Способ автоматического управления системой теплоснабжения тепличного комбината и устройство для его осуществления

(5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР САН ОБРЕТЕНИ КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 00/158891, Бюл, 3 Ф 23ноградский сельск яйственный урвич 44.8(088.8)рское свидетельство91, кл, А 01 6 9/24 СР4 О 19/10(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ТЕПЛИЧНОГО КОМБИНАТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к теплоснабжению различных народно-хозяйственных объектов, в частности теплиц тепличного комбината. Способ автоматического управления системой теплоснабжения тепличного комбината включает определение1657116 5 10 20 25 30 разности между перепадом давления теплоносителя в подающем 2 и отводящем 3 магистральных трубопроводах и расходом теплоносителя в них, когда исполнительные элементы узлов регулирования, в частности плунжеры всех клапанов в теплицах 5 тепличного комбината, находятся в среднем положении, а в случае нарушения этого соотношения - корректировку температуры теплоносИтеля, идущего на теплоснабжение теплиц 5. Регуляторы 12 корректируют мощность систем теплопотребления 4 теплиц 5, поскольку иэ-за нестационарности теплиц 5 как объектов управления регулятор 9 не может точно скомпенсировать действия метеофэкторов. В результате работы регуляторов 12 плунжеры клапанов 6 и 7 перемещаются в соответствующую сторону, При этом изменяется расход теплоносителя в . подающем 2 и отводящем 3 магистральных Изобретение относится к сельскому хозяйству и строительству, к области теплоснабжения различных объектов, в частности теплиц тепличного комбината,Целью изобретения является оптимизация температурного режима теплиц тепличного комбината.На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - графическая зависимость величины выходного сигнала блока вычитания от значения гидравлического сопротивления тепловой сети и потребителей (теплиц тепличного комбината); на фиг, 3 - схема соединений элементов и блоков устройства.Способ автоматического управления системой теплоснабжения тепличного комбината предусматривает определение величины разностноео сигнала между перепадом давления воды в подающем и отводящем магистральных трубопроводах и расходом теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе, когда узлы регулирования, например плунжеры всех регулирующих клапанов, в теплицах тепличного комбината находятся в среднем положении, При увеличении (уменьшении) температуры воздуха в теплицах комбината против заданных значений с помощью регуляторов температуры воздуха в теплицах будет уменьшаться (увеличиваться) расход теплоносителя. Следовательно, при определенном перепаде давления теплоносителя между подающим и отводящим магистральными трубопроводами расход теплоноситетрубопроводах, а значит, и величина сигна-" ла датчика 15 расхода, Нарушение соотношения между сигналами от датчиков перепада давления 14 и расхода 15 вызывает появление сигнала на выходе блока вычитания 16. Фильтр 17 выделяет из этого сигнала инфронизкочастотную составляющую и подает этот сигнал, на вход регулятора 9, который осуществляет управление изменением температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе 2. В результате начинает изменяться температура воздуха в теплицах 5, и регуляторы 12,компенсируя эти изменения, перемещают плунжеры клапанов 6,7 в сторону среднего положения, а следовательно, возвращают их к исходному состоянию при новом значении температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе 2. 2 с,п.ф-лы, 3 ил. ля в них косвенно будет характеризовать степень открытия плунжеров регулирующих клапанов систем теплопотребления объектов, которая характеризует требуемую из условий теплопотерь теплиц тепловую мощность их систем теплопотребления, Таким образом, тенденция к увеличению (уменьшению) расхода теплоносителя в магистральных трубопроводах против расхода при среднем положении плунжеров регулирующих клапанов и при заданном перепаде давления между подающим и отводящим магистральными трубопроводами говорит о необходимости заранее увеличить (уменьшить) температуру теплофикационной воды в подающем магистральном трубопроводе. Это не только не позволит плунжерэм регулирующих клапанов систем теплопотребления объектов выйти за диапазон рабочего хода, но и вернет их в среднее положение. Для исключения резонансных явлений в теплоснабжении скорость корректировки этой температуры следует ограничить, исходя из динамических характеристик систем обогрева теплиц тепличного комбината и магистральных трубопроводов,Таким образом, температура теплофикационной воды изменяется не только в зависимости от изменений метеофакторов, но корректируется и в зависимости от величи-. ны разности расхода теплоносителя в магистральных трубопроводах и перепада давления воды между магистральными трубопроводами, которое косвенно характеризует действительное значение теплопотерь5 10 15 25 30 35 40 45 теплиц(указанное соотношение и является сигналом обратной связи). При этом плунжеры регулирующих клапанов всегда будут находиться в пределах середины диапазона рабочего хода, что позволяет качественно функционировать регуляторам температуры воздуха в теплицах, а следовательно, оптимизировать температурный режим теплиц тепличного комбината.Устройство автоматического управления системой теплоснабжения тепличного комбината содержит источник 1 теплоты, сообщенный посредством подающего 2 и отводящего 3 магистральных трубопроводов с системами 4 теплопотребления обьектов, например теплиц 5 тепличного комбината, которые оборудованы узлами регулирования, в частности дросселирующими клапанами 6 или трехходовыми смесительными клапанами 7 с подмешивающими насосами 8, регулятор 9 температуры теплоносителя в подающем 2 магистральном трубопроводе с подключенными к нему выходами датчиков 10 метео- факторов и датчиков 11 температуры теплоносителя в подающем 2 магистральном трубопроводе, при этом выходы регуляторов 12 температуры воздуха в теплицах 5 , подключены к управляющим или входам . дросселирующего или трехходового смеси- тельного клапана, а входы регуляторов 12 связаны с выходами датчиков 13 температуры воздуха в теплицах 5. Причем датчик 14 перепада давления между подающим 2 и отводящим 3 магистральными трубопроводами и датчик 15 расхода, установлен ный на подающем 2 магистральном трубопроводе, подключены к входам блока 16 вычитания, выход которого связан с входом инфраниэкочастотного фильтра 17. э выход по".леднего подключен к входу регулятора 9 температуры теплоносителя в подающем 2 магистральном трубопроводе.Устройство работает следующим образом.Регулятор 9 на основании сигнала,от датчика 10 метеофакторов и сигнала обратной связи от датчика 11 температуры поддерживает определенную температуру теплоносителя в подающем 2 магистральном трубопроводе. Регуляторы 12, на основе сигналов от датчиков 13 поддерживаютзаданную температуру воздуха в теплицах 5 или путем дросселирования воды в системах 4 теплопотребления с помощью регулирующего клапана 6,или путем изменения температуры воды в системах 4 теплопотребления с помощью трехходового смеси- тельного клапана 7. При изменении метеофакторов регулятор 9 соответствующим образом изменяет температуру теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе 2, а следовательно, температуру теплоносителя в системах 4 теплопотребления теплиц 5, что компенсирует изменение теплопотерь последних, Регуляторы 12 при этЬм корректируют мощность систем 4 теплопотребления теплиц 5, поскольку иэ-эа нестационарности теплиц 5 кэк обьектов управления регулятор 9 не может точно скомпенсировать действия метеофакторов. 8 результате работы регуляторов 12 ллунжеры клапанов 6 и 7 перемещаются в соответ- . ствующую сторону. При этом изменяется расход теплоносителя в магистральных трубопроводах, а значит и величина сигнала датчика 15 расхода, Нарушение соотношения между сигналами от датчиков 14 и 15 вызывает появление сигнала на выходе бло 20 ка 16 вычитания, Фильтр 17 выделяет иэ этого сигнала инфронизкочастотную составляющую (фильтр 17 ограничивает скорость изменения сигнала до уровня,определяемого быстродействием регучяторэ 12) и подает сигнал на вход регулятора 9, который в соответствующую сторону изменяет температуру теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе 2, 8 результате этого начнет изменяться температура воздуха в теплицах 5 тепличного комбината против заданной, и регуляторы 12, компенсируя эти изменения, переместят плунжеры клапанов 6 и 7 в сторону среднего положения, а следовательно, вернут их к исходному состоянию. В результате, исполнительные элементы всех узлов регулирова- ния, в частности плунжеры всех клапанов, вновь окажутся в середине рабочего хна(при новом значении температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе 2), а следовательно, исчезнет сигнал на выходе блока 16 вычитания,Регулирующими(входными) параметрами в устройстве являются перепад давления между магистральными трубопроводами Л Р и расход теплоносителя в них 6, Регулируемым параметром является температура теплоносителя в подающем 2 магистральном трубопроводе б . Эта температура определяется соотношением между Ь Р и 6,исходя из следующего.Выходной сигнал Овых блока 16 вычитания определяется из выражения 55 08 мх = Кр Ь Р - Кяб(1)где Кя - коэффициент усиления датчика 14давления Ь Р;Ка - коэфФициент усиления датчика 15расхода 6.(4) Расход в формуле (1) имеет степень,равную двум, поскольку в качестве датчика15 рвсхбдв подразумевается наиболее часто применяемая камерная диафрагма, перепвд давления нв которой пропорционален 5квадрату расхода, Расход в тепловых сетяхжестко связан с перепадом давлений Ь Р.О = - ЬР,2Якгде Як - гидравлическое сопротивление теплавой сети и потребителей (Яопределяетсяположением исполнительных элементов узлов регулирования, например плунжеровклапанов 6 и 7, поскольку сопротивление. тепловой сети и потребителей постоянно), 15Овых = КрЛР - Ъ - Р, (2)1ЯВ соответствии с изложенным способомтемпература в подающем магистральномтрубопроводе 2 не будет изменяться при 20среднем положении клапанов 6 и 7, В этом"случае гидравлическое сопротивление тепловой сети и потребителеи будет Як,ср, авыходной сигнал блока 16 вычитания будетравен нулю 250 = КрЬРср Кб "ф ср (3)1Як,срОтсюдаК 6 КрЯк.срИ, наконец,Овых = КрЛР(1 -- -,-) .Як(5)Таким образом, из приведенных соотношений можно определить соотношение 35коэффициентов усиления датчиков 14 и 15(Ка/Кр = Як,ср) и подтвердить то обстоятельство, что выходной сигнал блока 16 вычитания определяется положениемисполнительных элементов клапанов 6 и 7 4(Яявляется параметром, косвенно характеризующим положение клапана, фиг. 2),Из последнего выражения определяется зависимость между Ь Р, 6 и ОпО КК ЬР(1 - ) (6) 45где Кт - коэффициент усиления регулятора9.,Этот коэффициент определяется из следующего условия. Изменения расхода теплофикационной воды в результатеизменения положения плунжеров клапанов6 и 7 теплиц 5 должны компенсироватьсятаким изменением температуры, чтобымощность систем теплопотребления теплиц 555 была на прежнем уровне.Мощность, -потребляемая системами,равнаО = С 6 (йт - О,) (6)где С - теплоемкость воды;Оо- температура теплоносителя в отводящем магистральном трубопроводе 3,При изменении расхода мощность ста.нет равнойа - С(О Ьа)( Оп - О.(7)При изменении температуры мощностьстанет равнойОв= С ОЦ Оп+ оп) Оо 1, (8)Иэ изложенного условия Оа = О т,е.(10) (11) (12) Таким образом, с учетом того, что Я,определяется усредненной величиной положений плунжеров клапанов 6 и 7 и можетбыть записано в виде Як =й,.где Ь - усредненное (эквивалентное) положениеклапанов 6 и 7; ф - коэффициент пропорциональности,впкр ЬР(1 фСледовательно, температура воды в подающем магистральном трубопроводе 2 будет определяться положением плунжеравклапанов 6 и 7,Устройство может быть реализовано набазе общепромышленных элементов автоматики.Так, например, в качестве, датчика 10метеофакторов может быть использованкомплект датчиков, состоящий из датчикатемпературы типа ТЕМ, ТЕП, датчика скорости ветра М - 95 - М 2 и датчика естественнойосвещенности - пиранометр Янишевского,в качестве инфранизкочастотного фильтраможно применить электромеханическийфильтр, в качестве регуляторов - регуляторР 25, Р 21, Р 114, РПИБ, в качестве датчика расхода - комплект камерной диафрагмы с дифманометром типа ДМ, ДМИР,"Сапфир"Таким образом, устройство на основесигнала, косвенно характеризующего полажение исполнительных элементов узлов регулирования, например плунжеровклапанов, а следовательно, и усреденненоезначение теплопотерь теплиц тепличногокомбината (сигнал обратной связи), корректирует температуру теплоносителя, идущего на их теплопотребление, и в результатевозвращает плунжеры клапанов в серединурабочего диапазона. Тем самым исключается выход плунжеров текущих параметровположения зв диапазоном рабочего хода, а следовательно, повышается точность регулирования температурного режима теплиц. Кроме того, обеспечивается более точное соответствие между величинами теплоты, 5 отпускаемой источником и теплопотерями теплиц, что позволяет повысить эффективность теплофикации. Формула изобретения 1 О 1, Способ автоматического управления системой теплоснабжения тепличного комбината, включающий измерение значений метеофакторов, температуры и расхода теплоносителя в подающем магистральном 15 трубопроводе и регулирование температуры теплоносителя в подающем магистраль- ном трубопроводе, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью оптимизации температурного режима теплиц тепличного комбината, иэ меряют величину перепада давления между подающим и отводящим магистральными трубопроводами, определяют величину разностного сигнала значений последнего па-. раметра и расхода теплоносителя в 25 подающем магистральном трубопроводе, выделяют низкочастотную составляющую этого сигнала и в зависимости от величины последней и значений сигналов метеофакторов и температура теплоносителя в пода- ЗО ющем магистральном трубопроводе корректируют температуру теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе.2. Устройство для автоматического управления системой теплоноснабжения тепличного комбината, включающее источник тейлоты,сообщенный посредством подающего и отводящего магистральных трубопроводов с системами теплопотребления теплиц тепличного комбината, датчик метеофакторов, регулятор температуры теплоносителя с датчиком температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе, инфраниэкочастотный фильтр, подключенный к первому входу регулятора температуры теплоносителя, и датчик расхода, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью оптимизации температурного режима теплиц тепличного комбината, оно снабжено блоком вычитания и датчиком пе-. репада давления между подающим и отводящим магистральными трубопроводами, выходом подключенным к первому входу блока вычитания, второй вход которого связан с выходом датчика расхода, при этом выход блока вычитания. соединен через инфраниэкочастотный фильтр с вторым входом регулятора температуры теплоносителя.1651116 Составитель Л,ПантелееваРедактор Л.Гратилло Техред М.Моргентал Корректор Н,Король ат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 йко тель оизводственн Закаэ 1670 Тираж 385 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5