Метеодатчик системы контроля температуры

Изобретение относится к устройствам для измерения метеорологических параметров в системах контроля температуры нагреваемого оборудования. Сущность: устройство содержит шарообразный датчик (1), внутри которого расположены датчик (2) температуры и нагревательный элемент (3) с постоянной мощностью нагрева. Кроме того, устройство содержит блок (4) определения коэффициента теплоотдачи, датчик (5) температуры окружающей среды, датчик (6) мощности солнечного излучения, блок (7) вычисления мощности теплового излучения шарообразного датчика (1), блок (8) связи. Датчик (2) температуры, нагревательный элемент (3), датчик (5) температуры окружающей среды, датчик (6) мощности солнечного излучения, блок (7) вычисления мощности теплового излучения и блок (8) связи соединены с блоком (4) определения коэффициента теплоотдачи. Технический результат: повышение точности определения температуры. 1 ил.

 

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано в системах контроля температуры нагреваемого оборудования энергетики, например проводов воздушных линий электропередачи, силовых трансформаторов.

Известны защиты проводов от перегрева с вычислением температуры провода на основе решения уравнения теплового баланса, в которое входит коэффициент теплоотдачи провода, определяемый в нелинейном преобразователе в зависимости от скорости ветра (Авторское свидетельство СССР №854768, кл. В60М 3/00, 1981; Авторское свидетельство СССР №1778852, кл. Н02Н 5/04, В60М 3/00, Н02Н 3/08, 1992).

Известен способ определения коэффициента теплоотдачи, в котором коэффициент теплоотдачи αт в уравнении теплового баланса определяется как αт=pV0,6, где p - постоянный коэффициент, V - скорость ветра (Петрова Т.Е., Карминский В.А. Расчет нагрева проводов при ветрах. Режимы работы, автоматическое управление и техническая диагностика систем электроснабжения железных дорог. Труды. Межвузовский тематический сборник. Выпуск 171. Ростов-на-Дону: РИИЖТ, 1983, с.80-85).

Этот способ реализован в устройстве «Тепловая защита контактной сети» (см. Герман Л.А. и др. Тепловая защита контактной сети. Применение ЭВМ и микропроцессорной техники в системе тягового электроснабжения. Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск №121. М.: Всесоюзный заочный институт инженеров железнодорожного транспорта, 1984, с.75-78).

Основным недостатком известных устройств является низкая точность из-за слишком приблизительного определения коэффициента теплоотдачи, поскольку не учитываются указанные выше влияющие факторы (температура провода, температура окружающей среды, площадь поверхности и форма сечения провода).

Известен термоанемометр для измерения скорости воздушного потока, принятый за прототип, состоящий из проволочки, включенной в цепь моста Уитстона, работающего на принципе постоянной силы тока, и смонтированной на держателе, предохраняющем ее от вибраций, обусловленных механическими и аэродинамическими причинами, отличающийся тем, что, с целью устранения зависимости показаний термоанемометра от направления потока, в качестве держателя проволочки использован эбонитовый или тому подобный шарик (Авторское свидетельство СССР №67767, МПК G01P 5/12, 20.06.1944).

Для термоанемометра эффект сноса теплоты потоком превосходит остальные охлаждающие факторы и уравнение теплового баланса приобретает вид:

P = S ( T A T ) ξ ( 1 ) , где

Р - мощность нагрева термоанемометра;

S - коэффициент, зависящий от размеров и формы термоанемометра, который для идеального шара равен площади поверхности термоанемометра;

ТА - температура термоанемометра;

Т - температура потока;

ξ - коэффициент теплоотдачи термоанемометра, зависящий от свойств окружающей среды, в число которых входит и скорость потока воздуха.

Процесс измерения выглядит следующим образом.

Подаем постоянный ток на проволочку, таким образом формируем постоянную мощность нагрева Р шарика термоанемометра. Замеряем температуру термоанемометра ТА и температуру окружающей среды Т. Из формулы (1) определяем ξ - коэффициент теплоотдачи термоанемометра:

ξ = P / [ S ( T A T ) ] ( 2 )

Из величины коэффициент теплоотдачи термоанемометра ξ вычисляют скорость потока воздуха.

Из формулы (1) можно определить температуру любого нагреваемого оборудования:

T A = T + P [ S э ф ф ξ ] ( 3 ) , где

Sэфф - эффективная (поскольку форма оборудования отлична от шара) площадь охлаждения оборудования,

Р - мощность нагрева оборудования.

Трудность представляет определение коэффициент теплоотдачи ξ, который зависит от многих факторов: скорость ветра, влажность, наличие и сила дождя, снега.

В целом, для всех косвенных методов определения температуры необходим учет коэффициента теплоотдачи, который определяет, с какой эффективностью окружающая среда охлаждает оборудование. Для подсчета коэффициента теплоотдачи необходимо замерять много изменяющихся параметров окружающей среды, от которых он зависит: скорость ветра, влажность, наличие и сила дождя, снега. Кроме этого необходимо измерять мощность нагрева оборудования прямым солнечным излучением.

Задача изобретения - создание устройства контроля температуры оборудования энергетики, позволяющего уменьшить число контролируемых факторов без ущерба для точности определения температуры.

Техническим результатом является измерение коэффициента теплоотдачи ξ окружающей среды, мощности нагрева оборудования прямым солнечным излучением, и в результате, повышение точности определения температуры нагреваемого энергетического оборудования.

Технический результат достигается тем, что в метеодатчик системы контроля температуры, содержащий шарообразный датчик, внутри которого расположены датчик температуры и нагревательный элемент с постоянной мощностью нагрева, а также блок определения коэффициента теплоотдачи и датчик температуры окружающей среды, при этом датчик температуры и нагревательный элемент шарообразного датчика, а также датчик температуры окружающей среды подсоединены к блоку определения коэффициента теплоотдачи, согласно предлагаемому изобретению, дополнительно введены датчик мощности солнечного излучения, блок вычисления мощности теплового излучения шарообразного датчика и блок связи, которые подсоединены к блоку определения коэффициента теплоотдачи.

Таким образом, по сравнению с прототипом, вместо измерения большого числа параметров (скорость ветра, влажность, наличие и сила дождя, снега) предлагается применить другой метод: использовать нагреваемый тестовый датчик, и замерить, с какой эффективностью окружающая среда охлаждает тестовый датчик, определить коэффициент теплоотдачи ξ.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен предлагаемый метеодатчик системы контроля температуры.

Метеодатчик системы контроля температуры состоит из шарообразного датчика 1, внутри которого расположены датчик температуры 2 и нагревательный элемент 3 с постоянной мощностью нагрева. Датчик 2 температуры и нагревательный элемент 3 подсоединены к блоку 4 определения коэффициента теплоотдачи, к которому дополнительно подсоединен датчик 5 температуры окружающей среды.

Отличие предлагаемого метеодатчика состоит в том, что к блоку определения коэффициента теплоотдачи 4 подсоединены дополнительно введенные датчик 6 мощности солнечного излучения, блок 7 вычисления мощности теплового излучения шарообразного датчика и блок 8 связи, который по линии 9 связи связан с центральным сервером (на чертеже условно не показан).

Рассмотрим работу предлагаемого метеодатчика.

Шарообразный датчик 1 располагают на открытом пространстве, и кроме нагрева нагревательным элементом 3 его нагревает солнечное излучение, охлаждает окружающая среда, кроме того, шарообразный датчик 1 охлаждается собственным тепловым излучением.

В отличие от формулы (1) уточненное уравнение теплового баланса шарообразного датчика 1 приобретает вид:

P + P c P т = S ( T A T ) ξ ( 4 ) , где

P - мощность нагрева 3 нагревательного элемента с постоянной мощностью нагрева, которая нагревает шарообразный датчик 1,

Рс - мощность солнечного излучения, которая дополнительно нагревает шарообразный датчик 1,

Рт - мощность теплового излучения шарообразного датчика 1, которая охлаждает шарообразный датчик 1.

Среди этих величин Р постоянна и задается блоком 4 определения коэффициента теплоотдачи, а мощность Рс солнечного излучения измеряется датчиком 6.

Мощность Рт теплового излучения шарообразного датчика 1 вычисляется блоком 7, на основе:

известной площади S шарообразного датчика 1,

температуры ТА шарообразного датчика 1, которую измеряет датчик 2 температуры,

температуры Т окружающей среды, которую измеряет датчик 5 температуры окружающей среды.

Из формулы (4) определяем ξ - коэффициент теплоотдачи, который характеризует процесс охлаждения:

ξ = ( P + P c P т ) / [ S ( T A T ) ] ( 5 )

Блок 8 связи отправляет на центральный сервер коэффициент теплоотдачи ξ, температуру Т окружающей среды, мощность Рс солнечного излучения.

Рассмотрим использование данных (коэффициент теплоотдачи ξ, температуру Т окружающей среды, мощность Рс солнечного излучения), которые центральный сервер получает от предлагаемого метеодатчика.

По уточненной формуле (3) определяем температуру ТА любого оборудования:

T A = T + ( P A + P c A P т A ) / [ S э ф ф A ξ ] ( 6 )

В формуле (6) известны температура Т окружающей среды, мощность РА нагрева оборудования, которую вычисляют из измеренного тока I, протекающего по оборудованию, и известного сопротивления R оборудования по формуле: PA=I2*R.

Мощность РсА нагрева оборудования солнечным излучением вычисляют из полученной мощности Рс солнечного излучения по формуле: PcA=Pc*ScA*КсA/(Sc*Кc), где

ScA - площадь оборудования, освещаемая солнечным излучением,

Sc - площадь шарообразного датчика 1, освещаемая солнечным излучением,

КсА - коэффициент поглощения солнечного излучения оборудования,

Кс - коэффициент поглощения солнечного излучения шарообразного датчика 1.

Известны SэффА - эффективная (поскольку форма оборудования отлична от шара) площадь охлаждения оборудования, коэффициент теплоотдачи ξ, полученный от метеодатчика.

Остаются неизвестными температура ТА оборудования и мощность РтА теплового излучения оборудования, поскольку для вычисления РтА необходимо знать ТА. Обе эти величины определяем методом последовательных приближений:

1. Задаем начальное значение РтА=0.

2. По формуле (6) вычисляем ТА.

3. Мощность РтА вычисляем на основе известной площади SA оборудования, полученной температуры ТА, температуры Т окружающей среды.

4. Повторяем пункты 2 и 3 до тех пор, пока не получим заданную точность определения температуры оборудования ТА (полученное на следующем шаге значение ТА будет отличаться от предыдущего значения меньше, чем на величину заданной точности).

Таким образом, предлагаемый метеодатчик системы контроля температуры позволяет определять температуру любого нагреваемого оборудования, например проводов воздушных линий электропередачи, силовых трансформаторов. При этом метеодатчик позволяет автоматически учитывать многочисленные факторы внешней среды, такие как температура, ветер, осадки, солнечное излучение, которые влияют на температуру оборудования.

Метеодатчик системы контроля температуры, содержащий шарообразный датчик, внутри которого расположены датчик температуры и нагревательный элемент с постоянной мощностью нагрева, а также блок определения коэффициента теплоотдачи и датчик температуры окружающей среды, при этом датчик температуры и нагревательный элемент шарообразного датчика, а также датчик температуры окружающей среды подсоединены к блоку определения коэффициента теплоотдачи, отличающийся тем, что в него дополнительно введены датчик мощности солнечного излучения, блок вычисления мощности теплового излучения шарообразного датчика и блок связи, которые подсоединены к блоку определения коэффициента теплоотдачи.



 

Похожие патенты:

Способ формирования модели прогноза образования конденсационных следов (кс) самолетов гражданской авиации (га) с конкретным типом газотурбинного двигателя и конденсационных перистых облаков (кпо) с использованием количественных показателей образования кс и кпо для экологической оптимизации полетов самолетов га на конкретных трассах в различных регионах земли и возможности снижения влияния эмиссии двигателей на парниковый эффект // 2532995
Изобретение относится к области авиационной экологии и может быть использовано для выявления влияния эмиссии авиадвигателей на изменение климата. Сущность: измеряют в крейсерском полете самолета с конкретным типом газотурбинного двигателя следующие параметры: высоту, давление, температуру наружного воздуха, относительную влажность атмосферного воздуха, скорость полета, полную температуру газов за турбиной низкого давления, частоту вращения одного из роторов двигателя, расход топлива.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам систем безопасности. Способ оценки комфортности рабочей зоны по параметрам микроклимата заключается в том, что сначала осуществляют замер температуры воздуха по психрометру.
Изобретение относится к комплексам для измерения параметров среды и может быть использовано при мониторинге окружающей среды. .

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в системах дистанционного сбора информации о давлении, температуре и влажности атмосферы (воздуха).
Изобретение относится к комплексам для измерения параметров среды и может быть использовано при мониторинге окружающей среды. .

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в бортовых системах для определения зоны воздушной турбулентности. .

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для диагностики конвективных опасных метеорологических явлений (гроза, град, шквал, ливень).

Изобретение относится к области авиации и экологии и может быть использовано для выявления условий неблагоприятного влияния эмиссии авиадвигателей на изменение климата и разработки способов уменьшения этого влияния.

Изобретение относится к области исследования гидрологических параметров морской воды, в частности к устройствам, запускаемым с плавсредства, и может быть использовано при исследованиях на больших глубинах.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения состояния погоды. .

Изобретение относится к мобильным техническим средствам отбора и количественного химического анализа проб атмосферного воздуха и промышленных выбросов и может быть использовано в системе экологического мониторинга для оперативного и достоверного определения источников сверхнормативного загрязнения объектов окружающей природной среды на локальных городских территориях. Передвижная лаборатория оперативного контроля атмосферных загрязнений урбанизированных территорий состоит из автомобиля-носителя (с высокой пластикой крышей и колесной формулой 4×4) и прицепа. Причем прицеп оборудован контрольно-измерительной и вспомогательной аппаратурой, энергоузлами и средствами жизнеобеспечения, позволяющими проводить одновременный отбор, идентификацию и количественное химическое определение (в т.ч. и использованием различных газоанализаторов) вредных веществ в пробах атмосферного воздуха и промышленных выбросов. Техническим результатом является повышение эффективности системы городского экологического мониторинга за счет надежного и оперативного определения источников сверхнормативного загрязнения объектов окружающей природной среды путем непрерывного сопоставления и моделирования с помощью ПК процессов рассеивания вредных веществ по результатам прямых замеров атмосферного воздуха (воды и почвы) и промышленных выбросов с учетом реальных метеопараметров. 1 ил.

Изобретение предназначено для использования при непрерывном экологическом контроле окружающей среды. Передвижная лаборатория мониторинга окружающей среды содержит автомобиль-носитель, навигационную систему на базе GPS и электронный компас, контрольно-измерительную аппаратуру, лабораторию, автоматизированное рабочее место и технологическое оборудование. Контрольно-измерительная аппаратура содержит оборудование для непрерывного дозиметрического измерения гамма-излучения, газоаналитическое и хроматографическое оборудование, оборудование для эпизодического измерения гамма-излучения и газоанализаторы. Газоаналитическое оборудование для непрерывного измерения содержит снабженное системой виброгасителей газовый хроматограф, хемилюминесцентный газоанализатор и ИК-Фурье спектрометр. Лаборатория содержит программно-аппаратный комплекс и снабжена оборудованием для защиты персонала лаборатории. Автоматизированное рабочее место содержит стол инженера-химика, стол инженера радиолога, стойку со шкафами для размещения газоаналитического оборудования и поворотные кресла. Технологическое оборудование содержит радиоустройства, сигнальную установку и пульт управления, световой модуль, аварийную осветительную установку. Достигается обеспечение непрерывного автоматизированного мониторинга органических и неорганических загрязнений атмосферного воздуха. 2 ил.

Изобретение относится к области авиационного приборостроения и может быть использовано в авиационной метеорологии при измерении параметров динамики атмосферы в приземном слое для оценки условий взлета и посадки летательных аппаратов, при прогнозировании экологической обстановки в зонах техногенных катастроф, а также на воздушных и морских судах при измерении параметров вектора скорости ветра. Сущность: система содержит ветроприемное устройство (1), проточные датчики (2) перепада давления, электроизмерительные схемы (3) формирования первичных информативных сигналов, аналого-цифровой преобразователь (4), устройство (5) обработки информации, средство (6) отображения информации. При этом датчики (2) перепада давления со своими электроизмерительными схемами (3) образуют блок (7) формирования первичных информативных сигналов по сигналам перепада давления. Кроме того, система содержит блок (8) формирования первичных сигналов по климатическим параметрам атмосферы, состоящий из осредняющей полости (12) формирования сигнала по атмосферному давлению, сообщенной с датчиком (13) атмосферного давления, осредняющей полости (14) восприятия температуры, сообщенной с датчиком (15) температуры атмосферы, и компенсационного датчика (16) температуры, соединенного со своей электроизмерительной схемой (17) формирования сигнала по температурной компенсации. Кроме того, в систему введен блок (9) предварительной обработки сигналов, состоящий из последовательно соединенных схем (18) температурной коррекции и фильтров (19) нижних частот. Входы блока (9) предварительной обработки сигналов подсоединены к электрическим выходам блока (7) формирования первичных сигналов по перепаду давлений и к выходу блока (8) формирования первичных сигналов по сигналу температурной компенсации. Выходы блока (9) предварительной обработки сигналов по сигналам скорости подсоединены к входам аналого-цифрового преобразователя (4). Цифровой выход аналого-цифрового преобразователя (4) подсоединен к блоку (5) функциональной обработки. Выходы блока (5) функциональной обработки являются выходами системы измерения параметров динамики атмосферы в приземном слое по сигналам скорости и направления ветра, атмосферного давления, скорости его изменения, температуры атмосферного воздуха и скорости ее изменения. Технический результат: повышение эффективности системы за счет расширения функциональных возможностей, повышение помехоустойчивости функционирования системы к возмущениям приземного слоя атмосферы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам контроля параметров окружающей среды преимущественно в производственных помещениях. Сущность: устройство содержит Х метеорологических датчиков (1), Y датчиков (2) экологического мониторинга, Z датчиков (3) измерения показателей производственной среды, интеграторы (4) показаний датчиков (1-3), преобразователи (5) сигнала на каждый интегратор (4), блок (6) измерения, задатчики (7) предельно допустимых показателей на каждый датчик (1-3), блоки (8) сравнения на каждый датчик (1-3) и задатчик (7), блок (9) сопряжения, блок (10) питания, блок (11) управления режимами, блок (12) управления и связи, монитор (13) питания, дополнительный источник (14) питания, буфер (15) питания, блок (16) энергонезависимой памяти, блок (17) ввода-вывода, газоразрядники (18), супрессоры (19), дополнительные газоразрядники (20) и дополнительные супрессоры (21). Технический результат: повышение надежности работы устройства за счет уменьшения влияния электромагнитных помех. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при мониторинге атмосферного давления в метеорологии, климатологии и экологии. Способ измерения атмосферного давления заключается в измерении изменения электросопротивления деформируемой части анероидной коробки, которая выполнена из сплава с эффектом памяти формы со сверхупругими свойствами. Определив временную зависимость электросопротивления деформируемой части с помощью измерителя сопротивления и ЭВМ, отвечающей за прием, обработку и вывод результатов измерения, получают график зависимости атмосферного давления от времени. Техническим результатом изобретения является уменьшение габаритов прибора и повышение чувствительности измерений. 1 ил.
Наверх