СПОСОБ И СИСТЕМА НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ НАЛИЧИЯ И ЛОКАЛИЗАЦИИ УЧАСТКА ВЗАИМОПРОНИКНОВЕНИЯ СЕТЕВОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ И НАГРЕВАЕМОЙ ВОДЫ В ТЕПЛООБМЕННОМ ОБОРУДОВАНИИ СИСТЕМЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК F24D3/06 

Предлагаемое изобретение относится к области тепло- и водоснабжения жилищно-коммунального хозяйства, а также промышленных, транспортных и сельскохозяйственных предприятий.

В качестве теплоносителя в системах теплоснабжения используется подготовленная вода с нормированными параметрами по содержанию кислорода для минимизации процесса коррозии и по жесткости с целью защиты конструкций трубопроводов и теплообменного оборудования от осаждения на их внутренних поверхностях малорастворимых солей магния и кальция. Проникновение в теплоноситель воды из системы водоснабжения через возникшие при эксплуатации места негерметичности теплообменного оборудования является одной из основных причин снижения эффективности и отказов систем теплоснабжения. Соответственно, своевременное выявление и локализация мест взаимопроникновения теплоносителя и воды будут являться одним из факторов, влияющих на повышение энергосбережения.

В качестве ближайшего аналога предлагаемого изобретения выбран способ измерения расхода и степени загрязненности жидкости, основанный на измерении диэлектрической проницаемости среды, протекающей в трубопроводе, и описанный в патенте RU 2130170, опубликованном 10.05.1999. Согласно известному из RU 2130170 способу, на основании измеренного значения диэлектрической проницаемости и частот резонатора делается вывод о расходе жидкости в трубопроводе и о степени ее загрязненности. Очевидно использование такого способа в различных системах контроля качественных и количественных характеристик жидкости в трубопроводах. При этом основным недостатком известного из RU 2130170 способа и, соответственно, систем контроля, основанных на его использовании, является исключение из измерений и соответственно из анализа температуры и давления среды. Указанный недостаток, с одной стороны, приведет к значительным погрешностям при определении необходимых параметров, а с другой стороны, не позволит производить адекватный анализ динамики измерений параметров в различных точках и, следовательно, использовать данный способ для определения наличия и места взаимного проникновения сетевого теплоносителя и горячей воды через места негерметичности теплообменников горячего водоснабжения и смесительного оборудования.

В свою очередь, предлагаемое изобретение позволит устранить указанный недостаток и предложить способ непрерывного контроля наличия и локализации участка взаимопроникновения сетевого теплоносителя и нагреваемой воды в теплообменном оборудовании: поступления горячей воды в сетевой теплоноситель или утечки сетевого теплоносителя в систему горячего водоснабжения потребителей. Соответственно способу предложена система непрерывного контроля наличия и локализации участка взаимопроникновения сетевого теплоносителя и нагреваемой воды в теплообменном оборудовании.

Способ непрерывного контроля наличия и локализации участка взаимопроникновения сетевого теплоносителя и нагреваемой воды в теплообменном оборудовании системы централизованного теплоснабжения включает: измерение диэлектрической проницаемости и удельной электропроводности, а также температуры и давления теплоносителя на подающем и обратном сетевых трубопроводах теплового пункта; измерение диэлектрической проницаемости и удельной электропроводности, а также температуры и давления теплоносителя и нагреваемой водной среды на входах и выходах теплообменного оборудования теплового пункта по ходу движения теплоносителя и нагреваемой среды, соответственно; измерение диэлектрической проницаемости и удельной электропроводности, а также температуры и давления нагреваемой водной среды в точках дополнительного контроля внутри теплообменного оборудования теплового пункта. Измеренные значения диэлектрической проницаемости и удельной электропроводности теплоносителя и нагреваемой водной среды приводятся к установленному фиксированному значению температуры и давления. Выполняется анализ динамики изменения измеренных значений диэлектрической проницаемости и удельной электропроводности при упомянутом фиксированном значении температуры и давления. В результате определяют наличие и степень взаимопроникновения теплоносителя и нагреваемой водной среды на конкретном участке системы теплоснабжения исходя из выявленной динамики изменения измеренных значений диэлектрической проницаемости и удельной электропроводности.

Система непрерывного контроля наличия и локализации участка взаимопроникновения сетевого теплоносителя и нагреваемой воды в теплообменном оборудовании системы централизованного теплоснабжения включает совокупность первичных преобразователей емкостного типа для измерения электрической емкости (диэлектрической проницаемости) и электрического сопротивления (удельной электропроводности), а также совокупность первичных преобразователей для измерения давления и температуры. Указанные первичные преобразователи размещаются на подающем и обратном сетевых трубопроводах теплового пункта, на входах и выходах теплообменного оборудования теплового пункта по ходу движения теплоносителя и нагреваемой среды, а также в точках дополнительного контроля внутри теплообменного оборудования теплового пункта по ходу движения нагреваемой среды. Также система включает совокупность вторичных преобразователей, соединенных с первичными преобразователями, подающих на первичные преобразователи токовые сигналы заданных параметров и получающих сигналы реакции среды для последующей обработки; и автоматизированное рабочее место контроля первичных преобразователей, визуализации операций контроля, сбора, обработки и хранения информации, подключенное к блоку вторичных преобразователей по проводному каналу.

Предложенные способ и устройство поясняются чертежами.

Фиг.1 - блок-схема работы предлагаемого способа.

Фиг.2 - структурная схема системы централизованного теплоснабжения, оснащенное средствами предложенной системы.

Предложенная система непрерывного контроля наличия и локализации участка взаимопроникновения сетевого теплоносителя и нагреваемой воды в теплообменном оборудовании системы централизованного теплоснабжения включает совокупность первичных преобразователей емкостного типа 1 для измерения электрической емкости (диэлектрической проницаемости) и электрического сопротивления (удельной электропроводности), а также совокупность первичных преобразователей 1 для измерения давления и температуры, совокупность вторичных преобразователей 2, соединенных с первичными преобразователями, и автоматизированное рабочее место 3 контроля первичных преобразователей, визуализации операций контроля, сбора, обработки и хранения информации, подключенное к блоку вторичных преобразователей по проводному каналу. Первичные преобразователи 1 размещаются на подающем и обратном сетевых трубопроводах теплового пункта, на входах и выходах теплообменного оборудования 4 теплового пункта по ходу движения теплоносителя и нагреваемой среды, а также в точках дополнительного контроля внутри теплообменного оборудованиям 4 теплового пункта по ходу движения нагреваемой среды. Количество первичных преобразователей 1 определяется в зависимости от сложности конструкции и необходимости точной локализации места негерметичности. Вторичные преобразователи могут объединяться в отдельный конструктивный блок или выполняться распределенно по принципу интеллектуального датчика. Вторичные преобразователи 2 обеспечивают подачу на первичные преобразователи 1 токовых сигналов заданных параметров - напряжение воздействия заданной частоты и амплитуды и получение сигналов реакции среды для последующей обработки исходя из того, что величина и сдвиг фазы ответного сигнала зависят от электрофизических характеристик контролируемой жидкости.

От вторичных преобразователей 2 массивы зарегистрированных значений тока и напряжения для соответствующих каналов контроля непрерывно передаются на автоматизированное рабочее место 3 контроля первичных преобразователей. Автоматизированное рабочее место 3 для каждого из каналов по массивам полученных данных рассчитывает значения электрического сопротивления и электрической емкости, последние пересчитываются в удельные показатели: удельную электропроводность и диэлектрическую проницаемость соответственно, после чего приводятся к единым условиям по измеренным температуре и давлению. Автоматизированное рабочее место 3 сравнивает приведенные значения электрофизических характеристик теплоносителя и горячей воды в порядке направления их движения и рассчитывает степень проникновения нагреваемой водной среды в теплоноситель как концентрацию одной среды в другой. В обратном случае автоматизированное рабочее место 3 на каждом из участков между первичными преобразователями прогнозирует места негерметичности, а также выполняет функции предупредительной и аварийной сигнализации, включая формирование команд на отключение аварийных зон тепловой схемы, функции визуализации операций непрерывного контроля, функции связи с автоматизированной системой централизованного контроля участка теплоснабжения, функции архивирования результатов измерения и контроля. Кроме того, на автоматизированное рабочее место 3 могут быть наложены дополнительные функции по контролю качества теплоносителя и нагреваемой среды по комплексным электрофизическим параметрам.

Используя предложенный способ и систему, коммунальные службы могут оперативно реагировать на нарушения целостности конструкций систем водоснабжения и теплоснабжения. В частности, в случае попадания в теплоноситель воды горячего водоснабжения повышенной жесткости и кислородосодержания при оперативном устранении негерметичности будет значительно снижена вероятность образования труднорастворимых и характеризующихся низкой теплопроводностью солевых осадков на поверхностях теплообменного оборудования, а также исключена интенсификация коррозионного процесса. Оперативная реакция на попадание теплоносителя в водопроводную воду сделает возможным исключение попадания в нее опасных для здоровья человека веществ. Очевидно, что одновременно с анализом качественных характеристик может быть сделан вывод и о качестве трубопроводов и/или теплообменного оборудования. Таким образом, предложены способ и система непрерывного контроля наличия и локализации участка взаимопроникновения сетевого теплоносителя и нагреваемой воды в теплообменном оборудовании производственных и коммунальных систем теплового и горячего водоснабжения, которые обеспечат достоверный и бесперебойный контроль утечек в энергетическом оборудовании систем теплоснабжения.

Предлагаемое изобретение относится к области тепло- и водоснабжения жилищно-коммунального хозяйства. Способ непрерывного контроля наличия и локализации участка взаимопроникновения сетевого теплоносителя и нагреваемой воды в теплообменном оборудовании системы централизованного теплоснабжения включает: измерение диэлектрической проницаемости, удельной электропроводности, температуры и давления теплоносителя и нагреваемой водной среды; приведение измеренных значений к установленному фиксированному значению температуры и давления, анализ динамики изменения измеренных значений, определение наличия и степени взаимопроникновения теплоносителя и нагреваемой водной среды на конкретном участке теплоснабжения. Также в заявленном изобретении раскрыта система непрерывного контроля наличия и локализации участка взаимопроникновения сетевого теплоносителя и нагреваемой воды в теплообменном оборудовании системы централизованного теплоснабжения для осуществления способа непрерывного контроля наличия и локализации участка взаимопроникновения сетевого теплоносителя и нагреваемой воды в теплообменном оборудовании системы централизованного теплоснабжения. Предложенные способ и система обеспечивают достоверный и бесперебойный контроль утечек в энергетическом оборудовании систем теплоснабжения. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ непрерывного контроля наличия и локализации участка взаимопроникновения сетевого теплоносителя и нагреваемой воды в теплообменном оборудовании системы централизованного теплоснабжения, включающий:
измерение диэлектрической проницаемости и удельной электропроводности, а также температуры и давления теплоносителя на подающем и обратном сетевых трубопроводах теплового пункта;
измерение диэлектрической проницаемости и удельной электропроводности, а также температуры и давления теплоносителя и нагреваемой водной среды на входах и выходах теплообменного оборудования теплового пункта по ходу движения теплоносителя и нагреваемой среды соответственно;
измерение диэлектрической проницаемости и удельной электропроводности, а также температуры и давления нагреваемой водной среды в точках дополнительного контроля внутри теплообменного оборудования теплового пункта;
приведение измеренных значений диэлектрической проницаемости и удельной электропроводности теплоносителя и нагреваемой водной среды к установленному фиксированному значению температуры и давления;
анализ динамики изменения измеренных значений диэлектрической проницаемости и удельной электропроводности при упомянутом фиксированном значении температуры и давления;
определение наличия и степени взаимопроникновения теплоносителя и нагреваемой водной среды на конкретном участке системы теплоснабжения, исходя из выявленной динамики изменения измеренных значений диэлектрической проницаемости и удельной электропроводности.

2. Система непрерывного контроля наличия и локализации участка взаимопроникновения сетевого теплоносителя и нагреваемой воды в теплообменном оборудовании системы централизованного теплоснабжения, включающая:
совокупность первичных преобразователей емкостного типа для измерения электрической емкости (диэлектрической проницаемости) и электрического сопротивления (удельной электропроводности), а также совокупность первичных преобразователей для измерения давления и температуры,
размещающихся на подающем и обратном сетевых трубопроводах теплового пункта, на входах и выходах теплообменного оборудования теплового пункта по ходу движения теплоносителя и нагреваемой среды, а также в точках дополнительного контроля внутри теплообменного оборудования теплового пункта по ходу движения нагреваемой водной среды;
совокупность вторичных преобразователей, соединенных с первичными преобразователями, подающих на первичные преобразователи токовые сигналы заданных параметров и получающих ответные сигналы реакции среды для последующей обработки;
автоматизированное рабочее место контроля первичных преобразователей, визуализации операций контроля, сбора, обработки и хранения информации, подключенное к блоку вторичных преобразователей по проводному каналу.