RS64509B1 - Kontrola regulatora pritiska na graničnim vrednostima - Google Patents

Description

Opis

[0001] Predmetni pronalazak se odnosi na postupak uticaja na rad kontrolnog ventila promenom sistemskog parametra u sistemu protoka fluida kada kontrolni ventil radi pri uslovima koji bi uticali na celokupni rad sistema protoka fluida. Ovo se postiže uvođenjem sistema balansiranja prilagođenog da balansira sistemski parametar na podesivu zadatu vrednost i gde sistem za balansiranje sadrži aktuator za podešavanje koji je sposoban da promeni postavku zadate vrednosti u zavisnosti od radnih parametara kontrolnog ventila. Prema glavnom, ali ne i ograničavajućem aspektu predmetnog pronalaska, sistem protoka fluida je sistem za grejanje koji je povezan sa dovodom daljinskog grejanja gde kontrolni ventil reguliše protok fluida i gde je sistem za balansiranje regulator diferencijalnog pritiska koji uključuje aktuator ventila diferencijalnog pritiska koji utiče na ventil za balansiranje i gde je zadata vrednost zadati diferencijalni pritisak na koji može uticati aktuator koji se opciono daljinski kontroliše.

STANJE TEHNIKE

[0002] Dobro je poznato da je u sistemima grejanja, poput sistema daljinskog grejanja gde daljinski dovedeni fluid zagreva vodu za domaćinstvo i vodu koja se dovodi do uređaja za grejanje kao što su sistemi podnog grejanja i radijatori, jedan od preduslova za dobro funkcionisanje (kontrolu bez oscilacija i buke) upotreba regulatora diferencijalnog pritiska za kontrolu diferencijalnog pritiska u sistemu kao što je na primer sistem grejanja.

[0003] Ukoliko diferencijalni pritisak nije pravilno izabran postoji rizik od kvarova kao što su na primer oscilacije pritiska i buka u sistemu. Regulatori diferencijalnog pritiska se koriste za održavanje diferencijalnog pritiska u sistemu bez obzira na varijacije diferencijalnog pritiska u dovodnoj mreži i potrošnje u sistemu.

[0004] Regulatori diferencijalnog pritiska se takođe koriste za uspostavljanje hidrauličke ravnoteže u mreži.

[0005] Upotreba regulatora diferencijalnog pritiska u podstanicama i u mreži daljinskog grejanja održavaće hidrauličku ravnotežu u mreži kojom se obezbeđuje dobra distribucija vode u mreži snabdevanja čime se može postići željeni nivo pritiska u mreži, što dalje dovodi do adekvatnog snabdevanja toplotom u mreži. Pravilno balansiranje osigurava da se količina vode koja cirkuliše u mreži može ograničiti, čime se smanjuju troškovi cirkulacije vode. Zbog balansiranja mreže pad pritiska na, na primer podstanici ili regulacionom ventilu, je uvek projektovan i nije potreban višak energije za pumpe pod pritiskom.

[0006] Jedna prethodna publikacija, EP 3 093 729, opisuje postupak upravljanja protočnom mrežom koja sadrži sredstvo za kontrolu pritiska koje je prilagođeno da reguliše razliku pritiska fluida između dve lokacije u protočnoj mreži u skladu sa pritiskom podešenim od strane regulatora koji je prilagođen da menja vrednost podešenog pritiska i vrši praćenje fizičke vrednosti u sistemu, gde je postupak da regulator radi u režimu kontrole normalnog opterećenja gde je sredstvo za kontrolu pritiska postavljeno na osnovnu postavku pritiska kada je fizička vrednost unutar prvog opsega praga, odnosno u režim kontrole nestabilnog opterećenja uključujući i promenu podešenog pritiska na vrednost nestabilnog pritiska opterećenja kada vrednost izađe izvan navedenog prvog opsega praga.

[0007] Još jedna prethodna publikacija, US20100236643, opisuje uređaj za regulaciju protoka koji sadrži ulaz, izlaz koji je u fluidnoj komunikaciji sa ulazom, element za gubitak pritiska postavljen između ulaza i izlaza koji je u fluidnoj komunikaciji sa ulazom i izlazom, senzor pritiska koji se nalazi uzvodno od elementa za gubitak pritiska i koji je konfigurisan da meri prvi pritisak fluida koji teče kroz uređaj za regulaciju protoka, senzor pritiska koji se nalazi nizvodno od elementa za gubitak pritiska i koji je konfigurisan da meri drugi pritisak fluida koji teče kroz uređaj za kontrolu protoka, i regulator koji je povezan sa prvim senzorom pritiska i drugim senzorom pritiska tako da generiše kontrolni signal kojim se pokreće ventil. Regulator može da generiše kontrolni signal za ventil na osnovu razlike između vrednosti prvog pritiska i drugog pritiska tokom prvog režima rada. Regulator takođe može da generiše kontrolni signal za ventil na osnovu izmerene vrednosti pritiska na određenom senzoru pritiska tokom drugog režima rada. Režim rada se može automatski promeniti na osnovu vrednosti unapred definisanog parametra (na primer unapred podešene diferencijalne vrednosti, unapred podešene vrednosti pritiska na jednom od senzora, fluktuacije očitavanja vrednosti od strane određenog senzora ili nekog drugog parametra).

[0008] Većina problema nastaje kada je kontrolni ventil skoro zatvoren ostavljajući tako samo mali protok pri čemu kontrola pritiska postaje otežana i može dovesti do oscilacija.

IZLAGANJE SUŠTINE PRONALASKA

[0009] Cilj predmetnog pronalaska je pre svega da poboljša performanse upravljanja sistemom čak i pri brzinama protoka gde kontrolni ventil koji je povezan sa sistemom protoka radi u uslovima koji utiču na celokupni rad sistema protoka, kao što je slučaj kada je ventil gotovo zatvoren.

[0010] Cilj se rešava tehnologijom koja je opisana u zahtevima, a posebno u zahtevima 1 i 6.

[0011] Ovo prema jednom izvođenju uključuje postupak za upravljanje mrežom protoka koja može da čini deo većeg sistema protoka, na primer povezanog na mrežu snabdevanja grejanjem poput sistema daljinskog grejanja, koji sadrži sredstvo za kontrolu pritiska prilagođeno da reguliše razliku pritiska fluida između dve lokacije u mreži protoka u skladu sa postavljenom vrednošću pritiska, gde je regulator prilagođen da vrši podešavanje zadate vrednosti pritiska i da prati fizičku vrednost u sistemu, gde prema postupku regulator radi

- u režimu kontrole normalnog opterećenja gde je sredstvo za kontrolu pritiska podešeno na zadatu osnovnu vrednost pritiska kada je fizička vrednost unutar prvog praga, i

- u režimu kontrole nestabilnog opterećenja, što uključuje promenu zadate podešene vrednosti pritiska na postavku za nestabilan pritiska opterećenja nakon prelaska navedenog prvog praga.

[0012] Unutar prvog praga može značiti da prvi prag sadrži gornju i donju vrednost i da kada je vrednosti fizičkog parametra između ove dve vrednosti tada radi u režimu kontrole normalnog opterećenja, ali prelazi u režim kontrole nestabilnog opterećenja kada je vrednost izvan bilo koje od ove dve vrednosti. Prema alternativnom izvođenju, definisana je ili jedna donja ili jedna gornja vrednost, gde je prvi prag donji prag gde regulator prelazi u režim kontrole nestabilnog opterećenja kada fizička vrednost padne respektivno ispod ili iznad navedenog prvog praga.

[0013] Ovo omogućava sistemu da radi sa opštim osnovnim podešavanjima pritiska tokom definisanog normalnog opterećenja gde su elementi, kao što je na primer povezani ventil za kontrolu protoka, prilagođeni da rade najefikasnije. Međutim, ukoliko opterećenje dođe na nivo gde elementi, kao što je na primer ventil za kontrolu protoka, rade na granicama ili čak izvan granica u kojima su projektovani da rade najefikasnije, kao što je slučaj nestabilnog opterećenja gde je kontrolni ventil skoro zatvoren, režim se menja u režim postavke za nestabilan pritisak opterećenja. Kada sistem na ovaj način radi sa nestabilnim opterećenjem postoji rizik od pojava oscilacija fizičke vrednosti, kao što je na primer brzina protoka koja je određena ventilom za kontrolu protoka. Postavka za nestabilan pritisak opterećenja prema jednom izvođenju može biti izabrana pri vrednosti koja sprečava ili smanjuje oscilacije fizičke vrednosti do kojih dolazi pri nestabilnom opterećenju, kao što je na primer mala brzina protoka, ili uopšte pri malom opterećenju, kao što je definisano malim otvaranjem ventila. Ipak, alternativno može biti i pri velikom opterećenju.

[0014] Postavka za nestabilan pritisak opterećenja se može se izabrati u skladu sa jednom unapred definisanom vrednošću, može se meriti i/ili izračunati na osnovu testa ili odrediti na neki drugi način kako bi se pronašla jedna ili veći broj vrednosti kojima se oscilacije sprečavaju ili barem značajno smanjuju, ili se može proceniti kao deo promene režima u kontrolu nestabilnog opterećenja pomoću nekog algoritma.

[0015] Prema jednom izvođenju regulator prelazi iz režima kontrole nestabilnog opterećenja u režim kontrole normalnog opterećenja kada fizička vrednost dođe unutar drugog praga, gde bi termin 'unutar' mogao uzeti isto značenje kao i za prvi prag koji definiše opseg između gornje i donje granice, ili je jedna vrednost kao što je vrednost drugog praga koji je ili donji ili gornji prag gde regulator menja režim rada u režim kontrole nestabilnog opterećenja kada fizička vrednost postane iznad ili ispod navedenog drugog praga.

[0016] Režim kontrole nestabilnog opterećenja uključuje postupak praćenja oscilacija fizičke vrednosti i promenu sa osnovne postavke pritiska na postavku za nestabilan pritisak opterećenja kada se uoče oscilacije.

[0017] Alternativno, postavka pritiska se menja sa osnovne postavke pritiska na postavku za nestabilan pritisak opterećenja u vreme kada se prelazi u režim kontrole nestabilnog opterećenja.

[0018] Prema jednom izvođenju fizička vrednost je bilo koje od, ili kombinacija, položaja ili otvorenosti ventila za kontrolu protoka i/ili položaja aktuatora kontrolnog ventila i/ili temperature u sistemu i/ili protoka u sistemu i/ili pritiska i/ili protoka energije (snage) u sistemu i/ili kontrolnih signala koji se prenose preko veze za razmenu podataka.

[0019] Prema jednom izvođenju mreža protoka dalje uključuje ventil za kontrolu protoka koji određuje brzinu protoka u navedenog mreži protoka podešavanjem otvora ventila, gde navedeni otvor predstavlja navedenu fizičku vrednost.

[0020] Predmetni pronalazak se dalje odnosi na kontroler sredstva za kontrolu pritiska prilagođenog da reguliše razliku između pritiska fluida na dve lokacije u mreži protoka u skladu sa podešenim pritiskom, gde je navedeni regulator prilagođen da vrši promenu podešenog pritiska i da da prati fizičku vrednost u sistemu, gde je regulator dodatno prilagođen da radi u režimu kontrole normalnog opterećenja gde je sredstvo za kontrolu pritiska podešeno na osnovnu postavku pritiska kada je fizička vrednost iznad prvog praga, i u režimu kontrole nestabilnog opterećenja što uključuje promenu podešenog pritiska na postavku pritiska nestabilnog opterećenja kada vrednost padne ispod navedenog prvog praga.

[0021] Prema jednom izvođenju navedena mreža protoka dalje uključuje ventil za kontrolu protoka koji određuje brzinu protoka u navedenoj mreži protoka podešavanjem otvora ventila, gde navedeni otvor određuje navedenu fizičku vrednost.

SLIKE NACRTA

[0022]

Slika 1 Primer protočnog sistema grejanja.

Slika 2 Grafikoni koji ilustruju promene režima rada u skladu sa prvim izvođenjem.

Slika 3 Grafikoni koji ilustruju promene režima rada u skladu sa drugim izvođenjem.

DETALJAN OPIS PRONALASKA

[0023] Slika 1 ilustruje sistem koji sadrži mrežu (1) za komunikaciju fluida, ili kolo, poput one koja se pojavljuje u sistemima grejanja kao što su oni za kućno grejanje. Oni mogu biti povezani na, na primer, mrežu daljinskog grejanja ili druga sredstva za snabdevanje toplotom kao što su solarne ćelije i slično. Ilustrovani primer mreže (1) opisuje komunikaciju fluida sa ulaznim vodovima (2) koji dovode tečnost za grejanje do uređaja (3) za razmenu toplote, kao što su na primer radijatori, HVAC sistemi podnog grejanja i slično. Fluidi za grejanje se nakon toga vraćaju kroz povratne vodove (4). Na sistem za kontrolu i regulaciju mogu se priključiti ventili (5) za kontrolu protoka, senzori, kontroleri i druga sredstva. Kontrolni ventili (5) u ilustrovanom primeru mogu da biti regulisani tako da isporučuju protok fluida koji zadovoljava potrebe za grejanjem i njima upravlja regulator (6) koji definiše brzinu protoka indukujući podešavanje otvorenosti jednog ili većeg broja ventila (5). Regulator (6) može biti u povezan vezom (7) za razmenu podataka sa bilo kojom vrstom senzora koji su povezani eksterno ili sa mrežom (1), kao i sa aktuatorima (8) koji su povezani sa ventilima (5) radi podešavanja otvorenosti ventila. Alternativno ili dodatno, regulator (6) može biti integrisan u jedan ili većim broj aktuatora (8).

[0024] Dalja sredstva (10) za kontrolu pritiska su povezana na mrežu (1) kako bi se pritisak izjednačio sa vrednošću prema datoj postavci. Ovo se može izvesti na različite načine, ali često uključuje ventil (10) za balansiranje povezan sa sredstvom (11) za aktuaciju koje ima membranu povezanu sa elementom ventila na način gde otklon membrane utiče na brzinu protoka. Naspramne strane membrane su tada u komunikacionoj vezi (12, 13) preko pritisaka protoka na dva različita položaja u mreži (1). Razlika u pritiscima na ove dve lokacije zatim skreće membranu kako bi promenila brzinu protoka, a time i razliku pritisaka.

[0025] U predmetnom sistemu može se koristiti bilo koja vrsta sredstava (10) za kontrolu pritiska, a ključni aspekt je da sadrži sredstva (14) za podešavanje date postavke pritiska. Jedan takav primer ventila (10) se može naći u, na primer, Evropskoj Patentnoj publikaciji 3093729.

[0026] Ventili (5) za kontrolu protoka daju opsege protoka pri kojima rade najefikasnije, pri čemu je poznato da mogu nastati problemi sa regulacijom protoka u situacijama kao što je, na primer, pri malim brzinama protoka gde je otvorenost ventila mala. Ovo bi, na primer, moglo dovesti do oscilacija u regulaciji protoka.

[0027] Osnova predmetnog sistema je da regulator (6) može da prelazi između dva režima rada upravljanja sredstvom (10) za kontrolu pritiska, jednog pri režimu kontrole normalnog opterećenja i drugog pri režimu kontrole nestabilnog opterećenja.

[0028] Slika 2 ilustruje postupak regulacije sredstva (10) za kontrolu pritiska prema prvom izvođenju kako bi se obezbedile bolje performanse ventila (5) za kontrolu protoka.

[0029] Donji od dva grafika prikazuje datu osnovnu postavku (20) pritiska tokom vremena, dok gornji grafik prikazuje neki sistemski parametar tokom vremena kao što su na primer brzina protoka kroz ventil (5) za kontrolu protoka, temperatura u tokovima ili neki drugi parametri koji se odnose na kontrolu. U režimu kontrole normalnog opterećenja, regulator (6) postavlja sredstvo (10) za kontrolu pritiska u osnovnu postavku (20) pritiska.

[0030] Regulator (6) prati neku fizičku vrednost u sistemu, kao što su na primer vrednosti položaja ili otvorenosti ventila (5) za kontrolu protoka i/ili položaja aktuatora (8) kontrolnog ventila i/ili temperature u sistemu i/ili protoka u sistemu i/ili pritiska i/ili toka energije (snage) u sistemu i/ili kontrolnih signala u sistemu kao što su oni koji su komunicirani ka ili od strane regulatora (6) preko veze (7) za razmenu podataka. Ukoliko fizička vrednost padne ispod definisanog prvog praga (21), regulator (6) prelazi u režim upravljanja nestabilnim opterećenjem što prvo uključuje korak pokretanja procesa (22) praćenja mogućih oscilacija fizičke vrednosti. Kada se uoče oscilacije (24), on pokreće podešavanje postavke pritiska sredstva (10) za balansiranje pritiska na vrednost (25) postavke nestabilnog pritiska opterećenja, kao što je ona koja sprečava ili barem značajno smanjuje oscilacije (2). Ova vrednost (25) može biti jedna zadata unapred definisana vrednost, ali može biti i ona koja je izračunata pomoću algoritma u zavisnosti od niza različitih parametara kao što su na primer temperature u mreži (1), uslovi okoline itd. Kada se fizička vrednost poveća iznad drugog praga (26) (opciono je isti kao i prvi prag (21), postavka regulatora diferencijalnog pritiska se vraća na vrednost osnovne postavke (20) pritiska. Postavka (20) pritiska i/ili prva (21) i/ili druge granične vrednosti (26) mogu se postaviti ručno ili dinamički/automatski pomoću rasporeda ili predviđanja ili unosa kroz mrežu ili od strane operatera sistema.

[0031] Slika 3 ilustruje slične grafike kao što je onaj sa slike 2, ali sa alternativnim načinom regulacije. Postupak ponovo uključuje režim rada pri normalnom opterećenju gde je podešavanje pritiska sredstva (10) za kontrolu pritiska postavljeno na osnovnu postavku (20) pritiska, stabilizaciju oscilacija radom regulatora (10) diferencijalnog pritiska prebacivanjem (31) u režim rada kontrole nestabilnog opterećenja i vraćanje postavke sredstva (10) za kontrolu pritiska u režim normalnog opterećenja promenom u osnovnu postavku (20) pritiska kada prekorači drugi prag (29).

[0032] Regulator (6) prati vrednosti fizičke jedinice položaja ili otvorenosti ventila (5) za kontrolu protoka i/ili položaja aktuatora (8) kontrolnog ventila i/ili temperature u sistemu i/ili protoka u sistemu i/ili pritiska i/ili protoka energije (snage) u sistemu i/ili kontrolne signale koji se komuniciraju preko veze (7) za razmenu podataka. Ukoliko su vrednosti fizičke jedinice ispod definisanog prvog praga (27), regulator (6) inicira promenu postavke sredstva (10) za kontrolu pritiska na postavku (28) pritiska nestabilnog opterećenja, kao što je ona koja sprečava ili najmanje značajno smanjuje oscilacije (2). Kada se vrednost fizičke jedinice poveća iznad drugog praga (29), postavka (30) sredstva (10) za kontrolu diferencijalnog pritiska se vraća na osnovnu postavku (20) pritiska.

[0033] Na isti način kao i za prvo izvođenje sa slike 2, osnovna postavka (20) pritiska, postavka (28) pritiska nestabilnog opterećenja (28), prvi prag (27) i/ili drugi prag (29) mogu biti unapred zadati, zadati ručno ili dinamički pomoću rasporeda ili predviđanja ili unosom kroz mrežu ili od strane sistema, izračunati pomoću algoritma ili pretraženi iz tabele.

[0034] Drugi prag (26, 29) prema obe izvođenja može biti jednak ili drugačiji od prvog praga (21, 27). Ukoliko je u pitanju jedna vrednost, ona može biti veća ili alternativno niža.

Claims (6)

PATENTNI ZAHTEVI

1. Postupak upravljanja mrežom (1) protoka sistema grejanja koja sadrži sredstvo (10) za kontrolu pritiska prilagođeno da reguliše razliku pritisaka fluida između dve lokacije u mreži (1) protoka u skladu sa postavkom diferencijalnog pritiska aktuatora ventila diferencijalnog pritiska,

regulator (6) prilagođen za promenu postavke diferencijalnog pritiska i praćenje fizičke vrednosti u sistemu, gde postupak postavlja regulator (6)

- u režim kontrole normalnog opterećenja gde je sredstvo za kontrolu pritiska podešeno na osnovnu postavku (20) diferencijalnog pritiska, i

- u režim kontrole nestabilnog opterećenja pri čemu, ako regulator radi u režimu kontrole normalnog opterećenja i ukoliko fizička vrednost padne ispod prvog praga (21, 27), onda regulator prelazi u režim upravljanja nestabilnim opterećenjem, i pri čemu

regulator (6) prelazi iz režima kontrole nestabilnog opterećenja u režim kontrole normalnog opterećenja kada fizička vrednost pređe drugi prag (26, 29), naznačen time, što režim rada upravljanja nestabilnim opterećenjem prvo uključuje korak pokretanja postupka praćenja (22) mogućih oscilacija navedene fizičke vrednosti, i promenu sa osnovne postavke (20) diferencijalnog pritiska na postavku (25) diferencijalnog pritiska nestabilnog opterećenja kada se primete oscilacije.

2. Postupak prema zahtevu 1, pri čemu je fizička vrednost bilo koja od vrednosti položaja ili otvorenosti ventila (5) za kontrolu protoka i/ili položaja aktuatora (8) kontrolnog ventila (8) i/ili temperature u sistemu i/ili protoka u sistemu i/ili pritiska i/ili protoka energije (snage) u sistemu i/ili kontrolnih signala koji se komuniciraju kroz vezu (7) za razmenu podataka, ili neka njihova kombinacija

3. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, gde je postavka (20) diferencijalnog pritiska nestabilnog opterećenja vrednost koja sprečava ili smanjuje oscilacije (25, 28) koje se javljaju u fizičkoj vrednosti pri nestabilnom opterećenju.

4. Postupak prema bilo kom od prethodnih zahteva, gde mreža (1) protoka dalje uključuje ventil (5) za kontrolu protoka koji definiše brzinu protoka u navedenoj mreži (1) protoka pomoću podesivog otvora ventila, i gde navedeni otvor određuje navedenu fizičku vrednost.

5. Regulator (6) sredstva (10) za kontrolu pritiska prilagođen da reguliše razliku pritisaka fluida između dve lokacije u mreži (1) protoka u skladu sa postavkom diferencijalnog pritiska, pri čemu je navedeni regulator prilagođen da izvršava postupak prema bilo kom od zahteva 1 do 4.

6. Regulator (6) prema zahtevu 5, pri čemu navedena mreža (1) protoka dalje uključuje ventil (5) za kontrolu protoka koji određuje brzinu protoka u navedenoj mreži (1) protoka pomoću podesivog otvora ventila, i gde navedeni otvor određuje navedenu fizičku vrednost.