СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО СЕЛЕКТИВНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОПОТРЕБЛЕНИЯ
SYSTEM OF AUTOMATIC SELECTIVE CONTROL OF HEAT CONSUMPTION

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.
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.
Недостатком указанной системы является возможность только диспетчерского контроля и невозможность осуществления автоматического регулирования теплопотребления.
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).
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.
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.
Недостатком данного устройств является возможность нежелательного локального увеличения давления теплоносителя в гидравлической системе теплоснабжения при одновременной и несогласованной работе нескольких устройств автоматического регулирования теплопотребления.
Технический результат настоящего изобретения заключается в обеспечении оперативной диагностики, регулирования и управления процессом теплопотребления.
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.
На фиг.1 приведена блок-схема системы автоматического селективного регулирования теплопотребления.
На фиг.2 приведена блок-схема локального блока регулирования теплопотребления.
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.
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.
Система работает следующим образом.
Теплоноситель от теплопроизводящего блока 3 через подающие магистрали 5 и локальные блоки регулирования теплопотребления 4 поступает потребителям тепла 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.
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.
Центральный блок управления 1 на основе информации, получаемой от локальных блоков управления 8, осуществляет технический контроль и диагностику процесса теплопотребления каждого потребителя тепла 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.
Таким образом, система позволяет с высокой точностью и надежностью контролировать и регулировать процесс теплопотребления с минимальным изменением существующих схем теплоснабжения.