ES2958607T3 - Control de controlador de presión en valores límite - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un método para controlar una red de flujo que comprende medios de control de presión adaptados para regular una diferencia de presión de un fluido en dos ubicaciones en la red de flujo de acuerdo con un ajuste de presión, un controlador adaptado para ajustar el ajuste de presión y para rastrear un valor físico. en el sistema, siendo el método que el controlador funcione - en un modo de carga normal donde los medios de control de presión se ajustan a un ajuste de presión básico cuando el valor físico está dentro de un primer rango umbral, y - en un modo de control de carga inestable que incluye un cambio del ajuste de presión a un ajuste de presión de carga inestable cuando sale de dicho primer rango de umbral. La invención se refiere además al propio controlador adaptado para funcionar en consecuencia. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Control de controlador de presión en valores límite
La presente invención se refiere a un procedimiento para afectar la operación de una válvula de control cambiando un parámetro del sistema en un sistema de flujo de fluido cuando la válvula de control opera bajo una condición que podría influir en la operación general del sistema de flujo de fluido. Esto se hace introduciendo un sistema de equilibrio adaptado para equilibrar el parámetro del sistema a un punto de consigna ajustable y donde el sistema de equilibrio comprende un actuador de ajuste capaz de ajustar el ajuste del punto de consigna en respuesta a un valor de operación de la válvula de control. En la realización principal pero no limitante de la presente invención el sistema de flujo de fluido es un sistema de calefacción conectado a un suministro de calefacción urbana donde el flujo de fluido es controlado por la válvula de control, y donde un sistema de equilibrio es un controlador de presión diferencial que comprende un actuador de válvula de presión diferencial que afecta a una válvula de equilibrio y donde el punto de consigna de ajuste es la presión diferencial establecida que puede ser afectada por el actuador de ajuste controlado opcionalmente a distancia.
Antecedentes
Es bien sabido que en los sistemas de calefacción, tales como los de calefacción urbana, donde un fluido de calefacción suministrado a distancia calienta el agua doméstica y el agua que se alimenta a dispositivos de calefacción, como los sistemas de calefacción por suelo radiante y los radiadores, una de las condiciones previas para un control que funcione correctamente (libre de oscilaciones y ruidos) es el uso de un controlador de presión diferencial para el control de la presión diferencial a través del sistema, tal como el sistema de calefacción
Si la presión diferencial no se elige correctamente, el riesgo es un mal funcionamiento tal como oscilaciones de presión y ruido en el sistema. Los controladores de presión diferencial se utilizan para mantener la presión diferencial en un sistema independientemente de la variación de la presión diferencial en la red de suministro y del consumo en el sistema.
Los controladores de presión diferencial también se utilizan para crear un equilibrio hidráulico en una red.
El uso de controladores de presión diferencial en las subestaciones y en la red de calefacción urbana mantendrá un equilibrio hidráulico en la red lo cual garantiza una buena distribución de agua en la red de suministro y que se pueda alcanzar el nivel de presión deseado en la red que conduzca a un suministro de calor adecuado en la red. El equilibrio correcto garantiza que la cantidad de agua circulante en la red se pueda limitar dando costes reducidos para la circulación de agua. Debido al equilibrio de la red, la caída de presión en, por ejemplo, una subestación o una válvula de control es siempre la diseñada y no se necesita un exceso de energía para las bombas de presión
Una publicación anterior, del documento EP 3093729 divulga un procedimiento de control de una red de flujo que comprende medios de control de presión adaptados para regular una diferencia de presión de un fluido sobre dos ubicaciones ene la red de flujo de acuerdo con un ajuste de presión mediante un controlador adaptado para ajustar el ajuste de presión y para seguir un valor físico en el sistema, estando el procedimiento para que el controlador opere en un modo de control de carga normal en el que los medios de control de presión se establecen en un ajuste de presión básico cuando el valor físico está dentro de un primer intervalo de umbral, y en un modo de control de carga inestable que incluye un cambio del ajuste de presión a un ajuste de presión de carga inestable cuando se sale de dicho primer intervalo de umbral.
Otra publicación anterior, del documento US20100236643, divulga un dispositivo de control de flujo que comprende una entrada, una salida en comunicación fluida con la entrada, un elemento de pérdida de presión entre la entrada y la salida en comunicación fluida con la entrada y la salida, un sensor de presión situado antes del elemento de pérdida de presión configurado para medir una primera presión de un fluido que fluye a través del dispositivo de control de flujo, un sensor de presión situado después del elemento de pérdida de presión configurado para medir una segunda presión del fluido que fluye a través del dispositivo de control de flujo, y un controlador acoplado al primer sensor de presión y al segundo sensor de presión para generar una señal de accionamiento de válvula. El controlador puede generar una señal de control de válvula en base a un diferencial entre la primera presión y la segunda presión durante un primer modo de operación. El controlador también puede generar una señal de control de válvula en base a una presión medida en un sensor de presión particular durante un segundo modo de operación. El modo de operación puede cambiar automáticamente en base a un parámetro predefinido (por ejemplo, un diferencial preestablecido de una presión preestablecida en uno de los sensores, una fluctuación en las lecturas de un sensor particular u otro parámetro).
La mayoría de los problemas surgen cuando la válvula de control está casi cerrada dejando únicamente un pequeño flujo pasante donde el control se vuelve difícil y puede conducir a oscilaciones.
Sumario de la invención
El objeto de la presente invención es ante todo mejorar el rendimiento de control del sistema incluso a caudales en los que la válvula de control conectada al sistema de flujo opera bajo condiciones que afectan la operación global del sistema de flujo, tal como cuando la válvula está casi cerrada.
El objeto se resuelve mediante la tecnología dada en las reivindicaciones, especialmente las reivindicaciones 1 y 6.
Esto incluye, en una realización, un procedimiento de control de una red de flujo que posiblemente forme parte de un sistema de flujo mayor, tal como que esté conectada a un suministro de calefacción, como un sistema de calefacción urbana, y que comprenda medios de control de presión adaptados para regular una diferencia de presión de un fluido sobre dos ubicaciones en la red de flujo de acuerdo con un ajuste de presión, un controlador adaptado para ajustar el ajuste de presión y realizar un seguimiento de un valor físico en el sistema, estando el procedimiento para que el controlador opere
- en un modo de control de carga normal donde los medios de control de la presión se establecen en un ajuste de presión básica cuando el valor físico está dentro de un primer umbral, y
- en un modo de control de carga inestable que incluye un cambio del ajuste de presión a un ajuste de presión de carga inestable cuando se sale de dicho primer umbral.
Por dentro de un primer umbral podría significar que el primer umbral compone un valor superior e inferior, y cuando el parámetro físico está entre estos dos, luego opera en modo de control de carga normal, pero cambia a modo de control de carga inestable cuando está fuera de cualquiera de los dos valores. En una realización alternativa, define un único valor inferior o superior, donde el primer umbral es un umbral inferior donde el controlador cambia al modo de control de carga inestable cuando el valor físico queda respectivamente por debajo o por encima de dicho primer umbral.
Esto permite que el sistema opere en un ajuste de presión básica general durante una carga normal definida donde las partes, tales como una válvula de control de flujo conectada, están adaptadas para operar de la manera más eficiente. Sin embargo, si la carga llega a un nivel donde las partes, tales como la válvula de control de flujo, operan en el límite o incluso fuera de los límites en los que está diseñada para operar de la manera más eficiente, tal como una carga inestable donde la apertura de la válvula de control está casi cerrada, cambia a un ajuste de presión de carga inestable. Cuando un sistema opera de esta manera con una carga inestable, el riesgo es que se produzcan oscilaciones en un valor físico, tal como el caudal definido por la válvula de control de flujo. En una realización, el ajuste de presión de carga inestable puede seleccionarse en un valor que evite o reduzca las oscilaciones que se producen en el valor físico con carga inestable, tal como un caudal bajo, o en general con una carga baja, definida por una pequeña apertura de válvula. Sin embargo, podría ser alternativamente en una carga alta.
El ajuste de presión de carga inestable puede seleccionarse de acuerdo con un valor predefinido, puede medirse y/o calcularse de acuerdo con una prueba o por otros medios para encontrar uno o más valores en los que se eviten las oscilaciones, o al menos se reduzcan significativamente, o puede estimarse como parte del cambio al modo de control de carga inestable mediante algún algoritmo.
En una realización, el controlador cambia a partir del modo de control de carga inestable al modo de carga normal cuando el valor físico se encuentra dentro de un segundo umbral, donde “dentro” podría tener el mismo significado que para el primer umbral, definiendo un intervalo entre un límite superior e inferior, o siendo un valor único, tal el segundo umbral que es un umbral inferior o superior donde el controlador cambia al modo de control de carga inestable cuando el valor físico se encuentra por encima o por debajo de dicho segundo umbral.
El modo de control de carga inestable incluye un procedimiento de seguimiento de oscilaciones del valor físico y cuando se observan oscilaciones entonces cambiar a partir del ajuste de presión básica al ajuste de presión al ajuste de presión de carga inestable.
Alternativamente, el ajuste de presión se cambia a partir del ajuste de presión básica al ajuste de presión de carga inestable en el momento en que se cambia al modo de control de carga inestable.
En una realización, el valor físico es uno cualquiera o una combinación de cualquiera de una posición, o apertura, de la válvula de control de flujo y/o posición del actuador de válvula de control y/o una temperatura en el sistema y/o un flujo en el sistema y/o una presión y/o flujo de energía (potencia) en el sistema y/o señales de control comunicadas a través de una conexión de intercambio de datos.
En una realización, la red de flujo incluye además una válvula de control de flujo que define un caudal en dicha red de flujo mediante una apertura de válvula ajustable, y donde dicha apertura define dicho valor físico.
La presente invención se refiere además a un controlador de un medio de control de presión adaptado para regular una diferencia de presión de un fluido sobre dos ubicaciones en una red de flujo de acuerdo con un ajuste de presión, donde dicho controlador está adaptado para ajustar el ajuste de presión y para seguir un valor físico en el sistema, y donde el controlador está además adaptado para operar en un modo de control de carga normal donde los medios de control de presión se establecen a un ajuste de presión básica cuando el valor físico está por encima de un primer umbral, y en un modo de control de carga inestable que incluye un cambio del ajuste de presión a un ajuste de presión de carga inestable cuando se encuentra por debajo de dicho primer umbral.
En una realización, dicha red de flujo incluye además una válvula de control de flujo que define un caudal en dicha red de flujo mediante una apertura de válvula ajustable, y donde dicha apertura define dicho valor físico.
Figuras
La Figura 1 Un ejemplo de sistema de calefacción de flujo.
La Figura 2 Gráficos que ilustran los cambios de los modos de operación de acuerdo con una primera realización.
la Figura 3 Gráficos que ilustran los cambios de los modos de operación de acuerdo con una segunda realización.
Descripción detallada de la invención
La Figura 1 ilustra un sistema que comprende una red (1) de comunicación de fluidos, o circuito, tal como aparecen en sistemas de calefacción como los de calefacción doméstica. Pueden estar conectados, por ejemplo, a una red de calefacción urbana o a otros medios de suministro de calor, como células solares, etc. La red (1) de ejemplo ilustrada divulga comunicaciones de fluidos que tienen líneas (2) de entrada que alimentan un fluido de calefacción a dispositivos (3) de intercambio de calor tales como radiadores, sistemas HVAC de calefacción por suelo radiante, etc. Los fluidos de calefacción se regresan posteriormente a través de líneas (4) de retorno. Se pueden conectar válvulas (5) de control de flujo, sensores, controladores y otros medios al sistema para el control y la regulación. Las válvulas (5) de control en el ejemplo ilustrado pueden regularse para entregar un flujo de fluido que satisfaga la demanda de calefacción y son operadas por un controlador (6) que define un caudal induciendo un ajuste de una válvula que abre una o más de las válvulas (5). El controlador (6) puede estar en conexión (7) de intercambio de datos con cualquier tipo de sensores conectados a los externos o a la red (1), y a actuadores (8) conectados a las válvulas (5) para ajustar las aperturas de válvula. De manera alternativa o adicionalmente, el controlador (6) puede estar integrado en uno o más de los actuadores (8).
Otros medios (10) de control de la presión están conectados a la red (1) para igualar la presión a un ajuste determinado. Esto podría hacerse de varias maneras diferentes, pero a menudo incluye una válvula (10) de equilibrio conectada a medios (11) de actuación que tienen una membrana conectada a un elemento de válvula de manera que una desviación de la membrana influya un caudal. Los lados opuestos de la membrana están entonces en conexión (12, 13) de comunicación de presión a dos posiciones de flujo diferentes de la red (1). La diferencia en las presiones en estas dos ubicaciones desvía la membrana para cambiar el caudal y, por lo tanto, también la diferencia de presión.
En el presente sistema podría utilizarse cualquier tipo de medio (10) de control de presión, el aspecto clave es que comprende medios (14) para ajustar el ajuste de presión dado. Un tal ejemplo de válvula (10) se encuentra en, por ejemplo, la Publicación de patente europea 3093729.
Las válvulas (5) de control de flujo tienen determinados intervalos de flujo donde operan de manera más eficiente, mientras que, por ejemplo, un caudal bajo donde la apertura de válvula es pequeña, se sabe que pueden surgir problemas con la regulación de flujo. Esto podría conducir, por ejemplo, a oscilaciones en la regulación del flujo.
La base del presente sistema es que el controlador (6) puede cambiar entre dos modos de operación de los medios(10) de control de presión, uno en un modo de operación de control de carga normal y el segundo en un modo de operación de control de carga inestable.
La Figura 2 ilustra una primera realización de un procedimiento de regulación de los medios (10) de control de presión para garantizar un mejor rendimiento de una válvula (5) de control de flujo.
El inferior de los dos gráficos muestra el ajuste (20) de presión básica determinado a lo largo del tiempo, y gráfico el superior algún parámetro del sistema a lo largo del tiempo, tal como el caudal en una válvula (5) de control de flujo, la temperatura en los flujos u otros parámetros relacionados con el control. En el modo de control de carga normal, el controlador (6) establece el ajuste de presión de los medios (10) de control de presión en el ajuste (20) de presión básica.
El controlador (6) sigue algún valor físico en el sistema tales valores de posición, o apertura, de una válvula (5) de control de flujo y/o posición de un actuador (8) de válvula de control y/o una temperatura en el sistema y/o un flujo en el sistema y/o una presión y/o un flujo de energía (potencia) en el sistema y/o señales de control en el sistema, tales como las comunicadas a o desde el controlador (6) mediante la conexión (7) de intercambio de datos. Si el valor físico se encuentra por debajo de un primer umbral (21) definido, el controlador (6) pasa al modo de operación de control de carga inestable que incluye primero la etapa de iniciar un procedimiento de seguimiento de posibles oscilaciones (22) del valor físico. Cuando se observan (24) oscilaciones se inicia un ajuste del ajuste de presión de los medios (10) de equilibrio de presión a un valor (25) de ajuste de presión de carga inestable, tal como uno que evite, o al menos reduzca significativamente las oscilaciones (2). Este valor (25) podría ser un valor predefinido establecido, pero también podría ser un valor calculado mediante un algoritmo dependiendo de una variedad de parámetros diferentes como las temperaturas en la red (1), las condiciones ambientales, etc. Cuando el valor físico aumenta por encima de un segundo umbral (26) (que opcionalmente es el mismo que el primer umbral (21)), el ajuste del controlador de presión diferencial se restablece al valor nominal de ajuste (20) de presión. El ajuste (20) de presión y/o el primer (21) y/o el segundo valores (26) de umbral pueden establecerse manualmente o de manera dinámica/automática por medio de programaciones o predicciones o entradas procedentes de una red o de un operador del sistema.
La Figura 3 ilustra gráficos similares a los de la Figura 2, pero con un procedimiento de regulación alternativo. De nuevo, el procedimiento incluye un modo de operación de carga normal donde el ajuste de presión se establece en el ajuste (20) de presión básica de los medios (10) de control de presión, la estabilización de la oscilación mediante la operación del controlador (10) de presión diferencial cambiando (31) al modo de operación de control de carga inestable, y el retorno del ajuste de los medios (10) de control de presión a la carga normal de operación cambiando al ajuste (20) de presión básica cuando se encuentra por encima de un segundo umbral (29).
El controlador (6) sigue los valores de la unidad física de posición, o apertura, de la válvula (5) de control de flujo y/o posición del actuador (8) de válvula de control y/o una temperatura en el sistema y/o un flujo en el sistema y/o una presión y/o flujo de energía (potencia) en el sistema y/o señales de control comunicadas a través de una conexión (7) de intercambio de datos. Si los valores de la unidad física están por debajo de un primer umbral (27) definido, el controlador (6) inicia el ajuste del ajuste de los medios (10) de control de presión a un ajuste (28) de presión de carga inestable, tal como el que evita, o al menos reduce significativamente las oscilaciones (2). Cuando el valor de la unidad física aumenta por encima de un segundo umbral (29), el ajuste (30) de los medios (10) de control de presión diferencial se restablece al ajuste (20) de presión básica.
De la misma manera que en la primera realización de la Figura 2, el ajuste (20) de presión básica, el ajuste (28) de presión de carga inestable, el primer (27) y/o el segundo umbral (29) pueden establecerse previamente, establecerse de manera manual o dinámicamente por medio de programaciones o predicciones o entradas de una red o un sistema, ser calculado mediante un algoritmo o ser buscado en una tabla.
El segundo umbral (26, 29) de acuerdo con ambas realizaciones puede ser igual o diferente al del primer umbral (21, 27). Si un único valor puede ser mayor o, alternativamente inferior.
Claims (6)
1. Un procedimiento de control de una red (1) de flujo de un sistema de calefacción que comprende medios (10) de control de presión adaptados para regular una diferencia de presión de un fluido sobre dos ubicaciones en la red (1) de flujo de acuerdo con un ajuste de presión diferencial de un actuador de válvula de presión diferencial, un controlador (6) adaptado para ajustar el ajuste de presión diferencial y seguir un valor físico en el sistema, siendo el procedimiento para que el controlador (6) opere
- en un modo de control de carga normal donde los medios de control de presión se establecen en un ajuste (20)de presión diferencial básica, y
- en un modo de control de carga inestable en el que, si el controlador opera en el modo de control de carga normal y el valor físico se encuentra por debajo de un primer umbral (21, 27), entonces el controlador cambia al modo de control de carga inestable, y en el que
el controlador (6) cambia a partir del modo de control de carga inestable al modo de control de carga normal cuando el valor físico se encuentra por encima de un segundo umbral (26, 29), caracterizado porque el modo de control de carga inestable incluye en primer lugar una etapa de inicio de un procedimiento de seguimiento de posibles oscilaciones (22) de dicho valor físico, y de cambio a partir del ajuste (20) de presión diferencial básica a un ajuste (25) de presión diferencial de carga inestable cuando se observan oscilaciones.
2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el valor físico es uno cualquiera o una combinación de cualquiera de una posición, o apertura, de una válvula (5) de control de flujo y/o posición de un actuador (8) de válvula de control y/o una temperatura en el sistema y/o un flujo en el sistema y/o una presión y/o flujo de energía (potencia) en el sistema y/o señales de control comunicadas a través de una conexión (7) de intercambio de datos.
3. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el ajuste (20) de la presión diferencial de carga inestable es un valor que evita o reduce las oscilaciones (25, 28) que se producen en el valor físico en carga inestable.
4. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la red (1) de flujo incluye además una válvula (5) de control de flujo que define un caudal en dicha red (1) de flujo mediante una apertura de válvula ajustable, y en el que dicha apertura define dicho valor físico.
5. Un controlador (6) de un medio (10) de control de presión adaptado para regular una diferencia de presión de un fluido sobre dos ubicaciones en una red (1) de flujo de acuerdo con un ajuste de presión diferencial, en el que dicho controlador está adaptado para realizar un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4.
6. Un controlador (6) de acuerdo con la reivindicación 5, en el que dicha red (1) de flujo incluye además una válvula (5) de control de flujo que define un caudal en dicha red (1) de flujo mediante una apertura de válvula ajustable, y en el que dicha apertura define dicho valor físico.
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