СТАНЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ КОНТУРОМ ЭЛЕКТРООБОГРЕВА

СТАНЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ КОНТУРОМ ЭЛЕКТРООБОГРЕВА.
Нолезная модель относится к электротехнике и может быть использована в различных отраслях нромышленности и народного хозяйства для поддержания необходимого теплового режима нагреваемых объектов. Заявляемая полезная модель найдет применение:
- на электростанциях, где системы трубопроводов и оборудование требуют защиты от замерзания, поддержания их температуры выше точки росы и предотвращения коррозии;
-в химической промышленности для защиты от замерзания и для поддержания высокой температуры в сети труб, содержащих кислоты, щелочи и другие жидкости в различных концентрациях;
-в фармакологической и косметической промышленности для создания заданной температуры при транспортировке масел, жира, паст и другого сырья, используемого для приготовления кремов и мазей;
-в пищевой и обрабатывающей промышленности для сохранения определенной температуры жиров в растворе шоколада, глюкозы, сахара;
-на нефтехимических предприятиях для поддержания заданной температуры при хранении, транспортировке и обработке нефтепродуктов (нефть, мазут, бензин, битум и т.п.);
на трубопроводах нефти и природного газа, осуществляющих транспортировку этих материалов при низких температурах;
-в нефтяной промышленности для оборудования нефтегазодобывающих скважин, требующего ноддержания в них заданного теплового режима, предотвращения образования и ликвидации парафиновых пробок;
-в бытовых и производственных помещениях для нагревания различных приборов и щкафов, а также полов, пандусов, лестничных площадок, стен, поверхностей крыщ, водосточных желобов и нисходящих труб с целью предотвращения их оледенения и повреждения снегом.
Известны системы управления нагревом различных объектов, включающие автоматизированные регуляторы и специализированные микроЭВМ.
см., например, п. РФ № 2029069, заявл. 20.02.1995г., МПК Е21В 37/00; п. РФ № 2114982, заявл. 21.01.1997г., МПК Е21В 37/00;. П. РФ № 2158819, заявл. 14.11.1997г., МПК Е21В 37/00; п. РФ .№ 2167008, заявл. 17.12.1999г., МПК В08В 9/027; св. РФ № 22579, заявл. 27.08.2001г., МПК НОШ 7/08.
Недостатки известных устройств следующие:
-ограниченные возможности регулирования режима нагрева, вызывающие местные перегревы или недогревы объектов;
-некорректные режимы включения и выключения, не обеспечивающие стабильность работы нагревательных устройств в течение длительного времени;
-отсутствие контроля изоляции греющего кабеля;
-тепловые потери в окружающую среду и т.д.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой полезной модели является система управления нагревом, включающая автоматический выключатель (АВ), коммутатор электрообогрева (КЭ), микроконтроллер (МК), модуль управления и контроля (МУК), измеритель тока (ИТ), а также датчики температуры (ДТ). Причем, в качестве КЭ она
содержит магнитный пускатель, тепловое реле и диодный мост, в качестве ИТ амперметр и вольтметр, а МУК состоит из блока контактов, регуляторов временного и температурного режимов и пр.
см. п. РФ № 2166615, заявл. 11.10.1999г., опубл. 10.05.2001г., МПКЕ21В 37/00, 36/04.
Недостатки прототипа заключаются в:
-отсутствии контроля изоляции греющего кабеля;
-аппаратурном программном отключении управления электрообогревом при возникновении нештатных ситуаций, например, при нарушении изоляции;
отсутствии документирования, архивации и диспетчеризации электрообогрева;
-невозможности контроля повышения тока выше допустимого, приводящего к повреждению изоляции.
Задачей настояшей полезной модели является расширение номенклатуры обогреваемых объектов с обеспечением контрольно-регулирующих функций в широком диапазоне (контроль изоляции и величины тока; документирование, архивация и диспетчеризация параметров электрообогрева).
Поставленная задача решается тем, что известная станция управления контуром электрообогрева (система управления нагревом), включающая автоматический выключатель (АВ), коммутатор электрообогрева (КЭ), микроконтроллер (МК), модуль управления и контроля (МУК), измеритель тока (ИТ), а также датчики температуры (ДТ) СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ дополнительно снабжена независимым расцепителем (HP) и датчиками предельной температуры (ДПТ), соединенными между собой последовательно, число которых более трех; в качестве КЭ она содержит пару бесконтактных
симисторов (С); в качестве ИТ - трансформаторы (Т); причем, количество ДТ от одного до девяти, а МУК состоит из схемы управления С (СУС), мегомметра (М), схемы контроля величины тока (СКВТ), схемы управления HP (СУНР) по нештатным ситуациям и схемы контроля ДПТ (СК ДПТ).
Для повышения надежности и достижения безопасности работы структура заявляемой станции имеет в своем составе два независимых друг от друга контура контроля состояния греющего кабеля - аппаратный и программный. При этом контролируются параметры: сопротивление изоляции и температура кабеля. В цепи управления током в греюшем кабеле задействованы последовательно два независимых друг от друга ключа:
-электромеханический автоматический выключатель;
-электронный выключатель (симистор).
Предлагаемая станция управления контуром электрообогрева может быть использована в различных отраслях промышленности и народного хозяйства. Применение в ней микроконтроллера (МК) с возможностью его перепрограммирования под конкретные задачи, модуля управления и контроля (МУК), использования в качестве коммутатора электрообогрева (КЭ) симисторов (С) обеспечивает бесконтактное управление процессом электрообогрева. Наличие датчиков температуры (ДТ) в количестве от одного до девяти позволяет поддерживать заданную температуру объекта, обеспечивая энергосбережение, а применение датчиков предельной температуры (ДПТ) через схему контроля (СК ДПТ) предотвращает перегрев греющего кабеля, при этом, наличие мегомметра (М) обеспечивает непрерывный контроль изоляции греющего кабеля.
(P
Анализ известных технических решений позволяет сделать вывод о том, что заявляемая нолезная модель не известна из уровня исследуемой техники, что свидетельствует о ее соответствии критерию «новизна.
Возможность изготовления предлагаемой «Станции управления контуром электрообогрева на отечественных предприятиях приборостроения из доступных отечественных или импортных комплектующих изделий позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «промышленная применимость.
На фиг. представлена структурная схема заявляемой станции управления контуром электрообогрева.
Обозначения на фигуре:
1- автоматический выключатель (АВ)
2- коммутатор электрообогрева (КЭ) - симисторы (С)
3- микроконтроллер (МК)
4- модуль управления и контроля (МУК)
5- измеритель тока (ИТ) - трансформаторы (Т)
6- датчики температуры (ДТ)
7- независимый расцепитель (HP)
8- датчики контроля предельной температуры (ДПТ)
9- схема управления HP (СУНР)
10- мегомметр (М)
11- схема контроля величины тока (СКВТ)
12- схема управления С (СУС)
13- схема контроля ДНТ (СК ДНТ)
в состав заявляемой станции управления контуром электрообогрева входят: автоматический выключатель АВ (1) с независимым расценителем HP (7), коммутатор электрообогрева КЭ в виде двух силовых симисторов (2), измерители тока ИТ - три трансформатора Т (5), контроллер электрообогрева, включающий в себя микроконтроллер МК (3) и модуль управления и контроля МУК (4), цифровые датчики температуры ДТ (6) DALLASDSI820, количество которых от одного до девяти.
МК (3) состоит из:
-процессора 89С52;
-аналого-цифрового преобразователя (АЦП);
-энергонезависимого запоминающего устройства емкостью
-энергонезависимого таймера, работающего в реальном времени;
-четырехразрядного индикатора;
-четырех кнопок управления;
-устройства связи с ДТ DS1820;
-устройства связи, работающего на линию RS485 или модема.
Станция снабжена также датчиками контроля предельной температуры ДПТ (8), соединенными между собой последовательно, число которых более трех. ДПТ (8) устанавливаются на греющем кабеле (14).
Модуль управления и контроля МУК (4) состоит из схемы управления HP СУНР (9), мегомметра М (10), схемы контроля величины тока СКВТ (11), схемы управления С - СУ С (12) по нещтатным ситуациям и схемы контроля ДНТ - СК ДПТ (13). 6
При установке датчиков температуры (ДТ) во взрывоопасной зоне на линию связи с ними устанавливаются искробезопасные барьеры - барьеры искрозащиты -БИ(15).
Принцип работы «Станции управления контуром электрообогрева основан на поддержании конкретной температуры объекта, например, греющего кабеля, посредством коммутации и ограничения на заданном уровне тока в контуре электрообогрева.
Заявляемая станция может быть подключена к трехфазной или однофазной сети. При подключении к однофазной сети действуют один симистор (С) - 2 и один трансформатор (Т) - 5.
Режим работы определяется набором параметров, которые могут быть выведены на индикацию. Изменение параметров осуществляется при помощи четырех кнопок на лицевой панели МК (3). К основным параметрам относятся:
-«Температура регулирования
-«Предельная температура
-«Температура замерзания
-«Ограничение тока
-«Предельный ток.
В зависимости от параметров «Ограничение тока и «Температура регулирования МК (3) выдает команду в СУС (12) МУКа (4) на включение С (2). Длительностью команды включения в цикле управления определяется величина среднего тока в силовой цепи (щиротно-импульсное регулирование). В «Станции управления контуром электрообогрева предусмотрены следующие виды контроля:
1.контроль состояния нзоляции в сети с изолированной нейтралью с
номощью М (10) или контроль тока утечки в сети с глухо заземленной нейтралью, нри этом на выходе устанавливается устройство защитного отключения (УЗО).
2.контроль нревышения температуры на поверхности греющих кабелей:
-программный контроль по ДТ (6);
-схемный контроль по ДПТ (8) с помощью СК ДПТ (13).
3.контроль превышения тока в контуре выше допустимого:
-схемный и программный контроль по ИТ (5) с помощью СКВТ (11) и АЦП МК(3);
-схемный контроль по тепловым и электромагнитным расщепителям АВ (1). В случае превышения значения параметров по пп. 1, 2, 3 выше заданных
срабатывают схемы контроля, блокируется СУ С (12) и формируется сигнал «Авария, который поступает на HP (7) и отключает АВ (1). Сигнал «Авария также поступает в МК (3), при этом на индикации отображается тип аварии и раздается звуковой сигнал.
МК (3), осуществляющий управление электрообогревом, ведет непрерывное документирование температуры, токов, других параметров контура электрообогрева и всех аварийных ситуаций.
МК (3) имеет возможность выхода на верхний уровень через последовательную кодовую линию связи PS485 или через модем.
Как видно из описания конструкции и работы использование заявляемой «Станции управления контуром электрообогрева по сравнению с известной «Системой управления нагревом см. п. РФ № 2166615, заявл. 11.10.1999г.,
опубл. 10.05.2001г., МПК Е21В 37/00, 36/04, взятой за прототип, обеспечивает следующие технические и общественно-полезные преимущества:
-увеличение диапазона контрольно-регулирующих функций (контроль изоляции и величины тока; документирование, архивация и диспетчеризация параметров электрообогрева);
-расширение номенклатуры электрообогреваемых объектов.
5 i///f(X