RU2479753C2

RU2479753C2 - Method of automatic control over blower impeller rpm

Info

Publication number: RU2479753C2
Application number: RU2011127692/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Васильевич Белоусов; Александр Зайнетдинович Шайхутдинов; Николай Николаевич Пучков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Газхолодтехника"
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2013-04-20
Also published as: RU2011127692A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: blower impeller rpm is controlled in controlled set of blowers integrated by single interface line. Note here that impeller rpm adjustment and variation in quantity of active driven blowers are executed by assigning drive blow control functions to controlled group. For this, frequency-controlled drive and data processing and automatic control unit are built in every blower of formed controlled group. Interface line is used along with assigned drive blower to control rpm of impellers and to vary quantity of active controlled blowers. Besides, activity marker is introduced in control algorithm to switch one of driven blower in the drive lower mode when said marker disappears.

EFFECT: higher reliability and efficiency.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к вентиляторным установкам регулируемой производительности и может быть использовано в различных областях народного хозяйства, в том числе в системах транспортировки газа, в энергетических установках, в системах кондиционирования и охлаждения.The invention relates to variable-speed fan units and can be used in various fields of the national economy, including gas transportation systems, power plants, air conditioning and cooling systems.

Известен способ автоматического управления группой вентиляторов, приведенный в Каталоге «Осевые вентиляторы», 2006 г., стр.294-295. При реализации этого способа посредством ведущего вентилятора управляют частотой вращения рабочих колес группы ведомых вентиляторов, причем все ведомые вентиляторы воспроизводят частоту вращения ведущего вентилятора.A known method of automatic control of a group of fans given in the Catalog "Axial fans", 2006, pp. 294-295. When implementing this method, the rotational speed of the impellers of the group of driven fans is controlled by the leading fan, and all driven fans reproduce the speed of the leading fan.

Недостатком этого способа является низкая надежность, поскольку в случае выхода из строя ведущего вентилятора все ведомые вентиляторы также отключаются. При реализации данного способа невозможно эффективное энергосбережение, так как и ведущий, и все ведомые вентиляторы работают с одинаковой частотой вращения рабочих колес и одновременно, вне зависимости от того, необходима ли такая мощность в каждом конкретном рабочем моменте.The disadvantage of this method is the low reliability, because in case of failure of the lead fan, all driven fans are also turned off. When implementing this method, it is impossible to effectively save energy, since both the leading and all driven fans operate at the same rotational speed of the impellers and at the same time, regardless of whether such power is needed in each specific operating moment.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ автоматического управления группой вентиляторов, приведенный в Каталоге фирмы ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG «EC axial fans - HyBlade. Version 10/2009», стр.38. При таком способе частотой вращения ведомых вентиляторов управляют с помощью ведущего мастер-вентилятора, при этом ведущий мастер-вентилятор включает, выключает ведомые вентиляторы согласно заложенной в нем программе.Closest to the technical nature of the claimed invention is a method for automatically controlling a group of fans described in the Catalog of the company ebm-papst Mulfingen GmbH & Co. KG “EC axial fans - HyBlade. Version 10/2009 ”, p. 38. With this method, the speed of the driven fans is controlled by the master master fan, while the master master fan turns on and off the driven fans according to the program laid down in it.

Недостатком этого способа является низкая надежность, поскольку, в связи с увеличением наработки ведущего мастер-вентилятора, повышается риск выхода его из строя и вместе с ведущим вентилятором выходит из строя и отключается вся цепочка подчиненных ему ведомых вентиляторов.The disadvantage of this method is the low reliability, because, due to the increase in operating time of the leading master fan, the risk of its failure increases and together with the leading fan it fails and the entire chain of slave fans subordinate to it is turned off.

Техническая задача заявляемого технического решения - повышение надежности и достижение эффективного энергосбережения.The technical task of the proposed technical solution is to increase reliability and achieve effective energy conservation.

Технический результат достигается в способе автоматического управления частотой вращения рабочих колес вентиляторов в управляемой группе вентиляторов, при котором формируют управляемую группу вентиляторов, объединяют их одной интерфейсной линией, используют частотно-регулируемый привод, управляющий работой их электродвигателей, а также блок обработки измерительной информации и автоматического управления для регулирования частоты вращения рабочих колес вентиляторов, при этом регулирование частоты вращения рабочих колес вентиляторов и изменение количества активных ведомых вентиляторов осуществляют посредством наделения каждого из вентиляторов в сформированной управляемой группе управляющими функциями ведущего вентилятора, для этого встраивают частотно-регулируемый привод, управляющий работой электродвигателей вентиляторов, а также блок обработки измерительной информации и автоматического управления составной частью в конструкцию каждого из вентиляторов в сформированной управляемой группе. По интерфейсной линии посредством назначенного ведущего вентилятора одновременно управляют частотой вращения рабочих колес и изменяют количество активных ведомых вентиляторов, а также в алгоритм управления вводят маркер активности, при исчезновении которого переключают один из ведомых вентиляторов в режим ведущего.The technical result is achieved in a method for automatically controlling the frequency of rotation of the impellers of fans in a controlled group of fans, in which they form a controlled group of fans, combine them with one interface line, use a variable frequency drive that controls the operation of their electric motors, as well as a processing unit for measuring information and automatic control for regulating the frequency of rotation of the impellers of the fans, while regulating the frequency of rotation of the impellers of the fan The number of active driven fans is changed and each of the fans in the formed controlled group is endowed with the controlling functions of the leading fan, for this purpose a frequency-controlled drive that controls the operation of the fan motors, as well as a processing unit for measuring information and automatic control of the component, are built into the structure of each fans in the formed controlled group. On the interface line, through the designated master fan, the impeller speed is simultaneously controlled and the number of active slave fans is changed, and an activity marker is introduced into the control algorithm, when it disappears, one of the slave fans is switched to master mode.

Высокая степень надежности при использовании заявляемого способа подтверждается отсутствием коммутационных элементов, которые наиболее подвержены неисправностям и сбоям, поскольку содержат подвижные элементы, а также обеспечивается сохранением работоспособности и управляемости сформированной группы вентиляторов за счет передачи управляемых функций ведущего вентилятора, при выходе его из строя, одному из ведомых вентиляторов.A high degree of reliability when using the proposed method is confirmed by the absence of switching elements, which are most susceptible to malfunctions and malfunctions, since they contain movable elements, and is also ensured by maintaining the operability and controllability of the formed group of fans by transferring the controlled functions of the lead fan, if it fails, to one of slave fans.

Эффективное энергосбережение достигается за счет регулирования частоты вращения рабочих колес ведомых вентиляторов в широких диапазонах, с одновременным включением в работу только такого количества ведомых вентиляторов, которое необходимо для поддержания заданных значений внешних параметров.Effective energy saving is achieved by regulating the rotational speed of the impellers of the driven fans in wide ranges, with the simultaneous inclusion of only as many driven fans as is necessary to maintain the specified values of the external parameters.

На фигуре 1 приведена структурная схема реализации способа автоматического управления частотой вращения рабочих колес вентиляторов, где:The figure 1 shows a structural diagram of a method for automatically controlling the frequency of rotation of the impellers of the fans, where:

M1÷Mn - вентиляторы;M1 ÷ Mn - fans;

Д - датчик внешних параметров, температуры (4-20 мА);D - sensor of external parameters, temperature (4-20 mA);

РТ - разветвитель токового сигнала;RT - current signal splitter;

БП - блок питания;BP - power supply unit;

А1÷А_n+1 - автоматические выключатели;A1 ÷ A _{n + 1} - circuit breakers;

Администратор - вспомогательный контроллер.Administrator - auxiliary controller.

Для реализации заявляемого способа автоматического управления частотой вращения рабочих колес вентиляторов формируют группу, например, электронно-коммутируемых вентиляторов, в количестве, необходимом для поддержания заданных значений внешних параметров. Объединяют все вентиляторы в сформированной группе одной интерфейсной линией, устанавливают датчик внешних параметров, и через разветвитель токового сигнала подводят передающие сигналы этого датчика к каждому вентилятору в сформированной группе. В конструкцию каждого из вентиляторов в сформированной группе составной частью включают блок обработки измерительной информации и автоматического управления, а также частотно-регулируемый привод, управляющий работой электродвигателей этих вентиляторов. Далее, устанавливают два режима работы вентиляторов: режим «Мультимастер» и режим «Подчиненный». Выбирают ведущий вентилятор, например M1, подключают его в режим работы «Мультимастер». Одновременно, для остальных ведомых вентиляторов М2÷Мn интерфейсной линии подключают режим «Подчиненный». Посредством встроенного в назначенный «Мультимастер» блока обработки измерительной информации и автоматического управления на основании измерительной информации, поступающей через разветвитель сигнала от датчика, определяют необходимую частоту вращения рабочих колес и количество ведомых вентиляторов М2÷Мn, передают соответствующие управляющие электрические сигналы на частотно-регулируемые привода, управляющие работой электродвигателей ведомых вентиляторов М2÷Мn, регулируют частоту вращения их рабочих колес. В алгоритм управления вводят маркер активности, при исчезновении которого переключают один из ведомых вентиляторов в режим ведущего «Мультимастер».To implement the proposed method for automatically controlling the frequency of rotation of the impellers of the fans form a group, for example, electronically-switched fans, in the amount necessary to maintain the specified values of external parameters. Combine all the fans in the formed group with one interface line, install the external parameter sensor, and transmit signals from this sensor to each fan in the formed group through the current splitter. The design of each fan in the formed group includes a unit for processing measurement information and automatic control, as well as a variable frequency drive that controls the operation of the electric motors of these fans. Next, two fan operation modes are set: “Multimaster” mode and “Slave” mode. Select a lead fan, for example M1, connect it to the "Multimaster" operating mode. At the same time, for the other slave fans M2 ÷ Mn of the interface line, the “Slave” mode is activated. By means of the measuring information processing and automatic control unit integrated in the designated “Multimaster”, based on the measuring information received through the signal splitter from the sensor, the required impeller speed and the number of driven fans M2 ÷ Mn are determined, the corresponding control electric signals are transmitted to frequency-controlled drives , controlling the operation of electric motors of driven fans М2 ÷ Мn, regulate the rotation frequency of their impellers. An activity marker is introduced into the control algorithm. When it disappears, one of the slave fans is switched to the master mode “Multimaster”.

В режиме «Подчиненный» встроенные в ведомые вентиляторы М2÷Мn блоки обработки измерительной информации и автоматического управления игнорируют сигналы от датчика.In the “Slave” mode, the measurement information and automatic control units integrated in the slave fans M2 ÷ Mn ignore the signals from the sensor.

Также в режиме «Мультимастер» на основании измерительной информации от датчика, при необходимости, изменяют количество работающих вентиляторов и частоту вращения их рабочих колес, отключают от интерфейсной линии или подключают к интерфейсной линии ведомые вентиляторы М2÷Мn, работающие в режиме «Подчиненный».Also, in the "Multimaster" mode, based on the measurement information from the sensor, if necessary, the number of working fans and the frequency of rotation of their impellers are changed, disconnected from the interface line or connected to the interface line are driven fans M2 ÷ Mn operating in the "Slave" mode.

Штатное переключение из режима «Мультимастер» в режим «Подчиненный» и наоборот производят через определенное время для обеспечения одинаковой наработки всех вентиляторов в сформированной группе.Regular switching from the “Multimaster” mode to the “Slave” mode and vice versa is performed after a certain time to ensure the same operating time of all fans in the formed group.

Аварийное переключение режимов производят в случае выхода ведущего вентилятора, работающего в режиме «Мультимастер», из строя. При этом вышедший из строя ведущий вентилятор не передает маркер активности, что вызывает передачу управления интерфейсной линией ведомому вентилятору из группы М2÷Мn, имеющему наименьшую наработку. Поскольку все вентиляторы в сформированной группе имеют одинаковые настройки и уставки, то аварийное переключение производят плавно и с небольшим увеличением частоты вращения рабочих колес, чтобы компенсировать вышедший из строя вентилятор.The emergency switching of the modes is carried out in the event of a failure of the lead fan operating in the “Multimaster” mode. In this case, the failed leading fan does not transmit an activity marker, which causes the transfer of control of the interface line to the slave fan from the M2 ÷ Mn group, which has the least operating time. Since all fans in the formed group have the same settings and settings, emergency switching is performed smoothly and with a slight increase in the frequency of rotation of the impellers to compensate for a failed fan.

При реализации заявляемого способа формируют группу, например, электронно-коммутируемых вентиляторов, в количестве, необходимом, например, для поддержания требуемой температуры охлаждаемой среды. В данном примере это n электронно-коммутируемых вентиляторов M1÷Мn (фиг.1). Устанавливают автоматические выключатели и подключают их к каждому вентилятору в сформированной группе. Блок питания подключают к разветвителю токового сигнала и к автоматическим выключателям. Подключают вспомогательный контроллер Администратор для настройки и отображения информации о работе группы вентиляторов. Подают питание через блок питания БП, определяют ведущий вентилятор и подключают его в режим «Мультимастер». Посредством ведущего вентилятора конфигурируют через интерфейсную линию остальные вентиляторы сформированной группы как ведомые с режимом работы «Подчиненный» и непосредственно регулируют частоту вращения их рабочих колес. Сигнал с датчика Д подают на вход разветвителя токового сигнала РТ, с выхода которого сигнал от датчика Д распределяют на вход блока обработки измерительной информации и автоматического управления каждого вентилятора M1÷Мn в сформированной управляемой группе. С помощью блока обработки измерительной информации ведущего вентилятора анализируют поступающий сигнал и сравнивают его с заранее введенной уставкой. По результатам сравнения через блок автоматического управления ведущего вентилятора выбирают необходимую частоту вращения рабочих колес и необходимое число активных ведомых вентиляторов, передают значение частоты вращения по интерфейсной линии. Для реализации аварийного управления посредством ведущего вентилятора дополнительно передают по интерфейсной линии контрольную информацию о состоянии управляемой группы в целом.When implementing the proposed method, a group is formed, for example, of electronically switched fans, in an amount necessary, for example, to maintain the required temperature of the medium to be cooled. In this example, these are n electronically switched fans M1 ÷ Mn (Fig. 1). Install circuit breakers and connect them to each fan in the formed group. The power supply is connected to a current splitter and to circuit breakers. Connect the auxiliary controller Administrator to configure and display information about the operation of the fan group. They supply power through the PSU power supply, determine the leading fan and connect it to the "Multimaster" mode. By means of the leading fan, the remaining fans of the formed group are configured through the interface line as slaves with the “Slave” operating mode and directly control the speed of their impellers. The signal from the sensor D is fed to the input of the splitter of the current signal RT, from the output of which the signal from the sensor D is distributed to the input of the measuring information processing and automatic control unit of each fan M1 ÷ Mn in the generated controlled group. Using the unit for processing the measurement information of the leading fan, the incoming signal is analyzed and compared with a pre-entered setting. Based on the comparison results, through the automatic control unit of the lead fan, the necessary rotor speed and the required number of active driven fans are selected, the speed value is transmitted via the interface line. To implement emergency control by means of a lead fan, control information about the state of the managed group as a whole is additionally transmitted via the interface line.

По окончании единичного обмена, по интерфейсной линии передают маркер активности ведущего вентилятора.At the end of a single exchange, an activity marker of the leading fan is transmitted along the interface line.

Ведомому вентилятору передают функцию ведущего в двух случаях.The slave fan is transferred to the master function in two cases.

В первом случае, при штатном переключении, то есть через определенное время, при достижении заданного значения наработки ведущего вентилятора. По интерфейсной линии прекращают подачу маркера активности и, один из ведомых, вентилятор, имеющий наименьшее время наработки, наделяют функциями ведущего, переключают его в режим «Мультимастер».In the first case, during standard switching, that is, after a certain time, upon reaching the set operating time of the leading fan. On the interface line, the flow of the activity marker is stopped and, one of the slaves, the fan having the shortest operating time, is endowed with the functions of the master, and it is switched to the “Multimaster” mode.

Во втором случае, при аварийном переключении, в случае выхода из строя ведущего вентилятора. Неполучение маркера активности через определенное время, вызывает процедуру смены ведущего и процедуру переключения режимов с «Подчиненный» на «Мультимастер» у вентилятора с наименьшим временем наработки в управляемой группе.In the second case, during a failover, in case of failure of the lead fan. Failure to get the activity marker after a certain time causes the change of the master and the procedure of switching modes from “Slave” to “Multimaster” at the fan with the smallest running time in the controlled group.

Таким образом, передавая управляемые функции ведущего вентилятора, при выходе его из строя, одному из ведомых вентиляторов, обеспечивают сохранение работоспособности и управляемости сформированной группы вентиляторов, при этом одновременно регулируя в широких диапазонах частоту вращения рабочих колес вентиляторов и количество ведомых вентиляторов, включая в рабочий процесс только необходимое количество ведомых вентиляторов для поддержания заданных значений внешних параметров, повышают надежность и достигают эффективного энергосбережения.Thus, by transferring the controlled functions of the lead fan, when it fails, to one of the driven fans, they ensure the operability and controllability of the formed group of fans, while simultaneously adjusting the speed of the impellers of the fans and the number of driven fans in wide ranges, including in the working process only the necessary number of slave fans to maintain the set values of external parameters, increase reliability and achieve efficient energy erezheniya.

Claims

A method for automatically controlling the frequency of rotation of the impellers of fans in a controlled group of fans, in which they form a controlled group of fans, combine them with one interface line, use a variable frequency drive that controls the operation of their electric motors, as well as a processing information and automatic control unit for controlling the speed impellers, characterized in that the regulation of the frequency of rotation of the impellers of the fans and the change in the number Active driven fans are carried out by endowing each of the fans in the formed controlled group with the controlling functions of the leading fan, for this a frequency-controlled drive controlling the operation of the fan motors is integrated, as well as a unit for processing measurement information and automatic control of the component in the structure of each fan in the formed to a controlled group, at the same time on the interface line by means of the assigned leading fan at the same time They control the rotational speed of the impellers and change the number of active slave fans, and also enter an activity marker in the control algorithm, when it disappears, switch one of the slave fans to the master mode.