Устройство для дистанционного управления обогревом Советский патент 1992 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может использоваться в энергетике для обогрева оборудования электроустановок и в других отраслях народного хозяйства.

Известно, что ряд объектов при эксплуатации ниже определенной температуры наружной среды нуждается в обогреве. Например, согласно правилам технической эксплуатации электрических станций и сетей (ПТЭ) для значительной части оборудования при температуре наружной среды ниже 0° С должен включаться обогрев. В электроустановках применяют дистанционное управление обогревом - одно устройство управляет обогревом всех объектов электроустановки. Устройство имеет исполнительный орган магнитный пускатель и управляющий орган - двухпозиционный датчик температуры, соединенный с управляющим входом исполни- тельного органа. Управляющий орган установлен во внешней среде.

Управление обогревом заключается в следующем. При снижении температуры наружной среды ниже заданной величины датчик срабатывает и обогрев включается. Обогрев остается включенным до тех пор, пока температура наружной среды не станет на несколько градусов выше (на зону нечувствительности датчика) температуры выключения.

Мощность обогрева не регулируется. Мощность обогревателей объектов выбирается такой,чтобы обеспечить эксплуатацию

XI

СО N О 00

ю

электроустановки при экстремально низкой температуре наружной среды. Постоянно включенный обогрев повышает температуру объектов на 50°. Это приводит к тому, что к моменту отключения обогрева при потеплениях, температура оборудования достигает 60° С (с учетом компенсации погрешности и зоны нечувствительности датчика), тогда как допустимая температура большинства оборудования 40° С, При данном способе управления обогревом, значительная часть энергии расходуется бесполезно, и происходит перегрев оборудования.

В электроустановках при дистанционном управлении обогревом применяются двухпозиционные биметаллические датчики температуры типа ДТКБ и сходные по параметрам манометрические. Параметрами датчика определяется работа устройства.

Датчики ДТКБ имеют погрешность срабатывания до 2,5°. Чтобы компенсировать погрешность, уставку срабатывания выполняют на 3-5° выше заданной температуры. Зона нечувствительности датчика до 8°. Это приводит к дополнительным потерям энергии, особенно весной и осенью при большом суточном ходе наружной температуры, так как днем обогрев не отключается или отключается на короткое время.

Цель изобретения - повышение экономичности устройства за счет снижения затрат энергии на обогрев путем регулирования средней мощности обогрева пропорционально температуре наружной среды,

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для дистанционного управления обогревом, содержащем двухпозиционный датчик температуры, соединенный через исполнительный орган с обогревателями, датчик температуры снабжен нагревателем, который подключен к выходу исполнительного органа и заключен вместе с датчиком температуры в общий кожух, причем общий кожух может быть выполнен в теплоизоляцией, что увеличивает длительность цикла регулирования и расширяет область применения устройства при использовании датчика температуры и исполнительного органа, имеющими подвижные части.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - графики зависимости средней мощности РСр. обогрева от температуры Т наружной среды.

Устройство содержит исполнительный орган 1, двухпозиционный датчик 2 температуры и подогреватель 3 датчика 2, подключенный к выходу исполнительного органа. Датчик с подогревателем заключены в общий кожух 4 с теплоизоляцией, на0

5

0

5

0

5

0

5

пример из пенополистирола (теплоизоляция не показана), и образуют функциональную модель, т.е, иммитатор обогреваемого объекта. Вход исполнительного органа соединен с источником электроэнергии, а выход - с обогревателями объектов,

Устройство работает следующим образом.

При понижении температуры наружной среды до температуры срабатывания датчика включается обогрев объектов и подогрев датчика. Эта температура является верхней границей зоны регулирования обогрева. Температура управляющего органа за счет подогрева будет повышаться и превысив температуру срабатывания на зону нечувствительности датчика обогрев отключается. Подогрев управляющего органа прекратится и температура его будет понижаться. Процесс будет повторяться. Температура управляющего органа будет поддерживаться в пределах зоны нечувствительности датчика. Чем ниже наружная температура, тем дольше управляющий орган будет нагреваться и быстрей охлаждаться, следовательно средняя мощность обогрева будет увеличиваться. При некоторой температуре наружной среды подогреватель не сможет нагреть управляющий орган до температуры отпускания датчика, это будет нижняя граница зоны регулирования, зависящая от мощности подогревателя датчика. Время ts включенного и to отключенного обогрева за один цикл регулирования определяется функциями:

tB r-ln(1 +т);

to-T-lnO+Tj r),

где т-температурная постоянная иммита- тора;

ДТ - зона нечувствительности собственно датчика 2;

Т - температура наружной среды TI и Т2 - верхняя и нижняя границы зоны регулирования обогрева.

Относительная средняя мощность обогрева

Рср

te

Ti -Т

(D

te + to Ti - T2 Из этого следует, что средняя мощность обогрева прямо пропорциональна температуре наружной среды. На фиг. 2 изо- бражен график 5 зависимости средней мощ- ности в относительных величинах от температуры наружной среды для устройства управления обогревом оборудования подстанции.

На фиг. 2 показана зависимость РСр (Т) при следующих параметрах иммитатора

Т 4° С; Ti + 5° С; Т2 -35° С; т 80 мин

Нелинейность графика у границ зоны регулирования обусловлена зоной нечувствительности датчика и составляет около 3%.

Устройство может использоваться не только при электрообогреве, но и с другими теплоносителями. Например, теплоносителем может быть нагретая жидкость.

При подогреве датчика основным теплоносителем режим обогрева объектов в пределах зоны регулирования не зависит от параметров теплоносителя. При изменении параметров теплоносителя будет изменяться нижняя граница зоны регулирования.

Устройство не имеет зоны нечувствительности, так как при повышении темпера- туры наружной среды выше температуры срабатывания датчика после очередного цикла датчик не срабатывает.

На фиг. 2 прямые 6-8 отображают работу прототипа. Прямые 6 и 7 - при понижении температуры наружной среды, 7 и 8 - при повышении, 9 - зона нечувствительности очевидна. Ее можно определить, зная среднюю температуру сезона обогрева. Поскольку, средняя мощность обогрева практически прямо пропорциональна температуре наружной среды, то и средняя мощность обогрева на сезон пропорциональна средней температуре сезона обогрева. Для описанного устройства максимальная температура сезона составляет +5° С. Минимальная температура сезона зависит от климатической зоны.

Так, для Луги Ленинградской области самый холодный месяц имеет среднюю многолетнюю температуру (-9)° С. Следовательно, разность температур за сезон обогрева 14° С. Учитывая, что годовой ход средних температур близок к синусоидальной форме, а сезон обогрева составляет примерно полуволну синусоиды, можно считать, что средняя температура сезона составляет: Тсез +5° С - 14° С .0,71 -5° С. Используя формулу (1), получаем Рср.сез. 0,25. Учитывая нелинейность реальной характеристики, получаем Рср.сез. 28%. Экономия за сезон составляет 72%.

Формула изобретения

1.Устройство для дистанционного управления обогревом, содержащее двухпо- зиционный датчик температуры наружной среды, соединенный через исполнительный орган с обогревателями, отличающее- с я тем, что, с целью повышения экономичности устройства за счет снижения затрат энергии на обогрев объектов путем регулирования средней мощности обогрева пропорционально температуре наружной среды, двухпозициоиный датчик температуры снабжен подогревателем, который подключен к выходу исполнительного органа, причем двухпозиционный датчик температуры и подогреватель заключены в общий кожух.

2.Устройство поп, 1,отличающее- с я тем, что, с целью расширения области применения устройства, общий кожух снабжен теплоизоляцией.

Изобретение относится к автоматическому регулированию и может использоваться в энергетике для обогрева оборудования электростанций и в других отраслях народного хозяйства. Цель изобретения - повышение экономичности устройства для дистанционного управления обогревом. Устройство содержит двухпозиционный датчик 2 температуры, соединенный через исполнительный орган 1 с обогревателями, подогреватель 3 датчика, подключенный к выходу исполнительного органа 1. Датчик 2 и подогреватель 3 заключены в общий кожух 4, который может быть выполнен с теплоизоляцией. Датчик 2 с подогревателем 3, заключенные в кожух 4, образуют имитатор обогреваемого объекта. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фиг. 1

Фиг. 2

059