Способ регулирования температурного режима теплицы и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и строительству и может быть использовано для управления температурным режимом многопролетной промышленной теплицы при ее теплоснабжении от котельной . Цель изобретения - повышение точности регулирования температуры воздуха в теплице. При изменении метеофакторов регулятор 6 температуры теплоносителя изменяет температуру теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе 2 для компенсации влияния этих метеофакторов на температурный режим теплицы 5. Через время, определяемое динамическими характеристиками теплицы 5, 0 результате изменения метеофакторов начинает изменяться температура воздуха в теплице 5. Это вызывает вступление в работу регулятора 12 температуры воздуха Но поскольку температура теплоносителя перед узлом смешения, состоящим из клапана 9 и насоса 10, а следовательно, и в системе 4 обогрева теплицы 5 уже на определенную величину изменилась, нет необходимости на эту величину изменять ее еще и с помощью узла смешения посредством регулятора температуры воздуха Поэтому отключают цепь управления регулятора 12 от соответствующих входов исполнительного механизма 11. При этом отключаются те цепи, которые управляют движением механизма 11 в сторону , обеспечивающую изменение температуры теплоносителя за узлом смешения синхронно с изменением температуры теплоносителя перед узлом смешения. Время отключения механизма 11 равно времени, за которое он изменит температуру теплоносителя воды за узлом смешения на величину изменения температуры теплоносителя перед узлом смешения. 2 с.п. флы, 1 ил. (Л С о 00 GJ СЛ Оч ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕ1

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ. И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

IQq

1 (21) 4752719/15 (22) 25.10,89 (46) 15.10.91. Бюл. ¹ 38 (71) Цел и но градский сел ьскохозяйствен н ый институт (72) Л. И. Гурвич (53) 631.344.8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1576791, кл. А 01 G9/24,,F 24 0 19/10, 1988 (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ТЕПЛИЦЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к сельскому хозяйству и строительству и может быть использовано для управления температурным режимом многопролетной промышленной теплицы при ее теплоснабжении от котельной. Цель изобретения — повышение точности регулирования температуры воздуха в теплице. При изменении метеофакторов регулятор 6 температуры теплоносителя изменяет температуру теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе 2 для компенсации влияния этих метеофакторов на температурный режим теплицы 5, Через время, определяемое динамическиИзобретение относится к сельскому хозяйству и строительству, к теплоснабжению различных народно-хозяйственных объектов, в частности теплиц тепличного комбината.

Цель изобретения — повышение точности регулирования температуры воздуха в теплице.

„„50 „„1683562 А1 сч)5 А 01 G 9/24, 1- 24 Р 19/10 ми характеристиками теплицы 5, в результате изменения метеофакторов начинает изменяться температура воздуха в теплице 5.

Это вызывает вступление в работу регулятора 12 температуры воздуха. Но поскольку температура теплоносителя перед узлом смешения, состоящим иэ клапана 9 и насоса

10, а следовательно, и в системе 4 обогрева теплицы 5 уже на определенную величину изменилась, нет необходимости на эту величину изменять ее еще и с помощью узла смешения посредством регулятора 12 тем- пературы воздуха. Поэтому отключают цепь управления регулятора 12 от соответствующих входов исполнительного механизма 11.

При этом отключаются те цепи. которые управляют движением механизма 11 в сторону, обеспечивающую изменение температуры теплоносителя за узлом смешения синхронно с изменением температуры теплоносителя перед узлом смешения. Время отключения механизма 11 равно времени, за которое он изменит температуру теглоносителя воды за узлом смешения на величину изменения температуры теплоносителя перед узлом смешения. 2 с.п. флы, 1 ил.

На чертеже представлена схема устройства для регулирования температурного режима теплицы.

Способ регулирования температурного режима теплицы предусматривает, что температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе перед узлом смешения вызывают отключение исполнительного механизма регулятора темпера16835<2 туры воздуха в теплице при условии, что он изменяет температуру теплоносителя за узлом смещения в ту же сторону, что и изменение температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе тепловой сети, причем время отключения исполнительного механизма регулятора температуры воздуха пропорционально величине изменения температуры теплоносителя в магистральном трубопроводе тепловой сети и равно времени, за которое исполнительный механизм регулятора температуры воздуха изменяет температуру теплоносителя за .узлом смешения на величину, равную изменению температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе.

Способ осуществляется следующим образом.

При неизменных метеофакторах температура теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе постоянна.

Регулятор температуры воздуха в теплице отрабатывает изменения температуры воздуха от каких-либо внутренних возмущений или переводит температуру воздуха с одного уровня температуры на другой, осуществляя технологические переходы, При изменении метеофакторов регулятор температуры изменяет температуру теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе для компенсации влияния этих метеофакторов на температурный режим теплицы. Через время, определяемое динамическими характеристиками теплицы, в результате изменения метеофакторов начинает изменяться температура воздуха в теплицах, Это вызывает вступление в работу регуляторов температуры. Но поскольку температура теплоносителя перед узлом смещения, а следовательно, и эа этим узлом, т.е. в системе обогрева теплицы, уже на определенную величину изменипаса, нет необходимости на эту величину изменять ее еще и посредством узла смешения с помощью регуляторов температуры воздуха. Поэтому отключаются цепи регуляторов температуры воздуха от исполнительных механизмов. При этом отключаются только цепи, управляющие движением исполнительного механизма в сторону, изменяющую температуру теплоносителя за узлом смешения, синхронно с изменением температуры теплоносителя перед узлом смешения. Время отключения исполнительных механизмов определяется из следующего условия. Оно равно времени, за которое исполнительный механизм изменит температуру теплоносителя за узлом смешения на величину изменения темпетемпературы воздуха, вход которого связан с выходом датчика 13 температуры воздуха, 50 а выходы которого "Увеличение сигнала" и

"Уменьшение сигнала" подсоединены к соответствующим входам исполнительного механизма 11, датчик 14 температуры теплоносителя, установленный в подающем магистральном трубопроводе 2 перед узлом; смешения, один вход которого подключен к прямому входу первого вычитающего элемента 15 напрямую, а другой — к инвертируемому входу этого элемента через блок 16 временной задержки, инвертирующее эве10

40 ратуры теплоносителя перед узлом смешения, Например, увеличилась наружная температура. Регулятор температуры теплоносителя уменьшит температуру теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе, например, на 10 С, Через время, определяемое длиной подающего магистрального трубопровода, уменьшится на 10 С и температура теплоносителя перед узлом смешения, а следовательно, и за ним, Начнет увеличиваться и температура воздуха в теплице иэ-за уменьшения теплопотерь вследствие увеличения наружной температуры. Регулятор температуры воздуха будет пытаться поднять плунжер трехходового смесительного клапана с целью уменьшения расхода горячего теплоносителя и увеличения расхода охлажденного в системах обогрева теплиц, т.е. уменьшения температуры теплоносителя за узлом смешения, Но цепь регулятора, управляющая поднятием плунжера трехходового смесительного клапана, разрывается на время, эа которое он изменил бы температуру теплоносителя за узлом смешения на 10 С, т.е. продублировал бы работу регулятора температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе.

Устройство для регулирования температурного режима теплицы содержит источник 1 теплоснабжения, соединенный подающим 2 и отводящим 3 магистральными трубопроводами с системой 4 обогрева теплицы 5, регулятор 6 температуры воды, подсоединенный к источнику 1 теплоснабжения, к входам которого подключены датчик 7 метеофактооов и датчик 8 температуры теплоносителя в подающем 2 магистральном трубопроводе, узел смешения, подключенный между магистральными трубопроводами и системой 4 обогрева теплиц 5, состоящий из трехходового смесительного клапана 9 и подмешивающего насоса 10, исполнительный механизм 11, подключенный к трехходовому смесительному клапану 9, регулятор 12

i Ы135г 2

20

30

55 но 17, вход которого подсоединен к выходу первого вычитающего элемента 15, а выход- к катоду первого вентиля 18 и аноду второго вентиля 19, второй и третий вычитающие элементы 20 и 21, прямые входы которых соединены соответственно с анодом первого и катодом второго вентилей 18 и 19, а их инвертирующие входы соединены соответственно с выходами "Увеличение сигнала" и "Уменьшение сигнала" регулятора 12 температур воздуха в теплице, 5 третий и четвертый вентиля 22 и 23, причем катод третьего и анод четвертого вентилей 22 и 23 подсоединены к выходам соответственно второго и третьего вычитающих элементов

20 и 21, а анод третьего и катод четвертого вентилей 22 и 23 — к выходу сброса интегрирующего звена 17, первый и второй релейные элементы 24 и 25, срабатывающие с выдержкой времени, при отпускании входы которых соединены соответственно с анодом третьего и катодом четвертого вентилей

22 и 23, отключающие блоки 26 и 27, первый из которых установлен между выходом

"Увеличение сигнала" регулятора 12 температуры воздуха и входом "Увеличение сигнала" исполнительного механизма

11, а второй установлен между выходом

"Уменьшение сигнала" регулятора 12 температуры воздуха в теплице и входом

"Уменьшение сигнала" исполнительного механизма 11, причем управляющие входы первого и второго отключающих блоков

26 и 27 подсоединены соответственно к выходам первого и второго репейных элементов 24 и 25, срабатывающих с выдержкой времени при отпускании.

Устройство для регулирования температурного режима теплицы работает следующим образом.

При неизменных метеофакторах сигнал датчика 7 метеофакторов не изменяется, а следовательно, регулятор 6 температуры теплоносителя источника 1 теплоснабжения поддерживает ее в подающем магистральном трубопроводе 2 на заданном уровне, на основании сигнала .обратной связи от датчика 8 температуры. Поскольку температура теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе постоянна, сигнал на выходе первого вычитающего элемента 15 равен нулю. Равно нулю и напряжение на релейных элементах 24 и 25, а следовательно, отключающие блоки 26 и 27 находятся в замкнутом состоянии. Регулятор 12 при этом на основе сигнала от датчика 13 температуры поддерживает температуру воздуха в теплице 5 на заданном уровне путем перемещения плунжера трехходового смесительного клапана 9 с помощью исполнительного механизма 11, компенсируя тем самым внутренние возмущения.

При изменении метеофэкторов сигнал от датчика 7 изменяется, Это вызывает пропорциональное изменение температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе 2. В результате изменения метеофэкторов изменяется и температура воздуха в теплице 5, что определяется на основании изменения сигнала датчика 13, вступает в работу регулятор 12. который с частотой, определяемой величиной отклонения температуры воздуха от заданной, начинает подавать равновеликие импульсы на исполнительный механизм 11, Через время, определяемое длиной подающего магистрального трубопровода 2, изменяется температура теплоносителя и перед узлом смещения, а следовательно, и после трехходового смесительного клапана 9.

С началом изменения температуры теплоносителя перед узлом смешения появляется сигнал на выходе вычитающего элемента 15, поскольку на его прямой вход подается сигнал о текущем значении температуры, э на инвертирующий вход поступает сигнал с предыдущим значением этой температуры. Поступая на вход интегрирующе-о звена 17, этот сигнал интегрируется, а следовательно, выходной сигнал звена 17 будет пропорционален величине изменения температуры, В зависимости от знака этого сигнала, который определяет уменьшается или увеличивается температура теплоносителя, он подается на прямые входы одного из вычитающих элементов 20 или 21. Как только на выходе "Увеличение сигнала" или "Уменьшение сигнала" регулятора 12 появляется импульс на включение исполнительного механизма 11 в сторону, синхронную с изменением температуры теплоносителя перед узлами смешения, в вычитэющих элементах 20 и 21 он сравнивается с выходным сигналом интегрирующего звена 17, В случае, если сигнал от элемента

17 больше, чем сигнал регулятора 12, вентили 22 или 23 пропускают его и включается соответствующий релейный элемент 24 или 25, который на время длины импульса регулятора 12 разрывает с помощью одного из отключающих блоков 26 или 27 цепь управления исполнительного механизма

11. В результате регулятор 12 не дублирует изменение температуры теплоносителя за узлом смешения. поскольку температура уже изменилась в нужную сторону в результате работы регулятора 6. Одновременно выходной сигнал вычитающих элементов 20 или 21 подается на вход сброса интегриру1683562

55 ющего звена 17, который сбрасывает входной сигнал этого звена до величины, равной выходному сигналу элементов 20 или

21, При появлении следующего импульса интегрирующее звено 17 начинает интегрировать с ненулевых начальных условий, тем самым не теряя информации о изменениях температуры теплоносителя.

При увеличении наружной температуры регулятор 6 уменьшит температуру теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе 2, и через время, определяемое длиной данного магистрального трубопровода, уменьшится температура теплоносителя перед узлом смешения и, следовательно, в выходном патрубке трехходового смесительного клапана 9.

В результате увеличения наружной температуры начнет увеличиваться и температура воздуха в теплице 5. Уменьшение температуры теплоносителя перед узлом смешения вызовет появление сигнала на выходе первого вычитающего элемента 15, причем отрицательной полярности, Это определяется тем, что сигнал на выходе блока 16 временной зацержки, а следовательно, на инвертирующем входе первого вычитающего элемента 15 пропорционален предыдущей твмпературе, а на прямом входе элемента

15 сигнал пропорционален текущей темпервтуре теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе 2. Выходной сигнал эЛемента первого вычитающего 15 интегрируется звеном 17, à íà его выходе появляется сигнал, пропорциональный величине, на которую за время интегрирования изменилась температура теплоносителя в подающем 2 магистральном трубопроводе.

Вентиль 19 HP, пропускает этот сигнал, а через вентиль 18 он подается на вход второго вычитающего элемента 20. В результате увеличения температуры воздуха в теплице

5 вступит в работу и регулятор 12, на его выходе "Увеличение сигнала" начнут появляться импульсы, частота которых пропорциональна отклонению температуры воздуха в теплице 5 от заданной. Как только сигнал на прямом входе второго вычитающего элемента 20 станет больше амплитуды импульса регулятора 12, откроется вентиль 22 и сработает релейный элемент

24 с выдержкой времени при отпускании, который подаст сигнал на отключающий блок 26, разрывающий цепь между выходом "Увеличение сигнала" регулятора 12 и входом "Увеличение сигнала" исполнительного механизма 11. Причем выдержка времени релейного элемента 24 равна длине импульса регулятора 12. В результате исполнительный механизм 11 не под5

50 нимет плунжер клапана 9 от этого импульса, а следовательно, не понизит температуру теплоносителя за узлом смешения, поскольку она уже понизилась на величину, равную ее попадению от этого импульса, Одновременно сигнал от вычитающего элемента 20 через вентиль 22 поступает на вход сброса интегрирующего звена 17, который сбрасывает входной сигнал этого звена до величины, равной выходному сигналу элемента 20, с целью исключения потери информации о изменении температуры.

Следовательно, устройство будет

"уничтожать" импульсы регулятора 12, не пропуская их к исполнительному механизму

11 до тех пор, пока не перестанет изменяться температура теплоносителя перед узлом смешения, т,е, до момента прекращения

"помощи" регулятору 12 регулятором 6.

Для реализации устройства используются штатное оборудование (поз, 8, 6, 11, 9, 10, 13, 12) и дополнительное оборудование.

При этом в качестве датчика 14 используется любой общепромышленный датчик с нормирующим преобразователем (например, датчик температуры ТСП, ТОМ. с нормирующим преобразователем НП вЂ” СЛ1), В качестве блока 16 временной задержки, интегрирующего блока 17, вычитающих блоков 20 и 21, релейных элементов 24 и

25 и отключающих блоков 26 и 27 целесообразно программно реализовать на серийно выпускаемых регулирующих программируемых микропроцессорных приборах "ПРОТАР".

Таким образом, способ регулирования температурного режима теплицы и устройство для его осуществления позволяют согласовать работу регуляторов системы теплоснабжения теплицы, что повышает точность регулирования температуры воздуха в теплице.

cDормула изобретения

1. Способ регулирования температурного режима теплицы, включающий измерение текущих значений температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе, и метеофакторов, в зависимости от которых регулируют температуру теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе, измерение текущей величины температуры воздуха в теплице, формирование соответствующего ей по величине и знаку информационного сигнала с последующим регулированием расходов теплоносителя, подаваемых в систему обогрева теплицы иэ подающего и отводящего магистральных трубопроводов, отличающийся тем, что, с

1603562

10 целью повышения точности регулирования температуры воздуха в теплице, при изменении текущих значений метеофакторов сигнал, соответствующий текущему значению температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе, задерживают, после чего его вычитают из текущего значения этого сигнала, определяют величину и знак данной .разности и в случае превышения последней величины информационного сигнала того же знака осуществляют задержку коррекции расходов теплоносителя, подаваемых в систему обогрева теплицы до момента равенства величин соответствующего информационного и разностного сигналов, 2. Устройство для регулирования температурного режима теплицы, содержащее источник теплоснабжения, сообщенный посредством подающего и отводящего магистральных трубопроводов через узел смешения с системой обогрева теплицы и снабженный регулятором температуры теплоносителя. к входам которого подключены выходы датчика метеофакторов и первого датчика температуры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе, при этом узел смешения включает трехходовой смесительный клапан с исполнительным механизмом и подмешивающий насос, через который первый входной патрубок трехходового смесительного клапана сообщен с отводящим магистральным трубопроводом, причем второй входной патрубок трехходового смесительного клапана подключен к подающему магистральному трубопроводу, а выходной патрубок к подающему патрубку системы обогрева теплицы и импульсный регулятор температуры воздуха, вход которого связан с выходом датчика температуры воздуха. в теплице, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования температуры воздуха в теплице, оно снабжено вторым датчиком температуры тепло5 носителя в подающем магистральном трубопроводе, установленным перед узлом смешения, четырьмя вентилями, двумя отключающими и релейными и тремя вычитающими элементами, блоком временной

10 задержки и интегрирующим звеном, вход которого связан с выходом первого вычитающего элемента, а прямой и инвертирующий входы последнего подключены соответственно к выходам датчика темпера15 туры теплоносителя в подающем магистральном трубопроводе напрямую и через блок временной задержки, при этом выход интегрирующего звена связан с катодом первого и анодом второго вентилей, а вход

20 сброса — с анодом третьего и катодом четвертого вентилей и входами соответственно первого и второго релейных элементов, причем анод первого и катод второго вентилей соединены с прямыми входами соответст25 венно второго и третьего вычитающих элементов, инвертирующие входы которых подключены соответственно к входам "Увеличение сигнала" и "Уменьшение сигнала" импульсного регулятора температуры воз30 духа и обьединены с входами соответственно первого и,второго отключающих элементов, управляющие входы которых связаны с выходами соответственно первого и второго релейных элементов, а выходы

35 — с входами "Увеличение сигнала" и "Уменьшение сигнала" исполнительного механизма трехходового смесительного клапана, при этом выход второго и третьего вычитающих элементов подключены соответст40 вен но к катоду третьего и аноду четвертого вентилей.

1683562

Составитель Л.Пантелеева

Техред М.Моргентал Корректор М.Шароши

Редактор Н.Шитев

Заказ 3447 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101