ВВОД В ЭКСПЛУАТАЦИЮ ПРОТОЧНОЙ СИСТЕМЫ С ПРОЦЕДУРОЙ ВЕРИФИКАЦИИ ПОТОКА
COMMISIONING FLOW SYSTEM WITH FLOW VERIFICATION PROCEDURE

Представленная система относится к проточной системе, содержащей регуляторы потока, дистанционно управляемые в соответствии с настройками, причем ввод в эксплуатацию проточной системы осуществляют путем связывания регуляторов потока, их параметров и настроек с расчетным планом, перед созданием реальной физической проточной системы, при этом после установки запускают процесс верификации потока для обновления настроек и параметров расчетного плана в соответствии с фактически измеренными настройками и параметрами.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
При вводе в эксплуатацию проточной системы, например, системы отопления, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC), системы охлаждения, систем генерации энергии с применением воды, например, при помощи солнечной энергии, параметры системы предпочтительно устанавливают так, чтобы обеспечить ее энергоэффективность. Например, если клапаны проточной системы не работают наилучшим образом в фактических условиях, система не будет эффективно работать и регулироваться, при этом энергия будет теряться.
Задача данного изобретения состоит в том, чтобы предложить способ и соответствующие средства для обеспечения возможности ввода в эксплуатацию эффективно работающей проточной системы.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Эта задача решается посредством внедрения способа ввода в эксплуатацию проточной системы, содержащей регулируемые регуляторы потока (такие как клапаны), выполненные с возможностью регулировки в соответствии с сигналом настройки, полученным от контроллера, обменивающегося данными с регуляторами потока, причем этот способ перед физической установкой проточной системы содержит создание расчетного плана с расчетными параметрами, включающими в себя представление местоположения регуляторов потока в проточной системе, теоретические параметры регуляторов потока и теоретическую расчетную предварительную настройку (теоретические расчетные предварительные настройки) регуляторов потока, связывающие теоретическую предварительную настройку (теоретические предварительные настройки) с ожидаемым расходом (расходами) текучей среды в проточной системе.
Благодаря внедрению такого расчетного плана, во-первых, можно создать теоретическую систему с соответствующими устройствами, например, теплообменниками и такими регуляторами потока, как клапаны, и их предварительными настройками, так что эта система будет выполнена так, что она может эффективно работать, во всяком случае в соответствии с теоретическими расчетами.
Эта система дополнительно может включать в себя процедуру передачи в контроллер расчетных параметров и/или предварительных настроек, являющихся настройкой (настройками) контроллера.
Имея эти предварительные настройки контроллера, которые представляют собой расчетные параметры и предварительные настройки, после установки реальной физической проточной системы эти предварительные настройки могут быть точно настроены путем запуска процесса верификации потока, который содержит этап циркуляции текучей среды с ожидаемым расходом в соответствии с предварительной настройкой (предварительными настройками) расчетных параметров, заданным настройкой генерации потока в проточной системе, измеряют фактический расход, сравнивают его с ожидаемым расходом и обновляют настройку контроллера так, чтобы привести ее в соответствие с фактическим расходом. Таким образом, если реальная физическая проточная система работает не в соответствии с ожидаемыми теоретическими расчетами расчетного плана, настройки контроллера будут изменены, чтобы привести их в соответствие с реальной системой.
Естественный выбор в отношении регуляторов потока заключается в том, что они представляют собой устройства, образованные клапаном, соединенным с приводом, обменивающимся данными с контроллером, передающим настройки в привод, который затем регулирует клапан в соответствии с переданными настройками.
Часто проточная система подает теплопередающую текучую среду в несколько независимых устройств, таких как, например, теплообменники, образуя в подстанции соединение с отопительными кольцами жилых помещений, например, квартир в домах и т.д. Следовательно, такая проточная система может содержать несколько ветвей, каждая из которых проводит поток текучей среды с индивидуальным расходом, определенным подключенным клапаном и приводом, при этом измеренный фактический расход представляет собой общий расход текучей среды для всей проточной системы.
В качестве дополнительной проверки, что устройства, например, регуляторы потока, установлены в проточной системе в их правильных местоположениях, по меньшей мере некоторые из них могут иметь идентификацию, передаваемую в контроллер во время физической установки проточной системы. Эта идентификация связывает устройство с его теоретическими параметрами, при этом контроллер включает в себя процедуру сравнения теоретических параметров устройства с параметрами, ожидаемыми в этом местоположении в соответствии с параметрами расчетного плана, хранимыми в контроллере, и индикации, если они не совпадают. Таким образом, параметры и настройки контроллера и/или расчетный план могут быть соответствующим образом обновлены, или устройство может быть заменено подходящим устройством.
Чтобы выполнить верификацию потока в соответствии с фактической работой отдельных регуляторов потока, процесс верификации содержит этап закрытия некоторых регуляторов потока, оставляя открытым только один регулятор потока или одно подмножество регуляторов потока, циркуляции текучей среды с ожидаемым расходом, заданным настройкой генерации потока, измерения фактического расхода и сравнения его с ожидаемым расходом в соответствии с настройками контроллера, и обновления настроек контроллера, чтобы привести их в соответствие с фактическим расходом.
Чтобы гарантировать, что все регуляторы потока точно настроены, этот этап может быть повторен с различными открытыми регуляторами потока или подмножествами регуляторов потока, тогда как другие регуляторы потока закрыты в течение проведения измерения со всеми регуляторами потока в соответствии с этим этапом
Чтобы гарантировать корректные настройки регулятора потока в некотором диапазоне расхода, в одном из вариантов осуществления расчетный план содержит теоретическую характеристическую кривую (теоретические характеристические кривые) расчетного плана для регуляторов потока, причем процесс верификации потока содержит этапы повторения процедуры для диапазона различных настроек регуляторов потока, чтобы генерировать фактические характеристические кривые, которые затем сравнивают с характеристической кривой (характеристическими кривыми) расчетного плана, хранимыми в контроллере, с заменой в контроллере, когда они отличаются.
Иногда выбирают регуляторы потока, характеристическая кривая регулирования которых линейна сама по себе или в сочетании с другими устройствами, например, при передаче тепла при помощи теплообменников. В этом случае процесс верификации содержит проверку линейности по меньшей мере в пределах заданной неопределенности, и сохранение соответствующих данных.
Поскольку расход зависит от проходного открытия клапанов, в одном из вариантов осуществления изобретения, в котором протокольные предварительные настройки включают в себя параметры, представляющие собой теоретическое соотношение между проходным отверстием (проходными отверстиями) клапана (клапанов) и ожидаемым расходом (ожидаемыми расходами), определенными этим проходным отверстием (этими проходными отверстиями), при осуществлении физической установки проточной системы измеряют проходное отверстие регуляторов потока и передают данные измерений в контроллер, обновляя эти соотношения, чтобы привести их в соответствие с измерениями, если они отличаются.
Этот процесс может происходить в соответствии с такими же этапами и другими описанными вариантами осуществления изобретения.
Чтобы облегчить процесс верификации, процесс могут предварительно сохранить в контроллере, причем после инициирования контроллер автоматически выполняет процесс верификации потока.
Таким образом, при вводе в эксплуатацию проточной системы применяют расчетный план, содержащий теоретические расчетные параметры проточной системы, содержащей регулируемые регуляторы потока, выполненные с возможностью регулировки в соответствии с сигналом настройки, полученным от контроллера, и расчетные параметры, включающие в себя представление местоположения регуляторов потока в проточной системе, теоретические параметры регуляторов потока и теоретическую расчетную предварительную настройку (теоретические расчетные предварительные настройки) регуляторов потока, связывающие теоретическую предварительную настройку (теоретические предварительные настройки) с ожидаемым расходом (расходами) текучей среды в проточной системе.
Таким образом, устанавливают проточную систему в соответствии с расчетным планом, созданным перед установкой проточной системы, при этом система имеет контроллер, причем
проточная система содержит регулируемые регуляторы потока, выполненные с возможностью регулировки в соответствии с сигналом настройки, полученным от контроллера, при этом
расчетный план содержит расчетные параметры, включающие в себя представление местоположения регуляторов потока в проточной системе, теоретические параметры регуляторов потока и теоретическую расчетную предварительную настройку (теоретические расчетные предварительные настройки) регуляторов потока, связывающие теоретическую предварительную настройку (теоретические предварительные настройки) с ожидаемым расходом (расходами) текучей среды в проточной системе, при этом
контроллер содержит данные, переданные из расчетного плана.
В одном из вариантов осуществления по меньшей мере один из регуляторов потока (опционально все регуляторы потока), выполнен в виде управляющего клапана, содержащего элемент клапана, взаимодействующий с дроссельным элементом, причем расстоянием между элементом клапана и дроссельным элементом определяется проходное отверстие клапана, при этом вышеупомянутый датчик выполнен с возможностью измерения положения элемента клапана относительно дроссельного элемента, которое указывает на проходное отверстие клапана.
Поскольку хорошо известно, что часто проточные системы работают более эффективно, если перепады давления могут поддерживаться по существу на постоянном уровне, в одном из вариантов осуществления по меньшей мере один или опционально все управляющие клапаны представляют собой клапаны управления давлением, которые могут осуществлять операцию регулирования перепада давления, опционально в качестве дополнения к клапанам регулирования потока).
Чтобы обеспечить дистанционное регулирование клапанов, с управляющими клапанами соединены дистанционно управляемые приводы, выполненные с возможностью перемещения элементов клапана относительно дроссельного элемента, чтобы регулировать расход текучей среды, проходящей через клапан, и/или установить перепад давления.
В одном из вариантов осуществления изобретения, чтобы приводить в действие клапан в диапазоне различных настроек, например, в процессе верификации потока, контроллер выполнен с возможностью индивидуальной установки управляющих клапанов в полностью закрытое положение, полностью открытое положение или любое положение между ними, имеет средства для управления устройством генерации потока при настройке генерации потока, выполненные с возможностью обеспечения циркуляции текучей среды в проточной системе, и если он дополнительно содержит средства для измерения фактического расхода в проточной системе, то они могут быть использованы в процессе верификации потока, если контроллер содержит средства для сравнения фактического расхода с ожидаемым расходом, соответствующим настройке (настройкам) управляющего клапана (управляющих клапанов).
Чтобы обеспечить достаточно точное измерение фактического расхода, в одном из вариантов осуществления изобретения средства для измерения расхода содержат один или более клапанов, покрывающих диапазон разных значений пропускной способности. Это может быть осуществлено либо при наличии одного клапана с регулируемым значением пропускной способности, либо ряда выбираемых клапанов, имеющих разную пропускную способность, так что соответствующая пропускная способность может быть выбрана для фактического расхода.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет собой проточную систему для подачи теплопередающей текучей среды к нескольким теплообменным устройствам, содержащую контроллер и средства для измерения потока.
Фиг. 2 представляет собой схематичное изображение клапана, имеющего датчик, выполненный с возможностью измерения проходного отверстия клапана. Клапан дополнительно имеет средства регулировки давления.
Фиг. 3 представляет собой схему процедуры применения расчетного плана при вводе в эксплуатацию проточной системы.
Фиг. 4 иллюстрирует этап процесса верификации потока, на котором некоторые клапаны открыты, а некоторые - закрыты.
Фиг. 5 иллюстрирует этап, на котором открыты различные клапаны.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг. 1 иллюстрирует часть проточной системы (1), содержащей устройства (2), такие как теплообменники вроде радиаторов, устройства нагревания пола, опциональные охлаждающие устройства и т.д. В одном из вариантов осуществления устройства (2) представляют собой теплообменники, образующие соединение для теплообмена с местным теплоснабжением и/или контуром охлаждения, например, на подстанции. Проточная система (1) дополнительно содержит регулируемые регуляторы потока (3), ниже называемые клапанами (3), но альтернативно она может содержать другие средства регулирования потока. Клапаны выполнены с возможностью регулировки в соответствии с сигналом настройки, полученным от удаленного контроллера (4). Сигнал настройки может быть передан любым известным способом по радио или по проводам.
Проточная система (1) может дополнительно содержать несколько ветвей (5), каждая из которых проводит поток текучей среды с индивидуальным расходом, определенным присоединенным клапаном (4) и приводом (6).
С проточной системой (1) дополнительно соединено расходомерное устройство (9). В представленном варианте осуществления расходомерное устройство (9) соединено с обратной линией проточной системы (1), измеряя, таким образом, общий фактический расход текучей среды. Расходомерное устройство (9) может быть расположено альтернативно, например, - либо в подающей линии проточной системы (1), либо в каждой из ветвей (5), причем общий фактический расход представляет собой сумму всех расходов в отдельных подпотоках.
В одном из вариантов осуществления расходомерное устройство может содержать клапан бурильной колонны, причем поток получают путем измерения перепада давления по известной пропускной способности клапана. Известно, что клапаны бурильной колонны, например, могут работать неправильно, если потоки достигают нижних диапазонов, поэтому в одном из вариантов осуществления клапан бурильной колонны может представлять собой такой клапан, что пропускную способность могут регулировать вручную или автоматически, чтобы обеспечить точное измерение потока в широком диапазоне. Таким образом, например, если поток достигает нижнего предела по сравнению с уставкой пропускной способности, его могут отрегулировать до более низкой уставки, при которой расход находится в пределах точной работы клапана, и наоборот, если расход увеличивается.
В альтернативном или дополнительном варианте осуществления предлагается конфигурация клапанов, имеющих высокое и низкое значения пропускной способности, причем, чтобы измерить низкий расход с высокой точностью, может быть выбран один подходящий клапан или набор клапанов. Другие измерительные устройства, включают в себя такие устройства, как датчики, работающие на основе давления, оптические датчики, вихревые датчики, магнитные датчики расхода, ультразвуковые, кориолисовы расходомеры и т.д.
На фиг. 2 показан сильно упрощенный вариант осуществления клапана (3), который может использоваться в данной системе. Клапан (3) содержит элемент (11) клапана, взаимодействующий с дроссельным элементом (12) или седлом клапана, причем расстоянием между элементом (11) клапана и дроссельным элементом (12) определяется проходное отверстие клапана. Изображенный на этом чертеже клапан дополнительно содержит датчик (10), выполненный с возможностью измерения положения элемента (11) клапана относительно дроссельного элемента (12), которое указывает на проходное отверстие клапана. На рынке также можно приобрести клапаны (3) других конструкций, в которых отверстие, определяющее фактический расход, может быть детектировано при помощи датчика (10).
Кроме того, в представленном варианте осуществления клапан (3) представляет собой клапан (3) управления давлением, управляющий перепадом давлением при помощи перепада давления на диафрагме или мембране (13), причем противоположные стороны диафрагмы (13) имеют соединение (14а, 14b) по давлению с разными точками проточной системы (1). Тем не менее, также существуют другие конструкции клапанов разности давлений и вообще клапанов, которые с тем же успехом могут использоваться в проточной замене (1) вместо вышерассмотренных клапанов.
С клапаном (3) может быть соединен привод (6), такой как, дистанционно управляемые приводы (6), выполненные с возможностью перемещения элементов (11) клапана относительно дроссельного элемента (12), чтобы регулировать расход текучей среды через клапан и/или установить перепад давления.
Когда устанавливают реальную физическую проточную систему (1) (см. фиг. 2), то в одном из вариантов осуществления сначала подготавливают расчетный план (7). Расчетный план содержит множество параметров проточной системы (1), включающие в себя некоторые или все размеры труб, образующих детали проточной системы (1), предназначенные для передачи текучей среды, теоретические значения клапанов (3), опционально связанные с точным типом клапана (3), например, теоретическую связь настроек или проходных отверстий клапана с соответствующими расходами, их характеристики или характеристические кривые потока, параметры устройств (2), включающие в себя их теоретические параметры потока и характеристики потока, опционально связанные с точным типом и т.д.
Таким образом, расчетный план представляет собой теоретически разработанную проточную систему (1), части которой выбраны в соответствии с расчетом, который может быть связан с минимизацией расхода энергии системой, так что в каждой позиции выбирают эффективные устройства (1) и (3) в соответствии с ожидаемыми условиями. При этом могут выбрать клапан (3), имеющий наилучший рабочий диапазон при ожидаемых преобладающих расходах и/или перепадах давления, которые предполагают подавать.
Таким образом, расчетный план (7) содержит теоретические расчетные параметры проточной системы (1), включающие в себя представление местоположения устройств (2) и/или клапанов (3) в проточной системе (1), связывающие теоретическую предварительную настройку (теоретические предварительные настройки) с ожидаемым расходом (расходами) текучей среды в проточной системе (1).
В одном из вариантов осуществления по меньшей мере некоторые из устройств (2) и регуляторов потока или клапанов (3) имеют идентификацию (8) (см. фиг. 3), передаваемую в контроллер (4) во время физической установки проточной системы (1). Идентификация (8) связывает устройства (2) и (3) с их теоретическими параметрами, например, в случае клапанов (3) это может быть взаимосвязь между данной настройкой клапана, определенной контроллером (4), и соответствующим расходом через клапан (3) в соответствии с этой настройкой, и/или заданное соотношение между проходным отверстием клапана и соответствующим расходом и/или настройкой клапана.
Фиг. 3 иллюстрирует часть реальной физической проточной системы (1, 5), контроллер (4), содержащий расчетный план (7) и регистрируемую идентификацию (8), причем данные передаются в контроллер (4).
Эта идентификация, например, может содержать штриховой код, связанный с клапаном (3) и/или приводом (6) или их упаковками, причем этот код сканируют (сначала его могут снять), и соответствующие данные для данной позиции передают в контроллер. Контроллер (4) содержит процедуру сравнения теоретических параметров устройства (2) и/или клапана (3), сохраненных в памяти для этого компонента, имеющего точную идентификацию (код), с параметрами, ожидаемыми в этой позиции в соответствии с параметрами расчетного плана (7), хранимыми в контроллере (4), и индикации возможного несоответствия. Альтернативно идентификация может представлять собой электронную метку и т.д.
Расчетный план (7) может быть создан отдельно для контроллера (4), или в него могут быть переданы данные с началом установки реальной физической проточной системы (1). В дополнение к электронной версии он может включать в себя физическое представление на бумаге схемы проточной системы (1), а в одном из вариантов осуществления идентификации (8) удаляют с упаковки, клапана (3) и/или устройства (2), когда устанавливают точно эти компоненты, и прикрепляют их к схеме в соответствующих позициях. Если параметры, настройки и т.д. хранят в контроллере (4), то их называют настройкой (настройками) или параметрами контроллера.
После того, как в одном из вариантов осуществления все компоненты проточной системы (1) физически установлены, проточную систему (1) подвергают процессу верификации потока. Этот процесс может представлять собой несколько сохраненных этапов процесса, хранящегося в контроллере (4), который после инициирования (например, лицом, устанавливающим проточную систему (1)) выполняется автоматически.
Первый этап процесса верификации потока для контроллера (4) содержит выдачу команды в устройство генерации потока для генерации потока текучей среды с ожидаемым расходом в соответствии с предварительной настройкой (предварительными настройками) расчетных параметров, заданным настройкой генерации потока в проточной системе (1), для измерения фактического расхода при помощи расходомера (9), сравнения его с ожидаемым расходом и обновления настроек контроллера, чтобы привести их в соответствие с фактическим расходом.
Первый этап может включать в себя несколько подэтапов, причем на первом подэтапе открыт только один из клапанов (3а) (или подмножество клапанов (3а)), в то время как остальные клапаны (3) закрыты (см. фиг. 4), причем измеренный таким образом общий фактический расход будет соответствовать расходу через этот клапан (3) (это подмножество клапанов (3)), таким образом, эту настройку клапана (настройки клапанов) обновляют, чтобы привести ее (их) в соответствие с фактическим расходом.
В таком случае следующие подэтапы могут заключаться в осуществлении этого же подэтапа в отношении других клапанов (3) (см. фиг. 5), пока подэтапы не будут осуществлены в отношении всех клапанов (1). Таким образом, теоретические расчетные настройки, передаваемые в контроллер (4), будут проверены и обновлены в качестве настроек контроллера, чтобы привести их в соответствие с фактической физической проточной системой (1).
Таким образом, контроллер (4) содержит средства обработки для сравнения фактического расхода с ожидаемым расходом в соответствии с настройкой (настройками) управляющего клапана (управляющих клапанов) (3), для инициации и управления всеми этапами процесса верификации. Он дополнительно содержит средства для хранения всех данных (например, измеренных), параметров и настроек.
Контроллер (4) дополнительно может иметь соединение с устройством генерации потока для передачи данных в средства генерации потока, выполненные с возможностью регулировать генерированный расход.
Контроллер (4) дополнительно может иметь соединение с клапанами (3) для передачи в них данных, чтобы каждый из клапанов (3) был установлен в области положений - от закрытого положения до полностью закрытого положения.
В одном из вариантов осуществления расчетный план (7) содержит теоретическую характеристическую кривую (теоретические характеристические кривые) для клапанов (1), при этом процесс верификации потока содержит этапы повторения процедуры для диапазона различных настроек клапанов (1), чтобы создать фактические характеристические кривые, которые затем сравнивают с характеристической кривой (кривыми) расчетного плана, хранимыми в контроллере (4), и, если характеристические кривые отличаются, их заменяют в контроллере (4).
Иногда клапаны (3) выбирают так, чтобы при взаимодействии с устройством (2), таким как теплообменник, суммарный поток двух (или большего числа) устройств изменялся в соответствии с по существу линейной характеристической кривой регулирования потока.
В одном из вариантов осуществления процесс верификации, в общем, содержит этап верификации того, что регулирование потока (потоков) по меньшей мере в значительной степени происходит в соответствии со специальной характеристической кривой, например, линейной характеристической кривой.
В одном из вариантов осуществления процесс верификации дополнительно содержит осуществление этапов в соответствии с вышеописанными вариантами осуществления изобретения для множества разных ожидаемых общих расходов. Он также может включать осуществление этапов в диапазоне давлений, генерирующих поток, и/или для нескольких разных уровней давления.
В одном из вариантов осуществления изобретения процесс верификации содержит этап верификации и обновления соотношений между расчетным ожидаемым проходным отверстием клапана и фактическими потоками так же, как в вышерассмотренных вариантах, причем расчетные предварительные настройки включают в себя параметры, представляющие собой теоретическое соотношение между проходным отверстием (проходными отверстиями) клапана (клапанов) (3) и ожидаемым расходом (ожидаемыми расходами), определенным этим проходным отверстием (этими проходными отверстиями), причем при осуществлении физической установки проточной системы (1) проходное отверстие измеряют при помощи датчиков (10) клапанов (3) и передают данные измерений в контроллер (4), обновляя эти соотношения, чтобы привести их в соответствие с измерениями, если они отличаются.