СИСТЕМА ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫМИ КОГЕНЕРИРУЮЩИМИ УСТАНОВКАМИ Российский патент 2013 года по МПК F24D11/00 

Описание патента на изобретение RU2483252C2

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в комбинированных системах теплоэлектроснабжения для повышения эффективности управления когенерирующими установками.

Известен способ энергоснабжения потребителя, при котором снабжение имеющего объекты потребителя электрической энергией производят от внешней сетевой трансформаторной подстанции и параллельно подключенной к ней вырабатывающей без перетока во внешние сети электроэнергию когенерационной станции, оснащенной одним или группой когенераторов с системой утилизации тепловой энергии (RU 2353037, H02B 7/00, 2008).

Недостаток известного решения заключается в невысокой эффективности использования утилизируемых тепловых отходов.

Известен энергетический комплекс, характеризующийся тем, что он включает образующие систему энергоснабжения имеющего снабжаемые объекты потребителя - когенерационную станцию и внешний источник теплоснабжения, при этом когенерационная станция параллельно без перетока во внешние сети вырабатываемой энергии подключена к упомянутой внешней сетевой трансформаторной подстанции и включает не менее одного, предпочтительно группу дифференцированно сообщенных с объектами потребителя по вырабатываемой электрической и сопутствующей тепловой энергии когенераторов, каждый из которых содержит моторгенератор и систему утилизации сопутствующей тепловой энергии (RU 2341857, H02B 7/00, 2008).

Недостаток изобретения состоит в невысокой эффективности системы и отсутствии контроля за распределением тепловых потоков в зависимости от температуры помещений потребителей.

Известна комбинированная система теплоэлектроснабжения, содержащая тепловую электростанцию или мини-ТЭС с теплообменниками-утилизаторами тепла, которые включены в контур теплоснабжения потребителя теплоты с системами отопления и горячего водоснабжения, теплообменники-утилизаторы тепла включены в промежуточный контур циркуляции с промежуточным теплообменником замкнутого контура теплоснабжения, образованного последовательно расположенными конденсатором теплового насоса, промежуточным теплообменником по линии нагреваемого теплоносителя, пиковым котлом и потребителем теплоты с системами отопления и горячего водоснабжения, при этом испаритель теплового насоса присоединен к источнику низкопотенциального тепла (RU 56986 F24D 11/02, 2006).

Система не обеспечивает высокую эффективность и непрерывное управление распределением тепловых потоков в зависимости от температуры помещений потребителей и величины электрического напряжения.

Наиболее близким является система теплоснабжения, содержащая мини-ТЭС теплообменник - утилизатор тепла, включенного в промежуточный контур циркуляции с промежуточным теплообменником замкнутого контура теплоснабжения, последовательно включенные пиковый котел и конденсатор теплового насоса контура отопления, теплообменник контура горячего водоснабжения, теплообменник теплового насоса соединенный с источником низкопотенциального тепла по замкнутой системе через теплообменник низкопотенциального тепла теплового насоса (RU 2315914, F24D 11/02, 2008).

Недостаток состоит в невысокой эффективности системы из-за отсутствия непрерывного управления распределением тепловых потоков в зависимости от температуры помещений потребителей и величины электрического напряжения у них.

Задачей изобретения является повышение эффективности управления когенерирующими установками посредством непрерывного регулирования тепловыми потоками для поддержания температуры и электрического напряжения у потребителей в заданных пределах.

Поставленная задача достигается тем, что в систему оптимального управления энергоэффективными когенерирующими установками, содержащую мини-ТЭС в составе газотурбинного двигателя, электрогенератора и модулей управления ими, теплообменник-утилизатор тепла, включенный в промежуточный контур циркуляции с промежуточным теплообменником замкнутого контура теплоснабжения, последовательно включенные пиковый котел и конденсатор теплового насоса контура отопления, теплообменник контура горячего водоснабжения, теплообменник теплового насоса, соединенный с источником низкопотенциального тепла по замкнутой системе через теплообменник низкопотенциального тепла теплового насоса, частотные привода контуров отопления, горячего водоснабжения, теплового насоса и низкопотенциального тепла, дополнительно введены модуль управления потоками тепловой энергии, модуль сотовой связи мини-ТЭС, модуль сотовой связи потребителей, N датчиков температуры помещений потребителей, N датчиков величины напряжения у потребителей, задатчики минимальной и максимальной температуры помещений потребителей, задатчики минимальной и максимальной величины напряжения у потребителей, N блоков сравнения минимальной и N блоков сравнения максимальной температуры помещений потребителей, N блоков сравнения минимального и N блоков сравнения максимального напряжения у потребителей, причем N информационных выходов по температуре помещений потребителей модуля сотовой связи мини-ТЭС соединены с модулем управления потоками тепловой энергии и первыми входами N блоков сравнения минимальной и N блоков сравнения максимальной температуры помещений потребителей, вторые входы которых соединены с задатчиками минимальной и максимальной температуры соответственно, N информационных выходов величины напряжения у потребителей модуля сотовой связи мини-ТЭС соединены с модулем управления потоками тепловой энергии и первыми входами N блоков сравнения минимального и N блоков сравнения максимального напряжения у потребителей, вторые входы которых соединены с задатчиками минимального и максимального напряжения соответственно, выходы N блоков сравнения минимальной и N блоков сравнения максимальной температуры помещений потребителей, N блоков сравнения минимального напряжения и N блоков сравнения максимального напряжения у потребителей соединены с модулем управления потоками тепловой энергии, датчики температуры помещений потребителей и величины напряжения у потребителей соединены входами модулей сотовой связи потребителей.

На чертеже представлена система оптимального управления энергоэффективными когенерирующими установками.

Система оптимального управления энергоэффективными когенерирующими установками содержит мини-ТЭС в составе газотурбинного двигателя 1, электрогенератора 2, модуля управления газотурбинным двигателем 3 и модуля управления электрогенератором 4, теплообменник-утилизатор тепла 5, включенный в промежуточный контур циркуляции с промежуточным теплообменником 6 замкнутого контура теплоснабжения, пиковый котел 7, конденсатор 8 теплового насоса контура отопления, теплообменник 9 контура горячего водоснабжения, теплообменник 10 теплового насоса, соединенный с источником низкопотенциального тепла по замкнутой системе через теплообменник 11 низкопотенциального тепла теплового насоса, частотный привод 12 контура отопления, частотный привод 13 контура горячего водоснабжения, частотный привод 14 контура теплового насоса, частотный привод 15 контура низкопотенциального тепла, модуль управления 16 потоками тепловой энергии, модуль сотовой связи 17 мини-ТЭС, N модулей сотовой связи 18 потребителей, N датчиков температуры 19 помещений потребителей, N датчиков величины напряжения 20 у потребителей, задатчик минимальной температуры 21 помещений потребителей, задатчик максимальной температуры 22 помещений потребителей, задатчик минимальной величины напряжения 23 у потребителей, задатчик максимальной величины напряжения 24 у потребителей, N блоков сравнения минимальной температуры 25 помещений потребителей, N блоков сравнения максимальной температуры 26 помещений потребителей, N блоков сравнения минимального напряжения 27 у потребителей, N блоков сравнения максимального напряжения 28 у потребителей.

Система оптимального управления энергоэффективными когенерирующими установками работает следующим образом.

Мини-ТЭС в составе газотурбинного двигателя 1, электрогенератора 2 и модулей управления газотурбинным двигателем 3 и электрогенератором 4 вырабатывает электрическую энергию. Сопутствующая тепловая энергия выхлопных газов, масло-, водо- и воздухоохладителей системы охлаждения мини-ТЭС через теплообменники-утилизаторы тепла 5 передается на включенный в промежуточный контур циркуляции с промежуточный теплообменник 6 замкнутого контура теплоснабжения. Промежуточный теплообменник 6 замкнутого контура теплоснабжения работает на контур отопления, контур горячего водоснабжения и контур теплового насоса. В контуре отопления включен пиковый котел 7 и конденсатор 8 теплового насоса. Через теплообменники 10 и 11 низкопотенциального тепла тепло циркулирует с источником низкопотенциального тепла по замкнутой системе теплового насоса.

Наличие пикового котла 7 с изменяемой, регулируемой теплопроизводительностью при постоянной, неизменяемой теплопроизводительности теплового насоса и теплообменника-утилизатора 6, работающего при постоянной температуре тепловых отходов, обеспечивает возможность регулирования отпуска теплоты потребителям и поддержание режимных графиков температур и расхода воды. Регулирование тепловых потоков обеспечивается регулируемыми частотными приводами 12 контура отопления, частотными приводами 13 контура горячего водоснабжения, частотными приводами 14 контура теплового насоса и частотными приводами 15 контура низкопотенциального тепла. Процесс регулирования осуществляется модулем управления 16 потоками тепловой энергии. Исходные данные для регулирования тепловых потоков поступают от потребителей тепла посредством N датчиков температуры 19 помещений потребителей, где N - количество помещений потребителей, снабжаемых теплом через контур отопления. Исходные данные для регулирования величины электрического напряжения в сети поступают от потребителей электрической энергии посредством N датчиков величины напряжения 20 у потребителей.

Передача исходных данных для исключения необходимости прокладки проводных линий осуществляется через модуль сотовой связи 17 мини-ТЭС и N модулей сотовой связи 18, расположенных у потребителей.

Данные с N датчиков температуры 19 помещений потребителей поступают на N блоков сравнения минимальной температуры 25 помещений потребителей, где сравниваются со значениями, определяемыми задатчиком минимальной температуры 21 помещений потребителей. Величина минимальной температуры в помещениях потребителей может изменяться посредством установки требуемого значения на задатчике минимальной температуры 21 помещений потребителей. В результате на тех выходах N блоков сравнения минимальной температуры 25 помещений потребителей, где температура помещения оказывается ниже допустимой, появляется сигнал, который поступает на модуль управления 16 потоками тепловой энергии для регулирования частотными приводами. Также данные с N датчиков температуры 19 помещений потребителей поступают на N блоков сравнения максимальной температуры 26 помещений потребителей, где сравниваются со значениями, определяемыми задатчиком максимальной температуры 22 помещений потребителей. Величина максимальной температуры в помещениях потребителей может изменяться посредством установки требуемого значения на задатчике максимальной температуры 22 помещений потребителей. В результате на тех выходах N блоков сравнения максимальной температуры 26 помещений потребителей, где температура помещения оказывается выше допустимой, появляется сигнал, который поступает на модуль управления 16 потоками тепловой энергии для регулирования частотными приводами. Данные с N датчиков величины напряжения 20 у потребителей подаются на N блоков сравнения минимального напряжения 27 у потребителей, где сравниваются со значениями, определяемыми задатчиком минимальной величины напряжения 23 у потребителей, в результате на тех выходах N блоков сравнения минимального напряжения 27 у потребителей, где напряжение оказывается меньше допустимого, появляется сигнал, который поступает на модуль управления 16. Также данные с N датчиков величины напряжения 20 у потребителей подаются на N блоков сравнения максимального напряжения 28 у потребителей, где сравниваются со значениями, определяемыми задатчиком максимальной величины напряжения 24 у потребителей, в результате на тех выходах N блоков сравнения максимального напряжения 28 у потребителей, где напряжение оказывается больше допустимого, появляется сигнал, который поступает на модуль управления 16. Значения минимального и максимального напряжения у потребителей могут изменяться посредством установки требуемых значений на задатчиках минимальной 23 и максимальной величин напряжения 24 у потребителей.

Таким образом, система обеспечивает повышение эффективности управления энергоэффективными когенерирующими установками посредством непрерывного управления распределением тепловых потоков для поддержания температуры помещений потребителей и величины электрического напряжения у потребителей в заданных пределах, определяемых минимально и максимально допустимыми значениями.

Похожие патенты RU2483252C2

название год авторы номер документа
СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 2006
  • Колпаков Виктор Иванович
  • Колпаков Александр Викторович
RU2315914C1
СИСТЕМА АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРО- И ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЖИЛЫХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ 2003
  • Царев В.В.
  • Алексеевич А.Н.
RU2249125C1
СИСТЕМА АВТОНОМНОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОГО ИСТОЧНИКА ТЕПЛА И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ОТ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ 2007
  • Стребков Дмитрий Семенович
  • Харченко Валерий Владимирович
  • Чемеков Вячеслав Викторович
RU2350847C1
СИСТЕМА КОМБИНИРОВАННОГО СОЛНЕЧНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ 2011
  • Поспелова Ирина Юрьевна
  • Поспелова Мария Ярославовна
RU2459152C1
Система автономного энергоснабжения жилого дома 2019
  • Сучилин Владимир Алексеевич
  • Кочетков Алексей Сергеевич
  • Губанов Николай Николаевич
  • Зак Игорь Борисович
RU2746434C1
СИСТЕМА АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРО- И ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ЖИЛЫХ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ 2013
  • Букин Олег Алексеевич
  • Сгребнев Николай Викторович
  • Забильский Виталий Николаевич
RU2535899C2
ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА МОНИТОРИНГА ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ 2013
  • Грязев Михаил Васильевич
  • Чеботарев Александр Леонидович
  • Панарин Владимир Михайлович
  • Анцев Виталий Юрьевич
  • Горюнкова Анна Александровна
  • Дабдина Ольга Александровна
  • Ивановская Елена Николаевна
  • Павпертов Геннадий Владимирович
RU2520066C1
ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ И УПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА ОПТИМИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА И ПОТРЕБЛЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ОБЪЕКТАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 2013
  • Грязев Михаил Васильевич
  • Чеботарев Александр Леонидович
  • Панарин Владимир Михайлович
  • Анцев Виталий Юрьевич
  • Горюнкова Анна Александровна
  • Дабдина Ольга Александровна
  • Ивановская Елена Николаевна
RU2525811C1
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 2014
  • Сергеечев Вадим Викторович
  • Панарин Михаил Владимирович
  • Тюрин Николай Николаевич
  • Смольский Роман Сергеевич
  • Юдочкин Макар Сергеевич
  • Мешалкин Валерий Михайлович
  • Макаров Сергей Витальевич
RU2562782C1
ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ И УПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА ОПТИМИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ОБЪЕКТАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 2013
  • Грязев Михаил Васильевич
  • Чеботарев Александр Леонидович
  • Панарин Владимир Михайлович
  • Анцев Виталий Юрьевич
  • Горюнкова Анна Александровна
  • Дабдина Ольга Александровна
  • Ивановская Елена Николаевна
  • Павпертова Ольга Николаевна
RU2514586C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 483 252 C2

Реферат патента 2013 года СИСТЕМА ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫМИ КОГЕНЕРИРУЮЩИМИ УСТАНОВКАМИ

Изобретение относиться к области теплоэнергетики и может быть использовано в комбинированных системах теплоэлектроснабжения для повышения эффективности управления когенерирующими установками. Система оптимального управления энергоэффективными когенерирующими установками содержит мини-ТЭС в составе газотурбинного двигателя, электрогенератора и модулей управления ими, теплообменник - утилизатор тепла, промежуточные теплообменники, пиковый котел, конденсатор теплового насоса, теплообменники горячего водоснабжения, теплового насоса низкопотенциального тепла. Новым является то, что в систему дополнительно введены модуль управления потоками тепловой энергии, модуль сотовой связи мини-ТЭС, модуль сотовой связи потребителей, N датчиков температуры помещений потребителей, N датчиков величины напряжения у потребителей, задатчики минимальной и максимальной величины напряжения у потребителей, N блоков сравнения минимальной и N блоков сравнения максимальной температуры помещений потребителей, N блоков сравнения минимального и N блоков сравнения максимального напряжения у потребителей, причем N информационных выходов по температуре помещений потребителей модуля сотовой связи мини-ТЭС соединены с модулем управления потоками тепловой энергии и первыми входами N блоков сравнения минимальной и N блоков сравнения максимальной температуры помещения потребителей, вторые входы которых соединены с задатчиками минимальной и максимальной температуры соответственно, N информационных выходов величины напряжения у потребителей модуля сотовой связи мини-ТЭС соединены с модулем управления потоками тепловой энергии и первыми входами N блоков сравнения минимального и максимального напряжения соответственно, выходы N блоков сравнения минимальной и N блоков сравнения максимальной температуры помещений потребителей, N блоков сравнения минимального напряжения и N блоков сравнения максимального напряжения у потребителей соединены с модулем управления потоками тепловой энергии, датчики температуры помещений потребителей и величины напряжения у потребителей соединены входами модулей сотой связи потребителей. Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности управления когенерирующими установками посредством непрерывного управления распределением тепловых потоков. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 483 252 C2

Система оптимального управления энергоэффективными когенерирующими установками, содержащая мини-ТЭС в составе газотурбинного двигателя, электрогенератора и модулей управления ими, теплообменник - утилизатор тепла, включенный в промежуточный контур циркуляции с промежуточным теплообменником замкнутого контура теплоснабжения, последовательно включенные пиковый котел и конденсатор теплового насоса контура отопления, теплообменник контура горячего водоснабжения, теплообменник теплового насоса, соединенный с источником низкопотенциального тепла по замкнутой системе через теплообменник низкопотенциального тепла теплового насоса, частотные приводы контуров отопления, горячего водоснабжения, теплового насоса и низкопотенциального тепла, отличающаяся тем, что в систему дополнительно введены модуль управления потоками тепловой энергии, модуль сотовой связи мини-ТЭС, модуль сотовой связи потребителей, N датчиков температуры помещений потребителей, N датчиков величины напряжения у потребителей, задатчики минимальной и максимальной величины напряжения у потребителей, N блоков сравнения минимальной и N блоков сравнения максимальной температуры помещений потребителей, N блоков сравнения минимального и N блоков сравнения максимального напряжения у потребителей, причем N информационных выходов по температуре помещений потребителей модуля сотовой связи мини-ТЭС соединены с модулем управления потоками тепловой энергии и первыми входами N блоков сравнения минимальной и N блоков сравнения максимальной температуры помещения потребителей, вторые входы которых соединены с задатчиками минимальной и максимальной температуры соответственно, N информационных выходов величины напряжения у потребителей модуля сотовой связи мини-ТЭС соединены с модулем управления потоками тепловой энергии и первыми входами N блоков сравнения минимального и максимального напряжения соответственно, выходы N блоков сравнения минимальной и N блоков сравнения максимальной температуры помещений потребителей, N блоков сравнения минимального напряжения и N блоков сравнения максимального напряжения у потребителей соединены с модулем управления потоками тепловой энергии, датчики температуры помещений потребителей и величины напряжения у потребителей соединены входами модулей сотовой связи потребителей.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2013 года RU2483252C2

СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 2006
  • Колпаков Виктор Иванович
  • Колпаков Александр Викторович
RU2315914C1
Быстродействующее малогабаритное телефонное реле 1936
  • Цыпкин М.С.
SU56986A1
Способ флотационного обогащения медномолибденовой руды 1941
  • Вартаням К.Т.
SU63909A1
US 4365742 A, 28.12.1982.

RU 2 483 252 C2

Авторы

Панарин Михаил Владимирович

Сергеечев Вадим Викторович

Тюрин Николай Николаевич

Юдочкин Макар Сергеевич

Безбородов Александр Владимирович

Панарин Владимир Михайлович

Даты

2013-05-27Публикация

2011-07-25Подача