁T₁ und ijr_t derart überlagert, daß s bei Gleichgewicht der Gleichung *are (cf.Fig. 3) converted into impressed currents Z ₁ , Z ₂ by transmitters 2, 3, where the current Z _{1 is} directly proportional to the differential pressure AP and the ao current Z _{2 is} the square of the flow, i.e. Q *, is proportional. These currents flow through the resistors r _x and i? ₂ or its partial resistance r ₂ and generate the differential pressure AP or the square of the flow rate Q ¹ proportional voltages I ₁ I "! And Z ₂ T _2. Together with an adjustable constant voltage U, which sets the target differential pressure APe represents the worst point in the network, the voltage Z ₁ T ₁ and ijr _{t are} superimposed in such a way that s in equilibrium of the equation *

ΓΛ = r_ti_t + U ΓΛ = r _t i _t + U

(H)(H)

genügen. Diese Gleichung entspricht der Ausgangsgleichung suffice. This equation corresponds to the initial equation

AP = aQ^% + APb. - (I) AP = aQ ^% + APb. - (I)

Die Konstante α des Verbrauchernetzes ist in der Gleichung (II) durch den einstellbaren Teilwiderstand T₁ berücksichtigt. Steigt nun z. B. infolge erhöhter Wärmeabnahme der Durchfluß und damit auch die Spannung Ty₂, dann ist die Gleichung (I) bzw. (II) nicht mehr erfüllt Die Abweichung wird über den Verstärker 6 dem Drehzahlregler 1 für die Umwälzpumpen als Regelabweichung zugeführt. Die Drehzahl und der damit verbundene Differenzdruck wird nun so lange erhöht, bis die dem Differenzdruck AP proportionale Spannung T₁Z₁ so weit angestiegen ist, daß die Gleichung (I) bzw. (II) wieder erfüllt ist. Bei einer verminderten Wärmeabnahme spielt sich der Vorgang in umgekehrter Reihenfolge ab.The constant α of the consumer network is taken into account in equation (II) by the adjustable partial resistance T _1. Now increases z. B. as a result of increased heat consumption of the flow and thus also the voltage Ty ₂ , then equation (I) or (II) is no longer met. The speed and the associated differential pressure are now increased until the voltage T ₁ Z ₁ proportional to the differential pressure AP has risen to such an extent that equation (I) or (II) is satisfied again. If there is less heat consumption, the process takes place in reverse order.

Die besonderen Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die teuren und störungsanfälligen Meßleitungen für den Meßwert des Differenzdruckes, die vom Netzschlechtpunkt zum Regler der Umwälzpumpen führen, vermieden werden. Die Regeibarkeit des Differenzdruckes am Netzschlechtpunkt bleibt trotzdem dabei erhalten.The particular advantages of the invention are that the expensive and failure-prone measuring lines for the measured value of the differential pressure from the network bad point to the regulator of the circulation pumps lead to be avoided. The controllability of the differential pressure at the network worst-case point remains still received.

Claims

1 claims:

1.Electric pressure regulating device for liquid or gaseous heat transfer media (heating or cooling medium), which are conveyed in a pipeline network with flow and return by means of a circulation pump to remote consumers, with a speed controller that controls the circulation pump, the input of which is connected to the actual pressure value at the network worst-case point The electrical differential pressure meter which detects the flow and return and is connected to a setpoint adjuster representing the setpoint pressure as a voltage, characterized in that the electrical differential pressure meter (2) between the flow and return at the inlet of the line network at the circulation pump and the square of the flow (Q ) Detecting flow meter (3) is arranged in the inlet of the flow and that the difference between the output voltages (r _t · Z ₁ - r ₂ · Z ₂ ) of the differential pressure meter (2) and the pressure flow meter (3) instead of the actual pressure value at the network worst-case point to the speed controller (1) is supplied.
..

2. Pressure regulating device according to claim 1, characterized in that the differential pressure (AP) measured at a diaphragm at the input of the consumer network is fed to a differential pressure meter (3) in a manner known per se to detect the square of the flow (Q).

1 sheet of drawings