Устройство для управления двумя параллельно включенными теплообменными аппаратами Российский патент 2023 года по МПК F28F27/00 F24F11/32 G05B19/00 

Изобретение относится к автоматическому управлению системами теплоснабжения, включающими теплообменные аппараты. Может быть применено в составе систем автоматического управления и диспетчеризации тепловых пунктов и котельных, отпускающих тепловую энергию на нужды отопления и горячего водоснабжения для закрытых систем.

Известна система управления для регулирования температуры вторичного потока во вторичном контуре, выходящего из теплообменника, с помощью первичного потока в первичном контуре, при помощи управляющего элемента, устанавливаемого в первичном потоке, который может подвергаться воздействию с блока управления. (См патент RU №2282792 опубл. 27.08.2006)

К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата, при использовании устройства относится то, что контроль работоспособности теплообменного аппарата осуществляется только по состоянию характеристик первичного потока, на входе в теплообменный аппарат, в этом случае исключается контроль характеристик во вторичном потоке, что препятствует корректному анализу работоспособности теплообменного аппарата.

Известно устройство для регулирования температуры, содержащее последовательно соединенные термометрсопротивления, измерительную мостовую схему, усилитель напряжения, позиционноереле, ключевой элемент и исполнительный блок, а также импульсный прерыватель,выход которого подключен к входу ключевого элемента, двухуровневый компаратор иисточник опорного напряжения. (См патент RU № 2111524, опубл. 20.05.1998), принят за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известного устройства, относится отсутствие контроля работоспособности теплообменного аппарата по перепаду давления, а также исключение возможности включения в работу резервного теплообменного аппарата.

Технический результат, который может быть получен при реализациитехнического решения, заключается в достижении непрерывной и корректной работы теплообменных аппаратовпутем оценки степени теплопередачи.

Технический результат достигается тем, что устройство для управления двумя параллельно включенными теплообменными аппаратами содержит датчики температуры, нормирующие преобразователи электрических сигналов, вычитающие устройства, сравнивающие устройства, логические элементы «ИЛИ», логические элементы «И-НЕ», блоки логического отрицания а также релейные модули, ко входам которых подключены катушки электромагнитных запорных клапанов.

Особенностью изобретения является то, что оно снабжено датчиками давления, преобразующими величину давления в пропорциональный электрический сигнал, дополнительными сравнивающими устройствами и RS триггерами для фиксации аварийных сигналов, а блок управления выполнен в виде логическо-вычислительной схемы, содержащей датчики давления 1.1-1.4, которые подключены ко входам нормирующих преобразователей 3.1-3.4, выходы нормирующих преобразователей 3.1-3.2 подключены ко входам вычитающего устройства 4.1,выходы нормирующих преобразователей 3.3-3.4 подключены ко входам вычитающего устройства 4.2, датчики температуры 2.1-2.2 подключены ко входам нормирующих преобразователей 3.5-3.6, выходы нормирующих преобразователей 3.5-3.6 подключены ко входам вычитающего устройства 4.3, на вход сравнивающего устройства 5.1 подключен выход вычитающего устройства 4.1, а также задающее устройство 12, на вход сравнивающего устройства 5.2 подключен выход вычитающего устройства 4.2, а также задающее устройство 12, на входы сравнивающего устройства 5.3 подключен выход вычитающего устройства 4.3, а также задающее устройство 13, на входы логического элемента «ИЛИ» 6.1 подключены выходы сравнивающих устройств 5.1-5.3, выход логического элемента «ИЛИ» 6.1 подключен на вход триггера 7.1, также на вход триггера подключена кнопка «14», выход триггера подключен к логическому элементу «И-НЕ» 8.1 и к блоку индикации 15, также на вход логического элемента «И-НЕ» 8.1 подключен выход логического элемента 8.2, выход логического элемента «И-НЕ» 8.1 подключен к релейным модулям 10.1-10.4, к входу блока логического отрицания 9.1 и к входу логического элемента «И-НЕ» 8.2, выход блока логического отрицания 9.1 подключен к элементу индикации 17, датчики давления 1.5-1.8 подключены ко входам нормирующих преобразователей 3.7-3.10, выходы нормирующих преобразователей 3.7-3.8 подключены ко входам вычитающего устройства 4.4. выходы нормирующих преобразователей 3.9-3.10 подключены ко входам вычитающего устройства 4.5, датчики температуры 2.3-2.4 подключены ко входам нормирующих преобразователей 3.11-3.12, выходы нормирующих преобразователей 3.11-3.12 подключены ко входам вычитающего устройства 4.6, ко входам сравнивающего устройства 5.4 подключен выход вычитающего устройства 4.4, а также задающее устройство 12, к входам сравнивающего устройства 5.5 подключен выход вычитающего устройства 4.5, а также задающее устройство 12, к входам сравнивающего устройства 5.6 подключен выход вычитающего устройства 4.6, а также задающее устройство 13, к входам логического элемента «ИЛИ» 6.2 подключены выходы сравнивающих устройств 5.4-5.6, выход логического элемента «ИЛИ» 6.2 подключен на вход триггера 7.2, также к входу триггера подключена кнопка «14», выход триггера подключен к логическому элементу «И-НЕ» 8.2 и к блоку индикации 16, также ко входу логического элемента «И-НЕ» 8.2 подключен выход логического элемента 8.1, выход логического элемента «И-НЕ» 8.2 подключен к релейным модулям 10.5-10.8, к входу блока логического отрицания 9.2 и на вход логического элемента «И-НЕ» 8.1, выход блока логического отрицания 9.2 подключен к элементу индикации 18.

Устройство содержит датчики давления 1.1-1.8, устанавливаемые на подводящих трубопроводах до и после теплообменных аппаратов, датчики температуры 2.1 -2.4, устанавливаемые в контуре нагрева и в нагреваемом контуре, нормирующие преобразователи 3.1-3.12 сигналов от датчиков давления и термометров сопротивления, вычитающие устройства 4.1-4.6, сравнивающие устройства 5.1-5.6, логические элементы «ИЛИ» 6.1,6.2, триггеры 7.1,7.2, логические элементы «И-НЕ» 8.1-8.2, блоки логического отрицания 9.1,9.2, блок задержки 11, релейные модули 10.1-10.8, задающие устройства 12,13, кнопку сброса 14, а также блоки индикации 15-18.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы с датчиков давления 1.1-1.2, установленных на подводящем трубопроводе первого теплообменного аппарата контура нагрева, поступают на нормирующие преобразователи 3.1-3.2, выходные сигналы которых вычитаются при помощи вычитающего устройства 4.1. Затем итоговый сигнал сравнивается при помощи сравнивающего устройства 5.1 с сигналом уставки давления, поступающим от задающего устройства 12. Сравнивающее устройство5.1 вырабатывает аварийный сигнал в случае если входной сигнал меньше уставки. Аварийный сигнал поступает на вход логического элемента «ИЛИ» 6.1.

Сигналы с датчиков давления 1.3-1.4, установленных на подводящем трубопроводе первого теплообменного аппарата нагреваемого контура, поступают на нормирующие преобразователи 3.3-3.4, выходные сигналы которых вычитаются при помощи вычитающего устройства 4.2. Затем итоговый сигнал сравнивается при помощи сравнивающего устройства 5.2 с сигналом уставки давления, поступающим от задающего устройства 12. Сравнивающее устройство 5.2 вырабатывает аварийный сигнал в случае если входной сигнал меньше уставки. Аварийный сигнал поступает на вход логического элемента «ИЛИ» 6.1.

Сигналы с датчиков температуры 2.1-2.2, установленных на подводящих трубопроводах первого теплообменного аппарата, поступают на нормирующие преобразователи 3.5-3.6, выходные сигналы которых вычитаются при помощи вычитающего устройства 4.3. Затем итоговый сигнал сравнивается при помощи сравнивающего устройства 5.3 с сигналом уставки температуры, поступающим от задающего устройства 13. Сравнивающее устройство 5.3 вырабатывает аварийный сигнал в случае если входной сигнал меньше уставки. Аварийный сигнал поступает на вход логического элемента «ИЛИ» 6.1.

Сигналы с датчиков давления1.5-1.6, установленных на подводящем трубопроводе второго теплообменного аппарата контура нагрева, поступают на нормирующие преобразователи 3.7-3.8, выходные сигналы которых вычитаются при помощи вычитающего устройства 4.4. Затем итоговый сигнал сравнивается при помощи сравнивающего устройства 5.4 с сигналом уставки давления, поступающим от задающего устройства 12. Сравнивающее устройство 5.4 вырабатывает аварийный сигнал в случае если входной сигнал меньше уставки. Аварийный сигнал поступает на вход логического элемента «ИЛИ» 6.2.

Сигналы с датчиков давления1.7-1.8, установленных на подводящем трубопроводе второго теплообменного аппарата нагреваемого контура, поступают на нормирующие преобразователи 3.9-3.10, выходные сигналы которых вычитаются при помощи вычитающего устройства 4.5. Затем итоговый сигнал сравнивается при помощи сравнивающего устройства 5.5 с сигналом уставки давления, поступающим от задающего устройства 12. Сравнивающее устройство 5.5 вырабатывает аварийный сигнал в случае если входной сигнал меньше уставки. Аварийный сигнал поступает на вход логического элемента «ИЛИ» 6.2.

Сигналы с датчиков температуры 2.3-2.4, установленных на подводящих трубопроводахвторого теплообменного аппаратапоступают на нормирующие преобразователи 3.11-3.12, выходные сигналы которых вычитаются при помощи вычитающего устройства 4.6. Затем итоговый сигнал сравнивается при помощи сравнивающего устройства 5.6 с сигналом уставки температуры, поступающим от задающего устройства 13. Сравнивающее устройство 5.6 вырабатывает аварийный сигнал в случае если входной сигнал меньше уставки. Аварийный сигнал поступает на вход логического элемента «ИЛИ» 6.2.

Аварийный сигнал с логического элемента «ИЛИ» 6.1. фиксируется триггером 7.1. Триггер 7.1 сбрасывается по сигналу кнопки 14. Выходной аварийный сигнал триггера 7.1 поступает на вход логического элемента «И-НЕ» 8.1. Выходной сигнал логического элемента «И-НЕ» 8.1 поступает на вход блока задержки 11, что реализует возможность работы системы при первом включении. Сигнал с блока задержки 11 поступает на входлогического элемента «И-НЕ» 8.2, что реализует исключение работы второго теплообменного аппарата в момент работы первого. Таким образом первый теплообменный аппарат работает в случае аварии второго теплообменного аппарата и не работает в случае аварии.

Аварийный сигнал с логического элемента «ИЛИ» 6.2. фиксируется триггером 7.2. Триггер сбрасывается по сигналу кнопки 14. Выходной аварийный сигнал триггера 7.2 поступает на вход логического элемента «И-НЕ» 8.2. Выходной сигнал логического элемента «И-НЕ» 8.2 поступает на вход логического элемента «И-НЕ» 8.1, что реализует исключение работы второго теплообменного аппарата в момент работы первого. Таким образом второй теплообменный аппарат работает в случае аварии первого теплообменного аппарата и не работает в случае аварии.

В случае появления сигналов аварии и с триггера 7.1 и с триггера 7.2 оба теплообменных аппарата будут выведены из работы. Аварийный сигнал с триггера 7.1 поступает на блок индикации 15, который отвечает за индикацию аварии первого теплообменного аппарата. Аварийный сигнал с триггера 7.2 поступает на блок индикации 16, который отвечает за индикацию аварии второго теплообменного аппарата.

Выходной сигнал логического элемента «И-НЕ» 8.1 поступает на входы релейных модулей 10.1-10.4, управляющих подачей напряжения на катушки электромагнитных клапанов. В случае появления аварийного сигнала от триггера 7.1 или вступления в работу второго теплообменного аппарата сигнал на релейные модули 10.1-10.4 приходить не будет, за счет наличия сигнала от элемента «И-НЕ» 8.2. Также выходной сигнал логического элемента «И-НЕ» 8.1 поступает на вход блока логического отрицания 9.1, выходной сигнал которого поступает на блок индикации 17, отвечающий за индикацию работы первого теплообменного аппарата. В случае появления аварийного сигнала от триггера 7.1 или вступления в работу второго теплообменного аппарата сигнал на блок индикации 17 приходить не будет, за счет наличия сигнала от элемента «И-НЕ» 8.1, инвертированного блоком логического отрицания 9.1.

Выходной сигнал логического элемента «И-НЕ» 8.2 поступает на входы релейных модулей 10.5-10.8, управляющих подачей напряжения на катушки электромагнитных клапанов. В случае появления аварийного сигнала от триггера 7.2 или вступления в работу второго теплообменного аппарата сигнал на релейные модули 10.5-10.8 приходить не будет, за счет наличия сигнала от элемента «И-НЕ» 8.2. Также выходной сигнал логического элемента «И-НЕ» 8.2 поступает на вход блока логического отрицания 9.2, выходной сигнал которого поступает на блок индикации 18, отвечающий за индикацию работы второго теплообменного аппарата. В случае появления аварийного сигнала от триггера 7.2 или вступления в работу второго теплообменного аппарата сигнал на блок индикации 18 приходить не будет, за счет наличия сигнала от элемента «И-НЕ» 8.2, инвертированного блоком логического отрицания 9.2.

Устройство испытано в программе математического моделирования МВТУ 4.0. В отличие от известных устройств, устройство выполняет функции ввода в работу второго теплообменного аппарата после отключения первого, а также обладает возможностью вывода аварийных сигналов, для дополнения его системой диспетчеризации и удаленного управления, за счет наличия возможности подключения блоков индикации и ручного задания аварийного давления и температуры теплоносителя.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменных аппаратах, предназначенных для отопления и горячего водоснабжения. Устройство содержит восемь датчиков давления, датчики температуры, нормирующие преобразователи электрических сигналов, вычитающие устройства, формирующие разность сигналов от датчиков на входах и выходах теплообменных аппаратов, сравнивающие устройства, осуществляющие сравнение величины разности показаний датчиков с допустимым отклонением. В схему включены логические элементы «ИЛИ», собирающие аварийные сигналы, RS-триггеры для фиксации аварийных сигналов, логические элементы «И-НЕ», а также блоки логического отрицания, необходимые для формирования импульсов управления модулями реле, ко входам которых могут быть подключены электромагнитные клапаны. Технический результат – обеспечение непрерывной и корректной работы теплообменных аппаратов путем оценки степени теплопередачи. 1 ил.

Устройство для управления двумя параллельно включенными теплообменными аппаратами, содержащее датчики температуры, нормирующие преобразователи электрических сигналов, вычитающие устройства, сравнивающие устройства, логические элементы «ИЛИ», логические элементы «И-НЕ», блоки логического отрицания а также релейные модули, ко входам которых могут быть подключены катушки электромагнитных запорных клапанов, отличающееся тем, что оно снабжено датчиками давления, преобразующими величину давления в пропорциональный электрический сигнал, дополнительными сравнивающими устройствами и RS-триггерами для фиксации аварийных сигналов, а блок управления выполнен в виде логическо-вычислительной схемы, содержащей датчики давления 1.1-1.4, которые подключены ко входам нормирующих преобразователей 3.1-3.4, выходы нормирующих преобразователей 3.1-3.2 подключены ко входам вычитающего устройства 4.1, выходы нормирующих преобразователей 3.3-3.4 подключены ко входам вычитающего устройства 4.2, датчики температуры 2.1-2.2 подключены ко входам нормирующих преобразователей 3.5-3.6, выходы нормирующих преобразователей 3.5-3.6 подключены ко входам вычитающего устройства 4.3, ко входам сравнивающего устройства 5.1 подключен выход вычитающего устройства 4.1, а также задающее устройство 12, ко входам сравнивающего устройства 5.2 подключен выход вычитающего устройства 4.2, а также задающее устройство 12, ко входам сравнивающего устройства 5.3 подключен выход вычитающего устройства 4.3, а также задающее устройство 13, ко входам логического элемента «ИЛИ» 6.1 подключены выходы сравнивающих устройств 5.1-5.3, выход логического элемента «ИЛИ» 6.1 подключен на вход триггера 7.1, также к входу триггера подключена кнопка «14», выход триггера подключен к логическому элементу «И-НЕ» 8.1 и к блоку индикации 15, также на вход логического элемента «И-НЕ» 8.1 подключен выход логического элемента 8.2, выход логического элемента «И-НЕ» 8.1 подключен к релейным модулям 10.1-10.4, к входу блока логического отрицания 9.1 и ко входу логического элемента «И-НЕ» 8.2, выход блока логического отрицания 9.1 подключен к элементу индикации 17, датчики давления 1.5-1.8 подключены ко входам нормирующих преобразователей 3.7-3.10, выходы нормирующих преобразователей 3.7-3.8 подключены ко входам вычитающего устройства 4.4., выходы нормирующих преобразователей 3.9-3.10 подключены ко входам вычитающего устройства 4.5, датчики температуры 2.3-2.4 подключены ко входам нормирующих преобразователей 3.11-3.12, выходы нормирующих преобразователей 3.11-3.12 подключены ко входам вычитающего устройства 4.6, ко входам сравнивающего устройства 5.4 подключен выход вычитающего устройства 4.4, а также задающее устройство 12, к входам сравнивающего устройства 5.5 подключен выход вычитающего устройства 4.5, а также задающее устройство 12, к входам сравнивающего устройства 5.6 подключен выход вычитающего устройства 4.6, а также задающее устройство 13, к входам логического элемента «ИЛИ» 6.2 подключены выходы сравнивающих устройств 5.4-5.6, выход логического элемента «ИЛИ» 6.2 подключен на вход триггера 7.2, также к входу триггера подключена кнопка «14», выход триггера подключен к логическому элементу «И-НЕ» 8.2 и к блоку индикации 16, также на вход логического элемента «И-НЕ» 8.2 подключен выход логического элемента 8.1, выход логического элемента «И-НЕ» 8.2 подключен к релейным модулям 10.5-10.8, к входу блока логического отрицания 9.2 и ко входу логического элемента «И-НЕ» 8.1, выход блока логического отрицания 9.2 подключен к элементу индикации 18.