Регулятор расхода тепла в тепловой сети

 

Использование: автоматическое регулирование расхода тепла в тепловых сетях. Сущность изобретения: регулятор расхода тепла 11 содержит статический преобразователь мощности 13, который через трансформатор напряжений 14 и трансформатор тока 15 подключен к тепловой сети электродвигателя привода насоса. Регулятор содержит узел компенсации потерь в электродвигателе привода насоса 16, напряжение с которого подается на узел деления 17 - давления, развиваемого насосом, на мощность, действующую на валу насоса. Он также содержит датчики 18 и 19 на выкиде и приеме насоса, которые связаны с узлом вычитания 20, регулятор напряжения

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s F 24 0 19/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ бкВ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4884341/06 (22) 22.11.90 (46) 15.04.93. Бюл ЛФ 14 (71) Самарский инженерно-строительный институт им.А.И.Микояна (72) В.О. Кричке (56) Скрицкий Я.Г, Основы автоматики и автоматизации систем теплогазоснабжения и вентиляции. М., 1968, с.179 — 180, Автоматика и автоматизация систем теплогазоснабхсения и вентиляции. Под ред.В.Н,Богословского, M. Стройиздат, 1986, с.398-401. (54) РЕГУЛЯТОР РАСХОДА ТЕПЛА В ТЕПЛОВОЙ СЕТИ

„„533„„ 1809253 Al (57) Использование: автоматическое регулирование расхода тепла в тепловых сетях.

Сущность изобретения: регулятор расхода тепла 11 содержит статический преобразователь мощности 13; который через трансформатор напряжений 14 и трансформатор тока 15 подключен к тепловой сети электродвигателя привода насоса, Регулятор содержит узел компенсации потерь в электродвигателе привода насоса 16, напряжение с которого подается на узел деле. ния 17 — давления, развиваемого насосом, на мощность, действующую на валу насоса.

Он также содержит датчики 18 и 19 на выкиде и приеме насоса, которые связаны с узия 20, регулятор напряжения

1809253

10

20

40

21, узел вычитания 22, связанный с источником опорного напряжения 23 через масштабный задатчик 24, Кроме того, регулятор содержит узел умножения расхода жидкости на разность температур 25, усилитель измерения разности температур 26, который связан с измерительной мостовой схемой 27. Также регулятор содержит термометры сопротивления 28 и 29 на подаИзобретение относится к теплоснабжению городов и поселков и может быть использовано для автоматического регулирования расхода тепла в тепловых сетях, содержащих центробежные электронасосы.

Цель изобретения — повышение точности в регулировании расхода тепла, надежность и простота устройства для регулирования.

Регулятор расхода тепла содержит статический преобразователь мощности, измерительный трансформатор напряжения, измерительный трансформатор тока, узел компенсации потерь в электродвигателе, узел деления давления на мощность, датчик давления на выкиде насоса, датчик давления на приеме насоса, узел вычитания давлений, регулятор напряжений, узел вы. читания напряжения, термометр сопротивления на подающем трубопроводе, термометр сопротивления на обратном трубопроводе, мостовую схему измерения разности температур, узел питания мостовой схемы измерения, усилитель схемы измерения разности температур, задатчик расхода тепла, в зависимости от наружной температуры, регулятор задатчика расхода тепла, узел сравнения, усилитель выходной, ключ, исполнительный механизм, источник питания мостовой схемы измерения разности температур; блок управления, причем обмотка напряжения преобразователя мощности подключена к обмотке напряжения измерительного трансформатора напряжения, а токовая обмотка к измерительному трансформатору тока, выход статического преобразователя мощности подан на вход узла компенсации потерь в электродвигателе, а выход с узла компенсации потерь подан на один из входов узла деления давления на мощность, выход датчика давления на выкиде насоса и выход датчика на приеме насоса поданы на ющем и обратном трубопроводах, источник питания мостовой схемы измерения 30, задатчик расхода 33, связанный с регулятором задатчика расхода тепла 31. Узел сравнения

32 связан с выходным усилителем 34 и далее с ключом 34, который управляет исполнительным механизмом 36 на закрытие или открытие регулирующего клапана 37 теплоносителя в теплообменнике 38. 5 ил. входы узла вычитания давлений, а выход узла вычитания давлений подан на второй вход узла деления давления на мощность, выход с которого подан на вход регулятора напряжения, выход с которого подан на вход, узла вычитания напряжения, концы термометра сопротивления на обратном трубопроводе подключены в одно плечо мостовой измерительной схемы, а концы датчика термометра сопротивления, установленного на подающем трубопроводе, подключены в смежное плечо мостовой измерительной схемы, в другие два плеча мостовой измерительной схемы подключены резисторы, вход узла питания мостовой схемы подан на вход блока питания, а выход узла питания мостовой схемы подан на одну из диагоналей мостовой измерительной схемы, а выход с мостовой измерительной схемы подан на вход усилителя мостовой схемы, выход с которого подан на второй вход узла умножения расхода на разность температур, выход с узла умножения подан на один вход узла сравнения, выход задатчика тепла подан на вход регулятора задатчика расхода тепла, выход с которого подан на вход выходного усилителя, выход с которого подан на вход ключа, выход с ключа подан на вход исполнительного механизма, а выход с него на регулятор подачи теплоносителя в теплообменник тепловой сети, На фиг.1 показана схема участка тепловой сети, в которой осуществляется регулирование расхода тепла;

35 . на фиг.2 — типовые характеристики насоса Д2000-34 и новая энергетическая характеристика; на фиг.3 — характеристика насоса СЭ

1250-140 при различных диаметрах рабочих колес и энергетическая характеристика; на фиг,4 — характеристики насоса ЦНС180, а также новая энергетическая характеристика;

1809253 на фиг.5 — структурная схема регулятора расхода тепла. М=А — РК

Тепловая сеть (фиг.1) состоит из источ- N ника тепла 1, подающего трубопровода 2, где N — мощность на валу насоса; потребителей тепла 3, обратного трубопро- 5 P — разность давлений на приеме и вывода 4, насоса на обратном трубопроводе киде насоса;

5сэлектродвигателем6.Для регулирования А, К вЂ” постоянные для данного насоса расхода тепла потребляемого потребите- коэффициенты. лем измеряется давление на выкиде насоса Установлено, что значение характериманометром 7 и на приеме насоса маномет- 10 стики M — C для данного типа насоса, не заром8, разностьтемператур термометрами висит от величины подачи и остается

9 и 10. Для измерения расхода тепла имеет- неизменным. Следовательно, если мы энася устройство 11, а для его регулирования ем характер изменения мощности на валу устройство 12. насоса при каком-то давлении, то мы можем

Для регулирования расхода тепла необ- 15 судить и о подаче насоса. ходимо знать значение расхода теплоноси-. Для измерения расхода в предлагаемом теля на обратном трубопроводе, а также регуляторерасходатепланеобходимоизмеразность температур на подающем и обрат- рить мощность, потребляемую приводом ном трубопроводах тепловой сети. насоса из сети, а также измерить давление

Мгновенный расход тепла равен 20 на приеме насоса и давление на выкиде насоса, Кроме того необходимо измерить

G = с Q, В также разность температур в прямом и обратном трубопроводах тепловой сети. По где G — мгновенный расход тепла;, общей активной мощности путем вычита пос-теплоемкость воды; 25 терь в электродвигателе находится мощQ — расходтеплоносителя на обратном ность, действующая на валу насоса. трубопроводе; Давление, развиваемое собственно насо0 — разность температур в прямом и сом вычисляется путем вычитания отдавлеобратном трубопроводах. ния на выкиде насоса той части давления, В предлагаемом регуляторе расхода 30 которая действительна на приеме насоса тепла расход жидкости производится без сверх номинального. Это давление равно установки специальных приборов в поток жидкости, а путем анализа параметров на- Р= Рв (Рп Рн), сосной установки.

Насос 5 служит для подачи жидкости. 35 где Р-давление на выкиде насоса,создаваОсновными параметрами центробежных емое собственно насосом; насосов являются; подача Q и развиваемый Рв — давление на выкиде насоса; напор Н в м.вод.ст.. Напор равен макси- Рп-давление на приеме насоса; мальной высоте, на которую может поднять- PH — номинальное давление на приеме ся жидкость (вода). Напор и 40 насоса, подача-величины взаимосвязанные,чемвы- Для измерения расхода тепла Q> с ше развиваемый данным насосом напор, целью его регулирования необходимо протемнижеегопроизводительность. Посколь- извести следующие измерения и вычислеку все типовые характеристики насоса сня- . ния. ты на воде с плотностью 100 кг/м, то 45 Для этого на участке тепловой сети с з вместо напора 8 M будем в дальнейшем электроцентробежным насосом измеряетпользоваться давлением в МПа, из расчета ся: активная мощность, потребляемая элек1МПаравен100м напора.Типоваязависи- тродвигателем привода насоса из сети, а мость развиваемого давления от подачи по- затем вычисляется мощность на валу насоса казана на фиг,2 для измерения расхода 50 N, измеряется давление на приеме насоса предлагается ввести в число паспортных ха-, pn и давление на выкиде насоса,Р, вычис- рактеристик насоса новую характеристику ляется давление, развиваемое собственно

M-С(фиг.2,фиг.3,фиг.4). Этахарактеристи- насосом Р, температура в подающем трукаотра>каетизменение значения потребля- бопроводе Тп и температура в обратном емой единицы мощности на создание 55 трубопроводе То и поалгоритму; единицы давления, которую обозначим че1 рез М, а соответствующую характеристику В А Р через M-С, которая для данного значения N подачи равна

1809253

30

55 осуществляется. неп реры вное измерение расхода тепла, Затем значение расхода тепла сравнивают с заданным и при расхождении подается команда на регулирование температурного напора в теплообменнике тепловой сети.

Регулятор расхода тепла 11 (фиг,1) содержит (фиг.5): статический преобразователь мощности 13, который через трансформатор напряжения 14 и трансформатор тока 15 подключен к тепловой сети электродвигателя привода насоса. Узел компенсации потерь в электродвигателе привода насоса 16, напряжение с которого подается на узел деления 17 — давления, развиваемого насосом, на мощность, действующую на валу насоса; датчик давления на выкиде насоса 18, датчик давления на приеме насоса 19, которые связаны с узлом вычитания 20, регулятор напряжения 21, узел вычитания 22, связанный с источником опорного напряжения 23 через масштабный задатчик 24; узел умножения расхода жидкости на разность температур 25; усилитель измерения разности температур 26, который связан с измерительной мостовой схемой 27, термометр сопротивления на подающем трубопроводе 28 и. термометр сопротивления на обратном трубопроводе

29; источник питания мостовой схемы измерения 30; задатчик расхода тепла 30, связанный с регулятором задатчика тепла 31; узел сравнения 32, связанный с выходным усилителем 33 и далее с ключом 34, который управляет с исполнительным механизмом 3

35 регулирующего клапана 36 на теплообменнике 37.

Регулятор расхода тепла работает следующим образом. При работающей насосной установке напряжение пропорциональное активной мощности, потребляемой приводным электродвигателем со статического преобразователя мощности

13 через узел компенсации потерь 16 подается на узел деления 17, На этот же узел деления подается напряжение пропорциональное разности давлений на приеме и выкиде насоса, измеряемые датчиками давления 18 и 19 и преобразованное в узле вычитания 20. С узла деления напряжение пропорциональное результату деления давления на мощность поступает через регулятор напряжения 21 в узел вычитания 22, в котором из постоянной составляющей, которая подается от масштабного задатчика

24, вычитается результат деления. Результат вычитания подается на узел умножения

25 расхода на разность температур, Напряжение пропорциональное разности температур на подающем и обратном трубопроводах, подается через усилитель 26 от измерительной мостовой схемы 27, в одно плечо которой включен термометр сопротивления

28, установленный на подающем трубопроводе, а в другое плечо термометр сопротивления 29, установленный на обратном трубопроводе тепловой сети. При этом мостовая измерительная схема питается от индивидуального источника напряжения 30.

Результат умно>кения с узла 25 поступает в узел сравнения 31, задающее напряжение на который подается через регулятор 32 от задатчика расхода тепла 33, Результат сравнения поступает на усилитель 34, который в зависимости от полярности результирующего напряжения воздействует на ту или иную цепь ключа 35, который включает исполнительный механизм 36 на закрытие или открытие регулирующего клапана 37 теплоносителя в теплообменнике 38, В некоторых случаях расход тепла может регулироваться путем регулирования давления в подающем трубопроводе клапаном 39, Рассмотренный регулятор расхода тепла может использоваться только при закрытой системе теплоснабжения.

Формула изобретения

Регулятор расхода тепла в тепловой сети, имеющей центробежный злектронасос, содержащий датчики для измерения давлений на приеме и выкиде насоса и температуры в приемном трубопроводе тепловой сети, и регулирующий орган подачи теплоносителя,отл ича ю щийсятем,что, с целью повышения точности, он содержит статический преобразователь мощности, измерительный трансформатор напряжения, измерительный трансформатор тока, имеющие обмотки напряжения и токовые обмотки, узел компенсации потерь в электродвигателе, узел деления давления на мощность, датчик температуры на обратном трубопроводе, узел вычитания давлений, регулятор напряжения, узел вычитания напряжения, мостовой схему измерения разности температур, узел питания мостовой схемы измерения, усилитель схемы измерения разности температур, узел умножения расхода на разность температур, задатчик расхода тепла в зависимости от наружной температуры, регулятор задатчика расхода тепла, узел сравнения, выходной усилитель, ключ, исполнительный механизм, источник питания мостовой схемы измерения разности температур и резисторы, а датчики температур выполнены в виде термометров сопротивления, причем обмотка напряже1809253

10 ния преобразователя мощности подключена к обмотке напряжения измерительного трансформатора напряжения, а токовая обмотка — к измерительному трансформатору тока, выход статического преобразователя мощности связан с входом узла компенсации потерь в электродвигателе, выход которого связан с первым входом узла деления давления на мощность, выходы датчиков давления на выкиде и приеме насоса связаны с входом узла вычитания давлений, выход которого связан с вторым входом узла деления давления на мощность, выход которого соединен с входом регулятора напряжения, выход которого связан с входом узла вычитания напряжения, выход которого подключен к первому входу узла умно>кения, концы термометра сопротивления на обратном трубопроводе включены в одно плечо мостовой измерительной схемы, концы термометра сопротивления, установленного на подающем трубопроводе, включены в смежное плечо мостовой измерительной схемы, а в другие два плеча мостовой изме5 рительной схемы включены резисторы, одна из диагоналей мостовой измерительной схемы связана с узлом питания, а другая— с входом усилителя мостовой схемы, выход которого связан с вторым входом узла

10 умножения расхода на разность температур, выход которого связан с одним из входов узла сравнения, выход задатчика тепла связан с входом регулятора задатчика расхода тепла, выход которого соеди15 нен со вторым входом узла сравнения, подключенного через усилитель к входу ключа, выход которого связан с входом исполнительного механизма, подключенного к регулирующему клапану подачутеп20 лоносителя в теплообменник.

1809253 ,О аз

a2

p mn<

1809253

Г l4r/a

f50 8 гю/У

Составитель В,Кричке

Техред M.Моргентал Корректор Л.Филь

Редактор

Заказ 1277 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

puz. 4 л

ale