RU2090805C1 - Method of control of heating and hot-water supply complex and automated boiler house for realization of this method - Google Patents
Method of control of heating and hot-water supply complex and automated boiler house for realization of this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2090805C1 RU2090805C1 RU96112332A RU96112332A RU2090805C1 RU 2090805 C1 RU2090805 C1 RU 2090805C1 RU 96112332 A RU96112332 A RU 96112332A RU 96112332 A RU96112332 A RU 96112332A RU 2090805 C1 RU2090805 C1 RU 2090805C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flow control
- water
- pump
- flow
- control unit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах централизованного тепло- и горячего водоснабжения жилых зданий и производственных помещений. The invention relates to a power system and can be used in centralized heat and hot water supply systems for residential buildings and industrial premises.
Известен способ управления водогрейной котельной, основанный на измерении температуры воды в трубопроводах котельной за и перед блоком нагрева воды, сравнении этих температур и компенсировании изменения температуры за счет регулирования расхода (см. авторское свидетельство СССР N 1591875, кл. A01G 9/24, F24D, 19/10, 1988). При этом обеспечивают поддержание заданных соотношений между текущими значениями производимой котельной теплоты и теплопотерями потребителя. A known method of controlling a hot water boiler is based on measuring the temperature of the water in the pipelines of the boiler room behind and in front of the water heating unit, comparing these temperatures and compensating for temperature changes due to flow control (see USSR author's certificate N 1591875, class A01G 9/24, F24D, 19/10, 1988). At the same time, they maintain the set ratios between the current values of the produced boiler heat and the heat loss of the consumer.
Однако этот способ управления не предусматривает возможности автоматического поддержания заданного температурного графика, и, кроме того, при реализации способа необходимо участие оператора для выбора и изменения режима работы котельной. However, this control method does not provide the ability to automatically maintain a given temperature schedule, and, in addition, when implementing the method, it is necessary for the operator to participate in the selection and change of the operating mode of the boiler room.
Наиболее близким аналогом прототипом является способ управления системой горячего теплоснабжения (см. авторское свидетельство СССР N 1495583, кл. F24D 17/00, 1987), включающий измерение температуры воды на входе и выходе блока нагрева воды, определение разности этих температур и корректировку в зависимости от этой разности температур температуры воды на выходе системы. The closest analogue to the prototype is a method of controlling a hot heat supply system (see USSR author's certificate N 1495583, class F24D 17/00, 1987), including measuring the temperature of the water at the inlet and outlet of the water heating unit, determining the difference in these temperatures and adjusting depending on this temperature difference of the water leaving the system.
Хотя данный способ обеспечивает возможность автоматического поддержания оптимальной температуры воды и реализации заданных температурных режимов воды, в нем не предусмотрена возможность работы без оператора при выборе и установке заданных режимов. Although this method provides the ability to automatically maintain the optimum temperature of the water and the implementation of the set temperature regimes of water, it does not provide the ability to work without an operator when selecting and setting the specified modes.
Известно устройство автоматического управления отопительной станции (см. например, патент СССР N 847944 от 25.11.77 г. кл. F24D 17/00), включающее систему труб, образующих контур циркуляции и распределительные линии, связанные с системой потребителей тепла, содержащей теплообменники, бойлеры и радиаторы, блок нагрева воды, содержащий параллельно включенные котлы, блок регулирования потока, выполненный в виде насоса, помещенного в контур циркуляции перед входным коллектором блока нагрева воды, а также датчики температуры воды и окружающей среды, блоки задания температуры, блок управления работой отопительных блоков и блок допустимых отклонений температуры отопительных блоков. A device for the automatic control of a heating station is known (see, for example, USSR patent N 847944 of 11.25.77 class F24D 17/00), including a system of pipes forming a circulation circuit and distribution lines associated with a heat consumer system containing heat exchangers, boilers and radiators, a water heating unit containing boilers connected in parallel, a flow control unit made in the form of a pump placed in a circulation circuit in front of the input collector of the water heating unit, as well as water and ambient temperature sensors, a unit temperature setting, the operation control unit of heating blocks and block tolerances heating block temperature.
В известном устройстве не предусмотрена возможность изменения режимов работы без участия оператора. The known device does not provide for the possibility of changing operating modes without operator intervention.
Наиболее близким аналогом прототипом является система автоматического регулирования водогрейной котельной (см. авторское свидетельство СССР N 1591875, кл. A01G 9/24, F 24 D 19/10, 1988), включающая блок нагрева воды, выполненный в виде группы котлов, с подающим и отводящим коллекторами, связанную систему трубопроводов с включающей набор вентилей, задвижек и клапанов арматурой, образующих циркуляционный контур, соединенный с этими коллекторами и взаимодействующий с системой потребления тепла, контур рециркуляции, соединенный с подающим и отводящим коллекторами блока нагрева воды и совмещенный в этой части с циркуляционным контуром, и линию перепуска, связанную с подающим и отводящим коллекторами, три блока регулирования потока, из которых два выполнены в виде насоса и регулируемого клапана, а один в виде регулируемого клапана, блоки управления блоком нагрева воды и блоками регулирования потока, два датчика температуры, два датчика перепада давления воды и датчик метеофакторов. The closest analogue to the prototype is a system for automatic control of a boiler house (see USSR author's certificate N 1591875, class A01G 9/24, F 24 D 19/10, 1988), including a water heating unit, made in the form of a group of boilers, with a feed and exhaust manifolds, a connected piping system with a set of valves, gate valves and valves valves forming a circulation circuit connected to these collectors and interacting with the heat consumption system, a recirculation circuit connected to the supply and outlet by the heaters of the water heating unit and combined in this part with the circulation circuit, and the bypass line connected with the supply and outlet collectors, three flow control units, two of which are made in the form of a pump and an adjustable valve, and one in the form of an adjustable valve, control units water heating and flow control units, two temperature sensors, two differential pressure sensors for water and a weather factor sensor.
Эта система обеспечивает поддержание установленного соотношения между текущими значениями тепла, отпускаемого котельной, и текущими теплопотерями потребителей, однако в ней не предусмотрена возможность поддержания температурного графика, а для выбора и установки режимов работы котельной необходимо участие оператора. This system ensures the maintenance of the established ratio between the current values of the heat released by the boiler room and the current heat losses of consumers, however, it does not provide for the possibility of maintaining the temperature schedule, and operator participation is required to select and set the boiler operation modes.
Сущность изобретения состоит в том, что в способе управления комплексом тепло- и горячего водоснабжения, включающем получение сигналов, соответствующих текущим значениям температуры воды на входе и выходе блока нагрева воды, и поддержание параметров технологического режима работы котельной, например уровня расхода тепла и горячей воды за счет регулирования потоков воды в контурах комплекса, дополнительно получают сигналы, соответствующие текущим значениям температуры воды на входах и выходах систем потребления тепла, получают сигналы, соответствующие текущим значениям расхода теплоносителя перед входами систем потребления тепла для теплоснабжения и горячей воды в контурах соответственно тепло- и горячего водоснабжения, а также на линии подпитки контура теплоснабжения, получают сигналы, соответствующие текущим значениям температуры наружного воздуха и разности давлений на входе и выходе системы потребления тепла для теплоснабжения, а кроме того, получают сигналы, соответствующие текущим значениям выходных характеристик блоков регулирования потоков, вначале задают управляющие сигналы, соответствующие определенным расчетным параметрам требуемого рабочего состояния комплекса и обеспечивающие выведение исполнительных элементов блока нагрева воды и блоков регулирования потоков в соответствующие позиции, затем контролируют параметры технологических режимов работы комплекса, в том числе температуру воды на входе и выходе блока нагрева воды и выходах систем потребления тепла, а также перепад давления воды путем сравнения их с требуемыми значениями, получают и обрабатывают разностные сигналы и формируют сигналы управления смещения исполнительных элементов блоков относительно установленных ранее положений, причем в случае нарушения технологического режима работы комплекса, а также при целенаправленном изменении режима работы, например при изменении сезона, снова задают соответствующие расчетным управляющие сигналы, повторяют процесс вывода исполнительных элементов блока нагрева воды и блоков регулирования потоков на требуемые позиции и соответственного формирования сигналов управления, при этом заданные значения параметров устанавливают в соответствии с задаваемым отопительным графиком при сохранении постоянного перепада давления теплофикационной воды у потребителя и сохранения постоянной температуры разбора воды горячего водоснабжения, причем для блока нагрева воды и для каждого блока регулирования потока определяют требуемые величины, например, длительности управляющего воздействия, по которым затем формируют соответствующие управляющие сигналы, при этом сформированные сигналы сравнивают с пороговыми значениями и на блок нагрева воды и каждый блок регулирования потока подают управляющие сигналы, длительность которых превышает соответствующие заданные пороговые значения. При этом заданную величину перепада давления воды между входом и выходом системы потребления тепла определяют по формуле
где Pав установленный нормативами перепад давления воды у потребителя в системе отопления, равный Pав=(0,3 1) кг/см2,
Sлл гидравлическое сопротивление теплотрассы,
G20 потребный расход теплофикационной воды, определяемый с помощью расходомера, установленного на входе системы потребления тепла,
G22 расход воды на подпитку циркуляционного контура теплофикационной воды, определяемый с помощью расходомера, установленного в линии подпитки этого контура.The essence of the invention lies in the fact that in the method of controlling a complex of heat and hot water supply, comprising receiving signals corresponding to the current values of the water temperature at the inlet and outlet of the water heating unit, and maintaining the parameters of the technological mode of the boiler, for example, the level of heat and hot water for due to the regulation of water flows in the circuits of the complex, additionally receive signals corresponding to the current values of the water temperature at the inputs and outputs of heat consumption systems, receive a signal s, corresponding to the current values of the coolant flow rate in front of the inputs of the heat consumption systems for heat supply and hot water in the heat and hot water supply circuits respectively, as well as on the recharge line of the heat supply circuit, receive signals corresponding to the current values of the outdoor temperature and the pressure difference at the inlet and outlet heat consumption systems for heat supply, and in addition, they receive signals corresponding to the current values of the output characteristics of the flow control units, first for control signals are generated that correspond to certain design parameters of the required operating condition of the complex and ensure the removal of the actuating elements of the water heating unit and flow control units to appropriate positions, then control the parameters of the technological modes of the complex, including the water temperature at the inlet and outlet of the water heating unit and exits heat consumption systems, as well as the differential pressure of water by comparing them with the required values, receive and process differential signals and they generate control signals for the displacement of the executive elements of the blocks relative to the previously established positions, and in case of a violation of the technological mode of the complex, as well as with a deliberate change in the operating mode, for example, when the season is changed, the corresponding control signals are set again, the process of outputting the executive elements of the water heating unit is repeated, and flow control units to the required positions and the corresponding formation of control signals, while the specified steam values meters is set in accordance with the set heating schedule while maintaining a constant pressure drop of the heating water at the consumer and maintaining a constant temperature for the analysis of hot water, and for the water heating unit and for each flow control unit, the required values are determined, for example, the duration of the control action, which then form the corresponding control signals, while the generated signals are compared with threshold values and to the water heating unit and each each flow control unit provides control signals whose duration exceeds the corresponding predetermined threshold values. In this case, the set value of the water pressure difference between the input and output of the heat consumption system is determined by the formula
where P AB the pressure difference of the consumer in the heating system set by the standards, equal to P AB = (0.3 1) kg / cm 2 ,
S ll hydraulic resistance of the heating main,
G20 the required flow rate of heating water, determined using a flowmeter installed at the inlet of the heat consumption system,
G22 water flow rate to feed the circulation circuit of the heating water, determined using a flow meter installed in the feed line of this circuit.
Кроме того, значения заданных температур на входе и выходе системы потребления тепла, а также на выходе контура горячего водоснабжения определяют по формулам
где соответственно заданные значения температур на входе и выходе первой системы потребления тепла и на выходе второй системы потребления тепла,
t1 и t2 температура теплоносителя на входе и выходе потребителя в соответствии с типовым отопительным графиком потребителя для текущего значения температуры наружного воздуха t38, измеряемого соответствующим датчиком температуры,
tp установленная нормативами температура воды у потребителя горячего водоснабжения,
G21 расход воды потребителем горячего водоснабжения, измеряемый соответствующим датчиком на выходе котельной,
c20 и c21 удельные теплоемкости потоков соответствующих расходов воды G20 и G21,
ΔQ1, ΔQ2 и ΔQp определяемые в соответствии с нормативами потери тепла в трубопроводах подачи потребителю и возврата теплофикационной воды, а также в трубопроводе контура горячего водоснабжения, зависящие от температуры соответствующих водяных потоков и температуры наружного воздуха [1]
Сущность изобретения состоит в том, что для осуществления способа управления комплексом тепло- и горячего водоснабжения автоматизированная водогрейная котельная (ABK), включающая блок нагрева воды с подающим и отводящим коллекторами, связанную систему трубопроводов с арматурой, образующих первый циркуляционный контур, соединенный с этими коллекторами и взаимодействующий с первой системой потребления тепла, контур рециркуляции, соединенный с подающим и отводящим коллекторами блока нагрева воды и соединенный в этой части с первым циркуляционным контуром, и линию перепуска, связанную с подающим и отводящим коллекторами, первый, второй и третий блоки регулирования потока, первый, второй, третий и четвертый блоки управления, а также первый и второй датчики температуры воды и датчик перепада давления потока, причем первый, второй и третий блоки регулирования потока установлены соответственно в первом циркуляционном контуре, в контуре рециркуляции и на линии перепуска, датчик перепада давления потока установлен в первом циркуляционном контуре одним входом перед системой потребления тепла, а другим входом за ней, первый и второй датчики температуры воды установлены в первом циркуляционном контуре, причем первый датчик температуры воды установлен за линией перепуска, первый, второй и третий блоки управления первым выходом соединены с соответствующим входом соответственно первого, второго и третьего блоков регулирования потока, а четвертый блок управления первым выходом связан с управляющим входом блока нагрева воды, снабжена второй системой потребления тепла, четвертым, пятым, шестым и седьмым блоками регулирования потока, блоком подготовки воды, пятым, шестым и седьмым блоками управления, третьим, четвертым, пятым и шестым датчиками температуры воды, датчиком температуры воздуха и управляющим процессором (УП), причем в котельной образованы водоразборно-циркуляционный контур, линия подпитки и второй циркуляционный контур, соединенный с подающим и отводящим коллекторами блока нагрева воды, совмещенный в этой части с первым циркуляционным контуром и контуром рециркуляции, и соединенный с первым входом и выходом второй системы потребления тепла, а линией подпитки связанный с соединенным с вторым входом и выходами второй системы потребления тепла водоразборно-циркуляционным контуром, подключенным к системе потребления нагретой воды, при этом четвертый блок регулирования потока установлен во втором циркуляционном контуре, пятый и шестой блоки регулирования потока установлены в водоразборно-циркуляционном контуре соответственно перед вводом водопроводной воды и за ним, а седьмой блок регулирования потока размещен на линии подпитки, при этом блок подготовки воды установлен во втором циркуляционном контуре, первый блок определения расхода воды установлен в первом циркуляционном контуре перед первой системой потребления тепла, второй блок определения расхода установлен в водоразборно-циркуляционном контуре перед системой потребления нагретой воды, а третий блок определения расхода установлен на линии подпитки, например, перед седьмым блоком регулирования потока, причем второй датчик температуры установлен за первой системой потребления тепла перед линией перепуска, третий и четвертый датчики температуры установлены соответственно за отводящим и перед подающим коллекторами блока нагрева воды в части совмещения первого и второго циркуляционных контуров и контура рециркуляции, при этом четвертый датчик установлен за местом соединения контура рециркуляции с совмещенной частью первого и второго циркуляционных контуров, пятый и шестой датчики температуры установлены в водоразборно-циркуляционном контуре соответственно перед вторым входом и за вторым выходом второй системы потребления тепла, а датчик температуры воздуха установлен снаружи котельной, причем пятый, шестой и седьмой блоки управления первым выходом соединены с управляющим входом соответственно четвертого и пятого блоков регулирования потока и блока подготовки воды, а информационные входы первого, второго, третьего, четвертого и пятого блоков управления соединены с информационной шиной АВК, при этом их управляющие входы, а также управляющие входы шестого и седьмого блоков управления подключены к управляющей шине АВК, а шестой и седьмой блоки управления управляющими выходами соединены соответственно с входами пятого блока регулирования потока и блока подготовки воды, при этом датчики температуры воды, датчик температуры воздуха, датчик перепада давления потока, расходомеры, блок нагрева воды и блоки регулирования потока выходами подключены к информационной шине АВК, соединенной с УП, выходом подключенным к управляющей шине АВК.In addition, the values of the set temperatures at the inlet and outlet of the heat consumption system, as well as at the outlet of the hot water supply circuit, are determined by the formulas
Where respectively, the set temperature values at the inlet and outlet of the first heat consumption system and at the output of the second heat consumption system,
t 1 and t 2 the temperature of the coolant at the inlet and outlet of the consumer in accordance with a typical heating schedule of the consumer for the current value of the outdoor temperature t38 measured by the corresponding temperature sensor,
t p the water temperature set by the standards for the consumer of hot water supply,
G21 water consumption by the consumer of hot water supply, measured by the corresponding sensor at the boiler outlet,
c20 and c21 are the specific heat capacities of the respective water flow rates G20 and G21,
ΔQ1, ΔQ2 and ΔQp determined in accordance with the standards of heat loss in pipelines supplying the consumer and return of heating water, as well as in the pipeline of the hot water supply, depending on the temperature of the respective water flows and the temperature of the outdoor air [1]
The essence of the invention lies in the fact that to implement a method of controlling a complex of heat and hot water supply, an automated hot water boiler (ABK), comprising a water heating unit with a supply and outlet manifolds, a connected piping system with fittings forming the first circulation circuit connected to these collectors and interacting with the first heat consumption system, a recirculation loop connected to the supply and exhaust manifolds of the water heating unit and connected in this part to the first circuit a bypass circuit, and a bypass line connected to the supply and discharge manifolds, the first, second and third flow control units, the first, second, third and fourth control units, as well as the first and second water temperature sensors and a differential pressure sensor, the first, the second and third flow control units are installed respectively in the first circulation circuit, in the recirculation circuit and on the bypass line, the differential pressure sensor is installed in the first circulation circuit with one input in front of the system heat consumption, and with another input behind it, the first and second water temperature sensors are installed in the first circulation circuit, with the first water temperature sensor installed behind the bypass line, the first, second and third control units of the first output are connected to the corresponding input of the first, second and third flow control units, and the fourth control unit of the first output is connected to the control input of the water heating unit, is equipped with a second heat consumption system, fourth, fifth, sixth and seventh re flow control unit, water treatment unit, fifth, sixth and seventh control units, third, fourth, fifth and sixth water temperature sensors, air temperature sensor and control processor (UE), moreover, a water-folding-circulation circuit, a recharge line and a second circulation circuit are formed in the boiler room a circuit connected to the supply and exhaust manifolds of the water heating unit, combined in this part with the first circulation circuit and the recirculation circuit, and connected to the first input and output of the second consumption system heat, and a make-up line connected to the water intake and circulation circuit connected to the second input and output of the second heat consumption system connected to the heated water consumption system, while the fourth flow control unit is installed in the second circulation circuit, the fifth and sixth flow control units are installed in the water supply the circulation circuit, respectively, before and after the tap water inlet, and the seventh flow control unit is located on the make-up line, while the water treatment unit is installed flax in the second circulation circuit, the first unit for determining the flow rate is installed in the first circulation circuit in front of the first heat consumption system, the second unit for determining flow rate is installed in the water-circulation circuit in front of the heated water consumption system, and the third unit for determining flow rate is installed on the make-up line, for example, in front of the seventh flow control unit, the second temperature sensor being installed behind the first heat consumption system in front of the bypass line, the third and fourth tempo sensors the circuits are installed respectively behind the outlet and in front of the supply manifolds of the water heating unit in terms of combining the first and second circulation circuits and the recirculation circuit, with the fourth sensor installed behind the junction of the recirculation circuit with the combined part of the first and second circulation circuits, the fifth and sixth temperature sensors are installed in water-circulation circuit, respectively, in front of the second input and second output of the second heat consumption system, and the air temperature sensor installed outside the boiler room, with the fifth, sixth and seventh control units of the first output connected to the control input of the fourth and fifth flow control units and the water treatment unit, respectively, and the information inputs of the first, second, third, fourth and fifth control units are connected to the AVK information bus, while their control inputs, as well as the control inputs of the sixth and seventh control units are connected to the control bus AVK, and the sixth and seventh control units of the control outputs are connected respectively but with the inputs of the fifth flow control unit and the water treatment unit, while the water temperature sensors, air temperature sensor, differential pressure sensor, flow meters, the water heating unit and flow control units are connected to the AVK information bus connected to the control unit and the output connected to AVK control bus.
При этом четвертый блок регулирования потока установлен перед первым входом или за первым выходом второй системы потребления тепла, а блоки регулирования потока выполнены в виде насоса с управлением по производительности, причем управляющие входы пуска и регулирования производительности насоса соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами блока регулирования потока, информационные выходы которого подключены к электрическим выходам насоса, или в виде последовательно/параллельно установленных насоса постоянной производительности и управляемого клапана, причем управляющие входы пуска насоса и регулирования положения управляющего органа клапана соединены соответственно с первым и вторым управляющим входами блока регулирования потока, информационные выходы которого подключены к электрическим выходам соответствующего клапана, или в виде управляемого клапана, причем управляющий вход и информационный выход клапана соединены с соответствующими входом и выходом блока регулирования потока, при этом первый, второй и четвертый блоки регулирования потока выполнены в виде насосов с управлением по производительности или в виде насосов постоянной производительности и управляемых клапанов. Кроме того, первый и четвертый блоки регулирования потоков могут быть выполнены в виде управляемых клапанов, а второй и третий блоки регулирования потока выполнены в виде управляемых клапанов и насосов постоянной производительности, причем насос второго блока регулирования потока установлен перед подающим коллектором блока нагрева воды, а насос третьего блока регулирования потока установлен на выходном участке линии перепуска. In this case, the fourth flow control unit is installed in front of the first input or behind the first output of the second heat consumption system, and the flow control units are made in the form of a pump with performance control, and the control inputs of the pump start and capacity control are connected respectively to the first and second control inputs of the control unit flow, the information outputs of which are connected to the electrical outputs of the pump, or in the form of a series / parallel installed pump constant output and a controlled valve, and the control inputs of the pump start and regulation of the position of the valve control body are connected respectively to the first and second control inputs of the flow control unit, the information outputs of which are connected to the electrical outputs of the corresponding valve, or in the form of a controlled valve, the control input and information output the valve is connected to the corresponding input and output of the flow control unit, while the first, second and fourth control units p Current pumps are designed as a control for the performance or in the form of a constant pump performance and controllable valves. In addition, the first and fourth flow control units can be made in the form of controlled valves, and the second and third flow control units are made in the form of controlled valves and pumps with constant capacity, moreover, the pump of the second flow control unit is installed in front of the feed manifold of the water heating unit, and the pump the third flow control unit is installed at the output section of the bypass line.
Первый и второй блоки регулирования потока могут быть выполнены в виде насосов постоянной производительности и регулируемых клапанов, а третий и четвертый блоки регулирования потоков выполнены в виде регулируемых клапанов, причем регулируемый клапан первого блока регулирования потока установлен перед линией перепуска, а насос за ней, причем насос второго блока регулирования потока установлен за частью контура рециркуляции, совмещенной с первым циркуляционным контуром, при этом насос первого блока регулирования потока может быть установлен за входом линии перепуска, регулируемые клапаны первого и третьего блоков регулирования потока установлены в месте соединения первого циркуляционного контура с выходом линии перепуска, совмещены и выполнены в виде трехходового клапана по схеме смесителя, первый и четвертый блоки регулирования потока могут быть выполнены в виде управляемых клапанов, второй блок регулирования потока в виде управляемого клапана и насоса постоянной производительности, установленного перед подающим коллектором блока нагрева воды, а третий блок регулирования в виде насоса с управлением по производительности, первый и второй блоки регулирования потока могут быть выполнены в виде управляемых клапанов, а третий и четвертый блоки регулирования потока в виде управляемого клапана и насоса постоянной производительности, причем насос четвертого блока регулирования потока может быть установлен на линии совмещения первого и второго циркуляционных контуров, первый и второй блоки регулирования потока могут быть выполнены в виде управляемых клапанов, третий блок регулирования потока в виде насоса с управлением по производительности, а четвертый блок регулирования в виде управляемого клапана и насоса постоянной производительности, установленного на линии совмещения первого и второго циркуляционных контуров, первый и четвертый блоки регулирования потока могут быть выполнены в виде управляемого клапана и насоса постоянной производительности, а второй и третий блоки регулирования потока в виде управляемых клапанов, причем насос первого блока регулирования потока должен быть установлен за выходом линии перепуска, а насос четвертого блока регулирования потока в части второго циркуляционного контура, совмещенной с контуром рециркуляции, первый, второй и четвертый блоки регулирования потока могут быть выполнены в виде управляемого клапана и насоса постоянной производительности, а третий блок регулирования потока в виде управляемого клапана, причем насос первого блока регулирования потока должен быть установлен за выходом линии перепуска, первый блок регулирования потока может быть выполнен в виде управляемого клапана и насоса, установленного за выходом линии перепуска, третий блок регулирования потока в виде управляемого клапана, а второй и четвертый блоки регулирования потока в виде насоса с управлением по производительности, первый блок регулирования потока может быть выполнен в виде управляемого клапана, а второй, третий и четвертый блоки регулирования потока в виде управляемого клапана и насоса постоянной производительности, причем насос четвертого блока регулирования потока должен быть установлен в части второго циркуляционного контура, совмещенной с первым циркуляционным контуром, первый блок регулирования потока может быть выполнен в виде управляемого клапана, второй и третий блоки регулирования потока в виде насосов с регулируемой производительностью, а четвертый блок регулирования потока в виде управляемого клапана и насоса постоянной производительности, установленного на части циркуляционного контура, совмещенной с первым циркуляционным контуром, первый блок регулирования потока может быть выполнен в виде управляемого клапана, а второй, третий и четвертый блоки регулирования потока в виде управляемого клапана и насоса постоянной производительности, причем насос второго блока регулирования потока должен быть установлен перед подающим коллектором на части контура рециркуляции, совмещенной с первым и вторым циркуляционными контурами, первый блок регулирования потока может быть выполнен в виде управляемого клапана, второй блок регулирования потока в виде управляемого клапана и насоса постоянной производительности, установленного перед подающим коллектором на части контура рециркуляции, совмещенной с первым и вторым циркуляционными контурами, а третий и четвертый блоки регулирования потока в виде насосов с регулируемой производительностью, первый, третий и четвертые блоки регулирования потока могут быть выполнены в виде управляемого клапана и насоса постоянной производительности, а второй блок регулирования потока в виде управляемого клапана, причем насос четвертого блока регулирования потока должен быть установлен на части второго циркуляционного контура, совмещенной с контуром рециркуляции, первый и третий блоки регулирования потока могут быть выполнены в виде насоса с регулируемой производительностью, второй блок регулирования потока в виде управляемого клапана, а четвертый блок в виде управляемого клапана и насоса постоянной производительности, установленного на части второго циркуляционного контура, совмещенной с контуром рециркуляции, первый, второй и третий блоки регулирования потока могут быть выполнены в виде управляемого клапана и насоса постоянной производительности, а четвертый блок регулирования потока в виде управляемого клапана, причем насос второго блока регулирования потока должен быть установлен в части контура рециркуляции, совмещенной с вторым циркуляционным контуром, первый и третий блоки регулирования потока могут быть выполнены в виде насосов с регулируемой производительностью, второй блок регулирования потока в виде управляемого клапана и насоса постоянной производительности, установленного в части контура рециркуляции, совмещенной с вторым циркуляционным контуром, а четвертый блок регулирования потока в виде управляемого клапана, кроме того, блоки управления и управляющий процессор могут быть размещены в одном корпусе. The first and second flow control units can be made in the form of constant capacity pumps and adjustable valves, and the third and fourth flow control units are made in the form of adjustable valves, with the adjustable valve of the first flow control unit installed in front of the bypass line, and the pump behind it, and the pump the second flow control unit is installed behind the part of the recirculation circuit combined with the first circulation circuit, while the pump of the first flow control unit can be installed changed at the inlet of the bypass line, adjustable valves of the first and third flow control units are installed at the junction of the first circulation circuit with the output of the bypass line, combined and made in the form of a three-way valve according to the mixer circuit, the first and fourth flow control units can be made in the form of controlled valves , the second flow control unit in the form of a controlled valve and a constant-flow pump installed in front of the feed manifold of the water heating unit, and the third unit pumping in the form of a pump with performance control, the first and second flow control units can be made in the form of controlled valves, and the third and fourth flow control units in the form of a controlled valve and a constant flow pump, and the pump of the fourth flow control unit can be installed on the line combining the first and second circulation circuits, the first and second flow control units can be made in the form of controlled valves, the third flow control unit in de the pump with performance control, and the fourth control unit in the form of a controlled valve and a constant-flow pump installed on the combining line of the first and second circulation circuits, the first and fourth flow control units can be made in the form of a controlled valve and a constant-flow pump, and the second and the third flow control units in the form of controlled valves, and the pump of the first flow control unit must be installed downstream of the bypass line, and we from the fourth flow control unit in the part of the second circulation circuit combined with the recirculation circuit, the first, second and fourth flow control units can be made in the form of a controlled valve and a constant flow pump, and the third flow control unit in the form of a controlled valve, and the pump of the first block flow control should be installed at the outlet of the bypass line, the first flow control unit can be made in the form of a controlled valve and a pump installed at the exit ohm bypass line, the third flow control unit in the form of a controlled valve, and the second and fourth flow control units in the form of a pump with performance control, the first flow control unit can be made in the form of a controlled valve, and the second, third and fourth flow control units in in the form of a controlled valve and a pump with constant capacity, and the pump of the fourth flow control unit must be installed in the part of the second circulation circuit combined with the first circulation circuit, the first flow control unit can be made in the form of a controllable valve, the second and third flow control units in the form of pumps with variable displacement, and the fourth flow control unit in the form of a controllable valve and constant displacement pump installed on the part of the circulation circuit combined with the first circulation circuit, the first flow control unit can be made in the form of a controlled valve, and the second, third and fourth flow control units in the form of a control a valve and a constant flow pump, the pump of the second flow control unit must be installed in front of the supply manifold on the part of the recirculation circuit combined with the first and second circulation circuits, the first flow control unit can be made in the form of a controlled valve, the second flow control unit in the form a controlled valve and a constant capacity pump installed in front of the supply manifold on a part of the recirculation circuit combined with the first and second circulators circuits, and the third and fourth flow control units in the form of pumps with variable displacement, the first, third and fourth flow control units can be made in the form of a controlled valve and a constant flow pump, and the second flow control unit in the form of a controlled valve, and the fourth pump flow control unit must be installed on the part of the second circulation circuit, combined with the recirculation circuit, the first and third flow control units can be performed In the form of a pump with adjustable capacity, a second flow control unit in the form of a controllable valve, and a fourth unit in the form of a controllable valve and a constant displacement pump installed on the part of the second circulation circuit combined with the recirculation circuit, the first, second and third flow control units can be made in the form of a controlled valve and a pump of constant performance, and the fourth flow control unit in the form of a controlled valve, and the pump of the second control unit The flow control unit must be installed in the part of the recirculation circuit combined with the second circulation circuit, the first and third flow control units can be made in the form of pumps with adjustable capacity, the second flow control unit in the form of a controlled valve and a constant flow pump installed in the part of the recirculation circuit combined with the second circulation circuit, and the fourth flow control unit in the form of a controlled valve, in addition, control units and a control process They can be accommodated in one housing.
Предложенный способ управления комплексом тепло- и горячего водоснабжения обеспечивает возможность гибкого программного регулирования и автоматического адаптирования к действиям потребителя тепла путем корректировки температурных режимов, а также самонастройки на заданные режимы работы. The proposed method of controlling the complex of heat and hot water supply provides the possibility of flexible program regulation and automatic adaptation to the actions of the heat consumer by adjusting the temperature conditions, as well as self-tuning to the specified operating modes.
Реализующая предложенный способ АВК выполнена в виде самонастраивающейся системы, обеспечивающей автоматическое поддержание заданных режимов работы и не требующей участия оператора при изменении режимов работы. The AVK implementing the proposed method is made in the form of a self-adjusting system that automatically maintains the specified operating modes and does not require operator intervention when changing operating modes.
На фиг. 1 представлена общая функциональная схема АВК, предназначенной для осуществления способа управления комплексом тепло- и горячего водоснабжения, на фиг. 2, 3 представлен пример выполнения теплотехнической схемы АВК, на фиг. 4 показана схема управления блоком нагрева воды/регулирования потоков, на фиг. 5 и 6 приведены соответственно алгоритмы функционирования устройства управления блоком нагрева воды/регулирования потока и управляющего процессора, на фиг. 7 представлена схема АВК, предназначенная для проведения теплотехнических расчетов, и на фиг. 8 - временная диаграмма ее работы. In FIG. 1 shows a general functional diagram of an AVK designed to implement a method for controlling a complex of heat and hot water, FIG. 2, 3 shows an example of the implementation of the heat engineering circuit AVK, in FIG. 4 shows a control circuit for a water heating / flow control unit; FIG. 5 and 6 respectively show the operation algorithms of the control device for the water heating / flow control unit and the control processor, FIG. 7 is a diagram of an ABC intended for conducting thermal engineering calculations, and in FIG. 8 is a timing diagram of its operation.
Автоматизированная водогрейная котельная (АВК), предназначенная для осуществления способа управления комплексом тепло- и горячего водоснабжения (фиг. 1), содержит связанную систему трубопроводов (на схеме показаны жирными линиями) с арматурой (на схеме не показана), включающей штатный набор вентилей, задвижек и клапанов (см. например, [2]). С помощью этой системы трубопроводов в АВК образованы первый и второй циркуляционные контуры, обозначенные соответственно 1, 2, контур 3 рециркуляции и водоразборно-циркуляционный контур 4, соединенный с водопроводной сетью, а также линия 5 перепуска и линия 6 подпитки. Первый и второй циркуляционные контуры 1, 2 частично (по трубопроводу линии 7) совмещены, при этом контур 3 рециркуляции по части трубопровода линии 7 совмещен с первым и вторым циркуляционными контурами 1, 2, причем с последним он совмещен также по части трубопровода линии 8, линия 5 перепуска соединяет трубопроводы линий 9 и 10 первого циркуляционного контура 1, а линия 6 подпитки связывает второй циркуляционный контур 2 с водоразборно-циркуляционным контуром 4. An automated hot water boiler room (AVK), designed to implement a method for controlling a complex of heat and hot water supply (Fig. 1), contains a connected piping system (shown in bold lines) with fittings (not shown in the diagram), including a standard set of valves, gate valves and valves (see, for example, [2]). With the help of this piping system, the first and second circulation circuits, respectively designated 1, 2, a
Направления движения воды (потоков) в трубопроводах указанных контуров и линий показаны стрелками и обеспечены с помощью указанной выше арматуры и блоков АВК. The directions of movement of water (flows) in the pipelines of the indicated circuits and lines are shown by arrows and are provided using the above-mentioned fittings and AVK units.
С трубопроводом линии 7 совмещения первого и второго циркуляционных контуров 1, 2 в части совмещения с контуром 3 рециркуляции своими подающим и отводящим (названия соответствуют входу и выходу) расположенными по ходу направления потока коллекторами (на чертеже не показаны) соединен блок 11 нагрева воды, предназначенный для выработки тепла, необходимого для обеспечения потребителей, и выполненный в виде параллельно подсоединенных к соответствующим коллекторам блока 11 нагрева воды котлам (фиг. 2), снабженным управляемыми горелками, устройствами подачи топлива и воздуха, а также датчиками температуры и давления воды, выполненными, например, в виде приведенных в описании в авт. свид. СССР N 1591875 соответствующих устройств. A
В первом циркуляционном контуре 1 установлен первый блок 12 регулирования потока, предназначенный для задания и обеспечения циркуляции теплоносителя (нагретой воды). С аналогичной целью во втором циркуляционном контуре 2, контуре 3 рециркуляции, водоразборно-циркуляционном контуре 4 и на линиях 5, 6 соответственно перепуска и подпитки также установлены соответственно блоки 13, 14, 15, 16, 17 и 18 регулирования потока, причем блоки 15 и 16 установлены в водоразборно-циркуляционном контуре 4 соответственно до и за местом его соединения с водопроводной сетью. In the
Блоки 12, 13, 14 и 17 регулирования потока выполнены в виде последовательно или параллельно установленных управляемого клапана и насоса (постоянной производительности при постоянной скорости вращения рабочего колеса), причем возможность установки насоса в той или иной точке контура связана с необходимостью обеспечения с его помощью заданной циркуляции теплоносителя, а также могут быть выполнены в виде сочетаний, при которых часть блоков выполнена в виде управляемых клапанов, а другая часть блоков в виде управляемых клапанов и насосов постоянной производительности.
Кроме того, выполнение блока регулирования потока в виде управляемого клапана и насоса постоянной производительности может быть в некоторых случаях заменено выполнением того же блока в виде насоса с управлением по производительности (с изменяемой скоростью вращения рабочего колеса). In addition, the execution of the flow control unit in the form of a controlled valve and a constant-flow pump can in some cases be replaced by the execution of the same block in the form of a pump with performance control (with a variable impeller rotation speed).
Варианты выполнения блоков 12, 13, 14 и 17 регулирования потока, обеспечивающих оптимальное функционирование АВК, приведены в представленной таблице. Embodiments of the
Выполнение управляемых клапанов, насосов постоянной производительности, входящих в блоки 12, 13, 14 и 17 регулирования потока, известно (см. например, [2] [5] [12]). Блок 16 регулирования потока выполнен в виде насоса постоянной производительности, а блоки 15 и 18 регулирования потока выполнены в виде регуляторов прямого действия [2] содержащих регулирующий клапан с мембранным сервомотором, связанным с блоком управления, включающим реле и датчик давления (на чертеже не показаны). The execution of controlled valves, pumps of constant performance, included in the
Первый циркуляционный контур 1 взаимодействует с первой системой 19 потребления тепла, представляющей собой распределительные линии, теплообменники, радиаторы и т.д. служащие для подачи теплофикационной воды в помещения потребителя для их обогрева, причем в этом же контуре перед входом первой системы 19 потребления тепла установлен первый расходомер 20 (см. например, [1] [6]), содержащий устройство (на чертеже не показано) электрической передачи показаний и предназначенный для определения количества теплофикационной воды, поступающей в эту систему потребления тепла. Аналогичные расходомеры 21 и 22 соответственно установлены в водоразборно-циркуляционном контуре 4 и на линии 6 подпитки, причем расходомер 21 предназначен для определения поступающей потребителю горячей воды, а расходомер 22 предназначен для определения количества воды, поступающей из водоразборно-циркуляционного контура 4 через линию 6 подпитки во второй циркуляционный контур 2. The
Второй циркуляционный контур связан с первыми входом и выходом, а водоразборно-циркуляционный контур 4 соединен с вторыми входом и выходом второй системы 23 потребления тепла, выполненной в виде водоводяного подогревателя или бойлера (см. например, [2]). На линии 6 подпитки установлен блок 24 подготовки воды, выполненный в виде, например, системы с рекарбонизацией (см. например, [2]), содержащей дозатор кислоты, подпиточный насос, бак, эжектор и реактор (на схеме не показаны), и предназначенный для предотвращения образования в теплофикационных системах накипи при нагреве поступающей из водопроводной сети воды. The second circulation circuit is connected to the first inlet and outlet, and the water-
Блок 11 нагрева воды, блоки 12, 13, 14, 16, 17 регулирования потока и блок 24 подготовки воды своим управляющим входом соединены с управляющим выходом соответственно блоков 25, 26, 27, 28, 29, 30 и 31 управления, предназначенных для формирования сигналов управления и передачи этих сигналов на соответствующие блоки. The
АВК снабжен датчиками 32, 33, 34, 35, 36 и 37 температуры воды, датчиком 38 температуры воздуха и датчиком 39 перепада давлений, предназначенными для измерения соответствующих параметров, а также управляющим процессором 40, предназначенным для задания и управления температурными режимами, обработки сигналов от вышеуказанных датчиков и блоков АВК и контроля за обеспечением заданных режимов работы АВК. AVK is equipped with
Управляющий процессор 40 информационной шиной 41 связан с выходами датчиков 32 39 и информационными выходами блоков 11, 12, 13, 14, 17 и через управляющую шину 42 соединен с управляющими входами блоков 25, 26, 27, 28, 29, 30 и 31 управления. The control processor 40 information bus 41 is connected to the outputs of the
Блоки 25, 26, 27, 28 и 30 управления и управляющий процессор 40 содержат (фиг. 3) микропроцессор 43, подключенные к нему шиной 44 оперативное (ОЗУ) и постоянное (ПЗУ) запоминающие устройства 45 и 46 соответственно, а шиной 47 ввода-вывода интерфейсы 48, 49 и 50 соответственно канала связи с управляющей шиной 42 аналогового ввода и цифрового (дискретного) вывода (см. например, [7]). (На схеме не показаны цепи питания, синхронизации и согласования уровней электрических сигналов). Входами блока управления и управляющего процессора являются вход интерфейса 48 канала связи с управляющей шиной 42 и входы для приема информационных сигналов от датчиков других блоков, поступающих на блок управления через информационную шину 41, а выходами блока управления будут выход интерфейса 48 и выходы интерфейса 50, предназначенные для подачи на соответствующий блок сигналов управления. The
Микропроцессор 43 и ПЗУ 46 выполнены по h МОП технологии и представляют собой соответственно устройства типа 8088 и 2732, ОЗУ 45 выполнено на базе МОП технологии типа TMS 4016 (см. например, [8]). The
В постоянном запоминающем устройстве 46 блока управления записан алгоритм, реализующий выбранный закон управления регулирующим устройством, например, как в данном случае, алгоритм, реализующий импульсный пропорционально-интегральный закон управления. In the read-
На блок-схеме алгоритма (фиг. 4) введены следующие обозначения:
Фзад заданное положение исполнительного органа регулирующего устройства;
Ф значение сигнала датчика положения исполнительного органа;
dФ, dФ1 соответственно пропорциональная и интегральная составляющие сигнала ошибки регулирования;
E допустимая точность управления положением исполнительного органа;
RЭВМ признак непосредственного управления регулирующим устройством от управляющего процессора 40;
Tрег время, прошедшее после реализации последнего перед формируемым управляющее воздействие;
TO период следования импульсов регулирования в автономном режиме;
Tи максимально допустимая длительность импульса регулирования в автономном режиме;
Y13, Y14 соответственно сигналы управления на выходах 13 и 14 устройства управления;
dT длительность шага счета алгоритма блока управления;
X[i], i=1, 2, n отфильтрованные значения сигналов датчиков, поступающих на входы 10;
Xзад[i], i=1, 2, n заданные значения регулируемых параметров;
K[i] i=1, 2, n задаваемые управляющим процессором 40 коэффициенты регулирования;
a, b весовые коэффициенты соответственно пропорциональной и интегральной составляющих закона регулирования. Значения a и b выбираются из диапазона 0. 1.The following notation is introduced on the block diagram of the algorithm (Fig. 4):
F backside predetermined position executive control device;
F value of the signal of the position sensor of the executive body;
dФ, dФ1 respectively proportional and integral components of the signal of regulation error;
E permissible accuracy of position management of the executive body;
R computers a sign of direct control of the regulatory device from the control processor 40;
T reg the time elapsed after the implementation of the latter before the generated control action;
TO the period of repetition of control pulses in an autonomous mode;
T and the maximum allowable duration of the regulation pulse in stand-alone mode;
Y 13 , Y 14, respectively, control signals at the
dT is the counting step duration of the control unit algorithm;
X [i] , i = 1, 2, n, the filtered values of the sensor signals received at
X ass [i] , i = 1, 2, n setpoints of adjustable parameters;
K [i] i = 1, 2, n control coefficients specified by the control processor 40;
a, b weight coefficients of the proportional and integral components of the regulation law, respectively. The values of a and b are selected from the
На фиг. 4 не показаны алгоритмы ввода/вывода и фильтрации вводимых параметров. In FIG. 4, the input / output and filtering algorithms of input parameters are not shown.
Входные параметры алгоритма:
Фзад, RЭВМ, Xзад[i], K[i] (i=1, 2, n) от управляющего процессора 40;
Ф, X[i], (i=1, 2, n) от датчика положения исполнительного органа и датчиков регулируемых параметров.Algorithm Input Parameters:
F ass , R computer , X ass [i] , K [i] (i = 1, 2, n) from the control processor 40;
Ф, X [i] , (i = 1, 2, n) from the position sensor of the executive body and sensors of adjustable parameters.
Выходными параметрами алгоритма являются сигналы, поступающие на исполнительный орган регулирующего устройства, а также сигналы текущего состояния блока управления: RЭВМ, Ф, Фзад, dФ, dФ1, X[i], Xзад[i], K[i], (i 1, 2, n), Tрег, Y13, Y14, поступающие через соответствующий выход в управляющий процессор 40 для контроля работы блока управления.The output parameters of the algorithm are the signals received by the executive body of the regulatory device, as well as the signals of the current state of the control unit: R computers , F, F back , dF, dF 1 , X [i] , X back [i] , K [i] , (
Величины TO, Tи, dT, E, a, b являются константами алгоритма.The quantities TO, T and , dT, E, a, b are constants of the algorithm.
В постоянном запоминающем устройстве 46 управляющего процессора 40 записан алгоритм, управляющий работой блоков управления 25, 26, 27, 28, 30 и автоматизированной водогрейной котельной в целом, например, алгоритм, блок-схема которого приведена на фиг. 5. На блок-схеме алгоритма (фиг. 5) введены следующие обозначения:
t текущее время с момента начала вывода исполнительных элементов котельной на рабочий режим;
dt длительность шага счета алгоритма управляющего процессора;
Xзад[i], i=1, 2, 5 заданные значения регулируемых параметров;
to длительность процесса вывода исполнительных элементов на рабочий режим (to=1.10 мин);
Xi i= 1, 2,5 измеренные значения регулируемых параметров (сигналов датчиков);
Xmini, Xmaxi допустимые границы изменения параметров по технологическим условиям эксплуатации;
Фзадi, i= 1, 2,5 заданные положения исполнительных органов регулирующих устройств;
Ki,j, i=1,25, j=1, 2,5 задаваемые управляющим процессором 40 коэффициенты регулирования (i-го регулирующего устройства по j-му регулируемому параметру);
Rэвмi, i= 1, 2,5 признак непосредственного управления регулирующим устройством от управляющего процессора 40.In the read-
t current time from the moment of the start of the output of the boiler operating elements;
dt is the counting step of the control processor algorithm;
X ass [i] , i = 1, 2, 5; preset values of adjustable parameters;
t o the duration of the process of outputting actuators to the operating mode (t o = 1.10 min);
X i i = 1, 2.5 measured values of the adjustable parameters (sensor signals);
X mini , X maxi allowable limits for changing parameters according to the technological operating conditions;
Fzad i , i = 1, 2.5 specified position of the executive bodies of regulatory devices;
K i, j , i = 1.25, j = 1, 2.5 control coefficients set by the control processor 40 (i-th control device in the j-th adjustable parameter);
Ravm i , i = 1, 2.5 sign of direct control of the regulating device from the control processor 40.
На фиг. 5 не показаны алгоритмы начального пуска и аварийного отключения котельной. In FIG. 5, the algorithms of the initial start-up and emergency shutdown of the boiler room are not shown.
Входные параметры алгоритма:
Xi, i=1, 2,5 от датчиков регулируемых параметров.Algorithm Input Parameters:
X i , i = 1, 2.5 from sensors of adjustable parameters.
Выходными параметрами алгоритма являются сигналы Rэвмi, Фзадi, Хзадi, Ki, j (i, j=1, 2.5), передаваемые в управляющую шину 42.The output parameters of the algorithm are the signals Revm i , Fzad i , Khzad i , K i, j (i, j = 1, 2.5), transmitted to the control bus 42.
Величины to, Xmini, Xmaxi (i=1, 2,5) и dT являются константами алгоритма.The values of t o , X mini , X maxi (i = 1, 2.5) and dT are constants of the algorithm.
В приведенном примере (фиг. 2) выполнения технологической схемы автоматизированной водогрейной котельной показана реализация варианта выполнения блоков 13 и 17 регулирования потока в виде регулируемых клапанов 51 и 52 соответственно, а блоков 12 и 14 в виде насосов 53 и 54 постоянной производительности и регулируемых клапанов 55 и 56 соответственно (вариант 5 таблицы). In the above example (Fig. 2) of the technological flowchart of an automated hot water boiler, an embodiment of
Здесь показано также выполнение блока 11 нагрева воды в виде параллельно подключенных к входу и выходу блока (подающему и отводящему коллекторам) котлов 57, снабженных горелками 48, устройствами 59 и 60 соответственно подачи газа (топлива) и воздуха, а также датчиками 61 и 62 соответственно температуры и давления, обеспечивающими получение информационных сигналов для формирования управляющего воздействия. It also shows the design of the
Стрелками показаны связи, обеспечивающие подачу управляющих сигналов от соответствующих блоков управления и управляющего процессора (на фиг. 2 не показаны). The arrows show the connections for supplying control signals from the corresponding control units and the control processor (not shown in Fig. 2).
На схеме приведены также элементы и блоки, связанные с ее конкретным выполнением, но не обозначенные, поскольку они не связаны с системой автоматизированного управления. The diagram also shows the elements and blocks associated with its specific implementation, but not indicated, since they are not associated with an automated control system.
Блоки 29 и 31 управления выполнены в виде управляемого переключателя (см. например, [8]). The
Автоматизированная водогрейная котельная (АВК) работает следующим образом. Automated boiler room (AVK) works as follows.
С помощью управляющего процессора 40 в соответствии с заданными условиями, например отопительным графиком эксплуатации, определяют положения исполнительных элементов блока 11 нагрева воды (здесь это, например, положение заслонокна чертеже не показаны} газовых горелок котлов) и блоков 12, 13, 14, 15, 17, 18 регулирования потоков (соответственно углов поворота заслонок регулирующих клапанов или скорость вращения рабочего колеса управляемого насоса) и формируют соответствующие управляющие сигналы, которые задают на блоки 12, 13, 14, 17 через их блоки управления (соответственно на блоки 25, 26, 27, 28, 30). Using the control processor 40 in accordance with predetermined conditions, for example, a heating operating schedule, determine the position of the actuating elements of the water heating unit 11 (here, for example, the position of the shutter on the drawing not shown} gas burners of boilers) and blocks 12, 13, 14, 15, 17, 18 control flows (respectively, the angles of rotation of the flaps of the control valves or the rotational speed of the impeller of the controlled pump) and generate the corresponding control signals that are set to
Затем производят розжиг котлов блока 11 нагрева воды, включают насосы блоков регулирования потоков и обеспечивают циркуляцию теплофикационной воды через системы 19 и 23 потребления тепла. При этом получают сигналы датчиков 35 и 34 температуры, соответствующие текущим значениям температуры воды на входе и выходе блока 11 нагрева воды, датчиков 32, 37 и 33, 36 температуры, соответствующие текущим значениям температуры воды на входах и выходах систем потребления тепла, получают сигналы датчиков 20, 21 и 22 расхода, соответствующие текущим значениям расхода теплоносителя перед входами систем потребления тепла и горячей воды в контурах соответственно тепло- и горячего водоснабжения, а также на линии подпитки контура теплоснабжения, получают сигналы датчиков 38 температуры и 39 давления, соответствующие текущим значениям температуры наружного воздуха и разности давлений на входе и выходе системы потребления тепла, а, кроме того, от блоков 12, 13, 14 и 17 регулирования потоков, соответствующие текущим значениям выходных характеристик блоков регулирования потоков. От управляющего процессора (УП) 40 задают управляющие сигналы, соответствующие определенным расчетом параметрам требуемого рабочего состояния комплекса и обеспечивающие выведение исполнительных элементов блока 11 нагрева воды и блоков 12, 13, 14 и 17 регулирования потоков в рабочее состояние. Затем контролируют поступающие в управляющий процессор 40 через информационную шину 41 параметры технологических процессов комплекса, в том числе температуру воды на входе и выходе блока нагрева воды и выходах систем потребления тепла, а также перепад давления путем сравнения их с требуемыми значениями. При этом в УП 40 получают и обрабатывают разностные сигналы и через блоки 25, 26, 27, 28 и 30 управления формируют и подают на соответствующие им блоки 11, 12, 13, 14 и 17 сигналы управления смещением исполнительных элементов блоков относительно установленных ранее положений. Then, the boilers of the
При каждом включении АВК или изменении режима ее работы процессор 40 приводят в начальное состояние, в результате чего алгоритм (фиг. 6) начинает работать с блока И1 (вход). После обнуления текущего времени (Л1) вычисляют заданные значения формируемых параметров (Н1) и в случае, если с момента включения прошло время меньше to, вычисляют заданные положения исполнительных органов регулирующих устройств и включают признак непосредственного управления регулирующими устройствами от управляющего процессора 40. В случае, если с момента включения прошло время, большее to, блоки 25, 26, 27, 28 и 30 управления переводят в автономный режим путем обнуления признаков Rэвмi (i=1, 2,5) (C2). При этом в блоке (P2) вычисляют необходимые значения коэффициентов Kij и в блоке (C1) контролируют выполнение технологических условий эксплуатации котельной. В случае, если технологические условия эксплуатации не соблюдены, управляющий процессор переводят в начальное состояние (обнуляют) и процесс ввода исполнительных элементов на рабочий режим повторяют. В конце шага счета алгоритма управляющего процессора 40 производят передачу выходных параметров (T1) в управляющую шину 42. При этом при включении котельной каждый блок управления переводят в режим непосредственного управления регулирующим устройством от управляющего процессора 40 (Rэвмi= 1, блок A2 на схеме фиг. 5). В этом режиме на вход блока управления от управляющего процессора 40 поступает сигнал, соответствующий заданному начальному положению исполнительного органа Фзад. Если измеренное положение регулирующего органа Ф совпадает с заданным с допустимой точностью (блок Б2) или превышена длительность импульса регулирования (В2), то перемещение регулирующего органа приостанавливают (В1). В противном случае проверяют направление необходимого перемещения (Г2) и включают соответствующий сигнал управления (Г1 или Г3). Далее проверяют наличие команды режима непосредственного управления от управляющего процессора 40 (D2) и в случае, если этот режим продолжает оставаться включенным, цикл управления положением регулирующего органа повторяют с одновременным поддержанием (D3) начального состояния переменных Tпер и dФ1. По прошествии с момента включения котельной времени, достаточного для окончания переходного процесса установления начального состояния, с помощью управляющего процессора 40 включают автономный режим работы блока управления путем подачи на его вход значения RЭВМ=0.Each time the AVK is turned on or the mode of its operation changes, the processor 40 is brought to its initial state, as a result of which the algorithm (Fig. 6) starts working from block I1 (input). After zeroing the current time (L1), the set values of the generated parameters (H1) are calculated and if less than t o has elapsed from the moment of switching on, the set positions of the executive bodies of the regulating devices are calculated and the sign of direct control of the regulating devices from the control processor 40 is calculated. if more than t o elapsed from the moment of switching on, the
В этом режиме через блок D2 (фиг. 5) подключают цепочку блоков Е1, Е2, 31, 32, 33, реализующих импульсный пропорционально-интегральный закон связанного управления. Управление в этом режиме является замкнутым по сигналам рассогласования регулируемых параметров (Xзад[i]- X[i]), вычисляемым в блоке 31, что обеспечивает устранение ошибки начальной выставки исполнительного органа и дальнейшее слежение за изменениями внешних условий работы котельной. Связанность управления достигают за счет формирования сигнала dФ в блоке H1 с учетом рассогласования всех n регулируемых параметров X[i].In this mode, through the block D2 (Fig. 5), a chain of blocks E1, E2, 31, 32, 33 is realized, which implements a pulse proportional-integral law of coupled control. The control in this mode is closed by the mismatch signals of adjustable parameters (X ass [i] - X [i] ), calculated in
Коэффициенты K[i], i=1, 2, n, входящие в формулу блока 31, управляющий процессор 40 вычисляет как частные производные функции управления исполнительным органом Ф (Xзад[1], Xзад[2] Xзад[n] по i-му параметру Xзад[i] Эти коэффициенты имеют физический смысл необходимой коррекции положения исполнительного органа при единичном рассогласовании i-го регулируемого параметра X[i] относительно заданной величины Xзад[i]
После вычисления в блоке 32 интегральной составляющей сигнала ошибки dФ1 в блоке 33 формируют значение Фзад, и дальнейшая работа алгоритма происходит аналогично предыдущему режиму. При этом реализуют импульсный характер управления, поскольку условие Е2 (с учетом Е1, Б3 и В2) разрешает расчет Фзад (31 33) и подачу управляющих сигналов на исполнительный орган (Г1) только по прошествии времени TО с момента подачи предыдущего импульса регулирования.The coefficients K [i] , i = 1, 2, n, included in the formula of
After calculating in
Формируемые управляющие воздействия (Г1, Г3) получают на основе формул, вывод которых осуществлен в результате проведенного ниже анализа выбранной расчетной схемы (фиг. 7). The formed control actions (G1, G3) are obtained on the basis of formulas, the conclusion of which is carried out as a result of the analysis below of the selected calculation scheme (Fig. 7).
Автоматизированная водогрейная котельная (АВК) производит нагрев теплофикационной воды для обогрева зданий жилого массива и обеспечения его жителей горячим водоснабжением (ГВС). Характерной особенностью рассматриваемого потребителя тепла является существенный разбор горячей воды как подогретой питьевой в целях ГВС, так и технической из отопительного контура АВС, обычно представляемого замкнутой системой. Для целей ГВС питьевую воду нагревают технической через водоводяной теплообменник (бойлер). Нагрев технической воды производится водогрейными котлами АВК, причем предварительно это вода проходит химическую обработку. An automated hot-water boiler house (AVK) produces heating water for heating buildings in the housing estate and providing its residents with hot water supply (DHW). A characteristic feature of the heat consumer in question is the significant analysis of hot water, both heated drinking water for domestic hot water, and technical from the ABC heating circuit, usually represented by a closed system. For the purposes of hot water supply, drinking water is heated technical through a water-water heat exchanger (boiler). Technical water is heated by AVK boilers, and previously this water undergoes chemical treatment.
Подпитку водой открытой системы АВК для обеспечения ГВС производят непосредственно из водопровода питьевой воды. Подпитку условно замкнутой системы АВК в части водогрейных котлов осуществляют нагретой водой из ее открытой системы. Переток воды из открытой в условно замкнутую систему организуют через регулирующий клапан по информации снижения в ней давления воды. Water replenishment of the open AVK system to provide hot water supply is carried out directly from the drinking water supply. The conditionally closed AVK system is replenished in part of the boilers by heated water from its open system. The flow of water from an open to a conditionally closed system is organized through a control valve according to information on reducing water pressure in it.
Особенностью используемого оборудования АВК является возможность подключения одного или нескольких котлов к одновременному выполнению задач по отоплению потребителя и обеспечению его ГВС. Целесообразность их совместного решения следует из экономических соображений и возможности оперативного перераспределения вырабатываемого АВК тепла в оптимальном режиме функционирования ее котлов. Причем для сохранения экономичного режима работы котлов АВК это распределение тепловых нагрузок можно проводить с допустимым отклонением параметров отпускаемой горячей воды. Здесь также можно учитывать аккумулирующую способность магистральных трубопроводов и непосредственно отапливаемых зданий, а также непродолжительность пиковых нагрузок ГВС. A feature of the used AVK equipment is the ability to connect one or more boilers to simultaneously perform tasks for heating the consumer and providing his hot water supply. The feasibility of their joint solution follows from economic considerations and the possibility of operational redistribution of heat generated by the AVK in the optimal mode of operation of its boilers. Moreover, in order to maintain the economical operation mode of AVK boilers, this distribution of thermal loads can be carried out with an allowable deviation of the parameters of the released hot water. Here, one can also take into account the accumulative capacity of main pipelines and directly heated buildings, as well as the short duration of peak DHW loads.
Для покрытия нагрузок в топках котлов АВК сжигают топливо, что с учетом известного значения КПД котлов определяет выработку каждым из них количества тепла в единицу времени, обозначаемого далее как Qo1, Qo2.QoN, где N число котлов в АВК. Суммарное количество тепла, вырабатываемое ими в единицу времени, обеспечивает компенсацию нагрузки значения Qo, которая состоит из отопительной нагрузки Q1, нагрузки обеспечения ГВС Q2 и дополнительной нагрузки Q3, связанной с нагревом водопроводной воды для подпитки открытой и условно замкнутой гидравлических систем.To cover the loads in the furnaces of AVK boilers, fuel is burned, which, taking into account the known value of the boiler efficiency, determines each of them generating the amount of heat per unit time, hereinafter referred to as Q o1 , Q o2 .Q oN , where N is the number of boilers in the AVK. The total amount of heat generated by them per unit time provides compensation for the load of the value of Q o , which consists of the heating load Q1, the load for providing DHW Q2 and the additional load Q3 associated with heating tap water to feed open and conditionally closed hydraulic systems.
В свою очередь, отопительная нагрузка Q1 слагается из составляющих потери тепла в магистральном трубопроводе от АВК до потребителя Q4, непосредственного рассеивания тепла на нагревательных приборах потребителей тепла Q5, потери тепла в магистральном трубопроводе от потребителя до АВК Q6 и потери тепла, связанной с несанкционированным разбором и утечками теплоносителя Q7. In turn, the heating load Q1 is composed of the components of heat loss in the main pipeline from AVK to consumer Q4, direct heat dissipation on the heating devices of heat consumers Q5, heat loss in the main pipeline from the consumer to AVK Q6 and heat loss associated with unauthorized dismantling and coolant leaks Q7.
Аналогичный состав составляющих имеет нагрузка обеспечения ГВС Q2, поскольку для поддержания постоянства температуры разбираемой горячей воды здесь используют циркуляцию ее в замкнутом контуре. Эти составляющие далее соответственно обозначают: потери тепла в магистральном трубопроводе от АВК до потребителя Q8, потери тепла, непосредственно связанные с разбором горячей воды Q9, и потери тепла при транспортировке оставшейся горячей воды от потребителя до АВК Q10. A similar composition of the components has a load for providing DHW Q2, because to maintain a constant temperature of the hot water being disassembled, it uses its circulation in a closed circuit. These components further respectively designate: heat losses in the main pipeline from the AVK to the consumer Q8, heat losses directly related to the analysis of hot water Q9, and heat losses during transportation of the remaining hot water from the consumer to the AVK Q10.
С учетом принятых обозначений составляющих тепловой нагрузки на фиг. 7 представлена общая структура (расчетная схема исполнительной части системы регулирования) рассматриваемого комплекса тепло- и горячего водоснабжения, изображенного на фиг.1. Обозначения блоков фигур совпадают, однако на фиг. 7 ряд блоков объединен и имеет соответственно двойную нумерацию. Характерной особенностью представленной на фиг. 7 системы регулирования тепловой нагрузки контуров отопления и обеспечения ГВС потребителя является существенная их взаимосвязь, обусловленная наличием в трубопроводе 7' значительного гидравлического сопротивления блока 11 нагрева воды. Как только в одном из контуров в процессе регулирования изменяют расход воды, так в другом контуре происходит перераспределение приращений давления на его участках, что приводит к изменению расходов протекающих по ним потоков воды. При малых изменениях расходов воды процесс регулирования второго контура может восстановить его автономное регулирующее устройство. Однако при больших возмущениях, связанных с перестройкой режимов теплоснабжения, здесь возможно общее разрегулирование всей системы. Парирование такого взаимовлияния контуров регулирования в отсутствие в АВК машиниста-оператора возлагают на УП 40. Given the accepted designations of the components of the heat load in FIG. 7 shows the general structure (design scheme of the executive part of the regulation system) of the considered complex of heat and hot water supply, shown in figure 1. The designations of the blocks of figures coincide, however, in FIG. 7, the row of blocks is combined and accordingly has double numbering. A characteristic feature of FIG. 7 of the system for regulating the heat load of the heating circuits and providing the consumer's hot water supply is their significant relationship, due to the presence in the pipeline 7 'of significant hydraulic resistance of the
В УП 40 определяют текущую оценку расхода воды через блок ее нагрева как сумму расхода воды, поступающей в первую систему 19 потребления тепла, во вторую систему 23 потребления тепла (бойлер) и на рециркуляцию
G11в=G12+G13+G14 (3),
где G11в расход воды, проходящей через блок 11 нагрева воды,
G12, G13, G14 расходы воды, поступающей из блока 11 соответственно в систему 19 потребления тепла, бойлер (вторую систему 23 потребления тепла) и на рециркуляцию (контур рециркуляции).UP 40 determines the current estimate of water flow through its heating unit as the sum of water flow entering the first
G11c = G12 + G13 + G14 (3),
where G11 is the flow rate of water passing through the
G12, G13, G14 the flow of water coming from
Расчет составляющих суммарного расхода проводят при условии сохранения теплового баланса в узлах смешения и оценок расхода нагреваемой воды
Gx•tx+Gr•tr(Gx+Gr)•tc, (4)
где Gx и Gr значение расходов холодного и горячего потоков,
tx, tr и tc температуры холодного, горячего и смешанного потоков.The calculation of the components of the total flow rate is carried out subject to maintaining the heat balance in the mixing nodes and estimates of the flow rate of heated water
G x • t x + G r • t r (G x + G r ) • t c , (4)
where G x and G r the value of the costs of cold and hot flows,
t x , t r and t c the temperature of the cold, hot and mixed flows.
Отношение расходов холодного к горячему потоку воды далее обозначают в виде коэффициента смешения [9]
Используя эти формулы, определяют расход воды по трубопроводу 9 как
где G20 текущий расход воды, измеряемый датчиком 20;
коэффициент смешения в узле 1 для температур соответственно потоков воды G12 и G17.The ratio of cold to hot water flow rates is then designated as a mixing coefficient [9]
Using these formulas, determine the flow rate of the
where G20 is the current water flow rate measured by the
the mixing coefficient in
Расчет оценки G13 производят, исходя из условия нагрева воды в бойлере 23 для обеспечения ГВС и подпитки условно замкнутого контура. Общий расход воды на эти цели составляет
G10=G21+G22, (7)
где G10 текущий расход нагреваемой воды через бойлер.Calculation of the assessment G13 is made on the basis of the conditions for heating the water in the
G10 = G21 + G22, (7)
where G10 is the current flow rate of the heated water through the boiler.
Вводя также водяной эквивалент
W2=G10•c21, (8)
где с21 удельная теплоемкость воды потока G21,
искомый расход тепла, обозначаемый Qб, определяют как
где требуемое значение температуры нагреваемой воды бойлера (23);
t37 текущее значение температуры нагреваемой воды на входе бойлера (см. фиг. 6).Introducing also the water equivalent
W2 = G10 • c21, (8)
where c21 is the specific heat of water flow G21,
the desired heat consumption, denoted by Qb, is defined as
Where the required value of the temperature of the heated water of the boiler (23);
t37 current value of the temperature of the heated water at the inlet of the boiler (see Fig. 6).
Для бойлера справедливо соотношение по греющей воде
Qб=W13•(t34-t13). (10)
Здесь t34 значение температуры в выходном коллекторе блока нагрева воды (11);
t13 значение температуры греющей воды на выходе из бойлера;
W1 водяной эквивалент, определяемый как
W1=G13•c13, (11)
где c13 удельная теплоемкость воды потока G13.For the boiler, the ratio of heating water is true
Q b = W13 • (t34-t13). (ten)
Here t34 is the temperature in the output manifold of the water heating unit (11);
t13 value of the temperature of the heating water at the outlet of the boiler;
W1 water equivalent, defined as
W1 = G13 • c13, (11)
where c13 is the specific heat of the water in stream G13.
Используя формулы расчета рекуперативных аппаратов [10] при противотоке и известных значениях площади нагрева F и коэффициенте теплопередачи k теплообменника для искомого значения температуры греющей воды на выходе его имеем
t13=t34-(t34-t37)•Z, (12)
где
Для проведения расчетов соотношение (10) с учетом выражения (12) следует представить в виде:
Определение значений t13 и G13 на базе представленных формул производится путем совместного решения уравнений (13) и (14) для известных значений W2, k и F при вариации параметра W1. Далее, поставляя найденные значения Zp и W1p в выражения (11) и (12), получаем искомые значения параметров G13 и t13.Using the calculation formulas for recuperative devices [10] with countercurrent and known values of the heating area F and heat transfer coefficient k of the heat exchanger for the desired value of the heating water temperature at its output, we have
t13 = t34- (t34-t37) • Z, (12)
Where
To carry out the calculations, relation (10) taking into account expression (12) should be presented in the form:
The values of t13 and G13 are determined on the basis of the formulas presented by jointly solving equations (13) and (14) for the known values of W2, k and F with the variation of the parameter W1. Further, putting the found values of Z p and W1 p in expressions (11) and (12), we obtain the desired values of the parameters G13 and t13.
Для определения расхода G14 предварительно оценивают значение коэффициента смешения в узле 11 и, в частности, значение температуры t39, входящее в расчетную формулу этого коэффициента смешения (см. фиг. 7)
Расчет значения температуры t39 производят непосредственно по формуле
С учетом вычисленного значения t39 текущий расход G14 оценивают как
где U11 коэффициент смешения потоков, определяемый по формуле (15). Располагая значением расходов G12, G13, G14, согласно зависимости (3), имеем оценку G11в. В том случае, когда значения температуры воды в трубопроводах 7' и 7 совпадают t35=t39, получаем G14=0. Во всех случаях текущий расход воды по "перемычке", трубопроводу 5 определяют как
G17=G20-G12 (18)
Располагая текущими оценками расходов G12, G13, G14 и G17, ставят задачу управления соответствующими потоками воды так, чтобы обеспечить требуемые потребителем расходы теплоносителя G20 и G9 с заданными параметрами теплоносителя по температуре и давлению.To determine the flow rate G14, the mixing coefficient in
The calculation of the temperature t39 is carried out directly by the formula
Based on the calculated t39, the current flow rate G14 is estimated as
where U11 is the mixing coefficient of the flows, determined by the formula (15). Having the value of expenses G12, G13, G14, according to dependence (3), we have the estimate G11c. In the case when the values of the water temperature in the
G17 = G20-G12 (18)
Having current estimates of flow rates G12, G13, G14 and G17, we set the task of controlling the corresponding water flows in such a way as to provide the consumer with the required flow rates of heat carrier G20 and G9 with the given heat carrier parameters for temperature and pressure.
Расчет потребных значений G12 и G17 производят в УП 40, исходя из условия выдерживания заданных параметров теплоносителя у потребителя в соответствии с типовым отопительным графиком, при этом требуемые значения температур теплоносителя на входе и выходе котельной определяют по формулам (2). По известным значениям рассчитывают величину коэффициента смешения потоков U1 и, согласно формулам (6), (18), оценивают расходы G12 и G17. Для обеспечения этих расходов следует реализовать необходимую величину перепада давления между входом и выходом системы потребления тепла, которую определяют по формуле (1).Calculation of the required values of G12 and G17 is carried out in UP 40, based on the condition of maintaining the set parameters of the heat carrier at the consumer in accordance with a typical heating schedule, while the required values of the temperature of the heat carrier at the inlet and outlet of the boiler room are determined by formulas (2). By known values calculate the value of the mixing coefficient of the flows U1 and, according to formulas (6), (18), evaluate the costs G12 and G17. To ensure these costs, it is necessary to implement the necessary pressure drop between the input and output of the heat consumption system, which is determined by the formula (1).
Необходимое значение перепада давления воды можно обеспечить, в частности, с помощью центробежного насоса с двухскоростным электроприводом, переключение у которого с одной скорости вращения на другую производят в зависимости от знака отклонения измеренной датчиком 39 величины перепада давления Dp39 от требуемого его значения Dp39. Известна техническая реализация такого способа динамического поддержания заданного значения перепада давления воды между двумя точками тепловой сети с использованием устройства двухпозиционного регулирования скорости вращения насоса (см. например, каталог [11]). The necessary value of the differential pressure of water can be achieved, in particular, by means of a centrifugal pump with a two-speed electric drive, switching from one rotation speed to another, depending on the sign of the deviation of the differential pressure Dp39 measured by the sensor 39 from its required value Dp39. The technical implementation of such a method for dynamically maintaining a given value of the pressure drop of water between two points of a heating network using a two-position pump speed control device is known (see, for example, the catalog [11]).
Располагая требуемыми значениями расходов G12, G13, G14 и G17, далее определяют значение перепада давления воды на гидравлическом сопротивлении блока нагрева воды
Dp11=S11в•(G12+G13+G14)2, (19)
где S11в гидравлическое сопротивление блока нагрева воды.Having the required flow rates G12, G13, G14 and G17, then determine the value of the differential pressure of water on the hydraulic resistance of the water heating unit
Dp11 = S11в • (G12 + G13 + G14) 2 , (19)
where S11v is the hydraulic resistance of the water heating unit.
Это значение перепада давления должен преодолеть регулируемый насос, находящийся в трубопроводе рециркуляционного контура 3 и обеспечивающий расход G14. Для регулируемого насоса, установленного в трубопроводе второго циркуляционного контура 2, обеспечивающего расход G13, требуемый напор (положительное приращение давления) составляет
Dp13=Dp11+S23•G132, (20)
где S23 гидравлическое сопротивление бойлера по греющей воде.This value of the differential pressure must be overcome by an adjustable pump located in the pipeline of the
Dp13 = Dp11 + S23 • G13 2 , (20)
where S23 is the hydraulic resistance of the boiler to heating water.
Регулируемый насос в трубопроводе первого циркуляционного контура 9, обеспечивающий расход G12, должен поддерживать напор
При этом регулируемый насос в трубопроводе линии перепуска 5 должен давать расход G17 и преодолевать напор .An adjustable pump in the pipeline of the
In this case, an adjustable pump in the pipeline of the
Для обеспечения таких напорно-расходных характеристикPG} насосов необходимо плавное регулирование скорости их вращения, что достигают, в частности, запиткой трехфазных асинхронных электродвигателей привода током переменной частоты. Известна реализация такого устройства для электропривода насоса с использованием типового преобразователя частоты переменного тока (см. например, [4]). На такой преобразователь от УП 40 подают слаботочный непрерывный сигнал управления величиной тока/напряжения с соответствующей скоростью вращения насоса, при которой для заданного значения напора согласноPG} характеристики насоса обеспечивают требуемый расход воды. Далее формируемые УП 40 сигналы управления регулируемых насосов в трубопроводах контуров 2, 3, 5 обозначают соответственно K2, K3, K5, а формируемый УП 40 сигнал заданного значения перепада давления воды для устройства переключения скорости вращения насоса в трубопроводе 9 обозначают K4. To ensure such pressure-flow characteristics of PG} pumps, it is necessary to smoothly control their rotation speed, which is achieved, in particular, by feeding three-phase asynchronous drive motors with a variable frequency current. A known implementation of such a device for electrically driving a pump using a typical AC frequency converter (see, for example, [4]). Such a converter from the UP 40 is supplied with a low-current continuous signal for controlling the current / voltage value with the corresponding pump rotation speed, at which for the set pressure value according to PG} the pump characteristics provide the required water flow. Further, the control unit 40 generated control signals of the adjustable pumps in the pipelines of
Аналогично определяют сигнал требуемого расхода топлива для регулируемого насоса подачи в блок 11 нагрева воды. Требуемый расход топлива для обеспечения тепловой нагрузки определяют как
где
G11т расход топлива в блоке нагрева воды,
Cт теплотворная способность расходуемого топлива,
r КПД блока 11 нагрева воды, равный 0,85 0,95,
заданные значения температуры воды на выходе и входе блока ее нагрева.Similarly, the signal of the required fuel consumption is determined for an adjustable feed pump to the
Where
G11t fuel consumption in the water heating unit,
Ct calorific value of spent fuel,
r the efficiency of the
set values of the temperature of the water at the outlet and inlet of the block of its heating.
Для подачи такого количества топлива в блок 11 нагрева воды регулируемый насос должен развить необходимый напор, обеспечивающий преодоление гидравлического сопротивления
где требуемое значение напора для регулируемого топливного насоса,
So гидравлические сопротивления топливного тракта блока 11 нагрева воды.In order to supply such an amount of fuel to the
Where required pressure value for an adjustable fuel pump,
So the hydraulic resistance of the fuel path of the
Величину этого напора может обеспечить насос с двухскоростным электроприводом, переключение у которого с одной скорости на другую осуществляют в зависимости от знака разности
где рт текущее значение напора, развиваемого регулируемым топливным насосом.The value of this pressure can be provided by a pump with a two-speed electric drive, switching from which from one speed to another is carried out depending on the sign of the difference
where rt is the current value of the head developed by the adjustable fuel pump.
Техническая реализация такого управления топливного регулируемого насоса аналогична рассмотренному выше устройству поддержания заданного значения перепада воды Соответствующий сигнал, формируемый УП 40, далее обозначают K1.The technical implementation of such a control of a fuel regulated pump is similar to the above-described device for maintaining the set value of the water drop The corresponding signal generated by the UP 40, hereinafter referred to as K1.
В том случае, когда вместо регулируемых насосов используют регулируемые клапаны и нерегулирующие насосы (насосы с постоянной производительностью), установленные в одном из трубопроводов соответствующего контура, необходимый избыточный напор последних гасят на гидравлических сопротивлениях клапанов. Величину требуемых значений гидравлических сопротивлений блоков регулирования потоков определяют следующими зависимостями:
где S12, S13, S14, S17 гидравлические сопротивления блоков 12, 13, 14 и 17 регулирования потоков воды,
p12, p13, p14, p17 экспериментально устанавливаемые характеристики зависимости напора от расхода воды в контурах блоков регулирования потоков соответственно.In the case when instead of variable-speed pumps, variable-speed valves and non-constant-flow pumps (pumps with constant capacity) installed in one of the pipelines of the corresponding circuit are used, the necessary excess pressure of the latter is damped by the hydraulic resistances of the valves. The magnitude of the required hydraulic resistance values of the flow control units is determined by the following relationships:
where S12, S13, S14, S17 hydraulic resistance of the
p12, p13, p14, p17 experimentally established characteristics of the pressure dependence of water flow in the circuits of flow control units, respectively.
Аналогичные зависимости имеют место в контуре подачи топлива в блоке 11 нагрева воды
где S11т гидравлические сопротивления регулирующего устройства подачи топлива блока нагрева воды,
p0 характеристика напора подачи топлива в зависимости от его расхода.Similar dependencies take place in the fuel supply circuit in the
where S11t is the hydraulic resistance of the fuel supply control unit of the water heating unit,
p0 is the characteristic of the fuel supply pressure depending on its flow rate.
Далее, функциональные зависимости углов поворота регулирующих органов подачи топлива в блок нагрева воды и регулирующих органов блоков регулирования потоков от требуемых значений гидравлических сопротивлений представляют в виде
Фq=Mqd+Lqd•Sq, (28)
где Фq углы поворота регулирующих органов блока нагрева и блоков регулирования потоков (q=11т, 12, 13, 14, 17) соответственно.Further, the functional dependences of the rotation angles of the regulating bodies for supplying fuel to the water heating unit and the regulating bodies of the flow control units on the required values of hydraulic resistances are presented in the form
Φ q = M qd + L qd • S q , (28)
where Ф q are the angles of rotation of the regulatory bodies of the heating unit and flow control units (q = 11t, 12, 13, 14, 17), respectively.
Sq гидравлические сопротивления указанных блоков,
d 1, 2.D номера участков допустимой линейной аппроксимации экспериментальных зависимостей углов поворота регулирующих органов от гидравлических сопротивлений этих блоков,
Mqd и Lqd коэффициенты аппроксимации экспериментальных зависимостей.S q hydraulic resistance of these blocks,
M qd and L qd are approximation coefficients of experimental dependences.
В УП 40 реализуют процедуру определения значений Ф11т, Ф12, ф13, Ф14 и Ф17 на базе зависимостей (1 28) и отработки поворота на эти углы в следящем режиме регулирующих органов блока нагрева воды и блоков регулирования потоков с использованием информации датчиков их регулирующих органов (см. фиг. 1). При этом заданные управляющие сигналы формируют соответствующими значениям положений исполнительных элементов блоков комплекса тепло- и горячего водоснабжения, причем задают углы поворота регулирующих органов (поворота заслонок газовых горелок и регулирующих клапанов) соответственно блока нагрева воды и блоков регулирования потоков в зависимости от требуемых гидравлических сопротивлений трактов соответственно подачи топлива и контуров циркуляции воды, которые устанавливают экспериментально на этапе наладки комплекса. UP 40 implements the procedure for determining the values of Ф11т, Ф12, ф13, Ф14 and Ф17 based on dependencies (1 28) and practicing turning at these angles in the follow-up mode of the regulating bodies of the water heating unit and flow control units using information from sensors of their regulatory bodies (see Fig. 1). At the same time, the specified control signals form the corresponding values of the positions of the actuating elements of the heat and hot water supply complex blocks, and the rotation angles of the regulating organs (the rotation of the gas burner shutters and control valves) are set respectively for the water heating unit and flow control units depending on the required hydraulic resistance of the paths, respectively fuel supply and water circulation circuits, which are installed experimentally at the stage of complex commissioning.
В тех случаях, когда исходные данные для расчета упреждающего управления позволяют точно парировать вариацию нагрузки, реализация отклонений стабилизируемых параметров теплового процесса АВК мала и допустимо его управление по разомкнутому циклу. При накоплении этих отклонений необходимо вмешательство в процесс управления с использованием их значений в замкнутом цикле. Для этого по непосредственным замерам основных контролируемых параметров, в данном случае по температуре воды на выходе блока 11 нагрева t35, перепаду давления на отопительной системе (первой системе потребления тепла) Dp39, температуре воды на выходе второй системы 23 потребления тепла t36, температуре питательной воды на входе в блок 11 нагрева t35, температуре теплоносителя на входе в отопительную систему, соответственно в блоках регулирования 11, 12, 13, 14 и 17 формируют поправки к управляющим их воздействиям. При этом в дискретные моменты времени определяют отклонение каждого такого параметра от заданного его значения
где Ri (i=1, 2, 3, 4, 5) значения параметров, соответствующие измеренным величинам t35, Dp39, t36, t34, t32.In those cases when the initial data for calculating the anticipatory control make it possible to precisely parry the load variation, the implementation of the deviations of the stabilized parameters of the thermal process of the AVK is small and its open-loop control is permissible. With the accumulation of these deviations, intervention in the control process is necessary using their values in a closed loop. To do this, by direct measurements of the main controlled parameters, in this case, the water temperature at the outlet of
where R i (i = 1, 2, 3, 4, 5) are the parameter values corresponding to the measured values t35, Dp39, t36, t34, t32.
(i=1, 2, 3, 4, 5) значения параметров, соответствующие заданным величинам
TO период повторения измерения значений параметров. (i = 1, 2, 3, 4, 5) parameter values corresponding to the given values
TO the repetition period of the measurement of parameter values.
Найденные отклонения параметров сравнивают с пороговым значением и при выполнении условия
по основному параметру каждого из блоков нагрева воды и регулирования потока формируют сигналы управления смещением исполнительных элементов блоков относительно установленных ранее положений, причем в случае получения текущих рассогласований, превышающих допустимые значения, например, в случае резкого изменения нагрузки, снова задают соответствующие расчетным управляющие сигналы и повторяют процесс их задания в соответствии с вышеуказанной последовательностью действий до достижения допустимых отклонений.The found deviations of the parameters are compared with the threshold value and when the condition
the main parameter of each of the water heating and flow control units generates control signals for the displacement of the actuators of the units relative to the previously established positions, and in the case of current discrepancies exceeding the permissible values, for example, in the case of a sharp change in load, the corresponding control signals are set again and repeated the process of setting them in accordance with the above sequence of actions until acceptable deviations are achieved.
Существенным для работы блоков 11, 12, 13, 14 и 17 является возможность их автономного функционирования при прерывании связи с УП 40. Актуальным здесь является вопрос перераспределения функций между уровнями системы в аварийных ситуациях (см. например, [12]). В этой автономии их работы должно также сохраняться требование связного регулирования тепловых процессов АВК. Такое требование обеспечивают организацией взаимных управляющих воздействий блоков регулирования. По информации подключенного датчика осуществляют замыкание контуров регулирования устройств блоков 11, 12, 13, 14, 17 и их динамическую настройку в дискретном режиме функционирования. В основную задачу последней входит определение длительности импульса, либо серии импульсов, при которой соответствующий регулирующий орган, изменив свое положение, компенсирует в статике ошибку рассогласования между измеренным значением выделенных параметров и заданной УП 40 их величиной. На это рассогласование фактически формируют соответствующее приращение располагаемого количества топлива ΔG11т и приращения расходов воды DG12, ΔG13, ΔG14, ΔG17 при регулируемых насосах либо эквивалентного гидравлического сопротивления блоков ΔS11т, ΔS12, ΔS13, ΔS14, ΔS17 при нерегулируемых насосах. Essential for the operation of
При формировании возмущения ΔG17 соответственно блок 12 для сохранения перепада давления Dp39 должен обеспечить изменение расхода ΔG12 = -ΔG17. Изменение последнего приведет к изменению значения перепада давления воды на блоке 11 нагрева Dp11. В первом приближении приращение этого параметра определяют как
ΔDp11 = -2•S11в(G12+G13+G14)•ΔG17. (31)
Соответственно на величину ΔDp11 изменяютPG}-характеристики регулируемых насосов блоков 13 и 14 при сохранении расходов G13 и G14. При малых приращениях DDp11 пропорционально изменяют управляющие воздействия на регулируемые насосы блоков 13, 14, обозначаемые как DK13 и DK14. Подобные обозначения приращений управляющих воздействий DK12, ΔK17 вводятся для блоков 12 и 17 при формировании ими приращений расходов ΔG12, ΔG17.
Аналогично при формировании возмущения ΔG12 регулирующее устройство блока 17 должно обеспечить сохранение расхода DG17 = -ΔG12, а регулирующие устройства блоков 13, 14 парирование приращения давления
ΔDp11 = 2•S11в•(G12+G13+G14)•ΔG12 . (32)
Точно так же при формировании возмущения ΔG14 имеем
DDp11 = 2•S11в•(G12+G13+G14)•ΔG14 . (33)
и регулирующие устройства блоков 12 и 14 должны парировать приращение давления ΔDp11 при сохранении постоянными расходов G12 и G13. Тогда и не изменяется расход G17. В случае формирования возмущения D G13 имеем
и регулирующие устройства блоков 12, 17 должны парировать приращение давления Δ Dp11, обеспечивая постоянство расходов G12 и G14. Соответственно на каждое в отдельности отмеченное приращение расхода либо давления для регулирующих устройств блоков 12, 13, 14 и 17 УП 40 формирует команды управляющих воздействий с дополнительным приращением на величину DK4, ΔK2, ΔK13 и ΔK5.
Для регулируемого насоса подачи топлива в блок нагрева воды в зависимости от отклонения измеренного параметра t34 от заданного значения определяют необходимое приращение расхода топлива Δ G11т, которое может быть подано в блок нагрева воды при приращении напора регулируемого насоса на величину
где приращение требуемого напора насоса, соответствующее приращению формируемого УП сигналу Δ K1. Величину приращения D G11т определяют зависимостью
Аналогичные соотношения для приращений ΔG12, ΔG13, ΔG14, ΔG17 в зависимости от отклонений основных параметров имеют следующий вид:
В случае использования в составе регулирующих устройств неуправляемых насосов и регулирующих клапанов сигнал перемещения регулирующего органа соответствующего блока формируют пропорционально среднему значению отклонения основного параметра на интервал каждого дискрета управляющего воздействия и сумме средних значений этих отклонений на всех предыдущих таких интервалах в процессе дискретного регулирования:
где ΔФi (i=1, 2,5) перемещение регулирующего органа соответственно блока 11 нагрева воды и блоков 12, 13, 14, 17 регулирования потоков,
Ty период повторения сигналов управления перемещением регулирующих органов блоков.When the perturbation ΔG17 is formed, respectively, block 12 for maintaining the differential pressure Dp39 must provide a change in flow rate ΔG12 = -ΔG17. Changing the latter will lead to a change in the value of the differential pressure of water on the
ΔDp11 = -2 • S11в (G12 + G13 + G14) • ΔG17. (31)
Accordingly, the ΔDp11 value changes the PG} characteristics of the adjustable pumps of
Similarly, when the perturbation ΔG12 is formed, the control device of
ΔDp11 = 2 • S11в • (G12 + G13 + G14) • ΔG12. (32)
Similarly, when the perturbation ΔG14 is formed, we have
DDp11 = 2 • S11в • (G12 + G13 + G14) • ΔG14. (33)
and the control devices of
and the control devices of
For an adjustable fuel supply pump to the water heating unit, depending on the deviation of the measured parameter t34 from the set value, the necessary increment of fuel consumption Δ G11t is determined, which can be supplied to the water heating unit with an increase in the pressure of the adjustable pump by
Where the increment of the required pump head, corresponding to the increment of the generated UE signal Δ K1. The increment value D G11t is determined by the dependence
Similar ratios for increments ΔG12, ΔG13, ΔG14, ΔG17 depending on the deviations of the main parameters are as follows:
In the case of using uncontrolled pumps and control valves as part of the control devices, the displacement signal of the regulatory body of the corresponding unit is generated in proportion to the average deviation of the main parameter for the interval of each discrete control action and the sum of the average values of these deviations at all previous such intervals in the process of discrete regulation:
where ΔΦi (i = 1, 2.5) is the movement of the regulatory body, respectively, of the
T y the repetition period of the movement control signals of the regulatory bodies of the blocks.
среднее значение отклонения i-го основного параметра соответствующего блока,
значение суммы отклонений i-го параметра в процессе регулирования,
Ai и Bi коэффициенты динамической настройки контура управления перемещения органов регулирования соответствующих блоков, значение которых устанавливается в процессе наладки. the average deviation of the i-th main parameter of the corresponding block,
the value of the sum of deviations of the i-th parameter in the regulation process,
Ai and Bi are the coefficients of dynamic adjustment of the control loop for the movement of the regulatory bodies of the corresponding units, the value of which is set during commissioning.
Один из возможных способов управления перемещением регулирующих органов блоков 11, 12, 13, 14, 17 по отклонению основных параметров состоит в том, что производят эти перемещения независимо и дискретно по каждому из отклонений с периодом повторения Ty, определенным из условия не более 2 3 перемещения регулирующего органа на интервале переходного процесса в каждом контуре регулирования на ступенчатое возмущающее в виде принудительного малого смещения его исполнительного устройства (регулирующего органа блоков 11, 12, 13, 14, 17), проводимого в процессе наладки комплекса для уточнения его динамических характеристик. Расчетные значения оцениваемого периода повторения Ty= 2 5 мин при проводимых замерах основных параметров с периодом повторения TO=0,5 5 с.One of the possible ways to control the movement of the regulatory bodies of
В общем случае число основных параметров может быть более числа управляющих органов и тогда управляющие воздействия при допустимом отклонении основных параметров формируют с учетом влияния нескольких таких параметров на каждый контур регулирования и длительность управляющего воздействия на каждый регулирующий орган блоков 11, 12, 13, 14 и 17 определяют по формуле
где S общее число основных параметров комплекса,
Ais и Вis коэффициенты динамической настройки контура управления перемещения каждого i-го органов регулирования соответствующих блоков по сигналам отклонения каждого s-го основного параметра.In the general case, the number of main parameters can be more than the number of governing bodies, and then the control actions with an allowable deviation of the main parameters are formed taking into account the influence of several such parameters on each control loop and the duration of the control action on each regulatory body of
where S is the total number of basic parameters of the complex,
Ais and Bis are the coefficients of dynamic adjustment of the control loop for the movement of each i-th regulator of the corresponding blocks according to the deviation signals of each s-th main parameter.
При управлении согласно формуле (39) по каждому основному параметру может быть реализован свой цикл регулирования путем подбора коэффициентов Ais и Bis. Так, при включении в состав вышепредставленного множества основных параметров значения температуры t33 на выходе системы потребления тепла для регулирующего органа блока 17 с учетом разделения циклов регулирования соответственно имеем
что определяет возможность организации быстрой отработки отклонения цикла по температуре на входе системы потребления тепла по составляющей сигналов усредненного отклонения и медленной в связи со значительной инерционностью системы потребления тепла по интегральной составляющей принятого закона регулирования.When controlling according to formula (39) for each main parameter, its own control cycle can be realized by selecting the coefficients Ais and Bis. So, when the temperature t33 at the output of the heat consumption system for the regulatory body of
which determines the possibility of organizing a quick test of the deviation of the cycle by temperature at the input of the heat consumption system according to the component of the signals of the average deviation and slow due to the significant inertia of the heat consumption system by the integral component of the adopted regulation law.
При учете связности контуров регулирования длительность управляющего воздействия при допустимом отклонении основных параметров определяют по формуле
где Δ ti длительности сигналов управления, поступаемые на привода с постоянной скоростью перемещения регулирующего органа соответственно блока 11 нагрева воды и блоков 12, 13, 14, 17 регулирования потока,
Vi угловая скорость перемещения i-го регулирующего органа,
D Фi[uTy] величина перемещения i-го регулирующего органа при независимом управлении блоков нагрева воды и регулирования потоков в соответствии с законом регулирования (38),
Bij функции взаимного перемещения регулирующих органов, определяемые следующими зависимостями:
в11 в22 в33 в44 в55 1
в13 в21 в31 в41 в51 в53 в54 0
в которых значения базовых величин гидравлических сопротивлений для положения регулирующих органов на момент очередного сигнала регулирования при управлении ими по отклонению основных параметров, определяемое согласно зависимостям (26) и (27),
коэффициенты линейных составляющих зависимости (28) для соответствующих интервалов d значений базовых величин гидравлических сопротивлений блока нагрева воды и блоков регулирования потоков,
h11т, h12, h13, h14, h17 коэффициенты линейных составляющих аппроксимации характеристик зависимости напора насоса от расхода в контуре регулирования подачи топлива в блоке нагрева воды и контурах блоков регулирования потоков воды соответственно при базовых значениях расходов G11т, G12, G13, G14 и G17.When taking into account the connectivity of the control loops, the duration of the control action with an allowable deviation of the main parameters is determined by the formula
where Δ ti the duration of the control signals supplied to the drive with a constant speed of movement of the regulatory body, respectively, of the
Vi the angular velocity of the i-th regulatory body,
D Фi [uTy] the amount of movement of the i-th regulatory body with independent control of water heating and flow control units in accordance with the regulation law (38),
Bij functions of mutual movement of regulatory bodies, defined by the following dependencies:
B11 B22
B13 V21 V31 V41
in which the values of the basic values of hydraulic resistances for the position of the regulatory bodies at the time of the next control signal when they are controlled by the deviation of the main parameters, determined according to dependences (26) and (27),
the coefficients of the linear components of the dependence (28) for the corresponding intervals d of the values of the basic values of the hydraulic resistance of the water heating unit and flow control units,
h11t, h12, h13, h14, h17 are the coefficients of the linear components of the approximation of the characteristics of the dependence of the pump head on the flow rate in the fuel supply control circuit in the water heating unit and the circuits of the water flow control units, respectively, at basic flow rates G11t, G12, G13, G14 and G17.
Длительность сигналов управления выбирают из условия
min ti < Δti <max ti (i=1,2...5), (43)
где пороговое значение max ti не превосходит периода повторения сигналов управления перемещением регулирующих органов Ty, а пороговое значение min ti практически составляет 3 5 с и определяется допустимой величиной отклонения основных параметров
при которой в силу свойств самовыравнивания технологических процессов комплекса не требуется вмешательства со стороны системы управления, а возникающие колебания температуры теплоносителя достаточно сглаживаются в трубопроводах по пути к потребителю.The duration of the control signals is selected from the condition
min ti <Δti <max ti (i = 1,2 ... 5), (43)
where the threshold value max ti does not exceed the repetition period of the control signals for the movement of regulatory bodies T y , and the threshold value min ti is practically 3 5 s and is determined by the permissible deviation of the main parameters
in which, due to the properties of self-alignment of the complex’s technological processes, no intervention from the control system is required, and the resulting fluctuations in the temperature of the coolant are sufficiently smoothed out in the pipelines on the way to the consumer.
Согласно структуре формирования длительности управляющего импульса (41) i-го регулирующего устройства, парциальную его составляющую с весовым коэффициентом bij=1 (i=1, 2.5) образуют по информации своего датчика, а суммарно все остальные в зависимости от углов поворота других регулирующих органов аналогичных устройств. По первой составляющей поворот регулирующего органа производят в первую очередь, затем следует пауза на время получения информации об углах поворота других регулирующих органов и формирование соответствующего доворота первого по полученной дополнительной информации. According to the structure of the formation of the duration of the control pulse (41) of the i-th control device, its partial component with a weight coefficient bij = 1 (i = 1, 2.5) is formed according to the information of its sensor, and in total all the others, depending on the rotation angles of other regulatory bodies similar devices. According to the first component, the rotation of the regulatory body is carried out in the first place, followed by a pause for the duration of receiving information about the rotation angles of other regulatory bodies and the formation of the corresponding first turn of the received additional information.
Особенностью использования регулируемых устройств блоков 11, 12, 13, 14 и 17 в двухуровневой системе управления АВК является возможность с их помощью коррекции расчетных значений положения регулирующих клапанов по информации непосредственного отклонения основных регулируемых параметров от заданных значений. В этом плане роль таких устройств точное выдерживание заданных значений параметров из-за неопределенности ряда характеристик оборудования АВК и теплосети. И чем эта неопределенность больше, тем значимей использование регулирования параметров с использованием информации обратных связей. Однако функционирование системы управления АВК на нижнем уровне иерархии на базе регулирующих устройств блоков 11, 12, 13, 14 и 17 будет удовлетворительным лишь при малых приращениях возмущений параметров. При больших их приращениях, особенно на этапе розжига котлов, и при значительном изменении тепловой нагрузки необходимо использовать расчетные формулы (1) (26) и управление АВК осуществляют с использованием УП 40. В перечень основных задач УП входит:
определение требуемого расхода горячей воды для отопления G2 в соответствии с условием обеспечения заданного перепада ее давления у потребителя (1);
оценка тепловой нагрузки АВК и определение требуемых расходов потоков воды через регулирующие элементы гидравлической системы АВК для обеспечения этой нагрузки:
расчет потребных значений гидравлических сопротивлений регулирующих устройств потоков воды (26), (27);
определение положения регулирующих органов блоков 11т, 12, 13, 14 и 17 (28);
формирование уставок заданных значений параметров регулирования исполнительных элементов блоков 11т, 12, 13, 14, 17 в зависимости от тепловой нагрузки АВК на базе табличных значений, полученных на этапе проектирования и хранящихся в памяти УП 40;
определение значений весовых коэффициентов взаимосвязи управления блоков 11т, 12, 13, 14 и 17 (42);
передача необходимой информации регулирующим устройствам блоков 11т, 12, 13, 14 и 17 для обеспечения их функционирования;
включение оборудования АВК, в том числе розжиг котлов с использованием устройств их "штатной" автоматики;
контроль выхода котлов АВК на заданный режим работы на базе измерения основных параметров технологических процессов и сравнения по времени с табличным их значением, полученным на этапе наладки системы и хранящимся в памяти УП 40;
определение факта выхода котлов АВК на заданный режим работы по допустимому отклонению регулируемых параметров блоков 11т, 12, 13, 14 и 17 от заданных расчетных их значений (10 -15%);
включение в работу регулирующих устройств блоков 11т, 12, 13, 14, 17 и контроль их "втягивания" в процесс регулирования по информации отклонения параметров от заданных их значений (10 -5%) через определенные промежутки времени 5, 10 и 15 мин;
в случае расходимости процесса "втягивания" регулирующих устройств - повторение задания исходной информации и повторение этого процесса при суженном значении начального отклонения параметров (5 10%);
постоянный контроль с дискретом 1 мин отклонения измеренных значений регулируемых параметров от расчетных их значений и фиксация отказа регулирующего устройства при отклонении измеряемого его датчиком параметра более чем на 10 -15%
контроль работы регулирующих устройств блоков 11т, 12, 13, 14, 17 по числу срабатываний на интервале времени 1 2 ч и положению регулирующих органов относительно крайних их значений;
взятие управления "на себя" при аномалиях в работе регулирующих устройств блоков 11т, 12, 13, 14 и 17;
архивизация данных по работе АВК и передача необходимой информации на диспетчерский пункт управления (ДПУ).A feature of the use of adjustable devices of
determination of the required flow rate of hot water for heating G2 in accordance with the condition of ensuring a given pressure drop at the consumer (1);
assessment of the AVK heat load and determination of the required flow rates of water flows through the regulating elements of the AVK hydraulic system to ensure this load:
calculation of the required values of hydraulic resistances of regulating devices of water flows (26), (27);
determination of the position of the regulatory bodies of
the formation of the setpoints of the set values of the control parameters of the actuating elements of the
determination of the values of the weighting coefficients of the interconnection of the
the transfer of necessary information to the regulatory devices of
inclusion of AVK equipment, including ignition of boilers using devices of their “standard” automation;
control of the output of AVK boilers to a predetermined mode of operation based on measuring the main parameters of technological processes and comparing them in time with their tabular value obtained at the stage of system commissioning and stored in the memory of UP 40;
determination of the fact that the AVK boilers reach the specified operating mode by the permissible deviation of the adjustable parameters of the
inclusion in the operation of the regulating devices of
in the case of divergence of the process of “retraction” of control devices - repeating the initial information and repeating this process with a narrowed initial deviation of the parameters (5 10%);
continuous monitoring with a 1 minute discrete deviation of the measured values of the adjustable parameters from their calculated values and fixing the failure of the regulating device when the deviation of the parameter measured by its sensor by more than 10 -15%
monitoring the operation of the regulating devices of
taking control "upon oneself" with anomalies in the operation of the regulating devices of
archiving data on the operation of the AVK and transferring the necessary information to the control room control center (DPU).
При решении вопросов надежного функционирования аппаратуры АВК функции регулирующих устройств блоков 11т, 12, 13, 14, 17 могут быть реализованы в УП 40. When addressing the issues of reliable operation of AVK equipment, the functions of the regulating devices of
Структура взаимодействия УП 40 с управляющими устройствами блоков 11т, 12, 13, 14, 17, которые принято отождествлять с понятием контроллеров (цифровыми регуляторами), показана с помощью временной диаграммы на фиг. 7. Процесс взаимодействия рассматривают во времени на всех основных этапах функционирования от розжига до останова котлов АВК, показаны эпюры подключения основных устройств АВК, изменения тепловой нагрузки, сигналы управления блоков регулирования подачи топлива и потоков воды, углы поворота регулирующих клапанов и реакция изменения основных технологических параметров тепловых процессов АВК. The interaction structure of the UP 40 with the control devices of the
На фиг. 8 показано последовательное небольшое изменение тепловых нагрузок по обеспечению ГВС Q2 и отоплению Q1, а затем резкое их изменение, при котором в данном случае не справляются со своими задачами контроллеры. При фиксации такого факта УП 40, обладающий большими возможностями, чем контроллеры, берет "на себя" управление АВК. В дальнейшем при более спокойной внешней обстановке он делает повторную попытку подключить контроллеры для более точной стабилизации параметров технологических процессов АВК, а если процессы недопустимо развиваются, что может быть связано с приближением аварийной ситуации, УП 40 осуществляет экстренный останов АВК с сообщением об этом в диспетчерский пункт управления (на фиг. 1 не показан). In FIG. Figure 8 shows a sequential small change in heat loads to provide DHW Q2 and heating Q1, and then their sharp change, in which in this case the controllers can not cope with their tasks. In fixing this fact, UP 40, which has more capabilities than controllers, takes over the control of the AVK. Later, in a more relaxed environment, he makes another attempt to connect the controllers for more accurate stabilization of the parameters of the AVK technological processes, and if the processes are unacceptably developing, which may be due to an approaching emergency, the UP 40 carries out an emergency shutdown of the AVK with a message to the control center control (in Fig. 1 is not shown).
Список цитируемых источников
1. В. И. Манюк и др. "Справочник по наладке и эксплуатации водяных тепловых сетей". М. Стройиздат, 1982, с. 197.List of cited sources
1. V. I. Manyuk et al. "Guide to the adjustment and operation of water heating networks." M. Stroyizdat, 1982, p. 197.
2. С.Ф. Копьев. Теплоснабжение. М. Гос. издат. по C и A, 1953, с. 129 - 131, 196 197. 2. S.F. Spears. Heat supply. M. Gos. published according to C and A, 1953, p. 129 - 131, 196 197.
3. "Промышленная трубопроводная арматура", каталог, ЦИНТИхимнефмаш. М. 1991, ч. IV, с. 101. 3. "Industrial Pipe Fittings", catalog, TsINTIkhimnefmash. M. 1991, part IV, p. 101.
4. М. Г. Чиликин и др. "Теория автоматизированного электропривода". М. 1979, с. 406. 4. M. G. Chilikin et al. "Theory of an automated electric drive". M. 1979, p. 406.
5. Материалы с выставки "Строймаш-96", АМТ 0012-0090/RN513. 5. Materials from the exhibition "Stroymash-96", AMT 0012-0090 / RN513.
6. В. С. Чистяков. "Краткий справочник по теплотехническим измерениям". М. Энергоатомиздат, 1990, с. 150 183. 6. V. S. Chistyakov. "Quick reference to thermotechnical measurements." M. Energoatomizdat, 1990, p. 150,183.
7. Б. М. Каган, В.В. Сташин. "Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики". М. Энергоатомиздат, 1987, с. 11. 7. B. M. Kagan, V.V. Stashin. "Fundamentals of the design of microprocessor automation devices." M. Energoatomizdat, 1987, p. eleven.
8. У. Титце и др. "Полупроводниковая схемотехника". М. Мир, 1982, с. 170, 389, 393, 398. 8. U. Titze et al. "Semiconductor circuitry." M. Mir, 1982, p. 170, 389, 393, 398.
9. В. Н. Богословский и А.Н. Сканави. "Отопление". М. Стройиздат, 1991, с. 241. 9. V.N. Bogoslovsky and A.N. Scanawi. "Heating". M. Stroyizdat, 1991, p. 241.
10. М. А. Михеев и И.М. Михеева. "Основы теплопередачи". М. Энергия, 1977, с. 257. 10. M.A. Mikheev and I.M. Mikheeva. "Basics of heat transfer." M. Energy, 1977, p. 257.
11. GRUNDFOS, Gesamtkatal, Ausgsbl Marz, 1989, с. 418. 11. GRUNDFOS, Gesamtkatal, Ausgsbl Marz, 1989, p. 418.
12. Е. П. Стефани. Основы построения АСУ ТП. М. Энергоиздат, 1982, с. 320. 12. E.P. Stephanie. The basics of building industrial control systems. M. Energy Publishing, 1982, p. 320.
Claims (31)
Dр39=Pав+Sлл•G202+Sлл•(G20 - G22)2,
где Рав установленный нормативами перепад давления воды у потребителя в системе отопления;
Sлл гидравлическое сопротивление теплотрассы;
G20 потребный расход теплофикационной воды, определяемый с помощью расходомера, установленного на входе системы потребления тепла;
G22 расход воды на подпитку циркуляционного контура теплофикационной воды, определяемый с помощью расходомера, установленного в линии подпитки этого контура.2. The method according to p. 1, characterized in that the predetermined pressure drop between the input and output of the heat consumption system is determined by the formula
D p 39 = P AB + S LL • G20 2 + S LL • (G20 - G22) 2 ,
where R av the pressure difference of the consumer in the heating system established by the standards;
S LL hydraulic resistance of the heating main;
G20 the required flow rate of heating water, determined using a flow meter installed at the inlet of the heat consumption system;
G22 water flow rate to feed the circulation circuit of the heating water, determined using a flow meter installed in the feed line of this circuit.
где t32, t33 и t36 соответственно заданные значения температур на входе и выходе первой системы потребления тепла и на выходе второй системы потребления тепла;
t1 и t2 температура теплоносителя на входе и выходе потребителя в соответствии с типовым отопительным графиком потребителя для текущего значения температуры наружного воздуха 38, измеряемого соответствующим датчиком температуры;
tp установленная нормативами температура воды у потребителя горячего водоснабжения;
G21 расход воды потребителем горячего водоснабжения, измеряемый соответствующим датчиком на выходе котельной;
с20 и с21 удельные теплоемкости потоков, соответствующих расходов воды G20 и G21;
ΔQ1, ΔQ2 и ΔQp - определяемые в соответствии с нормативами потери тепла в трубопроводах подачи потребителю и возврата теплофикационной воды, а также в трубопроводе контура горячего водоснабжения, зависящие от температуры соответствующих водяных потоков и температуры наружного воздуха.3. The method according to p. 1, characterized in that the values of the set temperatures at the inlet and outlet of the heat consumption system, as well as at the outlet of the hot water supply circuit are determined by the formulas
where t32, t33 and t36, respectively, are the set temperatures at the inlet and outlet of the first heat consumption system and at the output of the second heat consumption system;
t1 and t2 are the temperature of the coolant at the inlet and outlet of the consumer in accordance with a typical heating schedule of the consumer for the current value of the outdoor temperature 38 measured by the corresponding temperature sensor;
t p the water temperature set by the standards for the consumer of hot water supply;
G21 water consumption by the consumer of hot water supply, measured by a corresponding sensor at the boiler outlet;
c20 and c21 are the specific heat capacities of the streams corresponding to the flow rates of water G20 and G21;
ΔQ1, ΔQ2 and ΔQp - heat losses determined in accordance with the standards in the pipelines for supplying and returning heating water to the consumer, as well as in the pipeline of the hot water supply circuit, depending on the temperature of the respective water flows and the temperature of the outside air.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96112332A RU2090805C1 (en) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | Method of control of heating and hot-water supply complex and automated boiler house for realization of this method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96112332A RU2090805C1 (en) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | Method of control of heating and hot-water supply complex and automated boiler house for realization of this method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2090805C1 true RU2090805C1 (en) | 1997-09-20 |
RU96112332A RU96112332A (en) | 1998-09-20 |
Family
ID=20182100
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96112332A RU2090805C1 (en) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | Method of control of heating and hot-water supply complex and automated boiler house for realization of this method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2090805C1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2475682C2 (en) * | 2011-04-11 | 2013-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Automated information system for real-time measurement and analysis of main properties of operation of pump stations with centrifugal electric pumps in water supply and water discharge systems |
RU2507453C2 (en) * | 2009-03-10 | 2014-02-20 | Данфосс А/С | Heating system |
RU2525561C1 (en) * | 2013-02-18 | 2014-08-20 | Евгений Михайлович Герасимов | Pipeline heater |
RU2678784C2 (en) * | 2014-06-04 | 2019-02-01 | Флюид Хэндлинг ЭлЭлСи | System and flow adaptive sensorless pumping control apparatus for energy saving pumping applications |
CN111947256A (en) * | 2020-07-23 | 2020-11-17 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | Air conditioner water system flow measurement system and method and air conditioner water system |
WO2022046481A1 (en) * | 2020-08-25 | 2022-03-03 | Rheem Manufacturing Company | Systems and methods for intelligently controlling a hybrid cascade boiler system |
-
1996
- 1996-07-02 RU RU96112332A patent/RU2090805C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
SU, авторское свидетельство, 1591875, кл. F 24 D 19/10, 1988. SU, авторское свидетельство, 1495583, кл. F 24 D 17/00, 1987 SU, патент, 847944, кл. F 24 В 17/00, 1977. SU, авторское свидетельство, 1591875, кл. F 24 D 19/10, 1988. * |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2507453C2 (en) * | 2009-03-10 | 2014-02-20 | Данфосс А/С | Heating system |
RU2475682C2 (en) * | 2011-04-11 | 2013-02-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) | Automated information system for real-time measurement and analysis of main properties of operation of pump stations with centrifugal electric pumps in water supply and water discharge systems |
RU2525561C1 (en) * | 2013-02-18 | 2014-08-20 | Евгений Михайлович Герасимов | Pipeline heater |
RU2678784C2 (en) * | 2014-06-04 | 2019-02-01 | Флюид Хэндлинг ЭлЭлСи | System and flow adaptive sensorless pumping control apparatus for energy saving pumping applications |
CN111947256A (en) * | 2020-07-23 | 2020-11-17 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | Air conditioner water system flow measurement system and method and air conditioner water system |
CN111947256B (en) * | 2020-07-23 | 2024-02-27 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | Air conditioner water system flow measurement system and method and air conditioner water system |
WO2022046481A1 (en) * | 2020-08-25 | 2022-03-03 | Rheem Manufacturing Company | Systems and methods for intelligently controlling a hybrid cascade boiler system |
US11326802B2 (en) | 2020-08-25 | 2022-05-10 | Rheem Manufacturing Company | Systems and methods for intelligently controlling a hybrid cascade boiler system |
US11739971B2 (en) | 2020-08-25 | 2023-08-29 | Rheem Manufacturing Company | Systems and methods for intelligently controlling a hybrid cascade boiler system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2685174B1 (en) | Heat transfer module and method related thereto | |
RU2325591C1 (en) | Automatic regulation of heat flow in heating network for dual-flow heating system | |
WO2018070901A1 (en) | Method for controlling a heat supply for heating buildings, and control systems on the basis thereof (variants) | |
RU2090805C1 (en) | Method of control of heating and hot-water supply complex and automated boiler house for realization of this method | |
Dostal et al. | Model predictive control for buildings with active one-pipe hydronic heating | |
RU2340835C2 (en) | Automated data system for control and monitoring of heating boiler-house with hot-water boilers operation | |
US5697551A (en) | Heating system of the type for apartments or offices in buildings | |
CN205536122U (en) | Heat supply network heat exchange station automatic control system | |
JP5038641B2 (en) | Heat source device, control method and control program for flow rate of heat medium | |
Pärisch et al. | Comfort assessment of tankless water heaters: review and suggestions | |
RU96112332A (en) | METHOD FOR MANAGING COMPLEX OF HEAT- AND HOT WATER SUPPLY AND AUTOMATED WATER-HEATING BOILER HOUSE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
JP2665010B2 (en) | Heat source equipment | |
SU1444731A1 (en) | System for automatic control of water main temperature | |
JP2022138452A (en) | Hot water control device | |
RU2001376C1 (en) | Method and device for automatic control of heat supply | |
JPH10196974A (en) | Floor heating system | |
JPH0411772B2 (en) | ||
EP4163554A1 (en) | Regulation system for a thermo-hydraulic circuit and control method | |
CN215416407U (en) | Temperature controller for fluid mixing | |
JP2004036960A (en) | Supply control method for fluid supply device, and fluid supply device | |
RU2789790C1 (en) | Method for natural regulation of building heating and a control system based on it | |
CN111025912B (en) | Peak-shaving-oriented micro-grid differentiated scheduling control system and method thereof | |
RU2818691C1 (en) | Intelligent heat supply control system | |
Zaheer-Uddin | Digital control of a heating system for hot water and space heating | |
van Arnold et al. | Design and Development of an Experimental Apparatus for Hardware-In-The-Loop Testing of Solar Assisted Heat Pump Systems |