УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТЕРМОТРАНСФОРМАТОРНОЙ УСТАНОВКОЙ Российский патент 1998 года по МПК F24F11/53 F24J3/00 

Изобретение относится к энергетике, в частности, к установкам тепло- и хладоснабжения, с применением реверсивных компрессионных термотрансформаторных установок.

Известно устройство управления термотрансформаторной установкой, содержащее детекторы обледенения и оттайки, два блока совпадений, формирователь сдвига, сдвиговой регистр, блок переключающих устройств, соединенный с клапанами /1/. Детекторы оттайки при этом соединены с входами первого блока совпадений, выходы которого соединены со входами формирователя сдвига, соединенного со сдвиговым регистром, выходы которого подсоединены к первым входам первого блока совпадений и к первым входам второго блока совпадений, ко вторым входам которого подсоединены детекторы обледенения и выходы которого подсоединены к блоку переключающих устройств.

К недостаткам известного устройства следует отнести то, что термотрансформаторная установка работает либо в режиме нагрева, либо в режиме охлаждения, что ведет к ее недоиспользованию, и, что количество включаемых в работу компрессионных агрегатов не приведено в соответствие с уровнем температуры наружного воздуха, что ведет к увеличению расчетной мощности установки и работе агрегатов в повторно-кратковременном режиме, вместо длительного.

Задачей изобретения является создание устройства управления термотрансформаторной установки, включая и режим оттаивания, как при охлаждении, так и при нагреве воздуха, подаваемого в кондиционируемое помещение, при этом количество работающих компрессионных агрегатов приводится в соответствие с уровнем температуры наружного воздуха.

Поставленная задача решается тем, что в отличии от прототипа устройство дополнительно содержит третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой блоки совпадений, детекторы охлаждения, детекторы нагрева, блок коммутационных устройств электроприводов компрессоров термотрансформаторов, причем детекторы первой группы детекторов оттайки соединены с первыми входами третьего блока совпадений, детекторы второй группы детекторов оттайки соединены с первыми входами четвертого блока совпадений, при этом выходы третьего и четвертого блоков совпадений соединены попарно и подсоединены ко вторым входам первого блока совпадений и ко вторым входам блока переключающих устройств, детекторы первой группы детекторов обледенения соединены с первыми входами пятого блока совпадений, детекторы второй группы детекторов обледенения соединены с первыми входами шестого блока совпадений, при этом выходы пятого и шестого блоков совпадений соединены попарно и подсоединены ко вторым входам второго блока совпадений, первые выходы блока переключающих устройств соединены с первыми входами седьмого блока совпадений, вторые выходы блока переключающих устройств соединены с первыми входами восьмого блока совпадений, при этом выходы седьмого и восьмого блоков совпадений соединены попарно и подсоединены к клапанам, детектор нижнего уровня нагрева соединен со вторыми входами третьего, пятого и седьмого блоков совпадений, детектор нижнего уровня охлаждения соединен со вторыми входами четвертого, шестого и восьмого блоков совпадений, выходы детекторов нагрева и охлаждения соединены попарно и подсоединены ко входам блока коммутационных устройств электроприводов компрессоров.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволяет установить соответствие критерию "новизна".

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое устройство от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие "изобретательский уровень".

На фиг. 1 схематично представлена термотрансформаторная установка.

На фиг. 2 представлена блок-схема устройства управления термотрансформаторной установкой.

На фиг. 3 показан пример выполнения устройства.

Устройство управления термотрансформаторной установкой 1, состоящей из нескольких реверсивных термотрансформаторов 2 (2.1, 2.2 ... 2.n соответственно), каждый с компрессионным агрегатом 3, конденсатором 4, испарителем 5 и четырехходовым клапаном 6 (фиг. 1) содержит детекторы обледенения 7 и оттайки 8 каждого термотрансформатора 2, первый 9, второй, третий 11, четвертый 12, пятый 13, шестой 14, седьмой 15 и восьмой 16 блоки совпадений, формирователь сдвига 17, сдвиговый регистр 18, блок переключающих устройств 19, клапаны 20, блок детекторов нагрева 21, блок детекторов охлаждения 22, блок дизъюнкции 23, блок коммутационных устройств 24 электроприводов компрессоров (на фиг. 1 ... 3) не показаны).

Детекторы обледенения 7 разделены на две группы 7.1 - детекторы обледенения испарителей 5 (детектор 7.1.1 соответствует термотрансформатору 2.1 и т.д.) и используются при работе термотрансформаторной установки 1 в режиме нагрева; вторая группа 7.2 - детекторы обледенения конденсаторов 4 (детектор 7.2.1 соответствует термотрансформатору 2.1 и т.д.) и используются при работе термотрансформаторной установки в режиме охлаждения (конденсатор 4 каждого термотрансформатора 2 работает в режиме испарителя).

Детекторы оттайки 8 также разделены на две группы: первая группа 8.1 - детекторы оттайки испарителей 5 (детектор 8.1.1 соответствует термотрансформатору 2.1 и т.д.) и используются при работе термотрансформаторной установки в режиме нагрева; вторая группа 8.2 - детекторы оттайки конденсаторов 4 (детектор 8.2.1 соответствует термотрансформатору 2.1 и т.д.) и используются при работе термотрансформаторной установки 1 в режиме охлаждения (конденсатор 4 каждого термотрансформатора работает в режиме испарителя).

Каждый из блоков совпадений 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 состоит из схем совпадений (1.1, 1.2 ... 1.n и т.д.). Блок переключающих устройств 19 состоит из переключающих устройств 19.1, 19.2 ... 19.n. Блок дизъюнкции 23 состоит из схем дизъюнкций 23.1, 23.2 ... 23.n. Блок коммутационных устройств 24 электроприводов компрессоров состоит из коммутационных устройств 24.1, 24.2 ... 24.n.

Выходы первого блока совпадений 9 соединены со входами формирователя сдвига 17, соединенного со сдвиговым регистром 18. Выходы регистра 18 подсоединены к первым входам схем совпадений 9.1, 9.2 ... 9.n первого блока совпадений (и к первым входам схем совпадений 10.1, 10.2 ... 10.n второго блока совпадений 10, выходы которого подсоединены к первым входам переключающих устройств 19.1, 19.2 ... 19.n блока переключающих устройств 19. Детекторы первой группы 8.1 детекторов оттайки 8 соединены с первыми входами третьего блока совпадений 11 (детектор 8.1.1 соединен соответственно с первым входом совпадения 11.1 и т.д.).

Детекторы второй группы 8.2 детекторов оттайки 8 соединены с первыми входами четвертого блока совпадений 12 (детектор 8.2.1 соединен соответственно с первым входом схемы совпадения 1271 и т.д.).

Выходы третьего 11 и четвертого 12 блоков совпадений соединены попарно (выход схемы совпадения 11.1 соединен с выходом схемы совпадения 12.1 и т.д. ) и подсоединены ко вторым входам первого блока совпадений 9 (соответственно ко вторым входам схем совпадений 9.1, 9.2 ... 9.n) и ко вторым входам блока переключающих устройств 19 (соответственно ко вторым входам переключающих устройств 19.1, 19.2 ... 19.n). Детекторы первой группы 7.1 детекторов обледенения 7 соединены с первыми входами пятого блока совпадений 13 (детектор 7.1.1 соединен соответственно с первым входом схемы совпадения 13.1 и т.д.).

Детекторы второй группы детектора обледенения соединены с первыми входами шестого блока совпадений 14 (детектор 7.2.1 соединен соответственно с первым входом схемы совпадения 14.1 и т.д.).

Выходы пятого 13 и шестого 14 блоков совпадений соединены попарно (выход схемы совпадения 13.1 соединен с выходом схемы совпадения 14.1 и т.д.) и подсоединены ко вторым входам второго блока совпадений 10 (соответственно ко вторым входам схем совпадений 10.1, 10.2 ... 10.n). Первые прямые выходы блока переключающих устройств 19 соединены с первыми входами седьмого блока совпадений 15 (выход переключающего устройства 19.1 соединен с первым входом схемы совпадения 1571 и т.д.). Вторые инверсные выходы блока переключающих устройств 19 соединены с первыми инверсными входами восьмого блока совпадений 16 (инверсный выход переключающего устройства 19.1 соединен с первым инверсным входом схемы совпадений 16.1 и т.д.). Выходы седьмого 15 и восьмого 16 блоков совпадений соединены попарно. Выход схемы совпадения 15.1 соединен с выходом схемы совпадения 1671 и т.д.) и подсоединены к клапанам 20 (к клапанам 20.1, 20.2 ... 20.n) соответственно).

Детектор нижнего уровня нагрева 21.1 (детектор фиксирует уровень температуры наружного воздуха, при котором необходимо включение хотя бы одного термотрансформатора 2 в режим нагрева наружного воздуха, т.е. включение компрессора 3) соединен со вторыми входами третьего 11, пятого 13 и седьмого 15 блоков совпадений. Детекторами 21 температура наружного воздуха разбита на диапазоны. Например, при температуре наружного воздуха +10^oC необходим один термотрансформатор (или на один больше, с учетом оттайки), при 0^oC - два, при -10^oC - три и т.д. Детектор нижнего уровня охлаждения 22.1 (детектор фиксирует уровень температуры наружного воздуха, при котором необходимо включение хотя бы одного термотрансформатора 2 в режим охлаждения наружного воздуха, т. е. включение компрессора 3) соединен со вторыми входами четвертого 12, шестого 14 и восьмого 16 блоков совпадений.

Выходы детекторов нагрева 21.1, 21.2 ... 21.n и детекторов охлаждения 22.1, 22.2 ... 22.n соединены попарно со входами схем дизъюнкций 23.1, 23.2 . . . 23.n (элементы 2-ИЛИ). Выходы схем дизъюнкций 23.1, 23.2 ... 23.n соединены со входами коммутационных устройств 24.1, 24.2 ... 24.n соответственно (аналогичны элементам, только вместо клапанов используются катушки коммутационных устройств, например магнитных пускателей и на фиг. 1 ... 3 не показаны).

Схемы совпадений 9.1, 9.2 ... 9.n первого блока совпадения 9 могут быть выполнены в виде элементов 2И, количество которых, n, равно количеству элементарных термотрансформаторов 2. Аналогично выполнены другие блоки совпадений - 10 . .. 16. Сдвиговой регистр 18 может быть выполнен, например, в виде четырехразрядного сдвигового регистра 26 (К155ИР1 или подобного). Элементом НЕ - 27 сигнал инвертируется.

Переключающие устройства 19 представляют собой группу R-S триггеров 20. Управление клапанами 20.1, 20.2 ... 20.n осуществляется с помощью полностью управляемых тиристоров 28.1, 28.2 ... 28.n.

Попарное соединение выходов третьего 11 и четвертого 12 блоков совпадений осуществляется с помощью элементов 2-ИЛИ 29.1, 29.2 ... 29.n. Аналогично осуществляется попарное соединение выходов пятого 13 и шестого 14 блоков совпадений (элементы 30.1, 30.2, 30.n).

Блок формирователя сдвига 17 может быть выполнен из элементов: 4-ИЛИ - 31, НЕ - 32, резистора - 33, 2И - 34, конденсатора - 35.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с выходов сдвигового регистра 18, подающийся на входы схем совпадений 10.1, 10.2 ... 10.n второго блока совпадений 10 обеспечивает последовательное разрешение подачи выходного сигнала с детекторов обледенения 7 (7.1.1, 7.1.2 ... 7.1.n первой группы детекторов обледенения 7.1, при работе термотрансформаторной установки в режиме нагрева, или 7.2.1, 7.2.2 ... 7.2.n второй группы детекторов обледенения 7.2, при работе термотрансформаторной установки 1 в режиме охлаждения) и далее на соответствующие входы переключающих устройств 19.1, 19.2 ... 19.n блока переключающих устройств 19.

При работе термотрансформаторной установки 1 в режиме нагрева (детектор нижнего уровня нагрева 21.1, соединенный со вторыми входами схем совпадений 1571, 15.2 ... 15.n седьмого блока совпадений 15 дает разрешение на прохождение управляющего сигнала с прямых выходов переключающих устройств 19.1, 19.2 . .. 19.n на управление клапанами 20.1, 20.2 ... 20.n) происходит последовательная оттайка испарителей 5.1, 5.2 ... 5.n термотрансформаторной установки 1. При работе термотрансформаторной установки 1 в режиме охлаждения в режиме охлаждения (детектор нижнего уровня охлаждения 22.1, соединенный со вторыми (инверсными) входами схем совпадений 16.1, 16.2 ... 16.n восьмого блока совпадений 16 дает разрешение на прохождение управляющего сигнала с инверсных выходов переключающих устройств 19.1, 19.2 ... 19.n на управление клапанами 20.1, 20.2 ... 20.n) происходит последовательная оттайка конденсаторов 4.1, 4.2 ... 4.n, которые теперь работают в режиме испарителей.

Таким образом, при разрешающем сигнале сдвигового регистра 18 на входах схем совпадений 9.1 и 10.1 первого 9 и второго 10 блоков совпадений соответственно (при этом на аналогичных входах 9.2 ... 9.n и 10.2 ... 10.n запрещающий сигнал) сигнал с выхода детектора обледенения 7.1.1 испарителя 5.1 термотрансформатора 2.1, при работе термотрансформаторной установки 1 в режиме нагрева, подается на второй вход схемы совпадений 10.1 второго блока совпадений 10, на выходе которой (схемы совпадений 10.1) формируется сигнал, поступающий на вход переключающего устройства 19.1 блока переключающих устройств 19. С первого (прямого) выхода переключающего устройства 19.1, при разрешающем втором входе схемы совпадений 15.1 (разрешающий сигнал от детектора нагрева 21), сигнал управления приводит к срабатыванию клапана 20.1 и осуществляется реверсирование термотрансформатора 2.1 (испаритель работает в режиме конденсатора, т.е. осуществляется оттайка).

После окончания оттайки, сигнал с выхода детектора оттайки 8.1.1 подается на вторые входы схемы совпадений 9.1 и переключающего устройства 19.1 соответственно. При этом клапан 20.1 вновь переключается и осуществляет повторное реверсирование термотрансформатора 2.1 (испаритель работает в режиме испарителя). На выходе схемы совпадений 9.1 формируется сигнал, который подается на вход формирователя сдвига 17. На выходе формирователя сдвига 17 формируется сигнал, поступающий на вход сдвигового регистра 18, который переключается и выдает разрешающий сигнал на входы следующих схем совпадений - 9.2 и 10.2 первого 9 и второго 10 блоков совпадений. Таким образом осуществляется оттайка испарителей 5 элементарных термотрансформаторов 2 последовательным их реверсированием.

При работе термотрансформаторной установки 1 в режиме охлаждения схема работает аналогично. При этом клапаны 20 реверсируются, конденсаторы 4 работают в режиме испарителей и происходит их последовательная оттайка по сигналам второй группы детекторов обледенения 7.2 и второй группы детекторов оттайки 8.2.

Устройство повышает эффективность работы термотрансформаторной установки за счет использования ее в режимах охлаждения и нагрева приточного воздуха, без остановки на технологический перерыв на оттайку и переключения режима работы (с охлаждения на нагрев и наоборот), при этом количество включенных компрессионных агрегатов приведено в соответствие с уровнем температуры наружного воздуха, т. е. термотрансформаторы работают в длительном режиме, а расчетная мощность термотрансформаторной установки минимальна.

Устройство управления термотрансформаторной установкой легко технически реализуется (как показано выше), т.е. не вызывает сомнение его возможное промышленное изготовление для управления режимами компрессионных термотрансформаторных установок кондиционирования воздуха.

Использование: в энергетике, в частности в установках тепло- и хладоснабжения, с применением реверсивных компрессионных термотрансформаторных установок. Сущность изобретения: устройство дополнительно содержит третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой блоки совпадений, детекторы охлаждения 22, детекторы нагрева 21, блок коммутационных устройств электроприводов компрессоров термотрансформаторов 24. 3 ил.

Устройство управления термотрансформаторной установкой, содержащее детекторы обледенения и оттайки, два блока совпадений, формирователь сдвига, сдвиговой регистр, блок переключающих устройств и клапаны, при этом выходы перого блока совпадений соединены с входами формирования сдвига, соединенного со сдвиговым регистром, выходы которого подсоединены к первым входам первого блока совпадений и к первым входам второго блока совпадений, выходы которого подсоединены к первым входам блока переключающих устройств, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой блоки совпадений, детекторы охлаждения, детекторы нагрева, блок коммутационных устройств электроприводов компрессоров термотрансформаторов, причем детекторы первой группы детекторов оттайки соединены с первыми входами третьего блока совпадений, детекторы второй группы детекторов оттайки соединены с первыми входами четвертого блока совпадений, при этом выходы третьего и четвертого блоков совпадений соединены попарно и подсоединены к вторым входам первого блока совпадений и к вторым входам блока переключающих устройств, детекторы первой группы детекторов обледенения соединены с первыми входами пятого блока совпадений, детекторы второй группы детекторов обледенения соединены с первыми входами шестого блока совпадений, при этом выходы пятого и шестого блоков совпадений соединены попарно и подсоединены к вторым входам второго блока совпадений, первые выходы блока переключающих устройств соединены с первыми входами седьмого блока совпадений, вторые выходы блока переключающих устройств соединены с первыми входами восьмого блока совпадений, при этом выходы седьмого и восьмого блоков совпадений соединены попарно и подсоединены к клапанам, детектор нижнего уровня нагрева соединен с вторыми входами третьего, пятого и седьмого блоков совпадений, детектор нижнего уровня охлаждения соединен с вторыми входами четвертого, шестого и восьмого блоков совпадений, выходы детекторов нагрева и охлаждения соединены попарно и подсоединены к входам блока коммутационных устройств электроприводов компрессоров.