RU2282792C2 - Method and device for control of water flow temperature - Google Patents
Method and device for control of water flow temperature Download PDFInfo
- Publication number
- RU2282792C2 RU2282792C2 RU2003134954/03A RU2003134954A RU2282792C2 RU 2282792 C2 RU2282792 C2 RU 2282792C2 RU 2003134954/03 A RU2003134954/03 A RU 2003134954/03A RU 2003134954 A RU2003134954 A RU 2003134954A RU 2282792 C2 RU2282792 C2 RU 2282792C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- primary
- temperature
- flow
- valve
- heat exchanger
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для регулирования температуры по меньшей мере одного вторичного потока во вторичном контуре, выходящего из теплообменника, с помощью первичного потока в первичном контуре, через посредство управляющего элемента, который может подвергаться воздействию с блока управления, при этом элемент регулирует первичный поток. Изобретение также относится к способу для измерения отдаваемой мощности и количества теплоты.The present invention relates to a method and apparatus for controlling the temperature of at least one secondary stream in a secondary circuit exiting the heat exchanger by means of a primary stream in the primary circuit, through a control element that can be exposed from the control unit, wherein the element controls the primary flow. The invention also relates to a method for measuring power output and amount of heat.
Во время подачи горячей водопроводной воды из районной установки теплоснабжения первичный поток централизованно нагретой воды подводят в теплообменник, тогда как вторичный поток горячей водопроводной воды нагревают в теплообменнике до постоянной температуры потребления. В районной установке теплоснабжения поддержание постоянной температуры потребления обеспечивается посредством автоматических механических или электронных управляющих устройств, которые регулируют температуру путем коррекции разности между заданной и фактической выходной температурами на вторичной стороне с использованием обратной связи по замеру температуры на вторичной стороне. Когда же используют электронные управляющие устройства, то обычно применяют пропорционально-интегральные или пропорционально-интегральные дифференциальные регуляторы, которые в зависимости от текущей выходной температуры на вторичной стороне регулируют расход на первичной стороне путем закрывания или открывания клапана на первичной стороне. Следовательно, чтобы получить заданную выходную температуру горячей водопроводной воды, тепловым эффектом управляют на первичной стороне.During the supply of hot tap water from the district heating installation, the primary stream of centrally heated water is supplied to the heat exchanger, while the secondary stream of hot tap water is heated in the heat exchanger to a constant consumption temperature. In the district heating installation, maintaining a constant temperature of consumption is ensured by automatic mechanical or electronic control devices that regulate the temperature by correcting the difference between the set and actual output temperatures on the secondary side using feedback on temperature measurement on the secondary side. When using electronic control devices, proportional-integral or proportional-integral differential regulators are usually used, which depending on the current output temperature on the secondary side regulate the flow on the primary side by closing or opening the valve on the primary side. Therefore, in order to obtain a predetermined outlet temperature of the hot tap water, the thermal effect is controlled on the primary side.
Как механические, так и электронные устройства имеют недостатки, поскольку регулирование осуществляется не столь быстро, как хотелось бы, в результате чего может возникнуть задержка до того, как на вторичной стороне будет достигнута скорректированная температура. Это влечет за собой запаздывание достижения правильной температуры в месте нахождения кранов вторичной стороны и в самом плохом случае опасность ошпаривания.Both mechanical and electronic devices have drawbacks, because regulation is not as fast as we would like, as a result of which there may be a delay before the corrected temperature is reached on the secondary side. This entails a delay in reaching the correct temperature at the location of the taps on the secondary side and, in the worst case, the risk of scalding.
Другой недостаток заключается в том, что при регулировании легко возникают колебания, поскольку на практике невозможно оптимизировать регулирующее оборудование для всех имеющихся рабочих режимов. Температура трубопроводов и разность давлений в районной системе теплоснабжения, то есть на первичной стороне, изменяется в течение года и на пути трубопровода районной системы теплоснабжения.Another disadvantage is that fluctuations easily occur during regulation, since in practice it is impossible to optimize the regulating equipment for all available operating modes. The temperature of the pipelines and the pressure difference in the district heating system, that is, on the primary side, changes during the year and along the pipeline path of the district heating system.
Флуктуации давления в районной системе теплоснабжения зависят отчасти от имеющегося расстояния от источника теплоты, отчасти от относительного местоположения пункта централизованного теплоснабжения в системе. Статически программируемые характеристики регуляторов невозможно оптимизировать для всех встречающихся рабочих сценариев, что влечет за собой среди прочего колебания выходной температуры при определенных рабочих режимах. Например, следующие потенциальные недостатки обусловлены колебаниями температуры.Pressure fluctuations in the district heating system depend partly on the available distance from the heat source, and partly on the relative location of the district heating station in the system. The statically programmable characteristics of the regulators cannot be optimized for all encountered operating scenarios, which entails, among other things, fluctuations in the output temperature under certain operating conditions. For example, the following potential disadvantages are due to temperature fluctuations.
Низкий комфорт в местах расположения кранов при небольшом сглаживающем действии трубопроводной системы, что особенно заметно в отдельных жилых домовладениях.Low comfort at the locations of the cranes with a small smoothing effect of the pipeline system, which is especially noticeable in individual residential households.
Повышенное обызвествление теплообменников при достижении температуры выше 60°С. Повышенная амортизация регулирующих элементов.Increased calcification of heat exchangers when the temperature reaches above 60 ° C. Increased cushioning of regulatory elements.
Вредное охлаждение районной системы теплоснабжения, которое может повлечь за собой большие производственные издержки.Harmful cooling of the district heating system, which can entail large production costs.
Из патента США №5363905 уже известна система, в которой обратная связь по температуре на вторичной стороне используется для воздействия на регулирующий клапан на первичной стороне. В этом решении корректируется перепад давления на первичной стороне, но не обеспечивается желаемая быстрая коррекция температуры при флуктуациях в потоке горячей водопроводной воды на вторичной стороне. В этом случае используют измерение как падения давления на дросселе в первичном контуре, так и измерение давления на первичной стороне, а также измерение температуры до и после теплообменника на первичной стороне. Такая система будет относительно дорогой, поскольку на первичной стороне необходимы два манометра, и при этом нельзя легко обеспечить быструю регулировку температуры на вторичной стороне при неожиданных изменениях отбираемого на вторичной стороне потока. Регулировочные мероприятия не осуществляются до фактического падения температуры на вторичной стороне, и происходят типичные колебания температуры горячей водопроводной воды.A system is already known from US Pat. No. 5,363,905, in which temperature feedback on the secondary side is used to act on the control valve on the primary side. In this solution, the pressure drop on the primary side is corrected, but the desired quick temperature correction is not provided when fluctuations in the flow of hot tap water on the secondary side. In this case, the measurement of both the pressure drop across the throttle in the primary circuit and the pressure measurement on the primary side, as well as the temperature measurement before and after the heat exchanger on the primary side are used. Such a system will be relatively expensive, since two pressure gauges are needed on the primary side, and it is not easy to quickly adjust the temperature on the secondary side with unexpected changes in the flow taken on the secondary side. No adjustment is carried out until the actual temperature drops on the secondary side, and typical fluctuations in the temperature of the hot tap water occur.
В патенте ЕР 0526884 раскрыт способ регулирования для термографических принтеров, в котором головка записи поддерживается при постоянной температуре, во-первых, путем регулирования электрической энергии, подводимой к головке принтера, и во-вторых, посредством регулируемого компенсирующего потока охладителя. Температуру термической головки измеряют посредством первого датчика температуры, а температуру отводимой охлаждающей жидкости измеряют посредством второго датчика температуры. При измерении и регулировании расхода охладителя в устройстве вычисляется тепловая мощность, отводимая в потоке охладителя, и измеряется температура входящего, а также и выходящего (нагретого) потока охладителя.EP 0 526 884 discloses a control method for thermographic printers in which the recording head is maintained at a constant temperature, firstly, by regulating the electrical energy supplied to the printer head, and secondly, by means of an adjustable compensating flow of cooler. The temperature of the thermal head is measured by the first temperature sensor, and the temperature of the discharged coolant is measured by the second temperature sensor. When measuring and regulating the flow rate of the cooler, the device calculates the heat output in the flow of the cooler, and measures the temperature of the inlet as well as the outlet (heated) stream of the cooler.
Из другого документа WO 96/17210 уже известно устройство управления для районной установки теплоснабжения, в котором осуществляются измерения температуры и измерение расхода на первичной стороне для обеспечения желаемого регулирования и для вычисления потребляемой энергии с целью выставления счетов потребителю. В этом случае также не измеряют расход на вторичной стороне, а это означает, что в системе, вероятно, возникают колебания температуры выходящей воды на вторичной стороне.From another document WO 96/17210, a control device for a district heating installation is already known, in which temperature measurements and flow measurements on the primary side are carried out in order to provide the desired regulation and to calculate the energy consumption for billing the consumer. In this case, the flow rate on the secondary side is also not measured, which means that fluctuations in the temperature of the outgoing water on the secondary side are likely to occur in the system.
В патенте DE U 129617756 раскрыта система, в которой шунтирующее регулирование осуществляется на первичной стороне с обратной связью на первичной стороне по потоку, выходящему из теплообменника, назад к входящему потоку теплообменника. В данном случае делается предположение о том, что, если температуру потока на первичной стороне, выходящего из теплообменника, поддерживать постоянной, то будет достигаться постоянная температура горячей водопроводной воды на вторичной стороне. Это предположение безусловно влечет за собой существование колебаний температуры на вторичной стороне, поскольку поверхности теплообменника сначала должны охладиться горячей водопроводной водой. Кроме того, система не реагирует быстро на резкие изменения расхода горячей водопроводной воды, поскольку регулировка не осуществляется до тех пор, пока не упадет температура на первичной стороне.DE U 129617756 discloses a system in which bypass regulation is performed on the primary side with feedback on the primary side, with the flow exiting the heat exchanger back to the incoming heat exchanger stream. In this case, the assumption is made that if the temperature of the flow on the primary side leaving the heat exchanger is kept constant, a constant temperature of hot tap water will be achieved on the secondary side. This assumption certainly entails the existence of temperature fluctuations on the secondary side, since the surfaces of the heat exchanger must first be cooled by hot tap water. In addition, the system does not respond quickly to sudden changes in the flow rate of hot tap water, since adjustment is not performed until the temperature on the primary side drops.
В известном уровне техники не рассматривалась необходимость осуществления быстрого воздействия, когда потребление теплоты на вторичной стороне резко изменяется, то есть когда расход изменяется с приращением. Это означает, что при наличии колебаний системы регулирования часто прекращают работу, поскольку принимается во внимание температура на вторичной стороне. Несмотря на большое число отдельных решений, относящихся к частным проблемам, отсутствует система с характеристиками, обеспечивающими устойчивое функционирование независимо от ее местоположения в районной системе теплоснабжения. В большей части систем, в которых необходимо точно регулировать температуру на вторичной стороне, имеются регулирующие контуры с обратной связью по информации, касающейся текущего значения температуры, посредством чего осуществляется противодействие отклонению измеряемого значения выходной температуры от ее заданного значения. Поэтому действие такой системы зависит от отклонения результирующей выходной температуры. До того, как могут быть приняты контрмеры, такая система должна находиться в состоянии ожидания до тех пор, пока отклонение не сможет быть обнаружено, что влечет за собой временную задержку, когда фактическое заданное потребление тепла изменяется.In the prior art, the need for a quick action was not considered when the heat consumption on the secondary side changes dramatically, that is, when the flow rate changes incrementally. This means that when there are fluctuations, the control systems often stop working because the temperature on the secondary side is taken into account. Despite the large number of individual solutions related to particular problems, there is no system with characteristics that ensure stable operation regardless of its location in the district heating system. In most of the systems in which it is necessary to precisely regulate the temperature on the secondary side, there are control loops with feedback on information regarding the current temperature value, whereby the deviation of the measured value of the output temperature from its predetermined value is counteracted. Therefore, the action of such a system depends on the deviation of the resulting output temperature. Before countermeasures can be taken, such a system should be on hold until a deviation can be detected, which entails a time delay when the actual set heat consumption changes.
Задача изобретения заключается в создании оборудования для быстрого и устойчивого регулирования в теплообменных установках, в которых на первичной стороне могут наблюдаться значительные вариации входных температур и перепада давления, в которых лучшее постоянство температуры горячей водопроводной воды на стороне потребителя, фактически сохранение температуры постоянной, достигается без необходимости обратной связи по значению фактической температуры на вторичной стороне.The objective of the invention is to create equipment for fast and stable regulation in heat transfer plants, in which on the primary side there may be significant variations in inlet temperatures and pressure drops, in which the best temperature constancy of hot tap water on the consumer side, in fact, keeping the temperature constant, is achieved without the need feedback on the value of the actual temperature on the secondary side.
Эта задача решена с помощью признаков, указанных в приложенной формуле изобретения.This problem is solved using the features indicated in the attached claims.
С помощью этого изобретения исключается опасность возникновения колебаний температуры на вторичной стороне, которая в районной установке теплоснабжения соответствует контуру горячей водопроводной воды. Часто районная установка теплоснабжения имеет также теплообменные контуры для систем отопления и вентиляции, для которых хорошо подходит это изобретение. В системах такого типа динамика изменений нагрузки часто является более медленной.Using this invention, the risk of temperature fluctuations on the secondary side, which in the district heating installation corresponds to the hot tap water circuit, is eliminated. Often, a district heating installation also has heat exchange circuits for heating and ventilation systems, for which this invention is well suited. In systems of this type, the dynamics of load changes are often slower.
Независимо от объема потребления изобретение обеспечивает повышенную приспособляемость к нагрузке. Кроме того, существенно уменьшается опасность обызвествления в теплообменниках, поскольку более быстродействующие системы регулирования с более высокой точностью могут противодействовать температурным пикам выше 60°С.Regardless of the volume of consumption, the invention provides increased adaptability to the load. In addition, the risk of calcification in heat exchangers is significantly reduced, since faster control systems with higher accuracy can counteract temperature peaks above 60 ° C.
Постоянство температуры горячей водопроводной воды на стороне потребителя основано на нахождении тепловой мощности, необходимой для повышения (в качестве альтернативы при охлаждении для понижения) температуры вторичного потока до заданного значения. Изобретение не основано на динамической коррекции расхождения между заданной и фактической температурами выходящей вторичной среды, что приводит к возможности осуществления регулирования без обратной связи по фактическому значению температуры на вторичной стороне.The constancy of the temperature of the hot tap water on the consumer side is based on finding the thermal power necessary to increase (alternatively, cooling to lower) the temperature of the secondary stream to a predetermined value. The invention is not based on the dynamic correction of the discrepancy between the set and actual temperatures of the outgoing secondary medium, which makes it possible to carry out regulation without feedback on the actual temperature on the secondary side.
В большей части районных систем теплоснабжения использование изобретения также влечет за собой возможность установки системы регулирования без настройки регулировочных параметров, что значительно сокращает время, необходимое для установки и обслуживания/тонкой настройки.In most district heating systems, the use of the invention also entails the possibility of installing a control system without adjusting the adjustment parameters, which significantly reduces the time required for installation and maintenance / fine tuning.
В другом варианте осуществления изобретения способ и устройство могут быть применены в случае изменений на вторичной стороне, касающихся флуктуаций температуры входящей воды, подлежащей нагреванию в теплообменнике. Этот вариант осуществления применим в случае, когда температура входящей холодной воды флуктуирует. (В нормальной ситуации предполагается, что вода большей частью имеет постоянную температуру.) С помощью этого варианта осуществления та же самая система может быть применена в большем числе географических районов, и в случае другого района коррекцию, в основном возможных флуктуаций температуры входящей пресной воды, можно осуществлять путем простых видоизменений.In another embodiment, the method and apparatus can be applied in the event of changes on the secondary side regarding fluctuations in the temperature of the incoming water to be heated in the heat exchanger. This embodiment is applicable when the temperature of the incoming cold water fluctuates. (In a normal situation, it is assumed that the water for the most part has a constant temperature.) With this embodiment, the same system can be applied in a larger number of geographical areas, and in the case of another area, correction, mainly of possible fluctuations in the temperature of incoming fresh water, can be to carry out by simple modifications.
Кроме того, изобретение можно использовать для измерения передаваемых мощности и количества тепла, например с целью выставления счетов или контроля расхода энергии, и оно также применимо при охлаждении, для чего только изменяют направление теплопередачи.In addition, the invention can be used to measure the transmitted power and the amount of heat, for example for billing purposes or to control energy consumption, and it is also applicable for cooling, for which only change the direction of heat transfer.
Ниже изобретение будет описано в виде ряда вариантов осуществления со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:Below the invention will be described in the form of a number of embodiments with reference to the accompanying drawings, in which:
фиг.1а - схема соединений системы согласно изобретению;figa - connection diagram of a system according to the invention;
фиг.1b-d - примеры вариантов осуществления системы из фиг.1;fig.1b-d are examples of embodiments of the system of figure 1;
фиг.2 - пример варианта системы с горячей водопроводной водой и с циркуляцией горячей технической воды;figure 2 is an example of a variant of the system with hot tap water and with the circulation of hot industrial water;
фиг.3 - пример схемы соединений районной установки теплоснабжения, включая функции регулирования горячей водопроводной воды и регулирования воды для отопления, измерения количества теплоты, обнаружения расхождения, предупреждения об опасности, и со средством связи с диспетчерской системой;figure 3 is an example of a connection diagram of a district heating installation, including the functions of regulating hot tap water and regulating water for heating, measuring the amount of heat, detecting a discrepancy, warning of danger, and with a means of communication with a dispatch system;
фиг.4 - схематичный вид интегрального гидравлического блока для регулирования и измерения первичного потока согласно изобретению, включающего в себя клапанный элемент, дифференциальный манометр, датчик температуры и управляющий элемент, воздействующий на клапанный элемент, которые могут быть встроены в гидравлический блок или в качестве альтернативы размещены в нем;4 is a schematic view of an integrated hydraulic unit for controlling and measuring the primary flow according to the invention, including a valve element, a differential pressure gauge, a temperature sensor and a control element acting on the valve element, which can be integrated into the hydraulic unit or, alternatively, placed in him;
фиг.5 - разрез интегрального гидравлического блока, выполняющего несколько функций согласно изобретению, предназначенного для теплообменного контура; и5 is a sectional view of an integrated hydraulic unit that performs several functions according to the invention for a heat exchange circuit; and
фиг.6 - вид трех теплообменников, при этом каждый соединен с интегральным гидравлическим блоком, взаимосвязанных для взаимного соединения первичного потока, и с тремя отдельными соединениями для вторичных потоков, и с общим блоком управления.6 is a view of three heat exchangers, each connected to an integrated hydraulic unit interconnected for interconnecting the primary stream, and to three separate connections for secondary flows, and to a common control unit.
На фиг.1а показана реализация изобретения в районной установке для теплоснабжения потребителя. Установка содержит теплообменник 1, имеющий первичный контур 3 и вторичный контур 2. Первичный поток 3i, входящий в первичный контур 3, образован горячей водой из системы централизованного теплоснабжения, тогда как выходящий первичный поток 3u образован оборотной водой. Вторичный поток 2i вторичного контура 2 образован поступающей пресной водой, нагреваемой в теплообменнике 1, тогда как отводимый вторичный поток 2u образован нагретой, горячей водопроводной водой, подводимой к кранам конечного потребителя или пользователя. В случае, когда температуру входящего вторичного потока 2i нельзя принять известной каким-либо образом (например, вследствие того, что она является постоянной и известной заблаговременно), во входящий поток 2i вводят датчик температуры (на фигурах показанный пунктирными линиями).On figa shows the implementation of the invention in a district installation for heat supply to the consumer. The installation comprises a heat exchanger 1 having a
Во вторичном контуре 2i-2u установлен расходомер 4, предпочтительно, чтобы он был на стороне ввода, и с расходомера сигналы подаются на блок 7 управления. На первичной стороне во входящем потоке 3i размещен первый датчик 8 температуры, а в обратном потоке 3u размещен второй датчик 9 температуры. Выходные сигналы от этих датчиков передаются на блок 7 управления.In the
Для регулирования потока 3 на первичной стороне в первичном контуре установлен регулирующий клапан 5, предпочтительно, чтобы он был в обратном потоке 3u, где ниже температура и меньше кавитационные нагрузки на клапан. Степень, а, открывания клапана регулируется управляющим элементом 25, на который, в свою очередь, поступают управляющие сигналы с блока 7 управления.To regulate the
В показанном варианте осуществления дифференциальный манометр 6 использован для определения расхода в первичном контуре 3i-3u, и этот манометр подключен между впускным и выпускным отверстиями регулирующего клапана 5.In the shown embodiment, a
На фиг.1b показан вариант осуществления, аналогичный показанному на фиг.1а, но здесь управляющий элемент, воздействующий на первичный контур, образован насосом 11 с заранее заданной зависимостью потока 3 в нем от частоты вращения и разности давлений на насосе. Разность ΔР давлений на насосе измеряется дифференциальным манометром 6. Блок 7 управления управляет частотой вращения насоса с целью получения заданного первичного потока 3.Fig. 1b shows an embodiment similar to that shown in Fig. 1a, but here the control element acting on the primary circuit is formed by a
Еще один вариант осуществления показан на фиг.1с, где регулирование заданного потока производится путем измерения первичного потока 3 расходомером 12 и путем регулирования степени а открывания клапана с целью получения заданного первичного потока (обратите особое внимание на локальный контур регулирования с обратной связью по фактическому значению расхода).Another embodiment is shown in FIG. 1c, where the target flow is controlled by measuring the
Вариант осуществления из фиг.1d представляет собой четвертый вариант, в котором измерение потока осуществляется посредством неподвижного дросселирующего элемента 13 и манометра 6 на его концах, предназначенного для измерения разности давлений на дросселирующем элементе.The embodiment of FIG. 1d is a fourth embodiment in which the flow measurement is carried out by means of a fixed throttling element 13 and a
На фиг.2 показан вариант осуществления, где на первичной стороне поступающая пресная вода 2i состоит из смеси холодной воды и оборотной воды, так называемого циркуляционного потока горячей технической воды. В этом случае достигается изменение температуры входящего вторичного потока 2, при этом для измерения этой температуры Твтор_вх должен быть введен датчик 10 температуры.Figure 2 shows an embodiment where, on the primary side, the incoming
На фиг.3 показан вариант осуществления изобретения в районной установке теплоснабжения, на которую возложено выполнение ряда функций. Примеры этих функций включают в себя регулирование горячей водопроводной воды и регулирование воды для отопления, измерение суммарного количества переданной теплоты в соответствующем контуре, а также представление этой информации по линии связи во внешнюю диспетчерскую систему. Предполагается, что функции обнаружения неисправностей в теплообменнике и в других компонентах установки, реализуемые с помощью измеренных в установке значений, и связь с диспетчерским пунктом по линии связи являются частью функций, осуществляемых блоком 7 управления. Предусмотрены датчики для измерения результирующих температур выходящих вторичных потоков с целью осуществления любого контроля и/или предупредительной сигнализации при нарушении функции управления и/или измерения количества теплоты (при этом эти показания датчиков не используются при динамической устойчивости температуры).Figure 3 shows an embodiment of the invention in a district heating installation, which is entrusted with a number of functions. Examples of these functions include regulation of hot tap water and regulation of water for heating, measuring the total amount of heat transferred in the corresponding circuit, as well as presenting this information via a communication line to an external dispatch system. It is assumed that the fault detection functions in the heat exchanger and in other components of the installation, implemented using the values measured in the installation, and communication with the control center via the communication line are part of the functions performed by the
Основная теория регулированияThe basic theory of regulation
Изобретение основано на том, что отдаваемая/поглощаемая мощность в первичном контуре должна регулироваться относительно текущей заданной, подводимой/отбираемой к/из вторичной среды с целью изменения температуры от текущей температуры входящего вторичного потока до заданной температуры выходящего вторичного потока. Это осуществляют путем регулирования расхода в первичном контуре в зависимости от разности между температурой входящего и выходящего первичных потоков.The invention is based on the fact that the supplied / absorbed power in the primary circuit should be regulated relative to the current set, supplied / taken to / from the secondary medium in order to change the temperature from the current temperature of the incoming secondary stream to the set temperature of the outgoing secondary stream. This is done by controlling the flow rate in the primary circuit, depending on the difference between the temperature of the incoming and outgoing primary streams.
В общем случае для первичного и вторичного контуров теплообменников:In the general case, for the primary and secondary circuits of heat exchangers:
где Q' соответствует мощности, передаваемой контуром к теплообменнику, m соответствует массовому расходу в контуре, h(T) соответствует энтальпии среды (энергии на единицу массы) при температуре Т, Твых соответствует температуре выходящего потока и Твх соответствует температуре входящего потока.where Q 'corresponds to the power transmitted by the circuit to the heat exchanger, m corresponds to the mass flow rate in the circuit, h (T) corresponds to the enthalpy of the medium (energy per unit mass) at a temperature T, T o corresponds to the temperature of the outgoing stream and T I corresponds to the temperature of the incoming stream.
В качестве альтернативы уравнение (А) может быть записано в виде:Alternatively, equation (A) can be written as:
где cр - теплоемкость среды, а ΔТ=Твых-Твх.where c p is the heat capacity of the medium, and ΔT = T out -T in .
Заданная мощность -Qвтор_заданная, подводимая ко вторичной среде для достижения заданной температуры выходящего вторичного потока, определяется уравнением:The set power -Q second_set , supplied to the secondary medium to achieve the set temperature of the outgoing secondary stream, is determined by the equation:
где mвтор соответствует массовому расходу во вторичном контуре, hвтор(Т) соответствует энтальпии вторичной среды при температуре Т, Твтор_вых_заданная соответствует заданной температуре выходящего вторичного потока и Твтор_вх соответствует текущей температуре входящего вторичного потока.where m sec corresponds to the mass flow in the secondary circuit, h sec (T) corresponds to the enthalpy of the secondary medium at a temperature T, T sec_output corresponds to a predetermined temperature of the outgoing secondary flow and T sec_input corresponds to the current temperature of the incoming secondary flow.
В течение теплообмена существует энергетический баланс, при котором сумма мощностей, подводимых к теплообменнику через первичную сторону Q'перв, через вторичную сторону Q'втор и вследствие любой утечки Q'утечки теплообменника равна возрастанию энергии, запасенной в теплообменнике за единицу времени, Qvx, то есть:During heat transfer, there is an energy balance in which the sum of the capacities supplied to the heat exchanger through the primary side Q ' first , through the secondary side Q' second and due to any leakage Q ' leakage of the heat exchanger is equal to the increase in energy stored in the heat exchanger per unit time, Q vx , i.e:
В изобретении предусмотрено регулирование мощности, отдаваемой с первичной стороны, Q'перв, так чтоThe invention provides for the regulation of power supplied from the primary side, Q ' first , so that
Если действие утечки является пренебрежимо малым, Q'утечки также полагают равным нулю, что дает:If the leakage action is negligible, the leakage Q ' is also assumed to be zero, which gives:
Во время изменений нагрузки возможно будет уместно принимать во внимание Q'vx, которым определяется динамический эффект изменений энергии, запасенной в теплообменнике. Например, система может управляться посредством регулирующего клапана с относительно низкой скоростью регулировки. Это будет, например, в случае быстрого снижения нагрузки, что означает более высокую подачу энергии первичным контуром по сравнению с требуемой до тех пор, пока управляющий элемент не придет к нужному положению. Подводимая "излишняя энергия" частично запасается в теплообменнике и будет вызывать временное повышение температуры выходящего вторичного потока. Это повышение температуры может быть минимизировано путем регулирования, которое компенсирует избыточную энергию в теплообменнике путем временного снижения подводимой первичной мощности до тех пор, пока избыточная энергия не будет отобрана вторичным потоком.During load changes, it may be appropriate to take into account Q ' vx , which determines the dynamic effect of changes in the energy stored in the heat exchanger. For example, the system can be controlled by a control valve with a relatively low adjustment speed. This will be, for example, in the case of a rapid decrease in load, which means a higher supply of energy to the primary circuit than that required until the control element reaches the desired position. The supplied "excess energy" is partially stored in the heat exchanger and will cause a temporary increase in the temperature of the outgoing secondary stream. This temperature increase can be minimized by regulation, which compensates for the excess energy in the heat exchanger by temporarily reducing the input primary power until the excess energy is withdrawn by the secondary stream.
В стационарном состоянии энергия, запасаемая в теплообменнике, не изменяется, то есть Q'vx=0, и введение этого значения в уравнение (В3) дает:In a stationary state, the energy stored in the heat exchanger does not change, that is, Q ' vx = 0, and the introduction of this value into equation (B3) gives:
Введение уравнения (А) для первичной стороны и (А3) в уравнение (В4) дает:The introduction of equation (A) for the primary side and (A3) in equation (B4) gives:
Извлечением mперв_заданный из уравнения (С) получим основной принцип управления согласно изобретению в виде: By extracting m first defined from equation (C) we obtain the basic control principle according to the invention in the form:
Этот основной принцип управления можно оценить различным образом и с разной степенью приближенных упрощений, некоторые из которых показаны ниже. Часто расходы определяют в виде объемных расходов, и поэтому необходимо пересчитать уравнение (D) для объемных расходов. Для массового расхода, m:This basic control principle can be evaluated in various ways and with varying degrees of approximate simplifications, some of which are shown below. Often, costs are defined as volumetric costs, and therefore it is necessary to recalculate equation (D) for volumetric costs. For mass flow, m:
где: q - объемный расход, а ρ - плотность.where: q is the volumetric flow rate and ρ is the density.
Поскольку ρ зависит от температуры, то часто необходимо учитывать температуру, при которой определяется объемный расход. Предположим, что объемный qвтор на вторичной стороне определяется на входе и что заданный qперв_заданный на первичной стороне задается на выходе. После введения уравнения (Е) в уравнение (D) результирующее уравнение можно решить относительно qперв_заданный:Since ρ depends on temperature, it is often necessary to take into account the temperature at which the volumetric flow rate is determined. Assume that the volume q second on the secondary side is determined at the input and that the given q first-defined on the primary side is defined at the output. After introducing equation (E) into equation (D), the resulting equation can be solved with respect to q first_set :
При задании объемного расхода где-либо еще уравнение (Е) должно применяться при температуре среды в месте измерения объемного расхода. Для энтальпии h(T): When setting the volumetric flow somewhere else, equation (E) should be applied at the temperature of the medium at the place of measurement of the volumetric flow. For the enthalpy h (T):
где: ср - теплоемкость (энергия на единицу массу и на один градус).where: c p is the heat capacity (energy per unit mass and one degree).
Введение уравнения (G) в уравнение (F) дает:The introduction of equation (G) in equation (F) gives:
где: ΔТвтор_заданная=Твтор_вых_заданная-Твтор_вх, аwhere: ΔT second_set = T second_out_set -T second_in , and
ΔТперв=Тперв_вх-Тперв_вых.ΔT first = T first_in- T first_out .
При использовании одной и той же среды в первичном и вторичном контурах и в пренебрежении температурной зависимостью ρ и ср (ρвтор=ρперв; ср(втор)=ср(перв)) уравнение (F2) можно преобразовать до:When using the same medium in the primary and secondary circuits and neglecting the temperature dependence of ρ and with p (ρ second = ρ first ; with p (second) = with p (first) ), equation (F2) can be converted to:
Поэтому изобретение можно оценить несколькими более или менее приближенными способами (например, с помощью регулирования согласно уравнению D, F, F2 или F3). Общим для них является то, что они основаны на массиве параметров, характеристики разности (Δh) энтальпий первичного потока (3i), входящего в теплообменник (1), и вторичного потока (3u), выходящего из теплообменника (1), например, на ряде точек функции h(T) для первичной среды в температурном диапазоне, типичном для области применения, и Тперв_вых, Тперв_вх. Примером альтернативного характеристического массива параметров вместо указанной разности энтальпий является образованный теплоемкостью ср первичной среды в температурном диапазоне, который имеет отношение к области применения, и разность ΔТперв температур.Therefore, the invention can be evaluated in several more or less approximate ways (for example, by adjusting according to equation D, F, F2 or F3). What is common to them is that they are based on an array of parameters, the characteristics of the difference (Δh) of the enthalpies of the primary stream (3i) entering the heat exchanger (1), and the secondary stream (3u) leaving the heat exchanger (1), for example, on a number points of the function h (T) for the primary medium in the temperature range typical of the field of application, and T first_out , T first_in . An example of an alternative characteristic array of parameters instead of the specified difference in enthalpies is the heat capacity formed with p of the primary medium in the temperature range, which is related to the field of application, and the difference ΔT of the first temperatures.
Согласно изобретению аналогичным образом можно использовать другие характеристические массивы параметров вместо массового расхода (mвтор) во вторичном контуре (2) и массового расхода (mперв) в первичном контуре.According to the invention likewise possible to use other characteristic parameter arrays instead of mass flow (m sec) in the secondary circuit (2) and the mass flow (m prim) in the primary circuit.
Конструкция регулирующего клапанаControl Valve Design
Конструкции клапана 5 могут быть различными, при этом для конкретной конструкции должны быть известны характеристики расхода. Примеры клапанов включают в себя седельный, золотниковый, шаровой и тарельчатый клапаны. При использовании золотникового клапана, который при открывании/закрывании приводится в действие регулировочным винтом, величина отверстия клапана по существу пропорциональна ходу.The design of the valve 5 may be different, while for a particular design should be known flow characteristics. Examples of valves include seat, spool, ball and poppet valves. When using a slide valve, which when opened / closed is actuated by an adjusting screw, the size of the valve opening is substantially proportional to the stroke.
В зависимости от текущего перепада ΔРклапана давления на клапане, расхода qклапана через клапан и степени а открывания клапана для клапана каждого типа можно определить характеристику kv(а). Поэтому расход через клапан определяется соотношением:Depending on the current pressure difference? P of the valve on the valve, the flow q through the valve and the valve opening degree of a valve for each type of valve can be determined characteristic k v (a). Therefore, the flow rate through the valve is determined by the ratio:
из которого может быть найдено:from which can be found:
иand
где: fcv(х) - обратная функция kv(х).where: f cv (x) is the inverse function of k v (x).
Функция управления клапаном с измерением перепада давленияValve control function with differential pressure measurement
Во время использования клапана положением клапана управляют с тем, чтобы добиться скорректированного расхода. Для клапана каждого типа можно эмпирически определить достигаемый расход на основе текущего положения клапана и перепада давления на клапане.During use of the valve, the position of the valve is controlled to achieve a corrected flow rate. For each type of valve, the achieved flow rate can be empirically determined based on the current position of the valve and the pressure drop across the valve.
Положение клапана, а, необходимое для регулирования, можно выразить в зависимости от измеренного расхода во вторичном контуре, измеренной разности температур на первичной стороне, измеренного перепада давления на регулирующем клапане и заданной разности температур во вторичном контуре.The position of the valve, a, necessary for regulation, can be expressed depending on the measured flow rate in the secondary circuit, the measured temperature difference on the primary side, the measured differential pressure on the control valve and the specified temperature difference in the secondary circuit.
Для каждого заданного расхода в первичном контуре регулировка положения клапана может быть осуществлена согласно уравнению:For each given flow rate in the primary circuit, the valve position can be adjusted according to the equation:
на основании которого после введения уравнения (F) в уравнение (J2) получается выражение для принципа управления согласно изобретению:on the basis of which, after introducing equation (F) into equation (J2), an expression is obtained for the control principle according to the invention:
или после введения (F3) в (J2):or after the introduction of (F3) in (J2):
поскольку один и тот же теплоноситель используется на первичной и вторичной сторонах и поскольку температурная зависимость ρ и ср является пренебрежимо малой. Для каждого клапана можно эмпирически определить текущие обратные характеристики расхода fcv(х) (и/или характеристики расхода kv(х)).since the same heat carrier is used on the primary and secondary sides, and since the temperature dependence of ρ and c p is negligible. For each valve, it is possible to empirically determine the current inverse flow characteristics f cv (x) (and / or flow characteristics k v (x)).
Предполагается, что определение перепада давления ΔРклапана может быть выполнено произвольным способом, например, посредством дифференциального манометра, подключенного выше по потоку и ниже по потоку от клапана, или посредством первого абсолютного манометра для измерения давления Р1 выше по потоку от клапана и другого абсолютного манометра для измерения давления Р2 ниже по потоку от клапана.It is assumed that the determination of the differential pressure ΔP of the valve can be performed in an arbitrary way, for example, by means of a differential pressure gauge connected upstream and downstream of the valve, or by means of a first absolute pressure gauge for measuring pressure P1 upstream of the valve and another absolute pressure gauge for measuring pressure P2 downstream of the valve.
Измерение мощности и количества теплотыPower and heat measurement
Основываясь на уравнении (А), измерение подводимой мощности и количества теплоты можно осуществлять на первичной стороне и/или на вторичной стороне теплообменника. После вставления в уравнение (А) уравнений (Н) и (Е), примененных к среде в клапане, получаем:Based on equation (A), the input power and the amount of heat can be measured on the primary side and / or on the secondary side of the heat exchanger. After inserting into equation (A) equations (H) and (E) applied to the medium in the valve, we obtain:
где: Тперв_клапана - температура первичной среды в клапане.where: T first_valve is the temperature of the primary medium in the valve.
Если клапан помещен в первичном потоке (3u), выходящем из теплообменника, то Тперв_клапана≅Тперв_вых, и соответственно, если он помещен в первичном потоке (3i), входящем в теплообменник, то Тперв_клапана≅Тперв_вх.If the valve is placed in the primary stream (3u) exiting the heat exchanger, then T first_valve ≅T first_ out , and accordingly, if it is placed in the primary stream (3i) entering the heat exchanger, then T first_valve ≅T first_in .
После вставления уравнения (G) в уравнение (L) получается альтернативное уравнение:After inserting equation (G) into equation (L), an alternative equation is obtained:
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления мощность, подводимая на первичной стороне, находится отчасти путем определения температур Тперв_вх, Тперв_вых и перепада давления ΔРклапана на регулирующем клапане, помещенном ниже по потоку от выпускного отверстия первичной стороны; а отчасти с помощью сведения о характеристиках kv(а) и степени а открытия клапана, и плотности и энтальпии первичной среды, значения которых используют для вычисления Q'перв в соответствии с уравнением (L), в качестве альтернативы в соответствии с (L2).According to a preferred embodiment, the power supplied on the primary side is found in part by determining the temperatures T first_in , T first_out and the pressure drop ΔP of the valve on the control valve placed downstream of the outlet of the primary side; and in part by means of information on the characteristics k v (a) and the degree of valve opening a, and the density and enthalpy of the primary medium, the values of which are used to calculate Q ' first in accordance with equation (L), as an alternative in accordance with (L2) .
Путем интегрирования мощности, отдаваемой в течение интервала времени t1-t2, получаем количество теплоты, поставляемой первичным контуром в течение этого интервала:By integrating the power supplied during the time interval t1-t2, we obtain the amount of heat supplied by the primary circuit during this interval:
Уравнение (L), вставленное в уравнение (М), дает:Equation (L) inserted in equation (M) gives:
Интегрирование можно осуществлять, например, путем определения и суммирования одной за другой парциальных энергий, при этом энергии задают как произведения периодических средних значений мощности и соответствующих интервалов времени для образования среднего значения Δti:Integration can be carried out, for example, by determining and summing the partial energies one after the other, while the energies are defined as the products of periodic average power values and corresponding time intervals for the formation of the average Δt i :
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения отдаваемую мощность и количество тепла определяют также на вторичной стороне. В этом случае определение основано на температурах Твтор_вх и Твтор_вых (измеряемой четвертым датчиком температуры) и значении расхода qвтор (измеряемого датчиком расхода или определяемого иным путем, например, по известным характеристикам насоса с регулируемой частотой вращения) и уравнению (А).According to a preferred embodiment of the invention, the power output and the amount of heat are also determined on the secondary side. In this case, the determination is based on the temperatures T sec_inv and T sec_v out (measured by the fourth temperature sensor) and the flow q q sec (measured by the flow sensor or otherwise determined, for example, by the known characteristics of a variable speed pump) and equation (A).
В предположении установившегося состояния и пренебрежимо малой утечки теплоты из теплообменника значение отдаваемой мощности и количество теплоты на первичной стороне образуют первый показатель, а значение отдаваемой мощности и количество теплоты на вторичной стороне образуют второй показатель мощности Q' и количества Q теплоты, которые передаются в теплообменнике. Можно использовать тот или другой из этих двух независимо определенных показателей отдаваемой мощности и количества теплоты, например, для выставления счетов или контроля расхода энергии.Assuming a steady state and negligible heat leakage from the heat exchanger, the power output and the amount of heat on the primary side form the first indicator, and the power output and the amount of heat on the secondary side form the second power indicator Q 'and the amount of heat Q that are transferred to the heat exchanger. You can use one or the other of these two independently determined indicators of power output and amount of heat, for example, for billing or monitoring energy consumption.
Путем сравнения этих двух независимо определенных показателей надежность системы может быть повышена. Например, избыточные значения Q' можно использовать для получения предупредительного сигнала о том, что показатели не являются достоверными, если указанные показатели отличаются один от другого больше, чем на допустимое значение, например на ±10% или предпочтительно на ±2% более высокого значения.By comparing these two independently determined indicators, system reliability can be improved. For example, excessive values of Q 'can be used to obtain a warning signal that the indicators are not reliable if these indicators differ from each other by more than an acceptable value, for example, ± 10% or preferably ± 2% of a higher value.
Второй областью применения может быть переключение любым способом системы в режим резервирования на основе определения Q' при условии, что погрешность измерительного сигнала, который включен в определение Q' в соответствии с другим способом, находится другим независимым способом. Пример: если определено, например, путем проверки на непротиворечивость, что датчик температуры на первичной стороне испорчен, то можно определить резервное значение для испортившегося датчика путем использования значения Q', определенного на вторичной стороне. Аналогичным образом могут быть вычислены резервные значения для любого датчика, ошибка которого обнаружена независимым способом.The second area of application can be switching the system to the backup mode by any method based on the definition of Q ', provided that the error of the measuring signal, which is included in the definition of Q' in accordance with another method, is found in another independent way. Example: if it is determined, for example, by checking for consistency that the temperature sensor on the primary side is damaged, then you can determine the backup value for the damaged sensor by using the value Q 'defined on the secondary side. Similarly, backup values can be calculated for any sensor whose error is detected independently.
Третьим применением может быть самокалибровка датчика или, например, использование тем же самым способом характеристик клапана для вычисления резервных значений в случае отказа датчика.A third application may be self-calibration of the sensor or, for example, the use of the valve characteristics in the same way to calculate backup values in case of sensor failure.
Интегральные клапанные узлыIntegral Valve Units
Чтобы упростить изготовление и сборку систем согласно изобретению, в предпочтительном варианте осуществления несколько функций могут быть совместно осуществлены в интегральном клапанном узле, который может быть изготовлен как полуфабрикат для последующего встраивания с образованием завершенной системы. На фиг.4 схематично показан интегральный гидравлический блок, предназначенный для регулирования и измерения первичного потока согласно изобретению, включающий в себя клапанный элемент, дифференциальный манометр и датчик температуры, а также управляющий элемент, воздействующий на клапанный элемент, который может быть встроен в гидравлический блок или в качестве варианта установлен в нем. Этот гидравлический блок можно выгодно использовать для регулирования первичного потока и измерения перепада давления на клапанных элементах и температуры первичного потока на клапане.In order to simplify the manufacture and assembly of the systems according to the invention, in a preferred embodiment, several functions can be jointly implemented in an integral valve assembly, which can be manufactured as a semi-finished product for subsequent integration to form a complete system. 4 schematically shows an integrated hydraulic unit for controlling and measuring the primary flow according to the invention, including a valve element, a differential pressure gauge and a temperature sensor, as well as a control element acting on the valve element, which can be integrated into the hydraulic unit or as an option installed in it. This hydraulic unit can advantageously be used to control the primary flow and to measure the pressure drop across the valve elements and the temperature of the primary flow at the valve.
Несколько функций/компонентов могут быть приданы гидравлическому блоку 40, показанному на фиг.5, содержащему первый канал 56 между муфтами 41 и 42 для труб, предназначенными для присоединения соответственно к системе централизованного теплоснабжения и к теплообменнику, и отводные трубы 43 и 44 к любым соседним дополнительным гидравлическим блокам; см. фиг.6.Several functions / components can be assigned to the
В канале 56 размещен клапанный элемент 53, который управляется посредством управляющего элемента 54. Манометры 61 и 62 установлены по обеим сторонам от клапанного элемента 53 с целью измерения разности давлений выше по потоку и ниже по потоку от клапанного элемента. В канале 56 также размещены датчики 8 для измерения температуры среды в канале 56. В гидравлическом блоке 40 выполнен второй канал 57, и этот канал через посредство муфт 45 и 46 для труб может быть соединен соответственно с входящей средой районной системы теплоснабжения и с теплообменником. Отводные трубы 47, 48 от второго канала 57 могут быть использованы для присоединения к соседним дополнительным гидравлическим блокам. В другом канале 57 также размещены датчики 9 для измерения температуры среды в этом канале. Частью гидравлического блока 40 также являются третий и четвертый каналы 58 и 59 с муфтами 49 и 51 для труб, предназначенными для присоединения к потребителю тепла/холода, и муфты 50 и 52 для труб к теплообменнику. Для измерения температуры среды в каналах 58 и 59 в соответствующих каналах размещены датчики 55 и 10. Чтобы определить расход среды в канале 59, предусмотрен манометр 70. Предусмотрены контактные элементы (непоказанные) для подключения линий связи к и от гидравлического блока 40, по которым передаются данные измерений и/или управляющие сигналы.In the channel 56, a
Интегральный гидравлический блок из фиг.4 может быть с достижением преимущества изготовлен в виде полуфабриката для последующего встраивания с образованием завершенной системы, например, показанной на фиг.6. Использование гидравлических блоков обеспечивает потенциальные преимущества в дополнение к уже упомянутым вследствие значительного упрощения размещения и присоединения первичного и вторичного контуров.The integrated hydraulic unit of FIG. 4 can, with advantage, be manufactured in the form of a semi-finished product for subsequent integration with the formation of a complete system, for example, shown in FIG. 6. The use of hydraulic units provides potential benefits in addition to those already mentioned due to the significant simplification of the placement and connection of the primary and secondary circuits.
В большей части типовых вариантов осуществления температура вторичного потока 2, выходящего из теплообменника 1, является постоянной, например, 55°С. Конечно, можно вручную или автоматически устанавливать заданное значение. Например, заданное значение можно устанавливать с помощью потенциометра в блоке 7 управления. Определенную ручную регулировку можно производить в зависимости от пожеланий потребителей горячей воды или осуществлять ее в зависимости от текущего сезона года. Например, в течение зимы может требоваться более нагретая горячая водопроводная вода, чтобы компенсировать потери теплоты между теплообменником и большей частью удаленных пользователей. Коррекцию зависящей от сезона температуры выходящего потока на вторичной стороне можно также осуществлять автоматически посредством блока управления в соответствии с заранее определенной кривой компенсации и/или сигналами от внешнего датчика температуры.In most typical embodiments, the temperature of the secondary stream 2 leaving the heat exchanger 1 is constant, for example, 55 ° C. Of course, you can manually or automatically set the setpoint. For example, the setpoint can be set using the potentiometer in the
В одном применении изобретения в системе, в которой теплообменник нагревает отопительный контур, соответствующая коррекция в большинстве случаев необходима в зависимости от температуры наружного воздуха, как и коррекция температуры входящего вторичного потока. В этом варианте осуществления нет необходимости в непосредственной обратной связи по температуре выходящего потока на первичной стороне.In one application of the invention in a system in which a heat exchanger heats the heating circuit, appropriate correction in most cases is necessary depending on the outdoor temperature, as well as a correction of the temperature of the incoming secondary stream. In this embodiment, there is no need for direct feedback on the temperature of the effluent on the primary side.
Управляющие элементы для регулирующего клапана могут быть нескольких различных типов, и на каждый поступает управляющий сигнал, соответствующий используемому управляющему элементу. Например, могут быть использованы клапаны с серводвигателем, управляемым с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ), или с регулированием расхода пропорционально управляющему току или напряжению.The control elements for the control valve can be of several different types, and a control signal corresponding to the control element used is supplied to each. For example, valves with a servo motor controlled by pulse width modulation (PWM), or with flow control in proportion to the control current or voltage, may be used.
Способ в соответствии с предлагаемым изобретением можно выгодно сочетать с обнаружением неисправностей в теплообменнике. В тех вариантах осуществления, в которых измеряется перепад давления на клапане, начальное засорение на первичной стороне (обусловленное отложениями кальция, грязи и т.д.) может быть обнаружено путем анализа падения давления со временем при заданной степени открывания клапана. Во время начального засорения падение давления на регулирующем клапане уменьшается при постоянном расходе, поскольку постоянно возрастающее падение давления будет демпфироваться теплообменником. Обнаружение неисправностей можно также осуществлять по оценке теплопередачи теплообменника. Например, можно применить следующий способ: все измеренные сигналы (по меньшей мере разность температур в первичном контуре, первичный поток, вторичный поток и заданную разность температур на вторичной стороне) сохраняют для ряда различных режимов нагрузки (передаваемой мощности) и режимов системы (температуры и давления входящего первичного потока). При засорении теплообменника характеристики теплопередачи ухудшаются, что влечет за собой необходимость в увеличении первичных потоков.The method in accordance with the invention can be advantageously combined with fault detection in the heat exchanger. In those embodiments in which the pressure drop across the valve is measured, initial clogging on the primary side (caused by deposits of calcium, dirt, etc.) can be detected by analyzing the pressure drop over time at a given degree of valve opening. During the initial blockage, the pressure drop across the control valve decreases at a constant flow rate, since a constantly increasing pressure drop will be damped by the heat exchanger. Fault detection can also be done by evaluating the heat transfer of the heat exchanger. For example, you can apply the following method: all measured signals (at least the temperature difference in the primary circuit, the primary stream, the secondary stream and the set temperature difference on the secondary side) are stored for a number of different load modes (transmitted power) and system modes (temperature and pressure incoming primary stream). If the heat exchanger becomes clogged, the heat transfer characteristics deteriorate, which entails the need to increase primary flows.
Требуемая разность ΔТперв температур может быть вычислена на основе Тперв_вх и Тперв_вых или путем непосредственного измерения разности температур, например, термоэлементом.The required difference ΔT of the first temperature can be calculated on the basis of T first_input and T first_out or by directly measuring the temperature difference, for example, with a thermocouple.
Поскольку в системе производится измерение как расхода, так и разности температур, то можно легко осуществлять вычисление потребленного количества теплоты для выставления счета конечному потребителю.Since both the flow rate and the temperature difference are measured in the system, it is easy to calculate the consumed amount of heat to bill the end user.
Кроме того, система хорошо приспособлена для снятия показаний (вычисления теплопередачи), обнаружения неисправностей (засорения), регулирования климата (с централизованной установкой заданных значений) и возможного прекращения функционирования. Для линии связи необходим только один интерфейс, и этот интерфейс подключают к блоку управления или регулирования.In addition, the system is well suited for taking readings (calculating heat transfer), detecting malfunctions (clogging), climate control (with centralized setting of setpoints) and possible termination of operation. Only one interface is required for a communication line, and this interface is connected to a control or regulation unit.
Изобретение не ограничено применением в районных установках теплоснабжения; его можно использовать во всех областях, где теплообменники являются составной частью, например, в нефтехимической промышленности или в системах регулирования нагрева других видов.The invention is not limited to use in district heating plants; it can be used in all areas where heat exchangers are an integral part, for example, in the petrochemical industry or in other types of heating control systems.
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003134954/03A RU2282792C2 (en) | 2001-05-03 | 2001-05-03 | Method and device for control of water flow temperature |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003134954/03A RU2282792C2 (en) | 2001-05-03 | 2001-05-03 | Method and device for control of water flow temperature |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003134954A RU2003134954A (en) | 2005-05-27 |
RU2282792C2 true RU2282792C2 (en) | 2006-08-27 |
Family
ID=35824195
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003134954/03A RU2282792C2 (en) | 2001-05-03 | 2001-05-03 | Method and device for control of water flow temperature |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2282792C2 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102236324A (en) * | 2010-05-07 | 2011-11-09 | 王卫东 | Thermal power distribution valve for fluid heat exchanger |
RU2453773C1 (en) * | 2008-04-22 | 2012-06-20 | Кабусики Кайся Тесуку | Electric circulation heater of hot water |
RU2459153C2 (en) * | 2007-07-11 | 2012-08-20 | Ес Пауер А/С | Hot water supply control device and method |
US8285129B2 (en) | 2008-06-24 | 2012-10-09 | Kyungdong One Corporation | Hot water supply system for constantly maintaining temperature of hot water |
RU2495474C2 (en) * | 2009-05-26 | 2013-10-10 | Данфосс А/С | Valve assembly |
RU2675438C2 (en) * | 2013-11-19 | 2018-12-19 | Грундфос Холдинг А/С | Control method for heat transfer system and such heat transfer system |
RU2799614C1 (en) * | 2023-02-06 | 2023-07-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Device for controlling two heat exchangers connected in parallel |
-
2001
- 2001-05-03 RU RU2003134954/03A patent/RU2282792C2/en active
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2459153C2 (en) * | 2007-07-11 | 2012-08-20 | Ес Пауер А/С | Hot water supply control device and method |
RU2453773C1 (en) * | 2008-04-22 | 2012-06-20 | Кабусики Кайся Тесуку | Electric circulation heater of hot water |
US8285129B2 (en) | 2008-06-24 | 2012-10-09 | Kyungdong One Corporation | Hot water supply system for constantly maintaining temperature of hot water |
RU2470235C2 (en) * | 2008-06-24 | 2012-12-20 | Кюндон Нетуорк Ко., Лтд. | Hot water supply system maintaining constant temperature of hot water |
RU2495474C2 (en) * | 2009-05-26 | 2013-10-10 | Данфосс А/С | Valve assembly |
RU2495474C9 (en) * | 2009-05-26 | 2013-12-27 | Данфосс А/С | Valve assembly |
CN102236324A (en) * | 2010-05-07 | 2011-11-09 | 王卫东 | Thermal power distribution valve for fluid heat exchanger |
RU2675438C2 (en) * | 2013-11-19 | 2018-12-19 | Грундфос Холдинг А/С | Control method for heat transfer system and such heat transfer system |
RU2799614C1 (en) * | 2023-02-06 | 2023-07-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" | Device for controlling two heat exchangers connected in parallel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2003134954A (en) | 2005-05-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7069976B2 (en) | Method and arrangement for controlling the temperature of the outstream flow from a heat exchanger and measuring produced heat | |
US10635120B2 (en) | Method for operating and/or monitoring an HVAC system | |
KR100826889B1 (en) | Constant temperature liquid circulating device and method of controlling temperature in the device | |
US6352106B1 (en) | High-efficiency pumping and distribution system incorporating a self-balancing, modulating control valve | |
US8788105B2 (en) | Method of automatic hydraulic equalization in a fluid-flow system | |
EP3483690B1 (en) | A method for controlling a fluid flow through a valve | |
EP0943070B1 (en) | Modulating fluid control device | |
EP0890062B1 (en) | Method and device for temperature control of hot tap-water | |
RU2376529C1 (en) | Heat transfer system and method ensuring operation of that system | |
DK2726792T3 (en) | Method and device for balancing a group of consumers in a fluidtransportsystem | |
DK1926942T3 (en) | heat exchanger | |
EP3488313B1 (en) | Reduction of the return temperature in district heating and increasing of the return temperature in district cooling | |
CA2562421A1 (en) | Cooling and/or heating device | |
RU2282792C2 (en) | Method and device for control of water flow temperature | |
RU2676579C1 (en) | Heating system | |
JP3865861B2 (en) | Automatic control method for air conditioning equipment | |
JPH09287798A (en) | Air conditioning unit and air conditioning system incorporating air conditioning unit | |
JP4582396B2 (en) | Water pump control system | |
JPH0619554A (en) | Valve device | |
RU2718833C1 (en) | Adaptive energy transfer | |
KR100477472B1 (en) | Temperature control method of hot water and its device | |
CN114980678A (en) | Self-adaptive cold quantity distribution system and electronic equipment | |
JPH07174436A (en) | River water utilizing heat recovery system | |
KR20240134345A (en) | Thermal system for marine vessels, marine vessels including thermal system, thermal system control method and control device installed on marine vessels | |
JP2017156071A (en) | Water to steam heat exchange system and its operational method |