СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ БАЛАНСИРОВКИ ГРУППЫ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ В СИСТЕМЕ ТРАНСПОРТИРОВКИ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ Российский патент 2017 года по МПК F24D19/10 

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу и устройствам для балансировки группы потребителей в системе транспортировки текучей среды. Настоящее изобретение относится, в частности, к способу и устройствам для балансировки группы потребителей в системе транспортировки текучей среды, в которой каждый потребитель снабжен моторизованным регулирующим клапаном для регулирования расхода через потребитель.

Предшествующий уровень техники

Системы транспортировки текучей среды, как правило, включают в себя несколько потребителей, то есть параллельные ветви или трубопроводные линии, через которые транспортируется жидкая или газообразная текучая среда, например, для термического распределения энергии. Потребители выполнены, как правило, по-разному, то есть они имеют разные диаметры и/или длины транспортных магистралей, например, трубопроводов и имеют разные, например, варьирующиеся величины расхода или объемного потока. Чтобы в таких системах транспортировки текучей среды предпринять сбалансированное или уравновешенное распределение текучей среды потребителям, потребители снабжаются соответствующим балансирующим или уравнительным органом, например, регулируемым исполнительным элементом, в частности, клапаном, который может устанавливать расход через соответствующего потребителя с помощью различных степеней открытия или положений клапана.

В DE 69706458 описан способ балансировки сети для распределения несжимаемой жидкости, в которой для каждой ветви два напорных патрубка размещены на обеих сторонах балансирующего органа и дополнительный третий напорный патрубок расположен на расстоянии от них. Во всех ветвях осуществляются измерения давления, соответственно, путем измерения разности давлений на обеих сторонах соответствующего балансирующего органа и измерения перепада давлений посредством третьего напорного патрубка. На основе этих измеренных значений вычисляются коэффициенты гидравлического сопротивления всех ветвей и участков на основной магистрали. Наконец, зная желательный расход в каждой ветви и с применением определенных коэффициентов сопротивления, вычисляются и устанавливаются установочные положения каждого балансирующего органа. Способ балансировки требует для каждого балансирующего органа нескольких напорных патрубков и не пригоден для динамической балансировки системы транспортировки текучей среды.

В EP 2085707 раскрыта гидравлическая балансировка системы отопления, причем нагреватель оснащен устройством для измерения давления и объемного потока. Предусмотрены средства для определения предоставляемого объемного потока, а также средства для определения разности давлений между прямым и обратным потоком. На радиаторах размещены средства для определения объемного потока, которые используются для устранения ошибок и автоматизации балансировки.

Документ EP 0795724, который относится к тому же семейству патентов, что и DE 69706458, раскрывает по существу те же признаки, что и DE 69706458.

DE 199 12 588 раскрывает гидравлическую систему с несколькими ветвями трубопроводов. Чтобы улучшить режим регулирования, как в главном контуре, так и в трубопроводных ветвях контуров потребителей размещено оборудование с электронным устройством измерения объемного потока и сервопривод.

EP 2 157 376 раскрывает установку для гидравлического выравнивания системы для охлаждения или нагрева. Система включает в себя подающую линию, обратную линию, дроссельное устройство и устройство для измерения объемного потока. В каждой линии предусмотрены клапаны для гидравлического выравнивания, причем предусмотрены средства для определения потоков в отдельных ветвях.

Согласно уровню техники, таким образом, для определения расхода у каждого потребителя предусматривается отдельный датчик. Ввиду этого требуются, в частности, высокие затраты на установку.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является предложить устройство и способ для балансировки группы потребителей в системе транспортировки текучей среды, которые не имеют по меньшей мере некоторых недостатков предшествующего уровня техники. В особенности задачей настоящего изобретения является предложить устройство и способ для балансировки группы потребителей в системе транспортировки текучей среды, которые выполнены с возможностью динамической балансировки системы транспортировки текучей среды и не требуют отдельных датчиков для определения расхода у каждого потребителя.

В соответствии с настоящим изобретением эти цели достигаются с помощью признаков независимых пунктов формулы изобретения. Другие предпочтительные варианты раскрываются в зависимых пунктах формулы изобретения и описании.

Указанные выше цели в особенности достигаются с помощью настоящего изобретения тем, что для балансировки группы потребителей в системе транспортировки текучей среды, в которой каждый потребитель снабжен моторизованным регулирующим клапаном для регулирования расхода через потребитель, сохраняются характеристические данные для потребителя, которые для номинальных расходов через соответствующий потребитель определяют соответственно положение соответствующего регулирующего клапана. Посредством общего датчика расхода определяется текущий общий расход через группу потребителей. На основе текущего общего расхода и суммы желательных номинальных расходов через потребители определяется коэффициент балансировки. Динамическая балансировка потребителей выполняется путем установки положений клапанов соответствующих регулирующих клапанов на основе характеристических данных и коэффициента балансировки.

Соответственно, устройство для балансировки группы потребителей в системе транспортировки текучей среды включает в себя модуль характеристических данных, который выполнен с возможностью хранения характеристических данных для потребителя, и модуль балансировки, который выполнен с возможностью определения коэффициента балансировки на основе текущего общего расхода и суммы желательных номинальных расходов через потребители, и выполнения динамической балансировки потребителей путем установки положений соответствующих регулирующих клапанов на основе характеристических данных и коэффициента балансировки.

Путем балансировки потребителей на основе текущего общего расхода и суммы желательных номинальных расходов обеспечивается возможность автоматической и динамической балансировки системы транспортировки текучей среды, для которой достаточно одного единственного общего датчика расхода для измерения общего расхода через группу потребителей без необходимости использования для этого нескольких отдельных датчиков расхода или напорных патрубков в регулирующих клапанах отдельных потребителей.

Предпочтительным образом, текущий общий расход и коэффициент балансировки определяются повторно, и выполняется динамическая балансировка, пока текущий общий расход не окажется в пределах определенного предельного диапазона вокруг суммы желательных номинальных расходов. Соответственно, модуль балансировки выполнен с возможностью повторно определять текущий общий расход и коэффициент балансировки и выполнять динамическую балансировку, пока текущий общий расход не окажется в пределах определенного предельного диапазона вокруг суммы желательных номинальных расходов. При заданном нулевом допуске динамическая балансировка выполняется до тех пор, пока текущий общий расход не будет соответствовать сумме желательных номинальных расходов.

Непрерывное определение общего расхода и коэффициента балансировки позволяет автоматически, динамически и непрерывно балансировать систему транспортировки текучей среды или потребителей и адаптироваться к изменяющимся системным условиям или требованиям потребителей.

В одном варианте осуществления характеристические данные для потребителей группы определяются тем, что регулирующие клапаны для первой части потребителей устанавливаются в блокирующее положение, и измеряется расход через вторую часть потребителей в различных положениях клапанов посредством общего датчика расхода. Например, характеристические данные для одного из потребителей группы определяются соответственно тем, что регулирующие клапаны для других потребителей группы устанавливаются в блокирующее положение, и измеряется расход через один из потребителей в различных положениях клапана посредством общего датчика расхода.

Соответственно выполнен модуль характеристических данных, который определяет характеристические данные тем, что он устанавливает регулирующие клапаны для первой части потребителей в блокирующее положение, и тем, что он посредством общего датчика расхода измеряет расход через вторую часть потребителей в различных положениях клапана. Модуль характеристических данных, например, выполнен с возможностью определения характеристических данных для одного потребителя группы соответственно тем, что он устанавливает регулирующие клапаны для других потребителей группы в блокирующее положение и посредством общего датчика расхода определяет расход через упомянутый один из потребителей в различных положениях клапана.

Определение характеристических данных потребителей или регулирующих вентилей посредством последовательного измерения отдельного потребителя или регулирующего клапана группы при закрытых регулирующих клапанах остальных потребителей группы обеспечивает возможность особенно простого и эффективного определения. Одновременное измерение нескольких потребителей или регулирующих клапанов группы при закрытых регулирующих клапанах других потребителей группы, например, попарное измерение, обеспечивает возможность более точного определения, когда расход путем одновременного открытия нескольких регулирующих клапанов более предпочтительным образом приводится в рабочий диапазон применяемого датчика расхода.

В другом варианте выполнения осуществляется исключительное регулирование потребителей, когда у по меньшей мере одного из регулирующих клапанов достигается положение упора. Соответственно, модуль балансировки выполнен с возможностью, при достижении положения упора у по меньшей мере одного из регулирующих клапанов, выполнять исключительное регулирование потребителей. Например, сохраняются данные о приоритете для каждого из потребителей, и расход через потребители с низким приоритетом дросселируется при достижении положения упора у регулирующего клапана потребителя с более высоким приоритетом. Соответственно, модуль характеристических данных, например, выполнен с возможностью сохранять для потребителей соответствующие данные о приоритете, и модуль балансировки выполнен с возможностью дросселировать расход через потребители с низким приоритетом, когда у регулирующего клапана потребителя с более высоким приоритетом из-за положения упора распознается слишком низкий расход.

В другом варианте осуществления, при достижении определенного минимального положения у по меньшей мере одного из регулирующих клапанов, чтобы избежать шумов потока, мощность насоса или вентилятора уменьшается. Соответственно, модуль балансировки выполнен с возможностью уменьшения мощности насоса или вентилятора во избежание обусловленных текучей средой шумов потока, когда у по меньшей мере одного из регулирующих клапанов достигается определенное минимальное положение. В другом варианте осуществления регулирующие клапаны приводятся в действие таким образом, что по меньшей мере у одного из клапанов достигается максимальное положение. Расход регулируется посредством целенаправленного управления вентилятором насоса или соответственно через предвключенный регулирующий клапан всей группы. Соответственно, модуль балансировки выполнен с возможностью исключения шумов потока из-за протекающей текучей среды.

В другом варианте осуществления положения соответствующих регулирующих клапанов устанавливаются на основе характеристических данных, коэффициента балансировки и, при сниженной мощности насоса и постоянной сумме желательных номинальных расходов через потребители, с повышенной степенью открытия соответствующих регулирующих клапанов, до определенного максимального положения у одного из регулирующих клапанов.

Наряду со способом и устройством для балансировки группы потребителей в системе транспортировки текучей среды, настоящее изобретение также относится к компьютерному программному продукту с компьютерным программным кодом для управления одним или более процессорами устройства таким образом, что устройство выполняет способ балансировки группы потребителей в системе транспортировки текучей среды, в частности, к компьютерному программному продукту со считываемым компьютером, осязаемым, энергонезависимым носителем данных, на котором хранится компьютерный программный код.

Краткое описание чертежей

Выполнение настоящего изобретения описывается ниже на примере. Пример выполнения иллюстрируется следующими прилагаемыми чертежами, на которых показано:

Фиг. 1 - блок-схема, которая схематично иллюстрирует систему транспортировки текучей среды с группой потребителей и устройством для динамической балансировки потребителей.

Фиг. 2 - блок-схема, которая схематично иллюстрирует систему транспортировки текучей среды для газообразной текучей среды с группой потребителей и устройством для динамической балансировки потребителей.

Фиг. 3 - блок-схема, которая иллюстрирует последовательность этапов динамической балансировки системы транспортировки текучей среды с группой потребителей.

Фиг. 4 - график, иллюстрирующий отклонение между фактическим объемным потоком клапана и желательным объемным потоком.

Фиг. 5 - график, иллюстрирующий регулировку положения клапана на основе отклонения между фактическим и желательным объемным потоком на основе характеристических данных клапана.

Способы осуществления изобретения

На фиг. 1 и 2 ссылочные позиции 5 и 5’ относятся к системе транспортировки текучей среды с группой из нескольких потребителей V1, V2, V3, Vi, например, HLK- (отопление, вентиляция и охлаждение) или HVAC- (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха) системе 5, 5’ транспортировки текучей среды. Как схематично показано на фиг.1 и 2, система 5, 5’ транспортировки текучей среды включает в себя рабочую машину 3 для подачи текучей среды в системе 5, 5’ транспортировки текучей среды, в частности, один или несколько насосов для подачи жидкостей, например воды, или один или несколько вентиляторов для подачи газообразной текучей среды, например воздуха.

На фиг. 1 представлен замкнутый контур системы 5 транспортировки текучей среды с подводящей магистралью 51 (подвод) и обратной магистралью 52, например, трубопроводами. Потребители V1, V2, V3, Vi включают в себя, например, одно или несколько устройств для обмена тепловой энергией, в частности, теплообменники для нагрева или охлаждения, таких как радиаторы, системы напольного отопления или охлаждающие агрегаты, или так называемые охладители.

Как показано на фиг. 1 и 2, потребители V1, V2, V3, Vi имеют, соответственно, ассоциированный регулирующий клапан V11, V22, V33, Vii для регулирования расхода через соответствующий потребитель V1, V2, V3, Vi. Регулирующие клапаны V11, V22, V33, Vii размещены в подводе (подводящей магистрали 51) или отводе (обратной магистрали 52) потребителей V1, V2, V3, Vi. Регулирующие клапаны V11, V22, V33, Vii содержат, соответственно, управляемый электрический двигатель M, который приводит в действие соответствующий регулирующий клапан V11, V22, V33, Vii и регулирует отверстие и, таким образом, расход или объемный поток регулирующего клапана V11, V22, V33, Vii посредством соответствующей установки дроссельного элемента, например, заслонки клапана.

Ссылочная позиция 30 относится к системе управления более высокого уровня, которая генерирует, например, индивидуальные номинальные значения (уставки) для расходов Ft_i (target flow - "целевой расход") через регулирующие клапаны V11, V22, V33, Vii.

Как показано на фиг. 1 и 2, система 5, 5’ транспортировки текучей среды содержит датчик 4 расхода для измерения общего расхода или общего объемного потока FC_total („current total flow") "текущий общий расход") через группу потребителей V1, V2, V3, Vi. Датчик 4 расхода предпочтительно расположен в отводе, но он также может быть размещен в подводе.

Система 5’ транспортировки текучей среды, показанная на фиг. 2, выполнена с возможностью транспортировки газообразных флюидов, причем потребители V1, V2, V3, Vi представляют собой, например, жилые помещения, в которые регулирующие клапаны V11, V22, V33, Vii подводят приточный воздух, или из которых регулирующие клапаны V11, V22, V33, Vii отводят отводимый воздух. Перед регулирующими клапанами V11, V22, V33, Vii, которые регулируют расходы жидкости или воздуха, включен общий моторизованный дроссельный клапан V’ и шумоглушение 7.

На фиг. 1 и 2 ссылочная позиция 1 относится к устройству балансировки для балансировки группы потребителей V1, V2, V3, Vi или системы 5, 5’ транспортировки текучей среды. Как схематично показано на фиг.1 и 2, устройство 1 балансировки включает в себя несколько функциональных модулей, в частности, модуль 11 характеристических данных и модуль 12 балансировки. Функциональные модули предпочтительно являются программируемыми модулями программного обеспечения для управления одним или более процессорами устройства 1 балансировки. Функциональные модули хранятся на машиночитаемом носителе, который неподвижно или с возможностью съема соединен с устройством 1 балансировки. Для специалиста в данной области техники понятно, однако, что функциональные модули могут быть реализованы в альтернативных вариантах осуществления частично или полностью с помощью компонентов средств аппаратного обеспечения.

Для управления регулирующими клапанами V11, V22, V33, Vii или их двигателями М, устройство 1 балансировки соединено с ними через управляющие линии или шину 54 управления. Для определения текущего общего расхода или общего объемного потока Fc_total через группу потребителей V1, V2, V2, V3, Vi устройство 1 балансировки соединено через измерительную линию или шину 53 данных с датчиком 4 расхода. Для приема сигналов управления и/или параметров управления, в частности, номинальных значений для индивидуальных расходов Ft_i через регулирующие клапаны V11, V22, V33, Vii устройство 1 балансировки соединено через линию передачи данных или шину 55 данных с системой 30 управления. Наконец, устройство 1 балансировки через линию управления или шину 56 управления также соединено с дроссельным клапаном V’.

Ниже со ссылкой на фиг. 3 описаны функции модуля 11 характеристических данных и модуля 12 балансировки, а также возможные последовательности этапов динамической балансировки системы 1, 1’ транспортировки текучей среды.

На подготовительном или опциональном этапе S1 модуль 11 характеристических данных определяет для потребителей V1, V2, V3, Vi или для ассоциированных регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii характеристические данные, которые, соответственно, для номинальных расходов через соответствующие потребители V1, V2, V3, Vi или через ассоциированные регулирующие клапаны V11, V22, V33, Vii определяют положение соответствующего регулирующего клапана V11, V22, V33, Vii. Кривая fh на Фиг.5 иллюстрирует, например, для заданного управляющего клапана V11, V22, V33, Vii или соответствующего потребителя V1, V2, V3, Vi положение Н клапана, которое должно быть установлено для достижения желательного номинального расхода или объемного потока F. С другой стороны, на основе кривой fh также может быть определен расход или объемный поток F через соответствующий потребитель V1, V2, V3, Vi или через ассоциированный регулирующий клапан V11, V22, V33, Vii, который достигается при определенном положении Н регулирующего клапана V11, V22, V33, Vii.

Модуль 11 характеристических данных определяет характеристические данные тем, что он, исходя из ситуации блокирования, в которой вся группа регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii заблокирована, измерения регулирующие клапаны V11, V22, V33, Vii один за другим индивидуально. При измерении одного регулирующего клапана V11, V22, V33, Vii, соответственно, в различных положениях Н клапана измеряется достигаемый расход F через регулирующий клапан V11, V22, V33, Vii и сохраняется в ассоциации с соответствующим положением Н клапана. При этом, например, для измеряемого регулирующего клапана i положение Н клапана, исходя из закрытого блокирующего положения Н₀, пошагово открывается, то есть устанавливается более значимое положение Н клапана, и для каждого положения H_i регулирующего клапана i определяется измеряемый датчиком 4 расхода текущий расход или объемный поток F_i, который, ввиду закрытого положения других регулирующих клапанов, соответствует расходу или объемному потоку F_i измеряемого регулирующего клапана i.

В одном варианте осуществления, например, когда расход через лишь один из регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii лежит не в оптимальном рабочем диапазоне датчика 4 расхода, осуществляется определение характеристических данных путем измерения, соответственно, одновременно более чем одного из регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii, например, посредством одновременного попарного измерения, соответственно, двух из регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii. При этом одновременно измеряемые регулирующие клапаны V11, V22, V33, Vii предпочтительно измеряются в соответственно том же самом положении клапана, то есть при той же процентном отношении степени открытия. На основе характеристических данных, которые были определены одновременно для нескольких регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii, индивидуальные характеристические данные для отдельных регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii рассчитываются путем арифметических операций.

На подготовительном этапе S2 характеристические данные для регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii сохраняются. Вместо динамического определения характеристических данных на опциональном этапе S1, в альтернативном варианте осуществления, определяются и сохраняются известные характеристические данные регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii, например, из технических паспортов. С характеристическими данными также сохраняются, соответственно, номинальный расход, идентификация и/или обозначение типа соответствующего потребителя V1, V2, V3, Vi или регулирующего клапана V11, V22, V33, Vii.

На этапе S0 в системе 30 управления определяются индивидуальные номинальные расходы Ft_i для регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii, например, на основе текущих значений датчиков и/или требований пользователя.

При запуске (пуске в эксплуатацию) системы 5, 5’ транспортировки текучей среды или если распознается изменение номинальных расходов Ft_i, на этапе S4 запускается и активируется этап S3 для динамической балансировки системы 5, 5’ транспортировки текучей среды или потребителей V1, V2, V3, Vi.

На этапе S31 модуль 12 балансировки устанавливает положения клапанов потребителей V1, V2, V3, Vi или регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii на основе номинальных расходов Ft_i для отдельных потребителей V1, V2, V3, Vi или регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii. Для этого модуль 12 балансировки применяет соответствующие индивидуальные характеристические данные потребителей V1, V2, V3, Vi или регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii и определяет на основе характеристических данных для регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii соответствующее номинальному расходу Ft_i положение H_i клапана, при котором в соответствующем регулирующем клапане V11, V22, V33, Vii должен быть достигнут ассоциированный текущий индивидуальный расход F_i, который первоначально соответствует желательному номинальному расходу F_i=Ft_i. Как описано ниже, для расчетов положений H_i клапанов, текущие индивидуальные расходы F_i корректируются, соответственно, с помощью коэффициента балансировки F’_i=α F_i, который первоначально установлен на α=1.

В одном варианте осуществления модуль 12 балансировки дополнительно устанавливает положения клапанов потребителей V1, V2, V3, Vi или регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii с учетом оптимизированного использования рабочей машины 3 для подачи текучей среды. Модуль 12 балансировки функционирует, например, как оптимизатор насоса для оптимизации мощности насоса. Для этого положения клапанов потребителей V1, V2, V3, Vi или регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii открываются до определенного максимального предельного значения, составляющего, например, 70% или 80% от максимального открытия, в то время как мощность насоса уменьшается соответственно так, что достигаемый общий расход остается тем же самым. Таким образом, в отдельных потребителях V1, V2, V3, Vi и в целом в системе 5, 5’ транспортировки текучей среды может достигаться, соответственно, тот же расход или объемный поток при уменьшенной мощности насоса.

В одном варианте модуль 12 балансировки дополнительно устанавливает положения клапанов потребителей V1, V2, V3, Vi или регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii с учетом оптимизированного режима работы теплогенератора и хладогенератора, так что предпусковая температура может максимизироваться или минимизироваться, причем по меньшей мере один клапан достигает положения упора.

В одном варианте осуществления модуль 12 балансировки устанавливает, достигло ли положение клапана по меньшей мере одного из потребителей V1, V2, V3, Vi или одного из регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii положения упора с максимальным открытием или определенного минимального положения. При этом положения клапанов указываются, например, как числовые значения, которые указывают степень открытия, например, в угловых градусах или долях, например, в процентах, или соответствующее управляющее значение. Положение упора и/или определенное минимальное положение потребителей V1, V2, V3, Vi или регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii сохраняются, например, как часть соответствующих характеристических данных. Если положение упора или определенное минимальное положение достигнуто, то модуль 12 балансировки выполняет соответствующее исключительное регулирование потребителей V1, V2, V3, Vi или регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii.

В одном варианте исключительное регулирование для установленного положения упора предусматривает, что расход, в пользу потребителя V1, V2, V3, Vi или регулирующего клапана V11, V22, V33, Vii при упоре дросселируется у остальных регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii группы. Для этого для потребителей V1, V2, V3, Vi или регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii сохраняются соответственно ассоциированные данные о приоритете, например, как часть соответствующих характеристических данных. Данные о приоритете представляют собой, например, значения классификации или числовые значения, которые указывают высокую или низкую значимость или определенную ступень по многоступенчатой шкале. При обнаружении положения упора модуль 12 балансировки, таким образом, уменьшает открытие и, следовательно, расход через менее важные потребители V1, V2, V3, Vi или регулирующие клапаны, которые имеют данные приоритета с более низким значением, чем у потребителя V1, V2, V3, Vi или регулирующего клапана V11, V22, V33, Vii в положении упора.

В одном варианте исключительное регулирование для установленного определенного минимального положения предусматривает, чтобы избежать шумов потока, снижение мощности вентилятора или насоса в рабочей машине 3 для подачи текучей среды в системе 5, 5’ транспортировки текучей среды, то есть в вентиляторе.

На этапе S32 модуль 12 балансировки определяет посредством датчика 4 расхода текущий общий расход или общий объемный поток Fc_total, через группу потребителей V1, V2, V3, Vi или регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii.

На этапе S33 модуль 12 балансировки проверяет, существует ли разница между текущим, достигнутым общим расходом или общим объемным потоком Fc_total суммой номинальных расходов („total traget flow" - "полный целевой расход") для всей группы потребителей V1, V2, V3, Vi или регулирующих клапанов V11, V22, V33, Vii. На Фиг.4 схематично показано отклонение Δ текущего значения расхода Fc от номинального расхода Ft на диаграмме, на которой линия w значений представляет совпадение текущего общего расхода или общего объемного потока Fc_total с суммой номинальных расходов Ft_total. Если не существует отклонения или разности, то есть, если текущий общий расход Fc_total соответствует общему номинальному расходу и система находится в сбалансированном состоянии, на этапе S4 ожидается изменение номинального расхода Ft_i. В противном случае, если текущий общий расход Fc_total отклоняется от желательного общего номинального расхода , например, если разница превышает определенное пороговое значение, и сумма желательных номинальных расходов не находится в пределах определенного предельного диапазона вокруг текущего общего расхода или общего объемного потока Fc_total, модуль 12 балансировки переходит к этапу S34.

На этапе S34 модуль 12 балансировки определяет на основе текущего, фактически достигнутого измеренного общего расхода Fc_total и желательного общего номинального расхода коэффициент балансировки α=, который получается из отношения желательного общего номинального расхода и фактически измеренного текущего общего расхода Fc_total, и продолжает на этапе S31 расчет новых скорректированных положений H’_i, при которых текущие индивидуальные расходы F_i корректируются каждый с соответствующим коэффициентом F’_i=α⋅F_i балансировки (причем скорректированные индивидуальные расходы F’_i на следующем цикле становятся новым текущим индивидуальным расходом F_i).

Таблица 1 показывает пример изменения значений (временной ход сверху вниз) в упрощенной системе 5, 5' транспортировки текучей среды двумя потребителями V1, V2:

Таблица 1
Общие значения Потребитель V1 или регулирующий клапан V11 Потребитель V2 или регулирующий клапан V22 α=/ F1 F’1 Н1 Н’1 F2 F’2 Н’2 Н’2 50 100 2,00 60 120 20° 40° 40 80 15° 30° 80 100 1,25 120 150 40° 43° 80 100 30° 35° 91 100 1,10 150 165 43° 44° 100 110 35° 38° 100 100 1,00 165 165 44° 44° 110 110 38° 38°

В варианте осуществления в системе 5 транспортировки текучей среды размещены датчики температуры, которые позволяют определять в потребителях V1, V2, V3, Vi соответствующую разность температур ΔΤ_i=Tin_i-Tout_i между входной температурой Tin_i и выходной температурой Tout_i подводимой или отводимой текучей среды в соответствующем устройстве для обмена тепловой энергией (теплообменнике). Для определения входной температуры Tin_i, например, общий датчик температуры размещен в подводе к потребителям V1, V2, V3, Vi, или несколько отдельных датчиков температуры расположены в подводах к отдельным потребителям V1, V2, V3, Vi. Различные выходные температуры Tout_i измеряются отдельными датчиками температуры в обратных линиях отдельных потребителей V1, V2, V3, Vi. Устройство 1 балансировки соединено с датчиками температуры и выполнено с возможностью определения входных температур Tin_i и выходных температур Tout_i отдельных потребителей V1, V2, V3, Vi и соответствующих разностей температур ΔΤ_i=Tin_i-Tout_i для потребителей V1, V2, V3, Vi. Устройство 1 балансировки, кроме того, выполнено с возможностью, базируясь на измеренном текущем общем расходе или общем объемном потоке Fc_total и индивидуальных номинальных расходах Ft_i и разностях температур ΔΤ_i, определять долевую текущую отдачу энергии ("текущая индивидуальная энергия") через потребители V1, V2, V3, Vi. Устройство 1 балансировки также определяет общую отдачу энергии („current total energy" "текущая полная энергия") через потребители V1, V2, V3, Vi. Определенная общая энергия Ec_total используется в устройстве 1 балансировки или в системе 30 управления более высокого уровня для управления и, в частности, ограничения отдаваемой посредством системы 5, 5' транспортировки текучей среды общей энергии Et_total=f(Ec_total) („total target energy" - "полная целевая энергия"). Тем самым в системе 5, 5' транспортировки текучей среды можно путем измерения расхода или измерения объемного потока только с одним общим датчиком 4 расхода измерять и регулировать как отдаваемые в отдельные потребители V1, V2, V3, Vi индивидуальные количества энергии Ес, так и общую отдаваемую в системе 5, 5' транспортировки текучей среды энергию Ec_total.

В заключение следует отметить, что хотя в описании с компьютерным программным кодом были ассоциированы конкретные функциональные модули, и что выполнение этапов было представлено в определенной последовательности, специалисту в данной области техники понятно, что компьютерный программный код может быть структурирован различным образом, и последовательность по меньшей мере определенных этапов может быть изменена, без изменения при этом объема защиты.

Настоящее изобретение относится к способу и устройствам для балансировки группы потребителей в системе транспортировки текучей среды. Способ балансировки группы потребителей в системе транспортировки текучей среды, в которой каждый потребитель снабжен моторизованным регулирующим клапаном для регулирования расхода через потребитель, при этом сохраняют характеристические данные для потребителей, которые определяют для номинальных расходов через соответственно один из потребителей соответствующее положение клапана соответствующего регулирующего клапана, определяют текущий общий расход через группу потребителей с помощью общего датчика расхода, определяют коэффициент балансировки на основе текущего общего расхода и суммы желательных номинальных расходов через потребители и выполняют динамическую балансировку потребителей путем установки положений соответствующих регулирующих клапанов на основе характеристических данных и коэффициента балансировки. Это позволяет осуществлять динамическую балансировку системы транспортировки текучей среды и не требуют отдельных датчиков для определения расхода у каждого потребителя. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.

1. Способ балансировки группы потребителей (V1, V2, V3, Vi) в системе (5, 5') транспортировки текучей среды, в которой каждый потребитель (V1, V2, V3, Vi) снабжен моторизованным регулирующим клапаном (V11, V22, V33, Vii) для регулирования расхода через потребитель (V1, V2, V3, Vi), отличающийся тем, что:

сохраняют (S2) характеристические данные для потребителей (V1, V2, V3, Vi), которые определяют для номинальных расходов (F_i) через соответственно один из потребителей (V1, V2, V3, Vi) соответствующее положение (H_i) клапана соответствующего регулирующего клапана (V11, V22, V33, Vii),

определяют (S32) текущий общий расход через группу потребителей (V1, V2, V3, Vi) с помощью общего датчика (4) расхода,

определяют (S34) коэффициент балансировки на основе текущего общего расхода и суммы желательных номинальных расходов через потребители (V1, V2, V3, Vi) и

выполняют (S3) динамическую балансировку потребителей (V1, V2, V3, Vi) путем установки положений (H_i) соответствующих регулирующих клапанов (V11, V22, V33, Vii) на основе характеристических данных и коэффициента балансировки.

2. Способ по п. 1, отличающийся повторным определением (S32, S34) текущего общего расхода и коэффициента балансировки и выполнением (S3) динамической балансировки, пока текущий общий расход не окажется в пределах определенного предельного диапазона вокруг суммы желательных номинальных расходов.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся определением (S1) характеристических данных для потребителей (V1, V2, V3, Vi) группы путем установки регулирующих клапанов (V11, V22, V33, Vii) для первой части потребителей (V1, V2, V3, Vi) в блокирующее положение и измерения расхода (F) через вторую часть потребителей (V1, V2, V3, Vi) в различных положениях (Н) клапанов посредством общего датчика (4) расхода.

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся определением (S1) характеристических данных для потребителя (V1, V2, V3, Vi) группы, соответственно, путем установки регулирующих клапанов (V11, V22, V33, Vii) для других потребителей (V1, V2, V3, Vi) группы в блокирующее положение и измерения расхода (F) через один из потребителей (V1, V2, V3, Vi) в различных положениях (Н) клапана посредством общего датчика (4) расхода.

5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся выполнением исключительного регулирования потребителей (V1, V2, V3, Vi) при достижении положения упора у по меньшей мере одного из регулирующих клапанов (V11, V22, V33, Vii).

6. Способ по п. 1 или 2, отличающийся сохранением данных о приоритете, соответственно, для одного из потребителей (V1, V2, V3, Vi) и дросселированием расхода через потребители (V1, V2, V3, Vi) с низким приоритетом при достижении положения упора у регулирующего клапана (V11, V22, V33, Vii) потребителя (V1, V2, V3, Vi) с более высоким приоритетом.

7. Способ по п. 1 или 2, отличающийся уменьшением мощности вентилятора или насоса при достижении определенного минимального положения у по меньшей мере одного из регулирующих клапанов (V11, V22, V33, Vii), чтобы предотвратить шумы потока, вызванные текучей средой.

8. Способ по п. 1 или 2, отличающийся установкой положений (H_i) соответствующих регулирующих клапанов (V11, V22, V33, Vii) на основе характеристических данных, коэффициента балансировки и, при сниженной производительности насоса и остающейся постоянной сумме желательных номинальных расходов через потребители (V1, V2, V3, Vi), с повышенной степенью открытия соответствующих регулирующих клапанов (V11, V22, V33, Vii) до определенного максимального положения у по меньшей мере одного из регулирующих клапанов (V111, V22, V33, Vii).

9. Устройство (1) для балансировки группы потребителей (V1, V2, V3, Vi) в системе (5, 5') транспортировки текучей среды, в которой каждый потребитель (V1, V2, V3, Vi) снабжен моторизованным регулирующим клапаном (V11, V22, V33, Vii) для регулирования расхода через потребитель (V1, V2, V3, Vi), и предусмотрен общий датчик (4) расхода для измерения общего расхода через группу потребителей (V1, V2, V3, Vi), отличающееся

модулем (11) характеристических данных, который выполнен с возможностью сохранения для потребителей (V1, V2, V3, Vi) соответственно характеристических данных, которые для номинальных расходов (F_i) через соответствующий потребитель (V1, V2, V3, Vi) соответственно определяют положение (Hi) клапана для соответствующего регулирующего клапана (V11, V22, V33, Vii), и

модулем (12) балансировки, который выполнен с возможностью определения посредством датчика (4) расхода текущего общего расхода через группу потребителей (V1, V2, V3, Vi), определения коэффициента балансировки на основе текущего общего расхода и суммы желательных номинальных расходов через потребители (V1, V2, V3, Vi) и выполнения динамической балансировки потребителей (V1, V2, V3, Vi) путем установки положений (H_i) клапана для соответствующих регулирующих клапанов (V11, V22, V33, Vii) на основе характеристических данных и коэффициента балансировки.

10. Устройство (1) по п. 9, отличающееся тем, что модуль (12) балансировки выполнен с возможностью повторного определения текущего общего расхода и коэффициента балансировки и выполнения динамической балансировки до тех пор, пока текущий общий расход не окажется в пределах определенного предельного диапазона вокруг суммы желательных номинальных расходов.

11. Устройство (1) по п. 9 или 10, отличающееся тем, что модуль (11) характеристических данных выполнен с возможностью определения характеристических данных для потребителей (V1, V2, V3, Vi) группы за счет того, что регулирующие клапаны (V11, V22, V33, Vii) для первой части потребителей (V1, V2, V3, Vi) устанавливаются в положение блокировки, и что с помощью общего датчика (4) расхода измеряется расход (F) через вторую часть потребителей (V1, V2, V3, Vi) в различных положениях (Н) клапана.

12. Устройство (1) по п. 9 или 10, отличающееся тем, что модуль (11) характеристических данных выполнен с возможностью определения характеристических данных для одного из потребителей (V1, V2, V3, Vi), соответственно, за счет того, что регулирующие клапаны (V11, V22, V33, Vii) для других потребителей (V1, V2, V3, Vi) группы устанавливаются в блокирующее положение, и что с помощью общего датчика (4) расхода измеряется расход (F) через один из потребителей (V1, V2, V3, Vi) в различных положениях (Н) клапана.

13. Устройство (1) по п. 9 или 10, отличающееся тем, что модуль (12) балансировки выполнен с возможностью исключительного регулирования потребителей (V1, V2, V3, Vi) при достижении положения упора у по меньшей мере одного из регулирующих клапанов (V11, V22, V33, Vii).

14. Устройство (1) по п. 9 или 10, отличающееся тем, что модуль (11) характеристических данных выполнен с возможностью сохранения для потребителей (V1, V2, V3, Vi) соответственно данных приоритета, и что модуль (12) балансировки выполнен с возможностью дросселирования расхода через потребители (V1, V2, V3, Vi) с низким приоритетом при достижении положения упора у регулирующего клапана (V11, V22, V33, Vii) потребителя (V1, V2, V3, Vi) с более высоким приоритетом.

15. Устройство (1) по п. 9 или 10, отличающееся тем, что модуль (12) балансировки выполнен с возможностью, для предотвращения шума потока, обусловленного текучей средой, снижения мощности вентилятора или насоса при достижении определенного минимального положения по меньшей мере у одного из регулирующих клапанов (V11, V22, V33, Vii).

16. Устройство (1) по п. 9 или 10, отличающееся тем, что модуль (12) балансировки выполнен с возможностью установки положений (H_i) соответствующих регулирующих клапанов (V11, V22, V33, Vii) на основе характеристических данных, коэффициента балансировки и, при сниженной мощности насоса и постоянной сумме желательных номинальных расходов через потребители (V1, V2, V3, Vi), с повышенной степенью открытия соответствующих регулирующих клапанов (V11, V22, V33, Vii) до определенного максимального положения по меньшей мере у одного из регулирующих клапанов (V11, V22, V33, Vii).

17. Устройство (1) по п. 9 или 10, дополнительно включающее в себя один или более компьютерных процессоров, которые связаны с носителем информации для хранения компьютерной программы, причем компьютерная программа при выполнении одним или более процессорами обеспечивает управление устройством (1) для выполнения им способа по любому из пп. 1-2 для балансировки группы потребителей (V1, V2, V3, Vi) в системе (5, 5') транспортировки текучей среды.