RU2458256C2 - Automatic control method of air cooling devices - Google Patents
Automatic control method of air cooling devices Download PDFInfo
- Publication number
- RU2458256C2 RU2458256C2 RU2010112551/06A RU2010112551A RU2458256C2 RU 2458256 C2 RU2458256 C2 RU 2458256C2 RU 2010112551/06 A RU2010112551/06 A RU 2010112551/06A RU 2010112551 A RU2010112551 A RU 2010112551A RU 2458256 C2 RU2458256 C2 RU 2458256C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- section
- fan
- cooled
- medium
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к вентиляторным установкам переменной производительности и может быть использовано в системах транспортировки газа и энергетических установках, где требуется охлаждение теплообменников аппаратов воздушного охлаждения (АВО) воздухом для поддержания требуемой температуры охлаждаемой среды. Использование изобретения позволяет повысить энергоэффективность работы установок охлаждения (УО). Энергоэффективность работы УО оценивается расходом электроэнергии, потребляемой электродвигателями вентиляторов, для обеспечения заданной разности температур (перепада температур) на входе и выходе УО при стационарном режиме работы установки, характеризуемом определенным расходом и давлением охлаждаемой среды, температурой наружного воздуха и т.д.The invention relates to variable capacity fan units and can be used in gas transportation systems and power plants where air-cooled heat exchangers (ABO) are cooled by air to maintain the required temperature of the medium to be cooled. The use of the invention improves the energy efficiency of cooling units (UO). The energy efficiency of the UO is estimated by the consumption of electric energy consumed by the fan motors to ensure a given temperature difference (temperature difference) at the inlet and outlet of the UO during the stationary operation of the installation, characterized by a certain flow rate and pressure of the cooled medium, the temperature of the outdoor air, etc.
Известны способы автоматического управления процессом охлаждения газа и реализующие их устройства (см. Крюков Н.П. Аппараты воздушного охлаждения. - М.: Химия, 1983. - 168 с.), основанные на включении/отключении электродвигателей вентиляторов многосекционных теплообменников по результатам измерения температуры газа на выходном коллекторе УО. Недостатком известного способа и реализующего его устройства является повышенный расход электроэнергии.Known methods for automatically controlling the gas cooling process and the devices that implement them (see Kryukov NP Air-cooling devices. - M .: Chemistry, 1983. - 168 p.), Based on turning on / off the electric motors of fans of multi-section heat exchangers according to the results of temperature measurement gas at the outlet manifold UO. The disadvantage of this method and its implementing device is the increased energy consumption.
Наиболее близким к заявленному способу является взятый за прототип способ, реализуемый системой частичного (дискретного) отключения работающих вентиляторов многосекционных АВО, содержащей блок управления, датчик температуры охлаждаемой среды, вентиляторы с электродвигателями, группу теплообменников (см. Крылов В.Г. Эксплуатация газопроводов Западной Сибири», Л.: Недра, 1985 - 152 с.). Недостатком этого способа и реализующей его системы является повышенный расход электроэнергии.Closest to the claimed method is the prototype method implemented by the system of partial (discrete) shutdown of operating fans of multi-section air coolers containing a control unit, a temperature sensor for the cooled medium, fans with electric motors, a group of heat exchangers (see Krylov V.G. Operation of gas pipelines in Western Siberia ", L .: Nedra, 1985 - 152 p.). The disadvantage of this method and its implementing system is the increased energy consumption.
Задача изобретения - создание способа автоматического управления аппаратами воздушного охлаждения, обеспечивающего стабилизацию температуры на выходе УО на заданном уровне при минимальном расходе электроэнергии электродвигателями вентиляторов АВО в условиях широкого диапазона изменения температуры наружного воздуха, расхода и температуры охлаждаемой среды на входе в УО.The objective of the invention is the creation of a method for automatic control of air-cooling devices, which ensures stabilization of the temperature at the outlet of the MA at a given level with a minimum power consumption by the electric motors of the ABO fans in a wide range of outdoor temperatures, flow rates and temperatures of the cooled medium at the entrance to the MA.
Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в экономии электрической энергии, расходуемой на охлаждение.The technical result achieved by the invention is to save electrical energy spent on cooling.
Технический результат достигается тем, что в известном способе автоматического управления аппаратами воздушного охлаждения, заключающемся в измерении температуры охлаждаемой среды на выходном коллекторе многосекционной установки охлаждения и включении/отключении части электродвигателей вентиляторов секций установки в функции измеренной температуры охлаждаемой среды, дополнительно для каждой секции теплообменников при включенном двигателе вентилятора измеряют электрическую мощность, потребляемую им из сети, температуру на входе и выходе секции, периодически определяют разность измеренных температур на входе и выходе, а также отношение разности температур к измеренной мощности, принимают вычисленные отношения за показатели эффективности работы секций теплообменников, периодически запоминают и сравнивают их, при этом в случае отклонения температуры охлаждаемой среды на выходном коллекторе установки охлаждения ниже зоны допустимых отклонений с выдержкой времени отключают вентилятор секции теплообменника с наименьшим показателем эффективности, а в случае отклонения температуры выше зоны допустимых отклонений подключают вентилятор секции теплообменника с наибольшим показателем эффективности среди отключенных, зону допустимых отклонений температуры среды на выходном коллекторе установки охлаждения принимают равной 5%…7% от заданного (требуемого) значения температуры, выдержку времени на отключение вентилятора секции, имеющей наименьший показатель эффективности, принимают в 5…7 раз больше постоянной времени нагрева секции установки охлаждения, при значениях показателей эффективности всех секций, меньших или равных нулю, отключают электродвигатели всех вентиляторов.The technical result is achieved by the fact that in the known method of automatic control of air cooling devices, which consists in measuring the temperature of the medium to be cooled on the output manifold of a multi-section cooling unit and turning on / off part of the electric motors of the fans of the unit sections as a function of the measured temperature of the medium to be cooled, additionally for each section of the heat exchangers when the heat exchangers are on the fan motor measures the electric power consumed by it from the network, the inlet temperature e and the outlet of the section, periodically determine the difference in the measured temperatures at the inlet and outlet, as well as the ratio of the temperature difference to the measured power, take the calculated ratios as indicators of the performance of the sections of the heat exchangers, periodically remember and compare them, in case of deviation of the temperature of the cooled medium at the outlet the cooler of the cooling installation below the tolerance zone with a time delay turns off the fan of the heat exchanger section with the lowest efficiency indicator, and in the case of temperature deviations above the zone of permissible deviations connect the fan of the heat exchanger section with the highest efficiency among disconnected ones, the zone of permissible deviations of the medium temperature at the output manifold of the cooling installation is taken to be 5% ... 7% of the set (required) temperature value, the time delay for shutting down the fan of the section having the lowest efficiency indicator, take 5 ... 7 times the constant heating time of the cooling unit section, with values of the efficiency indicators all sections, less than or equal to zero, turn off the electric motors of all fans.
Эффективность работы различных секций теплообменников различна. Она зависит от местоположения теплообменника, например, теплообменники, расположенные в центре УО, имеют при прочих равных условиях меньшую энергоэффективность, т.к. обдуваются воздухом, подогретым соседними секциями. Кроме того, энергоэффективность секций зависит от угла атаки лопастей, состояния теплообменника (загрязненности, механических повреждений теплообменной поверхности), конкретных характеристик электродвигателей вентиляторов (например, электродвигатели после ремонта, как правило, имеют пониженный КПД) и других факторов.The performance of various sections of heat exchangers is different. It depends on the location of the heat exchanger, for example, heat exchangers located in the center of the UO, ceteris paribus, have lower energy efficiency, because blown by air heated by neighboring sections. In addition, the energy efficiency of the sections depends on the angle of attack of the blades, the condition of the heat exchanger (contamination, mechanical damage to the heat exchange surface), the specific characteristics of fan motors (for example, electric motors after repair, as a rule, have reduced efficiency) and other factors.
Тепловая мощность секций теплообменников и их количество выбирается так, чтобы обеспечить необходимый температурный перепад в наиболее неблагоприятном режиме работы УО (при максимальном расходе охлаждаемой среды, наибольшей температуре воздуха, наибольшей температуре охлаждаемой среды на входе УО и т.д.). При этом в других условиях, например в зимний период, необходимая температура охлаждаемой среды на выходе УО может быть обеспечена при отключении части вентиляторов. Оптимальный по потреблению электроэнергии режим работы УО в этих условиях может быть достигнут за счет отключения вентиляторов секций АВО, имеющих наименьшие показатели энергоэффективности. Указанный режим работы многосекционных УО с нерегулируемым приводом вентиляторов достигается при использовании предложенного способа.The heat capacity of the heat exchanger sections and their number is selected so as to provide the necessary temperature difference in the most unfavorable operating mode of the UO (at the maximum flow rate of the cooled medium, the highest air temperature, the highest temperature of the cooled medium at the inlet of the UO, etc.). At the same time, in other conditions, for example, in the winter period, the required temperature of the cooled medium at the outlet of the UO can be provided when some of the fans are turned off. The optimal operating mode for electric energy consumption in these conditions can be achieved by turning off the fans of the air-conditioning sections, which have the lowest energy efficiency indicators. The specified mode of operation of multi-section UO with unregulated fan drive is achieved using the proposed method.
На фигуре 1 показана схема устройства для практической реализации предлагаемого способа автоматического управления процессом охлаждения природного газа. На чертеже показана последовательная схема установки теплообменников. В общем случае схема УО может содержать параллельно-последовательно включенные секции теплообменников. На чертеже обозначено:The figure 1 shows a diagram of a device for the practical implementation of the proposed method for automatic control of the cooling process of natural gas. The drawing shows a serial installation diagram of heat exchangers. In the General case, the circuit UO may contain parallel-sequentially connected sections of the heat exchangers. The drawing indicates:
1 - входной коллектор УО;1 - input collector UO;
2.1…2n - секции теплообменников (например, для АВО типа 2АВГ-75С - это пучок из 528 поперечно-оребренных биметаллических трубок, расположенных в шахматном порядке, снабженных входным и выходным коллекторами и охлаждаемых при помощи вентиляторов 4.1…4n с приводными асинхронными электродвигателями 5.1…5.n);2.1 ... 2n - sections of heat exchangers (for example, for ABO type 2AVG-75S - this is a bundle of 528 cross-finned bimetallic tubes arranged in a checkerboard pattern, equipped with inlet and outlet manifolds and cooled by 4.1 ... 4n fans with 5.1 ... asynchronous drive motors 5.n);
3 - выходной коллектор УО;3 - output collector UO;
4.1…4.n - вентиляторы;4.1 ... 4.n - fans;
5.1…5.n - приводные электродвигатели вентиляторов;5.1 ... 5.n - drive electric motors of fans;
6.1…6.n - коммутирующие устройства, производящие подключение/отключение электродвигателей;6.1 ... 6.n - switching devices that connect / disconnect electric motors;
7.1…7.n+1 - датчики температуры охлаждаемой среды на входе и выходе секций теплообменников (во входном и выходном коллекторе секций);7.1 ... 7.n + 1 - temperature sensors of the cooled medium at the inlet and outlet sections of the heat exchangers (in the input and output manifold sections);
8 - блок обработки измерительной информации и автоматического управления;8 - unit for processing measurement information and automatic control;
9.1…9.n-датчики мощности, потребляемой электродвигателями вентиляторов;9.1 ... 9.n-sensors of power consumed by fan motors;
10 - датчик температуры охлаждаемой среды в выходном коллекторе УО (в общем случае в выходной коллектор поступает также охлаждаемая среда с параллельно включенных секций УО).10 - temperature sensor of the medium to be cooled in the output manifold of the MA (in the general case, the cooled medium also comes into the output manifold from parallel sections of the MA).
Функционирование устройства, реализующего предлагаемый способ, происходит следующем образом.The functioning of the device that implements the proposed method occurs as follows.
В процессе работы устройства с помощью датчиков 7.1 и 10 осуществляется измерение температуры охлаждаемой среды на входе и выходе УО и соответствующие сигналы поступают в блок 8 обработки измерительной информации и автоматического управления, где производится сравнение фактического значения температуры Тфакт на выходе УО с заданным (требуемым) Тзд значением. Заданное значение Тзд может поступать в устройство, например, с высшего уровня управления. В блок 8 обработки измерительной информации и автоматического управления поступают также сигналы с датчиков температуры 7.1…7.n на входе и выходе каждой секции теплообменников, причем измеренное значение температуры на выходе первой секции теплообменника 2.1 совпадает с температурой на входе следующей секции 2.2 теплообменника. Кроме того, при включенных двигателях 5.1…5.n вентиляторов 4.1…4.n с помощью датчиков 9.1…9.n мощности измеряется мощность, потребляемая электродвигателями вентиляторов каждой секции теплообменника. В блоке 8 обработки измерительной информации и автоматического управления периодически вычисляется отношение разности температур на входе и выходе каждой секции теплообменника к электрической мощности, потребляемой электродвигателем соответствующей секции. Указанное отношение принимается за показатель эффективности работы секции теплообменника.During operation of the device by means of sensors 7.1 and 10 carried out measurement of the temperature of the cooled medium on entering and leaving the RO and the corresponding signals are supplied to unit 8 the processing of measurement information and control, which compares the actual temperature value T fact the output UO to a predetermined (desired) T zd value. The set value T.sub.d can enter the device, for example, from a higher control level. Signals from temperature sensors 7.1 ... 7.n at the inlet and outlet of each section of heat exchangers are also received in block 8 for processing measurement information and automatic control, and the measured temperature at the output of the first section of heat exchanger 2.1 coincides with the temperature at the input of the next section 2.2 of the heat exchanger. In addition, when the motors 5.1 ... 5.n of the fans 4.1 ... 4.n are turned on, the power consumed by the fan motors of each section of the heat exchanger is measured using power sensors 9.1 ... 9.n. In block 8 of the measurement information processing and automatic control, the ratio of the temperature difference at the input and output of each section of the heat exchanger to the electric power consumed by the electric motor of the corresponding section is periodically calculated. The indicated ratio is taken as an indicator of the efficiency of the heat exchanger section.
После включения УО с блока 8 обработки измерительной информации и автоматического управления на коммутирующие устройства 6.1…6.n поступают управляющие сигналы на включение электродвигателей 5.1…5.n вентиляторов 4.1…4.n. Происходит интенсивное охлаждение среды и снижение температуры на выходе УО (см. фигуру 2). При этом в блоке 8 обработки измерительной информации и автоматического управления происходит вычисление показателей эффективности работы секций теплообменников и периодическое сравнение их.After turning on the UO from the unit 8 for processing measurement information and automatic control to the switching devices 6.1 ... 6.n, control signals are received to turn on the electric motors 5.1 ... 5.n of the fans 4.1 ... 4.n. There is intensive cooling of the medium and a decrease in temperature at the outlet of the UO (see figure 2). In this case, in block 8 of the measurement information processing and automatic control, the performance indicators of the heat exchanger sections are calculated and periodically compared.
Если температура охлаждаемой среды в выходном коллекторе УО в некоторый момент времени t1 (фигура 2) снижается ниже зоны допустимых отклонений: Тзд-Тфакт>Δ, блок 8 обработки измерительной информации и автоматического управления с выдержкой времени выдает воздействие на отключение коммутирующего устройства 6 электродвигателя 5 вентилятора 4 секции теплообменника с наименьшим показателем эффективности. Если после отключения одного вентилятора фактическая температура Тфакт в выходном коллекторе остается ниже зоны допустимых отклонений Δ, блок 8 с выдержкой времени выдает воздействие на отключение коммутирующего устройства 6 следующего электродвигателя 5 вентилятора 4 секции теплообменника с наименьшим показателем эффективности среди оставшихся в работе и т.д. В результате температура на выходе УО входит в зону допустимых отклонений (момент времени t2 на фигуре 2) и в стационарном режиме остается неизменной.If the temperature of the cooled medium in the output manifold of the UO at some point in time t 1 (figure 2) decreases below the zone of permissible deviations: T oo -T fact > Δ, the measuring information processing and automatic control unit 8 with a time delay gives an effect on the switching device 6 off electric motor 5 of the fan 4 sections of the heat exchanger with the lowest efficiency indicator. If, after turning off one fan, the actual temperature T fact in the output manifold remains below the zone of permissible deviations Δ, the time-delayed unit 8 gives an effect on switching off the switching device 6 of the next electric motor 5 of the fan 4 of the heat exchanger section with the lowest efficiency indicator among those remaining in operation, etc. . As a result, the temperature at the outlet of the UO falls into the zone of permissible deviations (time t 2 in figure 2) and remains unchanged in the stationary mode.
Если под действием каких-либо возмущений, например из-за возрастания температуры охлаждающего воздуха, температура повышается и (в момент времени t3 на фигуре 2) становится больше заданной, с блока 8 обработки измерительной информации и автоматического управления на коммутирующее устройство 6 секции теплообменника с наибольшим показателем эффективности среди отключенных поступает управляющий сигнал на включение электродвигателя 5. В результате температура на выходе У О начинает снижаться и (в момент времени t4 на фигуре 2) входит в зону допустимых отклонений. Уменьшение количества включений/отключений двигателей вентиляторов достигается за счет того, что зону допустимых отклонений температуры среды на выходном коллекторе установки охлаждения принимают равной 5%…7% от заданного (требуемого) значения температуры. А также за счет того, что выдержку времени на отключение вентилятора секции, имеющей наименьший показатель эффективности, принимают в 5…7 раз больше постоянной времени нагрева секции установки охлаждения.If under the influence of any disturbances, for example, due to an increase in the temperature of the cooling air, the temperature rises and (at time t 3 in figure 2) becomes greater than the set value, from the measuring information processing and automatic control unit 8 to the switching device 6 of the heat exchanger section with largest exponent efficiency among disconnected enters a control signal to switch the motor 5. As a result, the outlet temperature begins to drop V O and (at time t 4 in figure 2) is included in zone d admissible deviations. Reducing the number of on / off fans of the fan motors is achieved due to the fact that the zone of permissible deviations of the temperature of the medium at the output manifold of the cooling installation is taken to be 5% ... 7% of the set (required) temperature value. And also due to the fact that the time delay for turning off the fan of the section having the lowest efficiency indicator is 5 ... 7 times longer than the constant heating time of the section of the cooling installation.
Возможны ситуации, в частности в летний период, когда температура охлаждающего воздуха выше или равна температуре охлаждаемой среды. При этом показатели эффективности работы секций теплообменников, вычисляемые в блоке 8 обработки измерительной информации и автоматического управления, оказываются меньшими или равными нулю, и блок 8 выдает на коммутирующие устройства 6.1…6n сигналы на отключение всех электродвигателей 5.1…5.n вентиляторов 4.1…4.n. Тем самым исключается непроизводительное расходование электроэнергии.Situations are possible, particularly in the summer, when the temperature of the cooling air is higher or equal to the temperature of the medium to be cooled. At the same time, the performance indicators of the heat exchanger sections, calculated in the unit 8 for measuring information processing and automatic control, turn out to be less than or equal to zero, and the unit 8 gives signals to the switching devices 6.1 ... 6n to turn off all electric motors 5.1 ... 5.n fans 4.1 ... 4. n This eliminates unproductive energy consumption.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010112551/06A RU2458256C2 (en) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Automatic control method of air cooling devices |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010112551/06A RU2458256C2 (en) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Automatic control method of air cooling devices |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010112551A RU2010112551A (en) | 2011-10-10 |
| RU2458256C2 true RU2458256C2 (en) | 2012-08-10 |
Family
ID=44804665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010112551/06A RU2458256C2 (en) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Automatic control method of air cooling devices |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2458256C2 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004239183A (en) * | 2003-02-06 | 2004-08-26 | Nec Saitama Ltd | Fan type air-cooling device and its driving control method |
| RU2291474C2 (en) * | 2004-06-09 | 2007-01-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Уренгойгазпром" | Automatic control system of apparatuses for air cooling of natural gas |
| RU2330993C2 (en) * | 2006-03-21 | 2008-08-10 | Прокопец Алексей Олегович | System to control air cooling devices |
| RU91606U1 (en) * | 2009-10-05 | 2010-02-20 | ООО "Интермодуль" | AIR COOLING CONTROL SYSTEM |
-
2010
- 2010-03-31 RU RU2010112551/06A patent/RU2458256C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004239183A (en) * | 2003-02-06 | 2004-08-26 | Nec Saitama Ltd | Fan type air-cooling device and its driving control method |
| RU2291474C2 (en) * | 2004-06-09 | 2007-01-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Уренгойгазпром" | Automatic control system of apparatuses for air cooling of natural gas |
| RU2330993C2 (en) * | 2006-03-21 | 2008-08-10 | Прокопец Алексей Олегович | System to control air cooling devices |
| RU91606U1 (en) * | 2009-10-05 | 2010-02-20 | ООО "Интермодуль" | AIR COOLING CONTROL SYSTEM |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010112551A (en) | 2011-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9927165B2 (en) | Hybrid cooling system | |
| US10302363B2 (en) | Thermosyphon coolers for cooling systems with cooling towers | |
| CN100443814C (en) | System of adjusting quantity of cold, and adjustment method for central cooling in region | |
| US10455746B2 (en) | Hybrid cooling system having a Freon heat exchanger | |
| CN101949613B (en) | Refrigerating-heat pump combined operation system for computer room | |
| JP6644559B2 (en) | Heat source control system, control method and control device | |
| RU2535271C1 (en) | Heat source | |
| JP2007127321A (en) | Cold water load factor controller for refrigerator | |
| JP4523461B2 (en) | Operation control method for 1-pump heat source equipment | |
| WO2012096265A1 (en) | Heat source system, control method therfor, and program therefor | |
| JP4647469B2 (en) | Operation method of air conditioning equipment | |
| CN200975766Y (en) | Cold quantity regulation system of region centralization cold feeding | |
| CN201803519U (en) | Computer room refrigeration-thermal pump combined operation system | |
| KR20060118323A (en) | Air conditioner | |
| RU2458256C2 (en) | Automatic control method of air cooling devices | |
| CN110953684B (en) | Control method of air conditioner cooling system and air conditioner | |
| JP2011226680A (en) | Cooling water producing facility | |
| JP2006250445A (en) | Operation control method in two pump-type heat source equipment | |
| SE540735C2 (en) | Method for counteracting the build-up of frost on a heat recycler arranged at an air treatment unit | |
| JP4513545B2 (en) | Refrigeration unit control system and cooling supply system | |
| KR101430590B1 (en) | Cooling system for watertank | |
| Morrison | Saving Energy With Cooling Towers. | |
| KR20110100098A (en) | Apparatus for controllign an air cooling type chiller and method the same | |
| JP3854586B2 (en) | Heat source system, control method of heat source system, heat source, and control method of heat source | |
| JP2009198123A (en) | Heat source system and method of operating the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120401 |