RU2667851C1 - Method for managing the work of a flow control device - Google Patents
Method for managing the work of a flow control device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2667851C1 RU2667851C1 RU2017122339A RU2017122339A RU2667851C1 RU 2667851 C1 RU2667851 C1 RU 2667851C1 RU 2017122339 A RU2017122339 A RU 2017122339A RU 2017122339 A RU2017122339 A RU 2017122339A RU 2667851 C1 RU2667851 C1 RU 2667851C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- load
- control
- control signal
- period
- controller
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 2
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 3
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000013641 positive control Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D19/00—Details
- F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F24D19/1006—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
- F24D19/1009—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
- F24D19/1015—Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating using a valve or valves
- F24D19/1018—Radiator valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
- F24D19/00—Details
- F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к способу управления работой устройства регулирования потока, например, предназначенного для отопительных систем и, например, клапана, в случаях, когда нагрузка становится низкой и/или высокой, а также к контроллеру, выполненному с возможностью осуществления этого способа.The present invention relates to a method for controlling the operation of a flow control device, for example, for heating systems and, for example, a valve, in cases where the load becomes low and / or high, and also to a controller configured to implement this method.
Когда устройства регулирования потока управляются приводным средством со значительной задержкой отклика, могут иметь место колебания, главным образом, представляющие собой проблему в ситуациях, когда нагрузка (например, контролируемая в зависимости от температуры теплоносителя в обратной линии скорость потока) приближается к предельным значениям устройства регулирования потока, например, когда проходное отверстие клапана приближается к своему закрытому положению или приближается к своему полностью открытому положению.When the flow control devices are driven by a drive means with a significant response delay, fluctuations can occur, mainly representing a problem in situations where the load (for example, the flow rate controlled depending on the temperature of the coolant in the return line) approaches the limit values of the flow control device for example, when the valve bore approaches its closed position or approaches its fully open position.
Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в раскрытии способа и контроллера, направленных на решение этих проблем.Thus, an object of the present invention is to disclose a method and a controller for solving these problems.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Таким образом, в настоящем изобретении предлагается способ управления работой устройства регулирования потока текучей среды, в котором упомянутое устройство регулируют посредством управляющего сигнала, изменяющегося от 0 до 100% во время нормальной рабочей нагрузки, представляющей собой нагрузку в пределах заданного порогового значения нагрузки, при этом упомянутый управляющий сигнал равен 0%, когда упомянутое устройство регулирования потока должно быть закрыто, и равен 100%, когда оно должно быть открыто. Однако при выходе упомянутой нагрузки за пределы упомянутого порогового значения нагрузки, управление переходит на этап модифицированного управления, где упомянутый управляющий сигнал никогда не равен 0% и/или никогда не равен 100%. На этом этапе модифицированного управления возможные подсоединенные приводные средства активированы в каждый момент времени, что сокращает время отклика. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения упомянутое приводное средство представляет собой термоэлектрический восковой привод, и на упомянутом этапе привод никогда не является максимально охлажденным или максимально нагретым.Thus, the present invention provides a method for controlling the operation of a fluid flow control device, wherein said device is controlled by a control signal varying from 0 to 100% during a normal operating load, which is a load within a predetermined load threshold value, wherein the control signal is 0% when said flow control device is to be closed, and 100% when it is to be opened. However, when said load exceeds the limits of said threshold load value, control passes to a modified control step, where said control signal is never equal to 0% and / or never equal to 100%. At this stage of the modified control, possible connected drive means are activated at each moment of time, which reduces the response time. In one embodiment of the present invention, said drive means is a thermoelectric wax drive, and in the step mentioned, the drive is never maximally cooled or maximally heated.
Управляющий сигнал может представлять собой сигнал широтно-импульсной модуляции (сигнал ШИМ). При этом модифицированный управляющий сигнал образован периодами Р полного цикла, каждый из которых включает в себя открытый период Ро, с управляющим сигналом 100%, и закрытый период Рс с упомянутым сигналом 0%. При этом, когда нагрузка становится ниже нижнего порогового значения нагрузки, упомянутый управляющий сигнал переходит на этап управления низкой нагрузкой, в котором открытый период Ро больше нуля даже тогда, когда устройство регулирования потока должно быть закрыто, и/или, когда нагрузка становится выше верхнего порогового значения нагрузки, упомянутый управляющий сигнал переходит на этап управления высокой нагрузки, в котором открытый период Ро меньше 100% даже тогда, когда устройство регулирования потока должно быть полностью открыто.The control signal may be a pulse width modulation signal (PWM signal). Moreover, the modified control signal is formed by full cycle periods P, each of which includes an open period P0, with a control signal of 100%, and a closed period Pc with the mentioned
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство регулирования потока текучей среды соединено с приводным средством, выполненным с возможностью приводить в движение устройство регулирования потока текучей среды на основании управляющего сигнала, переданного от подсоединенного контроллера.In one embodiment of the present invention, a fluid flow control device is coupled to a drive means configured to drive a fluid flow control device based on a control signal transmitted from a connected controller.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения управляющие сигналы включают в себя этап управления низкой нагрузкой, в котором управляющий сигнал ниже точки реакции, представляющей собой сигнал в момент переключения приводом (13) устройства регулирования потока между открытым и закрытым положением и/или при котором управляющий сигнал этапа управления высокой нагрузки находится выше упомянутой точки реакции. Верхнее пороговое значение нагрузки и нижнее пороговое значение нагрузки, определяющие, когда управление должно перейти на этап управления низкой нагрузкой и этап управления высокой нагрузки, соответственно, должны находиться на значительном расстоянии от средней точки реакции, поскольку она зависит от таких факторов, как, например, температура окружающей среды. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения верхнее пороговое значение нагрузки и/или нижнее пороговое значение нагрузки не являются постоянными, а зависят от таких факторов, как, например, температура окружающей среды.In one embodiment of the present invention, the control signals include a low load control step, in which the control signal is lower than the reaction point, which is the signal at the time the actuator (13) switches the flow control device between open and closed position and / or in which the control signal The high load control step is above the reaction point. The upper threshold value of the load and the lower threshold value of the load, which determine when control should go to the low-load control phase and the high-load control phase, respectively, should be at a considerable distance from the midpoint of the reaction, since it depends on factors such as, for example, ambient temperature. In one embodiment of the present invention, the upper threshold load value and / or lower threshold load value are not constant, but depend on factors such as, for example, ambient temperature.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство регулирования потока является независимым от давления и может образовывать часть клапанной сборки, содержащей клапанное средство регулирования давления.In one embodiment of the present invention, the flow control device is pressure independent and may form part of a valve assembly comprising pressure control valve means.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство регулирования потока текучей среды выполнено с возможность настраивать скорость потока для поддержания заданной опорной температуры в обратной линии системы циркуляции, причем упомянутая низкая нагрузка соответствует низкой скорости потока и/или температуре Tr в обратной линии ниже заданного порогового значения.In one embodiment of the present invention, the fluid flow control device is configured to adjust the flow rate to maintain a predetermined reference temperature in the return line of the circulation system, said low load corresponding to a low flow rate and / or temperature Tr in the return line below a predetermined threshold value.
Для обеспечения возможности управления устройством регулирования потока, например, для отслеживания выхода нагрузки за пределы нормального порогового значения нагрузки (выше верхнего порогового значения нагрузки или ниже нижнего порогового значения нагрузки), к системе циркуляции текучей среды, содержащей устройство регулирования потока, подсоединены температурные датчики (9), выполненные с возможностью передавать измерения в контроллер в качестве входного параметра (параметров) для управления работой устройства регулирования потока текучей среды.In order to be able to control the flow control device, for example, to monitor the load going beyond the normal load threshold (above the upper load threshold or below the lower load threshold), temperature sensors are connected to the fluid circulation system containing the flow control device (9 ), made with the possibility of transmitting measurements to the controller as an input parameter (s) for controlling the operation of the flow control device like fluid.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения система циркуляции текучей среды представляет собой однотрубную отопительную систему, в которой к обратной линии трубопровода отопления присоединен по меньшей мере один упомянутый температурный датчик.In one embodiment of the present invention, the fluid circulation system is a single pipe heating system in which at least one of said temperature sensors is connected to the return line of the heating pipe.
В одном из вариантов осуществления, на этапе управления низкой нагрузкой, открытый период Ро меньше или равен 10% или 20% всего периода Р, а закрытый период Рс больше или равен 90% или 80% от всего периода Р, и/или на этапе высокой нагрузки открытый период Ро больше или равен 90% или 80% от всего периода Р, а закрытый период Рс меньше или равен 10%, или 20% от всего периода Р.In one embodiment, in the low load control step, the open period P0 is less than or equal to 10% or 20% of the entire period P, and the closed period Pc is greater than or equal to 90% or 80% of the entire period P, and / or at the high stage load, the open period Po is greater than or equal to 90% or 80% of the entire period P, and the closed period Pc is less than or equal to 10%, or 20% of the entire period R.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения управление еще более усовершенствовано за счет контроля температуры Tr обратной линии с использованием пропорционально-интегрально-дифференциального управления (ПИД-управления).In one embodiment of the present invention, the control is further improved by controlling the return line temperature Tr using proportional-integral-differential control (PID control).
Настоящее изобретение дополнительно относится к контроллеру, выполненному с возможностью управлять работой устройства регулирования потока текучей среды так, что управляющий сигнал равен 0%, когда упомянутое устройство регулирования потока текучей среды должно быть закрыто, и равен 100%, когда оно должно быть полностью открыто, при нормальной рабочей нагрузке, представляющей собой нагрузку в пределах порогового значения нагрузки, при этом контроллер выполнен с возможностью осуществлять обмен данными со средствами определения упомянутой нагрузки, отличающемуся тем, что упомянутый контроллер содержит модифицированный управляющий сигнал, при котором упомянутый управляющий сигнал никогда не равен 0% и/или никогда не равен 100%, и переходит на упомянутый модифицированный управляющий сигнал при выходе нагрузки за пределы упомянутого порогового значения нагрузки.The present invention further relates to a controller configured to control the operation of the fluid flow control device so that the control signal is 0% when said fluid flow control device is to be closed and 100% when it must be fully open, normal workload, which is the load within the threshold value of the load, while the controller is configured to communicate with the means for determining said th load, characterized in that said controller comprises a modified control signal, wherein said control signal is never equal to 0% and / or is never equal 100%, and switches to said modified control signal at an output load beyond said threshold load value.
В различных вариантах осуществления контроллер выполнен с возможностью осуществлять способ в соответствии с любым из предыдущих вариантов осуществления.In various embodiments, the controller is configured to implement a method in accordance with any of the previous embodiments.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг. 1 показан однотрубный отопительный циркуляционный контур, содержащий подключение к теплопроводу, например, к системе централизованного теплоснабжения, а также теплообменные устройства, например радиаторы.In FIG. 1 shows a one-pipe heating circulation circuit comprising a connection to a heat conduit, for example, a district heating system, and also heat exchangers, for example radiators.
На фиг. 2 показан независимый от давления регулятор потока.In FIG. 2 shows a pressure independent flow regulator.
На фиг. 3 проиллюстрировано приведение в действие воскового привода на основании управляющего сигнала.In FIG. 3 illustrates the actuation of a wax drive based on a control signal.
На фиг. 4 показаны управляющие сигналы, образованные в виде сигналов ШИМ.In FIG. 4 shows control signals formed as PWM signals.
На фиг. 5 показана блок-схема, иллюстрирующая способ подачи модифицированного управляющего сигнала при выходе нагрузки за пределы заданного порогового значения.In FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for supplying a modified control signal when a load exceeds a predetermined threshold value.
На фиг. 6А, 6В проиллюстрирована работа системы, в которой используется ПИД-управление и ПИ-управление температурой обратной линии.In FIG. 6A, 6B illustrate the operation of a system that uses PID control and PI control of the return temperature.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
На фиг. 1 схематично показан отопительный циркуляционный контур (1), например, однотрубная циркуляционный контур, содержащий подключение (2) к системе (3) теплоснабжения, например, системе централизованного теплоснабжения. Теплопередающая текучая среда поступает по подводящей линии (4) во множество отопительных линий (5), или стояков, параллельно расположенных вдоль подводящей линии (4), соединяя ее с обратной линией (6).In FIG. 1 schematically shows a heating circulation circuit (1), for example, a single pipe circulation circuit, comprising a connection (2) to a heat supply system (3), for example, a district heating system. The heat transfer fluid enters through a supply line (4) to a plurality of heating lines (5), or risers parallel to one another along a supply line (4), connecting it to a return line (6).
Отопительные линии (5) могут соединять множество отдельных теплообменных контуров, каждый из которых содержит теплообменные устройства (8) (например радиаторы и тому подобное), причем каждый из них может образовывать отопительный контур для отдельной квартиры или, в общем случае, для бытового помещения. Эти содержащие теплообменные устройства (8) контуры расположены последовательно вдоль отопительных линий, однако обводные линии обеспечивают распределение теплопередающей текучей среды даже в случае перекрытия одного из контуров. Отопительные линии (5) дополнительно содержат регуляторы (7) потока, расположенные ниже по потоку от теплообменных устройств (8).Heating lines (5) can connect many separate heat exchange circuits, each of which contains heat exchange devices (8) (for example, radiators and the like), each of which can form a heating circuit for a separate apartment or, in general, for a domestic building. These circuits containing heat exchange devices (8) are arranged sequentially along the heating lines, however bypass lines provide the distribution of heat transfer fluid even if one of the circuits is blocked. The heating lines (5) further comprise flow controllers (7) located downstream of the heat exchange devices (8).
К некоторым или ко всем отопительным линиям (5) могут быть подсоединены датчики, например, датчики потока и/или температурные датчики (9), причем в показанном варианте осуществления они расположены ниже по потоку от теплообменных устройств (8), но выше по потоку от регуляторов (7) потока.Sensors, for example, flow sensors and / or temperature sensors (9), can be connected to some or all heating lines (5), moreover, in the shown embodiment, they are located downstream of heat exchangers (8), but upstream of flow controllers (7).
Кроме того, датчики, например, датчики потока и/или температурные датчики (10), могут быть подсоединены к подводящей линии (4), обратной линии (6), подключению (2) и так далее.In addition, sensors, for example, flow sensors and / or temperature sensors (10), can be connected to a supply line (4), a return line (6), a connection (2), and so on.
Контроллер (11) имеет соединение (12) с возможностью передачи данных с приводными средствами (13) (или с приводом) регуляторов (7) потока для настройки скорости потока в ответ на управляющий сигнал от контроллера (11).The controller (11) has a connection (12) with the possibility of transmitting data with the drive means (13) (or with the drive) of the flow controllers (7) to adjust the flow rate in response to a control signal from the controller (11).
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения регуляторы (7) потока представляют собой клапаны, содержащие клапанный элемент, работающий совместно с дроссельным элементом (или седлом клапана) и вместе с ним определяющие отверстие клапана, задающееся положением клапанного элемента относительно дроссельного элемента. Отверстие клапана, в свою очередь, определяет скорость потока через клапан и, следовательно, через систему циркуляции, к которой он подсоединен. Один из вариантов осуществления такого клапана (7) изображен на фиг. 2, при этом показанный клапан представляет собой независимый от давления клапан, содержащий регулирующую давление часть (14), образованную из мембраны, выполненной с возможностью отклоняться в ответ на разность давления на средстве регулирования потока для осуществления регулирования давления. Могут быть использованы другие варианты осуществления независимых от давления клапанов (7), а также клапаны (7), которые не являются независимыми от давления.In one embodiment of the present invention, the flow controllers (7) are valves comprising a valve element that works in conjunction with a throttle element (or valve seat) and together with it defines a valve hole defined by the position of the valve element relative to the throttle element. The valve opening, in turn, determines the flow rate through the valve and, therefore, through the circulation system to which it is connected. One embodiment of such a valve (7) is shown in FIG. 2, wherein the valve shown is a pressure independent valve comprising a pressure control portion (14) formed of a membrane configured to deflect in response to a pressure difference on the flow control means for effecting pressure control. Other embodiments of pressure independent valves (7), as well as valves (7) that are not pressure independent, may be used.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения регуляторы (7) потока представляют собой термические регуляторы, изменяющие поток в ответ на изменение температуры теплопередающей текучей среды. При этом приводное средство (13) может представлять собой, например, термоэлектрический восковой привод. Однако настоящее изобретение может также быть использовано для приводов другого типа, например, для приводов со значительной задержкой времени отклика.In one embodiment of the present invention, the flow controllers (7) are thermal controllers that change the flow in response to a change in the temperature of the heat transfer fluid. In this case, the drive means (13) can be, for example, a thermoelectric wax drive. However, the present invention can also be used for other types of drives, for example, drives with a significant delay in response time.
Контроль температуры обратной линии системы (1) циркуляции, например, однотрубной отопительной системы, осуществляется посредством способа управления, в котором настраивают скорость потока в отдельных отопительных линиях (5), например, для поддержания заданного значения температуры на участке ниже по потоку от последнего из теплообменных устройств (8), то есть, температуры обратной линии, и упомянутое опорное значение могут настраивать в зависимости от прочих условий, например, температуры окружающей среды и так далее. Этот способ может использоваться для преобразования традиционной однотрубной отопительной системы постоянного потока в систему переменного потока так, чтобы однотрубная система могла работать при неполной нагрузке, что повышает ее энегоэффективность.The temperature control of the return line of the circulation system (1), for example, a single-pipe heating system, is carried out by means of a control method in which the flow rate in individual heating lines (5) is adjusted, for example, to maintain a predetermined temperature value in the section downstream of the last of the heat exchangers devices (8), that is, the temperature of the return line, and the reference value can be adjusted depending on other conditions, for example, ambient temperature and so on. This method can be used to convert a traditional one-pipe constant flow heating system into an alternating flow system so that the single-pipe system can work under part load, which increases its energy efficiency.
На фиг. 3 проиллюстрирована ситуация согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, в которой приводное средство (13) представляет собой термоэлектрический восковой привод или содержит его. Такие восковые термостатические элементы преобразуют тепловую энергию в механическую энергию за счет термического расширения воска при его плавлении, но при этом они имею только закрытое или открытое положения. На фиг. 3 показана кривая (30) перехода между закрытым и открытым положениями, являющаяся довольно крутой по сравнению с управляющим сигналом (15). Таким образом, по существу для всех управляющих сигналов (15) ниже точки реакции привод (13) будет закрыт, и для всех управляющих сигналов (15) выше точки реакции он будет полностью открыт. Эта точка реакции соответствует определенному минимальному управляющему сигналу (15), на который реагирует привод (15) (или воск), и она может значительно колебаться, например, в зависимости от температуры окружающей среды. В течение времени она может иметь значительную задержку, по меньшей мере, при низких нагрузках, что пояснено далее.In FIG. 3 illustrates a situation according to one embodiment of the present invention in which the drive means (13) is a thermoelectric wax actuator or comprises it. Such wax thermostatic elements convert thermal energy into mechanical energy due to the thermal expansion of the wax during its melting, but at the same time they have only a closed or open position. In FIG. Figure 3 shows the transition curve (30) between the closed and open positions, which is rather steep compared to the control signal (15). Thus, essentially for all control signals (15) below the reaction point, the drive (13) will be closed, and for all control signals (15) above the reaction point, it will be completely open. This reaction point corresponds to a certain minimum control signal (15) to which the actuator (15) (or wax) reacts, and it can fluctuate significantly, for example, depending on the ambient temperature. Over time, it can have a significant delay, at least at low loads, as explained below.
На фиг. 3 ось X обозначает диапазон управляющего сигнала (15) от 0 (нет сигнала или 0% сигнала) до 1 (полный сигнал или 100% сигнала). При этом кривая (30) иллюстрирует значение приведения в действие для управляющего сигнала (15), приблизительно составляющее 3,5 или 35% (точка реакции). Однако конкретное значение будет зависеть от характера/типа управляющего сигнала (15), температуры окружающей среды (в частности, амплитуды сигналов ШИМ, как это описано далее), конкретного типа привода (13) и так далее.In FIG. 3, the X axis indicates the range of the control signal (15) from 0 (no signal or 0% signal) to 1 (full signal or 100% signal). In this case, curve (30) illustrates the activation value for the control signal (15), approximately equal to 3.5 or 35% (reaction point). However, the specific value will depend on the nature / type of the control signal (15), the ambient temperature (in particular, the amplitude of the PWM signals, as described below), the specific type of drive (13), and so on.
Следует отметить, что фиг. 3, также как и другие чертежи, служат для иллюстрации основных принципов вариантов осуществления настоящего изобретения, при этом конкретные детали, величины, графики и так далее раскрыты лишь в качестве примера.It should be noted that FIG. 3, as well as other drawings, serve to illustrate the basic principles of embodiments of the present invention, with specific details, values, graphics, and so on are disclosed only as an example.
На фиг. 4 проиллюстрирован вариант осуществления способа управления регуляторами (7) потока на основе широтно-импульсной модуляции (ШИМ) посредством опционально присоединенного приводного средства (13), в котором управляющий сигнал (15) изменяется периодами. На фиг. 4 показаны четыре различных управляющих сигнала (15), каждый из которых находится в пределах периода Р цикла, представляющего собой сумму периода Ро, с активированным управляющим сигналом (15) (в показанном варианте осуществления это означает, что полный сигнал равен 100%), и периода Рс, с деактивированным сигналом (в показанном варианте осуществления это означает, что сигнал отсутствует или равен 0%). В реальных системах управляющий сигнал (15) обычно представляет собой напряжение или ток определенной величины (амплитуда импульсов), однако на фиг. 3 и 4 он нормализован в диапазон 0 - 100% или, как изображено на фиг. 3, в доли единицы в промежутке 0-1.In FIG. 4 illustrates an embodiment of a method for controlling flow controllers (7) based on pulse width modulation (PWM) by means of an optionally connected drive means (13) in which the control signal (15) changes periodically. In FIG. 4 shows four different control signals (15), each of which is within the period P of the cycle, which is the sum of the period Po, with the activated control signal (15) (in the shown embodiment, this means that the full signal is 100%), and period Pc, with the signal deactivated (in the shown embodiment, this means that the signal is absent or equal to 0%). In real systems, the control signal (15) is usually a voltage or current of a certain magnitude (pulse amplitude), however, in FIG. 3 and 4, it is normalized to a range of 0-100% or, as shown in FIG. 3, in a fraction of a unit in the range 0-1.
Четыре схематически показанных различных управляющих сигнала (15) содержат управляющий сигнал (15а) равный 50%, что означает, что управляющий сигнал (15) активирован в течении 50% времени периода Р цикла, то есть, Ро = Рс = 50% или 0,5 по альтернативной шкале. Второй показанный управляющий сигнал (15b) активирован в течении 30% времени периода Р цикла, то есть, Ро = 30% и Рс = 70% от периода Р цикла. Третий показанный управляющий сигнал (15с) активирован 10% времени периода Р цикла, то есть, Ро=10% и Рс=90% от периода Р цикла. Четвертый показанный управляющий сигнал (15d) активирован 90% времени периода Р цикла, то есть, Ро = 90% и Рс = 10% от периода Р цикла. Таким образом, полный сигнал представляет собой управляющий сигнал (15), активированный в течение полного периода Р цикла, а отсутствие сигнала представляет собой управляющий сигнал (15), деактивированный в течение полного периода Р цикла. В более общем смысле, управляющий сигнал (15) в этом варианте осуществления на основе ШИМ определяется отношением отрезка времени, или периода, в течение которого был полностью активирован сигнал, к полному периоду цикла и выключен в течение остального периода цикла. Полный период Р цикла может быть постоянным или меняться с течением времени, а также может быть настраиваемым, причем открытый период Ро и закрытый период Рс настраивают соответствующим образом.Four schematically shown different control signals (15) contain a control signal (15a) equal to 50%, which means that the control signal (15) is activated during 50% of the time period P of the cycle, that is, Po = Pc = 50% or 0, 5 on an alternative scale. The second control signal shown (15b) is activated during 30% of the time of the P cycle period, that is, P0 = 30% and Pc = 70% of the P cycle period. The third control signal shown (15s) is activated 10% of the time period of the P cycle, that is, Po = 10% and Pc = 90% of the period P of the cycle. The fourth control signal shown (15d) is activated 90% of the time of the P cycle period, that is, P0 = 90% and Pc = 10% of the P cycle period. Thus, the complete signal is a control signal (15) activated during the complete period P of the cycle, and the absence of a signal is the control signal (15) deactivated during the full period P of the cycle. In a more general sense, the control signal (15) in this embodiment based on the PWM is determined by the ratio of the length of time, or the period during which the signal was fully activated, to the full cycle period and turned off for the rest of the cycle period. The full cycle period P can be constant or change over time, and can also be customizable, with the open period P0 and the closed period Pc adjusted accordingly.
В ситуации низкой нагрузки на систему (1) циркуляции, то есть, когда теплообменными устройствами (8) отбирается лишь малое количество тепла, осуществление управления является особенно важным.In a situation of low load on the circulation system (1), that is, when only a small amount of heat is taken away by heat exchangers (8), the control is especially important.
Для регуляторов (7) потока, содержащих приводное средство (13) или подсоединенных к нему, в случае наличия у приводных средств некоторой задержки отклика, или в случае, если время отклика по меньшей мере может вызвать проблемы при низких нагрузках (низких скоростях потока) или при слишком высокой температуре потока (высоких скоростях потока), медленный отклик привода (13) может снижать качество управления, что может привести к колебаниям контролируемой температуры обратной линии. Одним из примеров такого приводного средства (13) является термоэлектрический восковой привод, для которого, из-за особенностей его нагревательного воскового элемента, может потребоваться 3-4 минуты для срабатывания привода, и затем 3-4 минуты потребуется на открытие, то есть время отклика суммарно может составлять 8 минут. Обратная ситуация возникает в случае полной нагрузки.For flow controllers (7) containing or connected to drive means (13), if the drive means have some response delay, or if the response time at least can cause problems at low loads (low flow rates) or at a too high flow temperature (high flow rates), a slow response of the drive (13) can reduce the quality of control, which can lead to fluctuations in the controlled temperature of the return line. One example of such a drive means (13) is a thermoelectric wax actuator, for which, due to the characteristics of its heating wax element, it may take 3-4 minutes for the actuator to operate, and then 3-4 minutes will be required to open, i.e. response time may total 8 minutes. The reverse situation occurs in the case of a full load.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, при низкой нагрузке, соответствующей низкой скорости потока и/или тому, что температура обратной линии находится ниже заданного порогового значения, контроллер (11) сконфигурирован изменять управляющий сигнал (15) посредством этапа (22а) управления низкой нагрузкой (как показано на фиг. 5) так, чтобы сигнал никогда не был равен 0% в течение всего периода Р цикла. Таким образом, обеспечивается то, что отклик приводного средства (13) будет значительно более быстрым. Это может быть реализовано, например, за счет установки управляющего сигнала (15) на уровне ниже точки реакции, например, ниже 20%, или ниже 10%, или ниже 5%.In one embodiment of the present invention, at low load, corresponding to low flow rate and / or that the return temperature is below a predetermined threshold value, the controller (11) is configured to change the control signal (15) by means of the low load control step (22a) (as shown in Fig. 5) so that the signal was never equal to 0% during the entire period P of the cycle. Thus, it is ensured that the response of the drive means (13) will be significantly faster. This can be realized, for example, by setting the control signal (15) at a level below the reaction point, for example, below 20%, or below 10%, or below 5%.
Таким образом, при низкой нагрузке закрывающий сигнал, то есть, сигнал, обеспечивающий закрытое состояние регулятора (7) потока, будет выше нуля, однако существенно ниже диапазона точек реакции, поскольку эти точки могут колебаться, в частности, из-за предполагаемых изменений температуры окружающей среды. Этап (22а) управления низкой нагрузкой позволяет предотвратить излишнее охлаждение приводного средства (13).Thus, at low load, the closing signal, that is, the signal ensuring the closed state of the flow controller (7), will be above zero, but significantly below the range of reaction points, since these points can fluctuate, in particular, due to expected changes in the ambient temperature Wednesday. The low load control step (22a) prevents excessive cooling of the drive means (13).
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения в случае, если значения скорости потока и/или температуры обратной линии находятся за пределами заданного порогового значения, способ возвращается на этап стандартного управления.In one embodiment of the present invention, if the values of the flow rate and / or temperature of the return line are outside a predetermined threshold value, the method returns to the standard control step.
Когда нагрузка становится высокой, что соответствует высокой скорости потока и/или превышению температурой обратной линии заданного порогового значения, контроллер (11) сконфигурирован изменять управляющий сигнал (15) посредством этапа (22b) управления высокой нагрузки (как показано на фиг. 5А) так, чтобы сигнал никогда не был равен 100% в течение всего периода Р цикла, что может рассматриваться в качестве дополнительного или альтернативного признака вариантов осуществления настоящего изобретения. Это обеспечивает то, что отклик приводного средства (13) будет значительно более быстрым. Это может быть осуществлено, например, посредством установки управляющего сигнала (15) на уровне выше точки реакции, например, выше 80%, или выше 90%, или выше 95%.When the load becomes high, which corresponds to a high flow rate and / or the return temperature exceeds a predetermined threshold value, the controller (11) is configured to change the control signal (15) by means of the high load control step (22b) (as shown in Fig. 5A) so so that the signal is never equal to 100% during the entire period of the P cycle, which can be considered as an additional or alternative feature of the embodiments of the present invention. This ensures that the response of the drive means (13) will be much faster. This can be done, for example, by setting the control signal (15) at a level above the reaction point, for example, above 80%, or above 90%, or above 95%.
Таким образом, при высокой нагрузке закрывающий сигнал, то есть, сигнал, обеспечивающий открытое состояние регулятора (7) потока, будет ниже нуля, но достаточно выше диапазона точек реакции, поскольку эти точки могут колебаться, в частности, из-за предполагаемых изменений температуры окружающей среды. Этап (22b) управления высокой нагрузкой позволяет предотвратить слишком сильное нагревание приводного средства (13).Thus, at high load, the closing signal, that is, the signal providing the open state of the flow controller (7), will be below zero, but sufficiently above the range of reaction points, since these points can fluctuate, in particular, due to expected changes in the ambient temperature Wednesday. The high load control step (22b) prevents the heating of the drive means (13) too much.
На фиг. 5 показана базовая блок-схема, иллюстрирующая осуществляемый контроллером (11) способ управления в соответствии с одним из вариантов осуществления. Система будет работать в нормальном режиме в ситуации нормальной нагрузки, то есть, при выполнении управляющих сигналов (15) на этапе (20) нормального управления, в котором нагрузка находится в пределах заданных пороговых значений нагрузки, а именно когда нагрузка больше нижнего порогового значения нагрузки и/или меньше верхнего порогового значения нагрузки.In FIG. 5 is a basic flowchart illustrating a control method implemented by the controller (11) in accordance with one embodiment. The system will work in normal mode in a normal load situation, that is, when the control signals (15) are executed at the normal control step (20), in which the load is within the specified threshold load values, namely, when the load is greater than the lower load threshold value and / or less than the upper load threshold.
Когда нагрузка становится низкой (21), что соответствует низкой скорости потока и/или падению температуры обратной линии ниже заданного нижнего порогового значения нагрузки, активируют этап (22а) управления низкой нагрузкой, в котором управляющий сигнал (15) включает в себя ненулевой открытый период Ро, при котором сигнал Ро находится ниже критической точки реакции.When the load becomes low (21), which corresponds to a low flow rate and / or a drop in the return temperature below a predetermined lower threshold load value, a low load control step (22a) is activated in which the control signal (15) includes a non-zero open period Po at which the Po signal is below the critical point of the reaction.
Альтернативно, когда нагрузка становится высокой (21), что соответствует высокой скорости потока и/или превышению температурой обратной линии заданного нижнего порогового значения нагрузки, активируют этап (22b) управления высокой нагрузки, в котором управляющий сигнал (15) включает в себя открытый период Ро < 100%, при котором сигнал Ро превышает критическую точку реакции.Alternatively, when the load becomes high (21), which corresponds to a high flow rate and / or a return temperature exceeding the predetermined lower threshold load value, a high load control step (22b) is activated in which the control signal (15) includes an open period Po <100%, at which the Po signal exceeds the critical point of the reaction.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, если скорость потока и/или температура обратной линии находятся за пределами промежутка данных пороговых значений (23), возвращаются на этап (20) обычного управления, в котором управление осуществляют для нормальной нагрузки, в противном случае повторяют с этапа (22а, 22b).In one embodiment of the present invention, if the flow rate and / or return temperature are outside the range of these threshold values (23), they return to step (20) of the normal control, in which control is carried out for normal load, otherwise repeat with step (22a, 22b).
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения контроллер (11) сконфигурирован осуществлять ПИД-управление. На фиг. 6А и 6 В схематически проиллюстрировано управление температурой Tr обратной линии на основании опорной температуры (40) обратной линии, причем на фиг. 6А схематически проиллюстрировано ПИ-управление, а на фиг. 6В - ПИД-управление.In one embodiment of the present invention, the controller (11) is configured to perform PID control. In FIG. 6A and 6B schematically illustrate control of the return line temperature Tr based on the return temperature reference temperature (40), wherein FIG. 6A schematically illustrates PI control, and FIG. 6B - PID control.
ПИД-управление включает в себя три составляющие: часть ‘П’ учитывает величины отклонения в настоящий момент времени (большое и положительное отклонение обеспечивает большой и положительный управляющий выходной сигнал и так далее). Часть ‘И’ представляет собой интегрирующую составляющую и учитывает прошлые величины отклонения и для которой при недостаточности текущего выходного сигнала отклонение накапливается с течением времени, и контроллер будет отвечать более сильными управляющими действиями. Именно это показано на фиг. 6А, где показана ситуация, когда управление осуществляют в соответствии с вышеописанным способом, осуществляющим этап (22а) управления низкой нагрузкой и/или этап (22b) управления высокой нагрузки, при этом, хотя проблема колебаний может все же не быть решена полностью, но ситуация может быть значительно улучшена, при этом система может реагировать очень быстро.PID control includes three components: the ‘P’ part takes into account the deviation at the current time (a large and positive deviation provides a large and positive control output signal, and so on). The ‘AND’ part is an integrating component and takes into account past deviation values and for which, if the current output signal is insufficient, the deviation accumulates over time, and the controller will respond with stronger control actions. That is what is shown in FIG. 6A, where a situation is shown where the control is carried out in accordance with the method described above, carrying out the low load control step (22a) and / or the high load control step (22b), while, although the oscillation problem may still not be completely solved, the situation can be greatly improved, while the system can respond very quickly.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения управление (полное ПИД-управление) включает в себя также ‘Д’ (дифференцирующую составляющую), причем эта составляющая соответствует возможным будущим величинам отклонения в зависимости от текущей скорости его изменения.In one embodiment of the present invention, the control (full PID control) also includes ‘D’ (differentiating component), this component corresponding to possible future deviation values depending on the current rate of change.
Claims (15)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DKPA201600391 | 2016-06-30 | ||
| DKPA201600391A DK179749B1 (en) | 2016-06-30 | 2016-06-30 | Control of flow regulating device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2667851C1 true RU2667851C1 (en) | 2018-09-24 |
Family
ID=59093390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017122339A RU2667851C1 (en) | 2016-06-30 | 2017-06-26 | Method for managing the work of a flow control device |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3263996B1 (en) |
| CN (1) | CN107559941B (en) |
| DK (1) | DK179749B1 (en) |
| LT (1) | LT3263996T (en) |
| PL (1) | PL3263996T3 (en) |
| RU (1) | RU2667851C1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11187345B2 (en) | 2019-02-27 | 2021-11-30 | Hamilton Sundstrand Corporation | Paraffin actuated diaphragm valve |
| BE1027799B1 (en) * | 2019-11-27 | 2021-06-23 | Bess Energie Sprl | Sliding temperature regulation of the water in the heating / chilled water return circuits with a view to their automatic standardization and, ultimately, by way of optimizing yields |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6152376A (en) * | 1997-02-21 | 2000-11-28 | Heat-Timer Corporation | Valve modulation method and system utilizing same |
| RU2217665C2 (en) * | 1998-12-04 | 2003-11-27 | Байтингер Николай Михайлович | Liquid flow rate regulator |
| DE10302176A1 (en) * | 2003-01-22 | 2004-07-29 | Mvv Energie Ag | Temperature regulation device for an instantaneous hot drinking water heater, whereby water temperature is set using a regulator that forms part of a closed control loop with input water temperature sensor measurements |
| DE102009004319A1 (en) * | 2009-01-10 | 2010-07-22 | Henry Klein | Method for performing hydraulic balance of heat exchanger of circulatory composite system in building, involves detecting return temperature at heat exchanger and controlling volumetric flow rate by heat exchanger as function of temperature |
| EP2395289A2 (en) * | 2010-06-10 | 2011-12-14 | Danfoss A/S | Method to regulate a one-pipe heat supply system |
| EP2423607A2 (en) * | 2010-06-10 | 2012-02-29 | Danfoss A/S | One-pipe heat supply system with flow regulation |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10005856B4 (en) * | 1999-06-25 | 2004-02-26 | Viessmann Werke Gmbh & Co Kg | Method and device for controlling a variable in a heating system |
| DE10054897B4 (en) * | 2000-11-06 | 2005-01-13 | Techem Service Ag & Co. Kg | Regulation for floor heating or combined floor and radiator heating |
| JP2004197663A (en) * | 2002-12-19 | 2004-07-15 | Tgk Co Ltd | Control device for displacement control valve |
| CN203362253U (en) * | 2010-09-06 | 2013-12-25 | 爱信精机株式会社 | Oil pressure control device |
| CH706146A2 (en) * | 2012-02-29 | 2013-08-30 | Oblamatik Ag | Method and system for tempering components. |
| EP2871539B1 (en) * | 2013-11-07 | 2019-04-17 | Grundfos Holding A/S | Diagnosis method for diagnosing the proper operation of a heating system and/or cooling system |
| AT515085B1 (en) * | 2014-01-16 | 2015-06-15 | Vaillant Group Austria Gmbh | Method for adaptive control of a heating system |
| EP3009751B1 (en) * | 2014-10-16 | 2019-01-16 | Danfoss A/S | Heating system and method for hydraulic balancing said heating system |
| DK3009909T3 (en) * | 2014-10-16 | 2017-09-11 | Danfoss As | Actuator means and heating system |
| CN104533865B (en) * | 2015-01-08 | 2017-04-05 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | A kind of hydraulic energy-saving controller |
-
2016
- 2016-06-30 DK DKPA201600391A patent/DK179749B1/en active IP Right Grant
-
2017
- 2017-06-14 EP EP17175930.1A patent/EP3263996B1/en active Active
- 2017-06-14 PL PL17175930.1T patent/PL3263996T3/en unknown
- 2017-06-14 LT LTEP17175930.1T patent/LT3263996T/en unknown
- 2017-06-26 RU RU2017122339A patent/RU2667851C1/en active
- 2017-06-29 CN CN201710518869.9A patent/CN107559941B/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6152376A (en) * | 1997-02-21 | 2000-11-28 | Heat-Timer Corporation | Valve modulation method and system utilizing same |
| RU2217665C2 (en) * | 1998-12-04 | 2003-11-27 | Байтингер Николай Михайлович | Liquid flow rate regulator |
| DE10302176A1 (en) * | 2003-01-22 | 2004-07-29 | Mvv Energie Ag | Temperature regulation device for an instantaneous hot drinking water heater, whereby water temperature is set using a regulator that forms part of a closed control loop with input water temperature sensor measurements |
| DE102009004319A1 (en) * | 2009-01-10 | 2010-07-22 | Henry Klein | Method for performing hydraulic balance of heat exchanger of circulatory composite system in building, involves detecting return temperature at heat exchanger and controlling volumetric flow rate by heat exchanger as function of temperature |
| EP2395289A2 (en) * | 2010-06-10 | 2011-12-14 | Danfoss A/S | Method to regulate a one-pipe heat supply system |
| EP2423607A2 (en) * | 2010-06-10 | 2012-02-29 | Danfoss A/S | One-pipe heat supply system with flow regulation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP3263996B1 (en) | 2023-04-19 |
| CN107559941B (en) | 2019-12-13 |
| CN107559941A (en) | 2018-01-09 |
| LT3263996T (en) | 2023-05-10 |
| DK179749B1 (en) | 2019-05-07 |
| EP3263996A1 (en) | 2018-01-03 |
| DK201600391A1 (en) | 2018-01-08 |
| PL3263996T3 (en) | 2023-09-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9631831B2 (en) | Method for controlling the opening of an HVAC valve based on the energy-per-flow gradient | |
| AU2005230524B2 (en) | Cooling and/or heating device | |
| US9010280B2 (en) | Hot-water supply system | |
| US9921590B2 (en) | Temperature control unit for the heating system in a building | |
| RU2667851C1 (en) | Method for managing the work of a flow control device | |
| US8978748B2 (en) | Method of controlling a variable delivery pump fitted to a heating system | |
| CN103154618A (en) | One-pipe heat supply system with flow regulation | |
| EP3073205B1 (en) | Method for operating a hydronic heating and/or cooling system, control valve and hydronic heating and/or cooling system | |
| CN110469926B (en) | Water circulation system for air conditioning system and control method thereof | |
| EP3093729A1 (en) | Valve actuator with setting actuator | |
| KR101008670B1 (en) | Proportional Control Fluid Heating System | |
| US20050051637A1 (en) | System and a method for controlling room temperature | |
| EP3495912A1 (en) | Parallel valve control | |
| EP3407153B1 (en) | Control of pressure controller at border values | |
| KR100809490B1 (en) | Micro-control water having valve system and there of micro-control water method | |
| RU2778404C1 (en) | Heat exchange system | |
| EP3798520A1 (en) | Electronically controlled by-pass | |
| EP3525060B1 (en) | Flow control module and method for controlling the flow in a hydronic system | |
| CN118076836A (en) | Heating system with automatic pressure difference setting | |
| DK202101237A1 (en) | Pressure independent flow system with temperature regulation |