RU2449340C1

RU2449340C1 - System of automatic selective control of heat consumption

Info

Publication number: RU2449340C1
Application number: RU2011111892/08A
Authority: RU
Inventors: Игорь Альбертович Кашманов (RU); Игорь Альбертович Кашманов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "АРГО-ЦЕНТР"
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2012-04-27

Abstract

FIELD: power engineering.

SUBSTANCE: system comprises a central control unit, a single time unit, a heat producing unit, "n" structurally identical local units of heat consumption control, each comprising a unit of coolant flow and temperature measurement in a supply manifold, the supply manifold, a heat calculator, a sensor of coolant pressure, a local control unit, a unit of coolant flow and temperature measurement in a return manifold, the return manifold, a heat consumer, a controller and a unit of control logic setting with real time clock.

EFFECT: invention provides for efficient diagnostics, control and monitoring of heat consumption process.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области контроля, регулирования и управления централизованными системами теплоснабжения больших жилых массивов, городов, поселков и может применяться для автоматического управления централизованной системы теплоснабжения и входящих в ее состав систем теплоснабжения зданий, связанных с ней единым гидравлическим и тепловым режимами и общей системой управления.The invention relates to the field of control, regulation and control of centralized heat supply systems of large residential areas, cities, towns and can be used for automatic control of a centralized heat supply system and its building heat supply systems, associated with it by a single hydraulic and thermal modes and a common control system.

Известна «Система централизованного теплоснабжения и способ работы системы централизованного теплоснабжения» (патент РФ №2279609, F24D 10/00, F24D 19/10, 2006 г.). Система включает центральный теплопроизводящий блок для обеспечения горячей первичной жидкостью, множество локальных блоков, каждый из которых включает теплообменное устройство, и сеть трубопроводов. Каждый локальный блок включает первые средства, которые выполнены с возможностью получения, по меньшей мере, одного первого параметра, который связан с эффективностью теплопередачи. Каждый локальный блок включает первое устройство связи, которое выполнено с возможностью передачи мгновенного значения первого параметра во второе устройство связи системы. Система включает вторые средства, которые взаимодействуют со вторым устройством связи и выполнены с возможностью определения локального блока, который в наибольшей степени требует технического обслуживания, в зависимости от мгновенного значения первого параметра.The well-known "District Heating System and the method of operation of the district heating system" (RF patent No. 2279609, F24D 10/00, F24D 19/10, 2006). The system includes a central heat producing unit for providing hot primary fluid, a plurality of local units, each of which includes a heat exchanger, and a network of pipelines. Each local unit includes first means that are configured to obtain at least one first parameter that is associated with heat transfer efficiency. Each local unit includes a first communication device, which is configured to transmit an instantaneous value of the first parameter to the second communication device of the system. The system includes second means that interact with the second communication device and are configured to determine the local unit that most requires maintenance, depending on the instantaneous value of the first parameter.

Недостатком указанной системы является возможность только диспетчерского контроля и невозможность осуществления автоматического регулирования теплопотребления.The disadvantage of this system is the possibility of only supervisory control and the inability to automatically control heat consumption.

Известно устройство для регулирования теплопотребления здания, содержащее водоструйный элеватор, выход которого подключен к входу потребителя тепла, а выход потребителя тепла соединен с обратной магистралью и с первым входом водоструйного элеватора, ко второму входу которого подключена подающая магистраль (Сканави А.Н., Махов Л.М. Отопление: Учебник для вузов. - М.: Издательство АСВ, 2002, с.75).A device for regulating the heat consumption of a building containing a water-jet elevator, the output of which is connected to the input of the heat consumer, and the output of the heat consumer is connected to the return line and to the first input of the water-jet elevator, to the second input of which the supply line is connected (Skanavi A.N., Makhov L .M. Heating: Textbook for high schools. - M.: Publishing house ASV, 2002, p.75).

Недостаток указанного устройства заключается в том, что оно не обеспечивает необходимые быстродействие и точность регулирования, поскольку процесс регулирования производится вручную посредством ступенчатого изменения площади поперечного сечения сопла водоструйного элеватора.The disadvantage of this device is that it does not provide the necessary speed and accuracy of regulation, since the regulation process is carried out manually by stepwise changing the cross-sectional area of the nozzle of a water-jet elevator.

Известно «Устройство для автоматического регулирования теплопотребления» (патент РФ №2400796, G05D 7/00, 2010 г.), устройство содержит водоструйный элеватор, потребитель тепла, блок измерения расхода и температуры теплоносителя в подающей магистрали, подающую магистраль, тепловычислитель, датчик давления теплоносителя, блок управления, ключ, ограничитель давления, датчик средневзвешенной температуры внутренней среды, датчик температуры окружающей среды, блок измерения расхода и температуры теплоносителя в обратной магистрали.It is known “Device for automatic regulation of heat consumption” (RF patent No. 2400796, G05D 7/00, 2010), the device comprises a water-jet elevator, a heat consumer, a unit for measuring the flow and temperature of the coolant in the supply line, a supply line, a heat meter, a coolant pressure sensor , control unit, key, pressure limiter, weighted average temperature sensor of the internal environment, ambient temperature sensor, unit for measuring flow and temperature of the coolant in the return line.

Недостатком данного устройств является возможность нежелательного локального увеличения давления теплоносителя в гидравлической системе теплоснабжения при одновременной и несогласованной работе нескольких устройств автоматического регулирования теплопотребления.The disadvantage of this device is the possibility of an undesirable local increase in the pressure of the coolant in the hydraulic heat supply system with simultaneous and inconsistent operation of several automatic heat consumption control devices.

Технический результат настоящего изобретения заключается в обеспечении оперативной диагностики, регулирования и управления процессом теплопотребления.The technical result of the present invention is to provide operational diagnostics, regulation and control of the heat consumption process.

Технический результат достигается тем, что система селективного автоматического регулирования теплопотребления содержит центральный блок управления, соединенный первым входом с выходом блока единого времени, «n» структурно идентичных локальных блоков регулирования теплопотребления, каждый из которых включает блок измерения расхода и температуры теплоносителя в подающей магистрали, вход которого подключен к выходу подающей магистрали, первый выход соединен с первым входом тепловычислителя, а второй выход блока измерения расхода и температуры теплоносителя в подающей магистрали связан через датчик давления теплоносителя с первым входом локального блока управления, соединенного вторым входом с выходом тепловычислителя, ко второму входу которого подсоединен первый выход блока измерения расхода и температуры теплоносителя в обратной магистрали, связанного вторым выходом с входом обратной магистрали, а входом подключенного к выходу потребителя тепла, и теплопроизводящий блок, соединенный первым входом с первым выходом центрального блока управления, причем первым входом каждый локальный блок регулирования теплопотребления подключен к соответствующему выходу теплопроизводящего блока с 1-го по n-й, а первым выходом - к соответствующему входу теплопроизводящего блока с 2-го по (n+1)-й, вторым входом каждый локальный блок регулирования теплопотребления подключен к соответствующему выходу центрального блока управления с 2-го по (n+1)-й, а вторым выходом - к соответствующему входу центрального блока управления с 2-го по (n+1)-й, в каждый локальный блок регулирования теплопотребления введены регулятор и блок задания алгоритма регулирования с часами реального времени, при этом регулятор подключен первым входом ко второму выходу блока измерения расхода и температуры теплоносителя в подающей магистрали, вторым входом подсоединен к первому выходу локального блока управления, а выходом связан с входом потребителя тепла, блок задания алгоритма регулирования с часами реального времени подключен выходом к третьему входу локального блока управления, причем первым входом каждого локального блока регулирования теплопотребления служит вход подающей магистрали, а первым выходом - выход обратной магистрали, вторым входом каждого локального блока регулирования теплопотребления служит вход блока задания алгоритма регулирования с часами реального времени, а вторым выходом - второй выход локального блока управления.The technical result is achieved by the fact that the system of selective automatic control of heat consumption comprises a central control unit connected by the first input to the output of the unit of uniform time, “n” structurally identical local heat control units, each of which includes a unit for measuring flow and temperature of the coolant in the supply line, input which is connected to the output of the supply line, the first output is connected to the first input of the heat meter, and the second output of the flow measurement unit and the temperature of the coolant in the supply line is connected through the coolant pressure sensor to the first input of the local control unit connected to the second input with the output of the heat meter, to the second input of which is connected the first output of the flow meter and the temperature of the coolant in the return pipe connected to the second output with the input of the return line, and the input of the heat consumer connected to the output, and a heat producing unit connected by the first input to the first output of the central control unit, the first input, each local heat consumption control unit is connected to the corresponding output of the heat-producing unit from the 1st to the n-th, and the first output is connected to the corresponding input of the heat-producing unit from the 2nd to the (n + 1) -th, the second input, each local heat consumption control unit connected to the corresponding output of the central control unit from the 2nd to (n + 1) -th, and the second output to the corresponding input of the central control unit from the 2nd to (n + 1) -th, are introduced into each local block of heat consumption control regulator and unit for the control algorithm with a real-time clock, while the controller is connected by the first input to the second output of the flow and temperature block of the coolant in the supply line, the second input is connected to the first output of the local control unit, and the output is connected to the input of the heat consumer, the control algorithm task unit with the real-time clock is connected by an output to the third input of the local control unit, and the input of the supply serves as the first input of each local heat control unit the main line, and the first output is the output of the return line, the second input of each local block of heat consumption control is the input of the control algorithm task unit with the real-time clock, and the second output is the second output of the local control unit.

На фиг.1 приведена блок-схема системы автоматического селективного регулирования теплопотребления.Figure 1 shows a block diagram of a system of automatic selective regulation of heat consumption.

На фиг.2 приведена блок-схема локального блока регулирования теплопотребления.Figure 2 shows a block diagram of a local unit for regulating heat consumption.

На чертежах цифрами обозначены: центральный блок управления 1, блок единого времени 2, теплопроизводящий блок 3, локальный блок регулирования теплопотребления 4, подающая магистраль 5, блок задания алгоритма регулирования с часами реального времени 6, обратная магистраль 7, локальный блок управления 8, блок измерения расхода и температуры теплоносителя в подающей магистрали 9, регулятор 10, потребитель тепла 11, блок измерения расхода и температуры теплоносителя в обратной магистрали 12, тепловычислитель 13, датчик давления теплоносителя 14.In the drawings, the numbers indicate: the central control unit 1, the unit of uniform time 2, the heat-producing unit 3, the local heat control unit 4, the supply line 5, the control algorithm task unit with the real-time clock 6, the return line 7, the local control unit 8, the measurement unit flow rate and temperature of the coolant in the supply line 9, controller 10, heat consumer 11, a unit for measuring flow and temperature of the coolant in the return line 12, the heat meter 13, the pressure sensor of the coolant 14.

Система селективного автоматического регулирования теплопотребления включает центральный блок управления 1, соединенный первым входом с выходом блока единого времени 2, а первым выходом - с первым входом теплопроизводящего блока 3 и «n» локальных блоков регулирования теплопотребления 4. Каждый локальный блок регулирования теплопотребления 4 подсоединен первым входом к соответствующему выходу теплопроизводящего блока 3 с 1-го по n-й, вторым входом - к соответствующему выходу центрального блока управления 1 с 2-го по (n+1)-й, первым выходом - к соответствующему входу теплопроизводящего блока 3 с 2-го по (n+1)-й, а вторым выходом - к соответствующему входу центрального блока управления 1 с 2-го по (n+1)-й. Первым входом каждого локального блока регулирования теплопотребления 4 служит вход подающей магистрали 5, вторым входом - вход блока задания алгоритма регулирования с часами реального времени 6, первым выходом - выход обратной магистрали 7, а вторым выходом - второй выход локального блока управления 8. В локальном блоке регулирования теплопотребления 4 подающая магистраль 5 через блок измерения расхода и температуры теплоносителя в подающей магистрали 9, регулятор 10, потребителя тепла 11, блок измерения расхода и температуры теплоносителя в обратной магистрали 12 связана с входом обратной магистрали 7. Вторые выходы блока измерения расхода и температуры теплоносителя в подающей магистрали 9 и блока измерения расхода и температуры теплоносителя в обратной магистрали 12 соединены с соответствующими входами тепловычислителя 13, выход которого подключен ко второму входу локального блока управления 8, связанного первым входом через датчик давления теплоносителя 14 с выходом блока измерения расхода и температуры теплоносителя в подающей магистрали 9. Регулятор 10 вторым входом подсоединен к первому выходу локального блока управления 8, а блок задания алгоритма регулирования с часами реального времени 6 подключен выходом к третьему входу локального блока управления 8.The system of selective automatic control of heat consumption includes a central control unit 1 connected to the first input with the output of the unit of single time 2, and the first output to the first input of the heat producing unit 3 and “n” of local heat control units 4. Each local heat control unit 4 is connected to the first input to the corresponding output of the heat-producing unit 3 from the 1st to the n-th, the second input - to the corresponding output of the central control unit 1 from the 2nd to the (n + 1) -th, the first output - to s Resp entry part 3 with the heat source 2 to (n + 1) -th, and the second output - to the corresponding input of the central control unit 1 from the 2nd to the (n + 1) -th. The first input of each local control unit for heat consumption 4 is the input of the supply line 5, the second input is the input of the control algorithm task unit with a real-time clock 6, the first output is the output of the return pipe 7, and the second output is the second output of the local control unit 8. In the local unit regulation of heat consumption 4 supply line 5 through the unit for measuring flow and temperature of the coolant in the supply line 9, controller 10, heat consumer 11, unit for measuring flow and temperature of the coolant in the return line 12 is connected to the input of the return line 7. The second outputs of the flow and temperature block for measuring the flow in the supply line 9 and the flow and temperature block for measuring the flow in the return line 12 are connected to the corresponding inputs of the heat meter 13, the output of which is connected to the second input of the local control unit 8 associated with the first input through the pressure sensor of the coolant 14 with the output of the unit for measuring the flow and temperature of the coolant in the supply line 9. Regulator 10 of the second input under oedinen to the first output of the local control unit 8, and block assignment control algorithm with the real time clock output 6 is connected to the third input of the local control unit 8.

Система работает следующим образом.The system operates as follows.

Теплоноситель от теплопроизводящего блока 3 через подающие магистрали 5 и локальные блоки регулирования теплопотребления 4 поступает потребителям тепла 11.The coolant from the heat generating unit 3 through the supply lines 5 and local control units for heat consumption 4 is supplied to heat consumers 11.

В каждом локальном блоке регулирования теплопотребления 4 локальный блок управления 8 формирует для регулятора 10 алгоритм позиционного (релейного) регулирования подачи теплоносителя потребителю тепла 11 в зависимости от соотношения расчетной тепловой мощности потребителя тепла 11, график изменения которой определяется центральным блоком управления 1, и реально потребляемой тепловой мощностью потребителем тепла 11, вычисляемой тепловычислителем 13 по информации, получаемой от блока измерения расхода и температуры теплоносителя в подающей магистрали 9 и блока измерения расхода и температуры теплоносителя в обратной магистрали 12. Коррекция алгоритма позиционного (релейного) регулирования подачи теплоносителя потребителю тепла 11 осуществляется центральным блоком управления 1 через блок задания алгоритма регулирования с часами реального времени 6.In each local heat consumption control unit 4, the local control unit 8 generates for the controller 10 an algorithm for positional (relay) control of the heat carrier supply to the heat consumer 11 depending on the ratio of the calculated heat power of the heat consumer 11, the change schedule of which is determined by the central control unit 1, and the actual heat consumption power of the heat consumer 11, calculated by the heat meter 13 according to the information received from the unit for measuring the flow and temperature of the coolant in the flow th line 9 and the flow measuring unit and the temperature of the coolant in the return line 12. The positional correction algorithm (relay) coolant flow control heat consumer 11 by the central control unit 1 via unit job control algorithm with real time clock 6.

Несогласованное позиционное (релейное) регулирование подачи теплоносителя потребителям тепла 11 в нескольких локальных блоках регулирования теплопотребления 4 может вызвать нежелательное увеличение давления теплоносителя в отдельных сегментах гидравлической системы теплоснабжения. Для исключения подобного эффекта центральный блок управления 1 обеспечивает селективность по времени работы локальных блоков управления 8 с целью стабилизации общего расхода теплоносителя, при этом блок единого времени 2 синхронизирует функционирование каждого блока задания алгоритма регулирования с часами реального времени 6.Inconsistent positional (relay) regulation of the heat carrier supply to heat consumers 11 in several local heat consumption control units 4 can cause an undesirable increase in the heat carrier pressure in individual segments of the hydraulic heat supply system. To eliminate this effect, the central control unit 1 provides the time selectivity of the local control units 8 in order to stabilize the total coolant flow rate, while the unit of time 2 synchronizes the operation of each control task unit with a real-time clock 6.

Центральный блок управления 1 на основе информации, получаемой от локальных блоков управления 8, осуществляет технический контроль и диагностику процесса теплопотребления каждого потребителя тепла 11.The Central control unit 1 based on the information received from the local control units 8, provides technical control and diagnostics of the heat consumption process of each heat consumer 11.

При необходимости глубокого регулирования процесса теплопотребления, т.е. при исчерпывании технических возможностей локальных блоков регулирования теплопотребления 4, центральный блок управления 1 воздействует непосредственно на теплопроизводящий блок 3 с целью коррекции расхода теплоносителя, например, посредством изменения частоты вращения двигателей насосов.If necessary, deep regulation of the heat consumption process, i.e. when the technical capabilities of the local heat consumption control units 4 are exhausted, the central control unit 1 acts directly on the heat-producing unit 3 in order to correct the flow rate of the coolant, for example, by changing the speed of the pump motors.

Таким образом, система позволяет с высокой точностью и надежностью контролировать и регулировать процесс теплопотребления с минимальным изменением существующих схем теплоснабжения.Thus, the system allows with high accuracy and reliability to control and regulate the heat consumption process with a minimum change in existing heat supply schemes.

Claims

A system for selective automatic control of heat consumption, comprising a local heat consumption control unit, including a flow rate and heat carrier temperature measuring unit in the supply line, the input of which is connected to the output of the supply line, the first output is connected to the first input of the heat meter, and the second output of the flow and temperature measurement unit of the coolant in the supply the line is connected via a coolant pressure sensor to the first input of the local control unit connected to the output by the second input m of a heat meter, to the second input of which is connected the first output of the flow and temperature measuring unit for the coolant in the return line, connected by the second output to the input of the return line, and the input of the heat consumer connected to the output, characterized in that it contains a central control unit connected to the first input with the output unit of single time, “n” structurally identical local heat control units and a heat producing unit connected by a first input to a first output of a central unit each local control unit for heat consumption is connected to the corresponding output of the heat-producing unit from the 1st to the n-th one, and the first output is connected to the corresponding input of the heat-producing unit from the 2nd to the (n + 1) -th, second input each the local control unit for heat consumption is connected to the corresponding output of the central control unit from the 2nd to (n + 1) -th, and the second output is connected to the corresponding input of the central control unit from the 2nd to (n + 1) -th, in each local heat control unit a regulator and a control algorithm task unit with a real-time clock have been introduced, the regulator is connected by the first input to the second output of the flow rate and coolant temperature measuring unit in the supply line, the second input is connected to the first output of the local control unit, and the output is connected to the heat consumer input, a control algorithm task unit with a real-time clock is connected by an output to the third input of the local control unit, with the first input of each local control unit The heat input is the input of the supply line, and the first output is the output of the return line, the second input of each local heat control unit is the input of the control algorithm task unit with the real-time clock, and the second output is the second output of the local control unit.