система централизованного теплоснабжения и способ работы системы централизованного теплоснабжения

Формула изобретения

1. Система централизованного теплоснабжения, включающая центральный теплопроизводящий блок (1) для обеспечения горячей первичной жидкостью, множество локальных блоков (2), каждый из которых включает теплообменное устройство (13, 14), и сеть (3, 4, 3', 4') трубопроводов, которая включает питающий трубопровод (3, 3') для переноса первичной жидкости из теплопроизводящего блока (1) в каждый локальный блок (2), при этом каждый локальный блок (2) соединен с питающим трубопроводом (3, 3') и выполнен с возможностью приема первичной жидкости через первичную сторону теплообменного устройства (13, 14), предназначенного для передачи тепла вторичной жидкости, которая протекает через вторичную сторону теплообменника (13, 14), причем каждый локальный блок (2) включает первые средства (7, 17, 21, 27, 29-40), которые выполнены с возможностью получения, по меньшей мере, одного первого параметра, который связан с эффективностью теплопередачи, отличающаяся тем, что каждый локальный блок (2) включает первое устройство (50) связи, которое выполнено с возможностью передачи мгновенного значения первого параметра во второе устройство (51) связи системы, при этом система включает вторые средства (61-63), которые взаимодействуют с вторым устройством (51, 64) связи и выполнены с возможностью определения локального блока (2), который в наибольшей степени требует технического обслуживания в зависимости от мгновенного значения первого параметра.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что вторые средства (61-63) выполнены с возможностью осуществления сравнения значения первого параметра для локальных блоков (2) и ранжирования локальных блоков (2) по их потребности в техническом обслуживании.

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что вторые средства (61-63) включают цифровой компьютер (61, 63).

4. Система по любому одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что первые средства (7, 17, 21, 27, 29-40) выполнены с возможностью непрерывного получения фактического мгновенного значения первого параметра.

5. Система по любому одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что первое устройство (50) связи каждого локального блока (2) выполнено с возможностью передачи такого фактического мгновенного значения, по существу, в произвольный момент времени.

6. Система по любому одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что каждый локальный блок (2) включает цифровой компьютер (52, 53), который, по меньшей мере, частично включает первые средства (7, 17, 21, 27, 29-40) и выполнен с возможностью передачи в автоматическом режиме мгновенного значения первого параметра во второе средство с помощью устройств (50, 51) связи.

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что первые средства (7, 17, 21, 27 29-40) выполнены с возможностью получения мгновенного значения второго параметра, который связан с эффективностью локального блока (2), при этом цифровой компьютер (52, 53) каждого локального блока (2) выполнен с возможностью обработки этого значения второго параметра в отношении локальных рабочих условий для получения мгновенного значения первого параметра.

8. Система по любому одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что первые средства (7, 17, 21, 27, 29-40) включают первый датчик (34-36), который предусмотрен для измерения температуры первичной жидкости, она выходит из теплообменного устройства (13, 14) локального блока (2), при этом параметр относится к этой температуре.

9. Система по п.8, отличающаяся тем, что первое средство (7, 17, 21, 27, 29-40) включает второй датчик (37, 38), который предусмотрен для измерения температуры первичной жидкости, которая подается в теплообменное устройство (13, 14) локального блока (2), при этом параметр связан с этой температурой.

10. Система по любому из пп.8 и 9, отличающаяся тем, что первое средство (7, 17, 21, 27, 29-40) включает третий датчик (17, 21), который предусмотрен для измерения температуры вторичной жидкости, когда она выходит из теплообменного устройства (13, 14) локального блока (2), при этом параметр относится к этой температуре.

11. Система по п.10, отличающаяся тем, что первое средство (7, 17, 21, 27, 29-40) включает четвертый датчик (39, 40), который предусмотрен для измерения температуры вторичной жидкости, которая подается в теплообменное устройство (13, 14) локального блока (2), при этом параметр относится к этой температуре.

12. Система по пп.8-11, отличающаяся тем, что первые средства (7, 17, 21, 27, 29-40) выполнены с возможностью вычисления логарифмической средней разности температур, исходя из температур, измеренных первым, вторым, третьим и четвертым датчиками (17, 21, 34-40), при этом параметр относится к таким образом вычисленной разности температур.

13. Система по п.12, отличающаяся тем, что первые средства (7, 17, 21, 27, 29-40) выполнены с возможностью вычисления количества температурных приборов, исходя из температур, измеренных первым, вторым, третьим и четвертым датчиками (17, 21, 34-40), при этом параметр относится к этому количеству температурных приборов.

14. Система по любому одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что сеть (3, 3', 4, 4') трубопроводов включает обратный трубопровод (4, 4') для переноса первичной жидкости из локальных блоков (2) назад в центральный блок (1), при этом система включает датчик (7), который предусмотрен для измерения температуры первичной жидкости в обратном трубопроводе (4, 4'), а параметр относится к этой температуре первичной жидкости.

15. Система по любому одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что первые средства (29-32) выполнены с возможностью получения величины потока горячей первичной жидкости через теплообменное устройство (13, 14), при этом параметр относится к величине этого потока.

16. Система по любому одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что каждый локальный блок (2) включает управляющий клапан (25, 26) для управления потоком горячей первичной жидкости через теплообменное устройство (13, 14).

17. Система по п.16, отличающаяся тем, что первые средства (27, 29-32) выполнены с возможностью получения данных о положении управляющего клапана (25, 26), при этом параметр относится к этим данным о положении клапана.

18. Система по любому одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что первые средства (31, 32) выполнены с возможностью получения величины разности давлений между первичной жидкостью, подаваемой в локальный блок (2), и первичной жидкостью, выходящей из локального блока (2), при этом параметр относится к этой разности давлений.

19. Система по любому одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что устройства (50, 51, 64) связи включают средства для осуществления связи посредством радиоволн.

20. Система по п.19, отличающаяся тем, что устройства (50, 51, 64) связи включают средства для осуществления связи по сети мобильной телефонной связи.

21. Система по любому одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что устройства (50, 51, 64) связи включают средства для осуществления связи по компьютерной сети.

22. Система по любому одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что устройства (50, 51, 64) связи включают средства для осуществления связи по Интернет.

23. Система по любому одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что устройства (50, 51, 64) связи включают средства для осуществления связи по сети распределения электричества.

24. Способ для системы централизованного теплоснабжения, включающей теплопроизводящий центральный блок для обеспечения горячей первичной жидкостью, множество локальных блоков, каждый из которых включает теплообменное устройство, и сеть трубопроводов, которая включает питающий трубопровод для переноса первичной жидкости из теплопроизводящего блока, при этом способ включает следующие этапы: подают горячую первичную жидкость в локальные блоки по питающему трубопроводу для передачи тепла к вторичной жидкости, протекающей через теплообменное устройство, получают с помощью первых средств данные, по меньшей мере, по одному параметру, который связан с эффективностью теплопередачи, отличающийся тем, что передают мгновенное значение первого параметра с помощью первого устройства связи из каждого локального блока во второе устройство связи системы и определяют с помощью вторых средств локальный блок, который имеет наибольшую потребность в техническом обслуживании, в зависимости от мгновенного значения первого параметра.

25. Способ по п.24, отличающийся тем, что указанная передача включает автоматическую передачу мгновенного значения первого параметра во второе средство.

26. Способ по п.25, отличающийся тем, что включает следующие этапы: получают мгновенное значение второго параметра, который связан с эффективностью локального блока, и обрабатывают это значение второго параметра в отношении локальных рабочих условий для получения мгновенного значения первого параметра.

27. Способ по любому одному из пп.24-26, отличающийся тем, что указанный параметр относится к первой температуре первичной жидкости, когда она выходит из теплообменного устройства локального блока.

28. Способ по любому одному из пп.24-26, отличающийся тем, что указанный параметр относится ко второй температуре первичной жидкости, подаваемой в теплообменное устройство локального блока.

29. Способ по любому одному из пп.24-26, отличающийся тем, что указанный параметр относится к третьей температуре вторичной жидкости, когда она выходит из теплообменного устройства локального блока.

30. Способ по любому одному из пп.24-26, отличающийся тем, что указанный параметр относится к четвертой температуре вторичной жидкости, подаваемой в теплообменное устройство локального блока.

31. Способ по любому одному из пп.24-26, отличающийся тем, что указанный параметр относится к логарифмической средней разности температур, вычисленной исходя из первой, второй, третьей и четвертой температур.

32. Способ по любому одному из пп.24-26, отличающийся тем, что указанный параметр относится к количеству температурных приборов, вычисленному исходя из температур, измеренных первым, вторым, третьим и четвертым датчиками.

33. Способ по любому одному из пп.24-26, отличающийся тем, что указанный параметр относится к величине потока горячей первичной жидкости через теплообменное устройство.

34. Способ по любому одному из пп.24-26, отличающийся тем, что указанный параметр относится к положению управляющего клапана, предназначенного для управления потоком горячей первичной жидкости через теплообменное устройство.

35. Способ по любому одному из пп.24-26, отличающийся тем, что указанный параметр относится к разности давлений между первичной жидкостью, подаваемой в локальный блок, и первичной жидкостью, выходящей из локального блока.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение касается диспетчерского контроля и технического обслуживания системы централизованного теплоснабжения, имеющей большое число локальных блоков, часто называемых "периферийными" блоками, которые включают теплообменник. Под техническим обслуживанием в настоящей заявке понимается ремонт; регулировка различных элементов локальных блоков, таких как клапаны, насосы, датчики и т.д.; очистка различных элементов локального блока, таких как различные каналы теплообменника для первичной и вторичной жидкостей, клапаны, трубопроводы; замена элементов или локального блока в целом и т.д.

Более конкретно настоящее изобретение касается системы централизованного теплоснабжения, включающей центральный теплопроизводящий блок для обеспечения горячей первичной жидкостью, множество локальных блоков, каждый из которых включает теплообменное устройство, и сеть трубопроводов, которая включает питающий трубопровод для переноса первичной жидкости из теплопроизводящего блока к каждому локальному блоку, при этом каждый локальный блок соединен с питающим трубопроводом и выполнен с возможностью приема первичной жидкости через первичную сторону теплообменного устройства, предназначенного для передачи тепла вторичной жидкости, которая протекает через вторичную сторону теплообменного устройства, при этом каждый локальный блок включает первые средства, которые выполнены с возможностью получения, по меньшей мере, одного первого параметра, который связан с эффективностью теплопередачи.

Изобретение также касается способа для системы централизованного теплоснабжения, включающей центральный теплопроизводящий блок для обеспечения горячей первичной жидкостью, множество локальных блоков, каждый из которых включает теплообменное устройство, и сеть трубопроводов, которая включает питающий трубопровод для переноса первичной жидкости из теплопроизводящего блока, при этом способ включает этапы:

подачу горячей первичной жидкости в локальные блоки через питающий трубопровод для передачи тепла к вторичной жидкости, протекающей через теплообменник,

получение с помощью первых средств, по меньшей мере, одного первого параметра, который связан с эффективностью теплообменника.

Традиционно такие системы централизованного теплоснабжения контролируются оператором по техническому обслуживанию и ремонту, который в любом порядке последовательно посещает различные локальные блоки и производит запись различных параметров локальных блоков. Затем эти записи используются, как правило, в более позднее время для определения состояния локального блока и выявления, требуются ли работы по техническому обслуживанию, такие как очистка или ремонт. Таким образом, основу для таких выводов составляют ранее полученные данные. Кроме того, записи выполняются в различные моменты времени для различных локальных блоков.

В отчете Svenska Fjarrvarmeforeningen, FVF 2000:03 AVKYLNINGEN I ETT FJARRVARMESYSTEM раскрыта важность всех локальных блоков для эффективности работы системы централизованного теплоснабжения, т.е. для надлежащего охлаждения первичной жидкости, протекающей через локальный блок. Для контроля охлаждения различных локальных блоков предлагается регистрировать среднечасовые значения или значения, средние за 24 часа, для параметров, включая температуру первичной жидкости, которая подается и выводится, соответственно, из локального блока, температуру окружающей среды, полезную мощность и поток первичной жидкости через локальный блок.

В патентной литературе также описан диспетчерский контроль за отдельными нагревательными устройствами, которые не являются частью общей системы централизованного теплоснабжения. В GB-B-2171506 раскрыт отдельный пластинчатый теплообменник, имеющий множество датчиков для измерения различных параметров, включая давление и температуру. Датчики соединены с микропроцессором для отображения эффективности работы теплообменника. Микропроцессор обеспечивает получение данных сигналов тревоги или управляющих сигналов на основе измеряемых параметров. С помощью такого сигнала тревоги пользователь может получить информацию о том, что необходима очистка теплообменника.

В DE-U-20003685 описано отдельное устройство для обогрева дома. Устройство представляет собой, например, устройство традиционного типа с мазутной горелкой. Устройство включает управляющее оборудование и запоминающее устройство для хранения данных по интервалам для технического обслуживания, дефектам, которые могут появляться, и идентификационным кодам. Эти хранящиеся данные могут передаваться с помощью радиосвязи в сервисный блок для инициирования обслуживания, ремонта этого устройства и тому подобного.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является усовершенствование возможностей по контролю за эффективностью системы централизованного теплоснабжения. Более точно, оно предназначено для простого и быстрого определения локального блока системы централизованного теплоснабжения, который имеет наиболее низкую эффективность и который в наибольшей степени требует технического обслуживания.

Эта задача решается с помощью описанной выше системы, которая характеризуется тем, что каждый локальный блок включает первое устройство связи, которое выполнено с возможностью передачи мгновенного значения первого параметра во второе устройство связи системы, и система также включает вторые средства, которые взаимодействуют со вторым устройством связи и выполнены с возможностью определения локального блока, который имеет наибольшую потребность в техническом обслуживании, в зависимости от мгновенного значения первого параметра.

С помощью такой системы легко можно обеспечить эффективный контроль функционирования различных локальных блоков в системе централизованного теплоснабжения. Поскольку мгновенное значение первого параметра каждого локального блока доступно для вторых средств, то можно определить в каждый момент локальный блок, который в этот момент работает с наиболее низкой эффективностью и который, следовательно, требует технического обслуживания в виде очистки, ремонта или регулировки различных элементов локального блока. Указанные вторые средства в такой системе могут быть реализованы простым способом, например, с помощью обычного компьютера, который принимает мгновенные значения первого параметра, например, с помощью любого протокола связи. Все локальные блоки в такой системе имеют по существу одни и те же рабочие условия в отношении температуры окружающей среды, солнца, осадков и т.д. Следовательно, возможно надежно определить такой блок на основе только одного мгновенного значения первого параметра. Это также возможно, даже если локальные блоки не являются блоками одного и того же типа. Например, они могут быть разного размера и включать различное число теплообменников. Различные локальные блоки также могут быть с разным сроком эксплуатации. Благодаря тому факту, что такое определение может быть выполнено на основе только одного мгновенного значения, полученного от различных локальных блоков, в систему не требуется включать запоминающее устройство с большой памятью, например, во вторые средства.

Согласно варианту изобретения вторые средства выполнены с возможностью сравнения значений первого параметра для локальных блоков и осуществления ранжирования различных локальных блоков в отношении необходимости технического обслуживания локальных блоков. Такое ранжирование легко может быть реализовано в виде перечня, например, с помощью вышеупомянутого компьютера вторых средств. Программное обеспечение, требующееся для получения такого перечня, относительно простое, особенно в случаях, когда мгновенное значение первого параметра преобразовано в величину, которая может сравниваться для соответствующих локальных блоков. Кроме того, конечно, в рамках настоящего изобретения такое преобразование мгновенных значений можно осуществлять во вторых средствах или осуществлять частичную обработку данных в локальных блоках, а конечную обработку с помощью вторых средств. После выполнения технического обслуживания на локальном блоке на основе нового мгновенного значения может быть сделано новое определение локального блока, требующего техническое обслуживание. Тогда легко может быть установлено, имело ли это техническое обслуживание предполагаемый эффект, т.е. требуется ли по-прежнему этому локальному блоку техническое обслуживание. Кроме того, легко может быть установлено положение локального блока в перечне, соответствующее его рангу.

Согласно следующему варианту изобретения первые средства выполнены с возможностью непрерывного получения фактического мгновенного значения первого параметра. Таким образом, первые средства непрерывно измеряют значение первого параметра и передают, например, это значение через устройства связи, когда это требуется вторым средствам. Тогда первое устройство связи каждого локального блока может быть предпочтительно выполнено так, чтобы можно было осуществлять передачу этого фактического мгновенного значения, по существу, в произвольный момент времени. Более того, каждый локальный блок предпочтительно может включать цифровой компьютер, который, по меньшей мере, частично включает первые средства и выполнен с возможностью передачи в автоматическом режиме мгновенного значения первого параметра во вторые средства через устройства связи. Первые средства могут быть выполнены с возможностью получения мгновенного значения второго параметра, который связан с эффективностью локального блока, при этом цифровой компьютер каждого блока выполнен с возможностью обработки этого значения второго параметра в отношении локальных рабочих условий для получения мгновенного значения первого параметра. Например, первые средства могут включать один или несколько датчиков, которые обеспечивают получение мгновенного значения давления и/или температур первичной жидкости и вторичной жидкости, соответственно, при этом цифровой компьютер, исходя из этих параметров, вычисляет мгновенное значение другого параметра, который может выполнять функцию величины, сравниваемой с другими локальными блоками.

Согласно еще одному варианту изобретения первое средство включает первый датчик, который предусмотрен для измерения температуры первичной жидкости, когда она выходит из теплообменного устройства локального блока, при этом указанный параметр относится к этой температуре. Эта температура первичной жидкости является существенным параметром в этой связи, указывающим на эффективность работы локального блока, т.е. величину охлаждения. В простом варианте эта температура может быть первым параметром. В более сложных вариантах эта температура может в соответствующем виде составлять часть первого параметра.

Согласно следующему варианту изобретения первое средство также включает второй датчик, который предусмотрен для измерения температуры первичной жидкости, подаваемой в теплообменное устройство локального блока, при этом указанный параметр относится к этой температуре. Если учитывать также температуру первичной жидкости, подаваемой в теплообменное устройство, то получают еще более точную величину эффективности или охлаждения локального блока.

Согласно следующему варианту изобретения первое средство включает третий датчик, который предусмотрен для измерения температуры вторичной жидкости, когда она выходит из теплообменного устройства локального блока, при этом указанный параметр относится к этой температуре. Аналогичным образом первые средства также могут включать четвертый датчик, который предусмотрен для измерения температуры вторичной жидкости, подаваемой в теплообменное устройство локального блока, при этом указанный параметр относится к этой температуре.

Согласно следующему варианту изобретения первые средства выполнены с возможностью вычисления логарифмической средней разности температур, исходя из температур, измеренных первым, вторым, третьим и четвертым датчиками, при этом указанные параметры относятся к вычисляемой таким образом разности температур. Такая логарифмическая средняя разность температур - это обычная мера эффективности теплообменного устройства в локальном блоке в системе централизованного теплоснабжения.

Согласно следующему варианту изобретения первые средства выполнены для вычисления количества температурных приборов (величин NTU), исходя из температур, измеренных первым, вторым, третьим и четвертым датчиками, при этом указанный параметр относится к этим величинам NTU. Такие величины NTU также могут быть использованы для определения эффективности различных теплообменников и, например, для того, чтобы определить, является ли теплообменник грязным и требуется ли его очистка. Теплообменник, имеющий большую величину NTU, более эффективный, чем теплообменник с небольшой величиной NTU.

Согласно следующему варианту изобретения сеть трубопроводов включает обратный трубопровод для переноса первичной жидкости из локальных блоков назад в центральный блок, при этом система включает датчик, который предусмотрен для измерения температуры первичной жидкости в обратном трубопроводе, при этом указанный параметр относится к этой температуре первичной жидкости. С помощью такого датчика возможно связать общую температуру первичной жидкости в обратном трубопроводе с температурой, измеряемой первым датчиком. Разность между этими температурами первичной жидкости, рециркулируемой в центральный блок, определяет, является ли локальный блок лучше или хуже, чем средний по температурам первичной жидкости, выходящей из различных теплообменных устройств локальных блоков. Таким образом, сравнивая эти различные разности температур для различных локальных блоков, можно ранжировать локальные блоки в системе по их охлаждающей способности.

Согласно следующему варианту изобретения первые средства выполнены с возможностью получения величины потока горячей первичной жидкости через теплообменное устройство, при этом указанный параметр относится к этой величине потока. Если вышеупомянутая разность температур для каждого локального блока кратна величине потока, то получают параметр, который определяет весовой вклад локального блока в полную температуру первичной жидкости, протекающей через обратный трубопровод. Путем сравнения этих чисел для различных локальных блоков можно осуществить взвешенное ранжирование локальных блоков в отношении охлаждения и определить локальные блоки, которые являются наихудшими (наибольшее отрицательное число), и локальные блоки, которые являются наилучшими (наибольшее положительное число), т.е. такой параметр определяет величину влияния локального блока на эффективность всей системы централизованного теплоснабжения.

Согласно следующему варианту изобретения каждый локальный блок включает управляющий клапан для управления потоком горячей первичной жидкости через теплообменное устройство. Предпочтительно, чтобы указанный параметр также мог относиться к положению управляющего клапана. Кроме того, такой параметр дает величину потока через теплообменное устройство локального блока.

Согласно следующему варианту изобретения первые средства выполнены с возможностью получения величины разности давлений между первичной жидкостью, подаваемой в локальный блок, и первичной жидкостью, выходящей из локального блока, при этом указанный параметр относится к этой разности давлений.

Согласно следующему варианту изобретения устройства связи включают средства для связи посредством радиоволн. Связь также может осуществляться по сети мобильной телефонной связи или по сети компьютерной связи, например Интранет (Intranet), или по Интернет. Такое решение предлагает связь на больших расстояниях с помощью открытых протоколов связи, например TCP/IP. Кроме того, возможно, чтобы такие устройства связи включали средства для связи по сети распределения электричества.

Задача также решается с помощью первоначально указанного способа, который характеризуется тем, что передают мгновенное значение первого параметра с помощью первого устройства связи из каждого локального блока во второе устройство связи системы и определяют с помощью вторых средств локальный блок, который имеет наибольшую потребность в техническом обслуживании, в зависимости от мгновенного значения первого параметра.

В одном из предпочтительных вариантов способа указанная передача включает автоматическую передачу мгновенного значения первого параметра во второе средство, причем способ может включать следующие этапы:

получают мгновенное значение второго параметра, который связан с эффективностью локального блока,

обрабатывают это значение второго параметра в отношении локальных рабочих условий для получения мгновенного значения первого параметра.

Указанный параметр может относиться к первой температуре первичной жидкости, когда она выходит из теплообменного устройства локального блока, или ко второй температуре первичной жидкости, подаваемой в теплообменное устройство локального блока, или к третьей температуре вторичной жидкости, когда она выходит из теплообменного устройства локального блока, или указанный параметр может относиться к четвертой температуре вторичной жидкости, подаваемой в теплообменное устройство локального блока, а также к логарифмической средней разности температур, вычисленной, исходя из первой, второй, третьей и четвертой температур. Кроме того, этот параметр может относиться к количеству температурных приборов, вычисленному исходя из температур, измеренных первым, вторым, третьим и четвертым датчиками, или к величине потока горячей первичной жидкости через теплообменное устройство, а также к положению управляющего клапана, предназначенного для управления потоком горячей первичной жидкости через теплообменное устройство или к разности давлений между первичной жидкостью, подаваемой в локальный блок, и первичной жидкостью, выходящей из локального блока.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Теперь настоящее изобретение будет раскрыто более подробно с помощью описания различных вариантов его осуществления и со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг.1 схематично описывает систему централизованного теплоснабжения, соответствующую изобретению.

фиг.2 более подробно описывает локальный блок системы централизованного теплоснабжения, показанной на фиг.1.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг.1 описана система централизованного теплоснабжения, которая включает центральный теплопроизводящий блок 1 для обеспечения горячей первичной жидкостью (текучей средой) множества локальных блоков 2. Центральный блок 1 может включать теплоцентраль или теплоэлектроцентраль, которая вырабатывает энергию, например, путем сжигания нефтепродуктов. Однако центральный блок 1 может быть любым блоком, который обеспечивает получение горячей первичной жидкости (текучей среды), например отходящая теплота от любого промышленного технологического процесса.

Кроме того, система централизованного теплоснабжения включает сеть трубопроводов, которая образует замкнутую цепь и проходит через центральный блок 1. Сеть трубопроводов включает питающий трубопровод 3 для подачи горячей первичной жидкости в локальный блок 2 и обратный трубопровод 4 для рециркуляции первичной жидкости в центральный блок 1. Известным образом сеть 3, 4 трубопроводов может включать различные подсети 3', 4', которые все входят в замкнутую цепь. Система централизованного теплоснабжения также может включать второстепенные сети (не описаны), которые сами замкнуты и соединены с сетью трубопроводов 3, 4 или подсетью 3', 4' через теплообменник. Таким образом, жидкость в такой второстепенной цепи отделена от первичной жидкости. Система централизованного теплоснабжения также включает по меньшей мере один насос 5 для циркуляции горячей первичной жидкости через сеть 3, 4, 3', 4' трубопроводов. Различные подсети 3', 4' также могут включать отдельные циркуляционные насосы (не описаны). Локальные блоки 2 могут быть соединены с наиболее высокой по иерархии сетью 3, 4 трубопроводов или с любой подсетью 3', 4'. Кроме того, центральный блок 1 включает обычное управляющее средство 6 для управления различными элементами системы, например насосом 5. Кроме того, система включает датчик 7 температуры для измерения температуры первичной жидкости в обратном трубопроводе 4.

На фиг.2 более подробно раскрыт вариант осуществления локального блока 2. Следует отметить, что в объеме настоящего изобретения локальные блоки 2 могут быть выполнены многими разными способами. Локальный блок 2 включает первую вторичную цепь 11 для обогрева и вторую вторичную цепь 12 для получения горячей водопроводной воды. Первая вторичная цепь 11 соединена с сетью 3, 4 трубопроводов через первый теплообменник 13. Вторичная цепь 12 соединена с сетью 3, 4 трубопроводов через второй теплообменник 14. Таким образом, в описанном варианте теплообменное устройство локального блока 2 включает два теплообменника 13, 14. Однако следует заметить, что в это теплообменное устройство может быть включено больше или меньше теплообменников. В первой вторичной цепи 11 первичная жидкость из сети 3, 4 трубопроводов может переноситься непосредственно в радиаторы 15. Кроме того, возможно обеспечить первую вторичную цепь 11 и/или вторую вторичную цепь 12 двумя последовательно расположенными теплообменниками для получения предварительного нагрева и окончательного нагрева вторичной жидкости в соответствующей вторичной цепи 11, 12. Первая вторичная цепь 11 включает также помимо вышеупомянутых радиаторов циркуляционный насос 16 и датчик 17 температуры. Вторая вторичная цепь 12 включает множество выпусков 18, т.е. различные виды выпусков для горячей воды. Также имеется входной трубопровод 19 для подачи водопроводной воды. Кроме того, вторая вторичная цепь 12 включает в описанном варианте циркуляционный насос 20 и датчик 21 температуры для измерения температуры выходящей вторичной жидкости. Следует отметить, что не требуется, чтобы вторичная цепь 12 была замкнута, т.е. не производится рециркуляция водопроводной воды через насос 20.

На первичной стороне локальный блок 2 также содержит средства для управления работой локального блока 2. Эти средства включают два управляющих клапана 25 и 26. Управляющий клапан 25 выполнен с возможностью управления величиной потока горячей первичной жидкости, подаваемой в первый теплообменник 13. Такое управление может быть осуществлено путем регулировки положения управляющего клапана 25. Таким образом можно управлять эффектом, оказываемым на первую вторичную цепь 11. Соответствующим образом второй управляющий клапан 26 выполнен для управления величиной потока первичной жидкости, подаваемой во второй теплообменник 14, путем регулировки положения клапана. Управляющие клапаны 25, 26 и насосы 16, 20 соединены с управляющим элементом 27. В описанном варианте существуют также датчики 29 и 30 для контроля положения управляющих клапанов 25 и 26 соответственно.

Положение управляющих клапанов 25, 26 в альтернативном варианте может определяться непосредственно в управляющем элементе 27 как функция управляющего сигнала, поданного на управляющие клапаны 25, 26.

Кроме того, локальный блок 2 может включать датчики 31, 32 давления для измерения давления первичной жидкости, поступающей в локальный блок 2, и первичной жидкости, выходящей из локального блока 2, соответственно. Датчики 31, 32 давления соответствующим образом также соединены с управляющим элементом 27.

Датчики 17, 21 температуры также соединены с управляющим элементом 27. Кроме того, локальный блок может включать множество дополнительных датчиков температуры, которые все соединены с управляющим элементом 27. Датчик 33 температуры выполнен для измерения температуры окружающей среды. Датчик 34 температуры выполнен для измерения температуры первичной жидкости, выходящей из локального блока 2, а два датчика 35, 36 температуры выполнены для измерения температуры первичной жидкости, которая выходит из первого теплообменника 13 и второго теплообменника 14 соответственно. Два датчика 37, 38 температуры выполнены для измерения температуры первичной жидкости на входе первичного теплообменника 13 и на входе второго теплообменника 14 соответственно. Кроме того, два датчика 39, 40 температуры выполнены для измерения температуры вторичной жидкости, которая подается в первый теплообменник 13 и второй теплообменник 14 соответственно.

Локальные блоки 2 также включают устройство 50 связи, которое осуществляет связь, предпочтительно в двух направлениях, между локальными блоками 2 и принимающим устройством 50 связи. Устройства 50 связи соединены с управляющим элементом 27. Центральный блок 1 также может включать такое устройство 50 связи, которое соединено со схематично описанным средством 6.

Устройства 50, 51 связи могут работать в соответствии с известными принципами связи, например устройства 50 связи могут включать средства для передачи сигналов посредством радиоволн. Устройства 50 связи также могут быть выполнены для осуществления связи по сети мобильной телефонной связи. В этом случае каждый локальный блок 5 может включать мобильный телефон.

Устройства 50, 51 связи также могут включать средства для осуществления связи по компьютерной сети, например Интернет, или, например, по любой общедоступной или частной Интранет (Intranet). Кроме того, устройства 50, 51 связи могут включать средства для осуществления связи по сети, предназначенной для распределения электричества. Связь также может осуществляться по одному или нескольким из упомянутых вариантов связи.

Управляющие элементы 27 различных локальных блоков 2 включают цифровой компьютер, имеющий первый блок 52 для приема сигналов от различных датчиков 17, 21, 29-40 и для управления различными функциями локального блока 2. В описанном варианте первый блок 52 управляющего элемента 27 выполнен для управления управляющими клапанами 25 и 26 и насосами 16 и 20. Цифровой компьютер управляющего устройства 27 также может включать второй блок 53 для обработки сигналов, поступающих от различных датчиков 17, 21, 29-40, и блок связи, который составляет по меньшей мере одну часть упомянутого устройства 50 связи. В случаях, когда связь осуществляется с помощью любого протокола данных, например TCP/IP, устройство 50 связи выполнено из обычных коммуникационных плат с соответствующим программным обеспечением и модема, ISDN-блоков и т.д.

Система также включает вторые средства, благодаря которым локальные блоки 2 и центральный блок 1 осуществляют связь через устройства 51, 50 связи. Эти вторые средства могут состоять из одного или нескольких отдельных блоков, как это показано на фиг.1, или представлять собой часть центрального блока 1. Вторые средства в описанном варианте включают цифровой компьютер 61, который имеет общую базу 62 данных, предусмотренный для приема информации из всех локальных блоков 2 через устройство 51 связи.

Вторые средства также могут включать цифровой компьютер 63, который принимает данные из базы 62 данных компьютера 61 и выполняет соответствующую обработку данных. Компьютер 63 доступен для пользователя. Компьютер 63 может быть непосредственно соединен с компьютером 61 или, как показано на фиг.1, может быть выполнен так, чтобы осуществлять связь с компьютером 61 с помощью устройства 64 связи по любой сети, например Интранет или Интернет, с помощью радиосвязи, по сети распределения электричества и т.д. Система также может включать несколько компьютеров 63 для нескольких различных пользователей.

Система согласно изобретению может работать, например, следующим образом. Датчики 7, 17, 21, 27, 29-40 каждого локального блока измеряют мгновенное значение соответствующего параметра и передают это значение в первый блок 52 управляющего элемента 27. С помощью второго блока 53 принятые мгновенные значения обрабатываются в отношении локальных рабочих условий и определяется параметр, который связан с эффективностью блоков.

Локальные рабочие условия могут включать, например, температуру окружающей среды, которая определяется с помощью датчика 33, или величину потока первичной жидкости, которая определяется датчиками 29, 30, или с помощью управляющих сигналов, подаваемых на управляющие клапаны 25, 26.

Затем мгновенное значение этого параметра автоматически передается через устройство 50, 51 связи в компьютер 61 и базу 62 данных. Таким образом, в базе 62 данных имеется мгновенное значение параметра для всех локальных блоков 2. Эти значения сравниваются друг с другом и составляется перечень в соответствии с их рангом. Из этого перечня пользователь может выявить локальный блок 2, который работает наиболее плохо и которому, следовательно, в наибольшей степени требуется техническое обслуживание. Перечень может быть установлен с помощью компьютера 61 и запомнен в базе 62 данных. Следовательно, пользователь может с помощью компьютера 63 вывести этот перечень и, таким образом, получить информацию о локальном блоке 2, которому больше всего требуется техническое обслуживание. Перечень может обновляться по существу непрерывно по мере поступления новых мгновенных значений параметра. Правильность установленного перечня может контролироваться многими различными способами. Например, база 62 данных может просто сохранять мгновенные значения параметра, при этом пользователь выводит фактический перечень с помощью компьютера 63. Пользователь также может получить перечень непосредственно из компьютера 61, например, в виде распечатки или на экране.

Каждый датчик 7, 17, 21, 27, 29-40 предусмотрен для получения такого фактического мгновенного значения параметра по существу в каждый момент времени. Это значение затем может передаваться в компьютер 61 и базу 62 данных либо непрерывно, либо, когда компьютер 61 запрашивает значение параметра, по существу в произвольный момент. Возможна также передача сигнала от датчиков 7, 17, 21, 27, 29-40 непосредственно в компьютер 61, а вычисления параметров могут производиться централизованно для всех локальных блоков 2 или для нескольких локальных блоков 2.

Согласно одному варианту осуществления изобретения сигнал от датчиков 34, 35, 36, которые измеряют температуру t' _out первичной жидкости, когда она выходит из теплообменников 13, 14, используется либо для каждого из теплообменников 13, 14 отдельно, либо используется общая температура обоих теплообменников 13, 14 ниже по потоку. Эта температура t'_out может быть параметром, который должен сравниваться, и она дает величину эффективности охлаждения теплообменников 13, 14. В предпочтительном варианте эта температура t'_out может быть установлена в зависимости от сигнала датчика 7, т.е. температуры первичной жидкости перед тем, как она подается в центральный блок 1 и когда она находится ниже по потоку последнего локального блока 2. Разность между этими температурами первичной жидкости, которая рециркулирует в центральный блок 1, показывает, является ли локальный блок 2 лучше или хуже среднего. Если эта разность температур пропорциональна величине потока через локальный блок 2, то получается параметр, который определяет взвешенный вклад блока 2 в полную температуру первичной жидкости, протекающей через обратный трубопровод 4. Сравнивая эти числа для различных локальных блоков 2, можно получить взвешенное ранжирование локальных блоков 2, локальные блоки, которые наиболее плохие (наибольшие отрицательные числа) в отношении охлаждения и которые наилучшие (наибольшие положительные числа).

Кроме того, для определения параметра используется сигнал от датчиков 37 и/или 38, которые измеряют температуру t' _in первичной жидкости, подаваемой в теплообменники 13, 14. Если также рассматривается температура t'_in первичной жидкости, подаваемой в теплообменник, то еще точнее получают величину эффективности или охлаждения локального блока 2. Сигналы от датчиков 17 и 21, которые измеряют температуру t"_out вторичной жидкости, когда она выходит из соответствующего теплообменника 13, 14, и сигнал от датчиков 39, 40, которые измеряют температуру t"_in вторичной жидкости, подаваемой в соответствующий теплообменник 13, 14, могут также использоваться для определения сравниваемого параметра. С помощью этих сигналов логарифмическая средняя разность температур для соответствующего теплообменника 13, 14 может быть вычислена по формуле:

С помощью этих температур t'_out , t'_in, t"_out, t"_in также могут быть вычислены так называемые величины NTU. Они могут быть выражены, как

Theta1 = (t'_in-t" _out)/lmtd

Theta2 = (t"_out-t" _in)lmtd.

Поскольку Theta1 и Theta2 сравниваются для различных теплообменников 13 и 14, то также получают величину эффективности различных теплообменников 13, 14 различных локальных блоков 2. Следует отметить, что сравнения Theta1, которая относится к первичной стороне теплообменников 13, 14 для различных локальных блоков 2, достаточно для ранжирования теплообменников 13, 14 по их потребности в техническом обслуживании. Поскольку величина потока первичной жидкости через теплообменник 13, 14 также принимается во внимание, то можно определить, насколько эти теплообменники загрязнены.

Изобретение не ограничивается описанными вариантами и может быть видоизменено и модифицировано в объеме следующей формулы изобретения.