UA47736A - Method for monitoring the operation of a heating unit - Google Patents

Abstract

Method for a heating block control, predominantly of an autonomous heating unit with a system of control by temperature of the outer air directly in working conditions in the system of house heating comprises of using a synchronous distributed monitoring of determining temperatures in the house heating system by means of thermochromic sensors-collectors in connection with the use of spectral and correlation analysis.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до області температурного контролю систем автономного теплопостачання 2 промислових, цивільних і житлових будинків, у тому числі до контролю роботи систем регулювання автономних опалювальних блоків у реальних умовах експлуатації систем опалення будинків.The invention relates to the field of temperature control of autonomous heat supply systems 2 of industrial, civil and residential buildings, including control of the operation of control systems of autonomous heating units in real conditions of operation of heating systems of buildings.

Рівень техніки.Technical level.

Системи теплопостачання є найбільш енергомісткими і марнотратними системами комунального господарства і від їхньої раціональної організації залежить економія значних енергетичних ресурсів. 70 Важливе місце в переході до енергоресурсозберігаючих технологій у будівельній індустрії і комунальному господарстві займає автоматичне регулювання і керування технологічними процесами.Heat supply systems are the most energy-intensive and wasteful systems of the communal economy, and the saving of significant energy resources depends on their rational organization. 70 An important place in the transition to energy-saving technologies in the construction industry and utilities is occupied by automatic regulation and control of technological processes.

В даний час на ринку тепла складається ситуація, коли проектувальники і експлуатаційники у залежності від конкретних задач і умов мають вирішувати проблему оптимальної схеми теплопостачання. В останні роки в країнах СНД усе більш широке поширення одержують автономні системи теплопостачання, відмінною рисою 72 яких є економічність, зв'язана зі збільшенням ККД котлів і зниженням втрат при транспортуванні теплової енергії. Найбільше поширення одержують автономні котельні на газових модулях з тепловою потужністю від 0,1 до 4,5МВт. Сучасні автономні системи мають високий рівень автоматизації, що дозволяє їм без присутності людини надійно забезпечувати необхідний режим відпустки теплової енергії. У підсумку витрата тепла на теплопостачання будинків на 10 - 2095 нижче в порівнянні з централізованими системами (див. С.Н. Булгаков и др. Централизованнье или децентрализованнье системь! теплоснабжения: проблемь вьбора. Промьішленноє и гражданское строительство, 1998, 3, с. 20 - 21).Currently, the heat market is in a situation where designers and operators, depending on specific tasks and conditions, have to solve the problem of the optimal heat supply scheme. In recent years, autonomous heat supply systems have become more and more widespread in the CIS countries, the distinguishing feature of which is economy, which is associated with an increase in the efficiency of boilers and a decrease in losses during the transportation of thermal energy. Autonomous boiler rooms on gas modules with a heat capacity of 0.1 to 4.5 MW are the most popular. Modern autonomous systems have a high level of automation, which allows them to reliably provide the required mode of thermal energy release without the presence of a person. As a result, heat consumption for heat supply of buildings is 10 - 2095 lower compared to centralized systems (see S.N. Bulgakov et al. Centralization or decentralization of systems! heat supply: problem of choice. Industrial and civil construction, 1998, 3, p. 20 - 21).

У роботі: "Криішная котельная - решение проблемь! теплоснабжения" Промьішленное и гражданское строительство, 1997, 12, с. 56 - 57 розглядаються досвід і перспективи встановлення автономних дахових котелень, що витрачають на 20 - 3095 менше палива, ніж великі ТЕЦ, насамперед завдяки відсутності тепловтрат у зовнішніх теплових мережах, більш повній відповідності режимів тепловиробництва і теплоспоживання. «In the work: "Kryishnaya boiler room - solution to problems! heat supply" Industrial and civil construction, 1997, 12, p. 56 - 57 consider the experience and prospects of installing autonomous roof boilers, which consume 20 - 3095 less fuel than large thermal power plants, primarily due to the absence of heat losses in external heat networks, more complete correspondence of heat production and heat consumption modes. "

У процесі пошуку оптимальних систем теплопостачання має місце тенденція переходу до систем регулювання зі зворотним зв'язком, коли проводиться безупинний моніторинг ряду температур у системі опалення, що визначають температуру в опалюваних приміщеннях і є можливість оперативно реагувати на зміну ситуації в автоматичному режимі. Відома велика кількість винаходів на способи і пристрої для регулювання ее, витрати тепла на опалення, у яких первинним параметром, що ініціює регулюючу дію, як правило, служить со температура зовнішнього повітря, а як додатково вимірювані параметри використовують температуру гарячої води в подаючому трубопроводі, температуру води в зворотній трубі, температуру повітря і температури - радіаторів опалення в різних приміщеннях на різних поверхах будинку і т.і. (див., напр., а.с. СРСР Моб17670, -In the process of searching for optimal heat supply systems, there is a tendency to switch to control systems with feedback, when continuous monitoring of a number of temperatures in the heating system is carried out, which determine the temperature in heated rooms and it is possible to quickly respond to a change in the situation in automatic mode. A large number of inventions are known for methods and devices for regulating ee, heat consumption for heating, in which the primary parameter that initiates the regulating action, as a rule, is the temperature of the outside air, and as additional measured parameters, the temperature of hot water in the supply pipeline, the temperature water in the return pipe, air temperature and temperature of heating radiators in different rooms on different floors of the building, etc. (see, for example, a.s. USSR Mob17670, -

Е24Д 3/00, СО5Д 23/24, бюл. 28,1978; Моб657221, Е24Д 3/00, бюл. 14, 1979; Мо702219, Е24Д 3/00; БО5Д 23/01, бюл.Е24Д 3/00, СО5Д 23/24, bull. 28, 1978; Mob 657221, E24D 3/00, blvd. 14, 1979; Mo702219, E24D 3/00; BO5D 23/01, bull.

Зо дБ, 1979; Мо974044, Е24Д 3/00, бюл. 42, 1982; Мо1105736, Е24Д 3/00, бюл. 28, 1984; Мо1241029, Е24Д 3/00, 3/02, М бюл. 24, 1986; Мо1576788, Е24Д 3/00, бюл. 25, 1990 та ін.).Zo dB, 1979; Mo974044, E24D 3/00, Bul. 42, 1982; Mo1105736, E24D 3/00, Bul. 28, 1984; Mo1241029, E24D 3/00, 3/02, M blvd. 24, 1986; Mo1576788, E24D 3/00, Bul. 25, 1990, etc.).

Однак у багатьох випадках зазначені способи регулювання систем опалення будинків не є оптимальними, не враховують, приміром, тепло сонячної радіації і внутрішніх тепловиділень, що складають значну частку в « тепловому балансі будинків, чим знижують точність регулювання повітря усередині приміщень і зменшують З 40 можливості економії тепла і палива. Внаслідок цього часто мають місце або "перетоп", або "недотоп" будинку. с Відомі також різні технічні рішення на способи керування водонагрівальними котлами. Наприклад, по а.с.However, in many cases, the specified methods of regulating the heating systems of buildings are not optimal, they do not take into account, for example, the heat of solar radiation and internal heat emissions, which make up a significant share in the "thermal balance of buildings", which reduces the accuracy of air regulation inside the premises and reduces the possibility of saving heat and fuel. As a result, either "overheating" or "underheating" of the house often occurs. c Various technical solutions for controlling water heating boilers are also known. For example, according to a.s.

Із» СРСР Мо1672133, Е24Д 1/00, бюл. 31, 1991 для забезпечення точності керування задане значення температури гарячої води на виході з котла коректують по різниці поточного теплоспоживання і значення заданого навантаження, а подачу мережної води коректують за значенням спеціальної функції, що обчислюється з урахуванням температури зовнішнього повітря, температури води на виході з котла і температури води в шк зворотній трубі. -і Система регулювання зазначеного водогрійного котла містить у собі цілий ряд регулюючих і коригувальних пристроїв, керуючих подачею газу до пальників. Подібні способи керування роботою газових пальників 7 застосовуються й у котлоагрегатах автономних опалювальних блоків. Слід зазначити, що експлуатаційна со 20 надійність автономних котлоагрегатів значною мірою залежить саме від довговічності газових пальників.From" USSR Mo1672133, E24D 1/00, bull. 31, 1991 to ensure control accuracy, the set value of the hot water temperature at the boiler outlet is adjusted by the difference between the current heat consumption and the set load value, and the mains water supply is adjusted by the value of a special function calculated taking into account the outside air temperature, the water temperature at the boiler outlet and water temperature in the return pipe. - and The regulation system of the specified water heating boiler includes a number of regulating and adjusting devices that control the gas supply to the burners. Similar methods of controlling the operation of gas burners 7 are also used in boiler units of autonomous heating units. It should be noted that operational reliability of autonomous boiler units largely depends on the durability of gas burners.

Сигнали про зміну температурних параметрів, що використовуються в системі регулювання автономного с опалювального блока, досить складно одночасно записувати з метою проведення наступного їхнього аналізу й об'єктивізації ефективності системи опалення. Цю задачу звичайно вирішують шляхом моніторингу зміни зазначених вище температур у часі, але за допомогою встановлених у необхідних точках системи опалення 25 спеціальних температурних датчиків. в. Відомий спосіб температурного моніторингу об'єктів комунального господарства з використанням провідної системи зв'язку з установленими на значній відстані один від одного датчиками температури, описаний в кн.It is quite difficult to simultaneously record the signals about the change in temperature parameters used in the regulation system of the autonomous heating unit in order to carry out their subsequent analysis and objectify the efficiency of the heating system. This task is usually solved by monitoring the change in the above-mentioned temperatures over time, but with the help of 25 special temperature sensors installed in the necessary points of the heating system. in. A well-known method of temperature monitoring of utility facilities using a conductive communication system with temperature sensors installed at a considerable distance from each other is described in the book

А.С. Карначев, В.А. Белошенко, В.И.Титиевский. Микролокальнье сети: интеллектуальнье датчики, однопроводньій интерфейс, системь! сбора информации. Донецк, 2000, изд "Норд Компьютер/", гл. 6, с. 147 - 164. 60 Зокрема, на стор. 162 - 164 запропонована схема температурного моніторингу по одержанню вихідних даних для розрахунку потужності опалювальної системи і розташування опалювальних приладів, за допомогою якої можна контролювати просторовий розподіл температур у приміщеннях будинку протягом тривалого періоду часу. Подібні моніторингові системи можуть також застосовуватися для виміру температур у різних технічних системах. Відомим обмеженням зазначеної системи моніторингу є саме наявність проводу, що ускладнює бо здійснення одночасного моніторингу великої кількості об'єктів на значній території.A.S. Karnachev, V.A. Beloshenko, V.I. Titievsky. Microlocal networks: intelligent sensors, single-wire interface, system! collection of information. Donetsk, 2000, publishing house "Nord Kompyuter/", chap. 6, p. 147 - 164. 60 In particular, on p. 162 - 164 a temperature monitoring scheme is proposed for obtaining output data for calculating the power of the heating system and the location of heating devices, which can be used to monitor the spatial distribution of temperatures in the premises of the house for a long period of time. Similar monitoring systems can also be used to measure temperatures in various technical systems. A well-known limitation of the specified monitoring system is the presence of a wire, which makes it difficult to simultaneously monitor a large number of objects in a large area.

Як найбільш близький аналог, обраний за прототип, по збігу функціонального призначення і застосованої технології вимірів, служить методика здійснення синхронного розподіленого моніторингу, що описана в статті:As the closest analogue, chosen as a prototype, due to the coincidence of the functional purpose and the applied measurement technology, the method of implementing synchronous distributed monitoring, described in the article, serves as:

В.И. Титиевский, Б.И. Шелудченко. Температурнье режимь обьектов с автономньми источниками теплоснабжения. Інженерні системи та техногенна безпека у будівництві. Вісник Дон ДАБА, 2001, 2(27), с. 118 - 122.YOU. Titievsky, B.I. Sheludchenko. Temperature regime of objects with autonomous sources of heat supply. Engineering systems and man-made safety in construction. Visnyk Don DABA, 2001, 2(27), p. 118 - 122.

Метод моніторингу заснований на застосуванні нового типу інтелектуальних датчиків температури, так званих електронних термохронних датчиків-накопичувачів, що не вимагають спеціального обслуговування і здатні протягом заданого періоду часу синхронно для всіх задіяних датчиків по заданій програмі вимірювати і /о запам'ятовувати температуру в обраній точці системи опалення, з наступною передачею даних у комп'ютер і обробкою записаної інформації на комп'ютері. Він базується на результатах експериментальних досліджень, проведених авторами в опалювальному сезоні 2000 - 2001р.р. на ряді об'єктів, обладнаних автономними тепловими пунктами.The monitoring method is based on the application of a new type of intelligent temperature sensors, the so-called electronic thermochronous storage sensors, which do not require special maintenance and are able to measure and/or store the temperature at a selected point of the system synchronously for a given period of time for all involved sensors according to a given program heating, followed by data transfer to the computer and processing of the recorded information on the computer. It is based on the results of experimental research conducted by the authors in the heating season of 2000-2001. at a number of objects equipped with autonomous thermal points.

Був проведений докладний температурний моніторинг наступних об'єктів:Detailed temperature monitoring of the following objects was carried out:

Комплексу будинків Макіївської газонаповнювальної станції ВАТ "Донецькоблгаз", розташованих на площі близько б гектарів, опалюваних блочно-компактною модернізованою пересувною котельнею з автоматикою "БАРК"У Номінальна продуктивність - 800 кВт, ККД - 9195, завод-виготовлювач - "Укрелектроапарат". Опалювані будинки цегельні, одно- і двоповерхові.The complex of buildings of the Makiiv gas filling station of OJSC "Donetskoblgaz", located on an area of about b hectares, heated by a block-compact modernized mobile boiler house with automation "BARK" Nominal output - 800 kW, efficiency - 9195, manufacturing plant - "Ukrelektroaparat". Heated brick houses, one- and two-story.

Офісу ВАТ "Донецькоблгаз" по вул. Р. Люксембург у м. Донецьку, що являє собою чотириповерховий цегельний будинок. У котельні встановлені три котлоагрегати типу "Сотрасі А" СА150 виробництва бельгійської фірми "АСУ". Потужність котла 115 - 140кВт, ККД - 93,590.Office of OJSC "Donetskoblgaz" on the street R. Luxemburg in the city of Donetsk, which is a four-story brick building. Three Sotrasi A CA150 type boiler units manufactured by the Belgian company ASU are installed in the boiler room. Boiler power 115 - 140 kW, efficiency - 93,590.

Комплексу будинків виробничо-експлуатаційної бази газового господарства м. Шахтарська Донецької області, розташованого на площі близько 4 гектарів. Котельня має дев'ять опалювальних блоків типу БО-100 потужністю 100кВт виробництва ВАТ ПКТІ Тазоапарат". Опалювані будинки: цегельний триповерховий офіс і блоковий ов Залізобетонний двоповерховий виробничий корпус.Complex of buildings of the production and operation base of the gas industry in the city of Shakhtarsk, Donetsk region, located on an area of about 4 hectares. The boiler house has nine heating units of the BO-100 type with a capacity of 100 kW manufactured by OJSC PKTI Tazoaparat". Heated buildings: a brick three-story office and a reinforced concrete two-story production building.

Оранжерей тропічних рослин Донецького ботанічного саду ПАН України, оснащених шістьма котлами типу «Greenhouse of tropical plants of the Donetsk Botanical Garden of the National Academy of Sciences of Ukraine, equipped with six boilers of the type "

НІІСТУу-5.NIISTUu-5.

Офісу ВАТ "Донецькоблгаз" по вул. Рилєєва в м. Донецьку, що являє собою триповерховий цегельний будинок. «о зо Житлового 9-поверхового будинку по вул. Р. Люксембург у м Донецьку, обладнаного автономною котельнею з котлами СА-250 бельгійського виробництва. оOffice of OJSC "Donetskoblgaz" on the street Ryleeva in Donetsk, which is a three-story brick building. from the 9-story residential building on the street R. Luxemburg in the city of Donetsk, equipped with an autonomous boiler room with SA-250 Belgian-made boilers. at

Системи опалення всіх об'єктів працювали за замкнутою схемою. У реальній експлуатації автоматика М регулювання (за винятком останнього об'єкта) не використовувалася. Регулювання температури води в системі проводилося каскадним методом вручну. У житловому будинку по вул. Р. Люксембург працювала автоматика - з5 регулювання по датчику температури зовнішнього повітря. Моніторинг проводився наступним чином. «гThe heating systems of all objects worked according to a closed circuit. In real operation, automatic M adjustment (with the exception of the last object) was not used. The water temperature in the system was adjusted by manual cascade method. In a residential building on the street In R. Luxemburg, automation worked - with 5 regulation by the outdoor air temperature sensor. Monitoring was carried out as follows. "Mr

Як ілюстрація на фіг. 1 приведені температурно-часові залежності подавальної труби котельні, радіаторів опалення і повітря у диспетчерській та кабінеті головного інженера, а також зовнішнього повітря для системи опалення бази газового господарства м. Шахтарська Донецької області (період 11.02.2001 - 15.02.2001). На Ліг. 2 для порівняння приведені температурно-часові залежності подавальної труби опалення, радіатора опалення в « квартирі 9-го поверху, радіатора опалення в квартирі 1-го поверху, повітря в квартирі 9-го поверху й у з с квартирі 1-го поверху, зовнішнього повітря для автономної котельні житлового 9-поверхового будинку по вул. Р.As an illustration in fig. 1 shows the temperature-time dependences of the supply pipe of the boiler room, heating radiators and air in the control room and the office of the chief engineer, as well as outside air for the heating system of the base of the gas industry in Shakhtarsk, Donetsk region (period 02.11.2001 - 02.15.2001). On the League. 2 shows the temperature-time dependences of the heating supply pipe, the heating radiator in the apartment on the 9th floor, the heating radiator in the apartment on the 1st floor, the air in the apartment on the 9th floor and the outside air in the apartment on the 1st floor for comparison. for an autonomous boiler room of a residential 9-story building on the street R.

Люксембург, м. Донецька, система автоматичного регулювання якої працювала по сигналах датчика ;» температури зовнішнього повітря. На температурних залежностях для подавальної труби і радіаторів 9-го поверху видно осциляції, небажані для газопальникового пристрою. На фіг. З для ілюстрації представлений фрагмент зазначених осциляцій температури подавальної труби і температури зворотньої труби опалення, ї5» розтягнутих по осі абсцис. Спектральний аналіз показав, що максимуми амплітуд цих коливань приходяться на гармоніки з періодами 43 і 51 хвилина. Розмах коливань складає 5 - 6" С.Luxemburg, the city of Donetsk, the automatic regulation system of which worked on sensor signals;" outside air temperature. The temperature dependences for the supply pipe and radiators of the 9th floor show oscillations that are undesirable for a gas burner device. In fig. For illustration, a fragment of the indicated oscillations of the temperature of the supply pipe and the temperature of the return pipe of heating is presented, i5" stretched along the abscissa axis. Spectral analysis showed that the maximum amplitudes of these oscillations occur at harmonics with periods of 43 and 51 minutes. The range of oscillations is 5 - 6" С.

Ш- Датчики 051921 виробництва фірми баїІаз Зетісопадисіог, що мають циліндричну форму з висотою циліндра -І бмм і діаметром 17мм, розміщувалися на подавальній і зворотній трубах котельні, а також у приміщеннях і 5о радіаторах опалення досліджуваної системи. Вони прикріплювалися за допомогою пінопластових о термоізоляційних екранів завтовшки ЗОмм, що щільно притискають датчик до трубопроводу й одночасноШ- Sensors 051921 manufactured by BaiIaz Zetisopadisiog, having a cylindrical shape with a cylinder height of -1 mm and a diameter of 17 mm, were placed on the supply and return pipes of the boiler room, as well as in the rooms and 50 radiators of the heating system under study. They were attached with the help of foam plastic heat-insulating screens ZOmm thick, which tightly press the sensor to the pipeline and at the same time

Ф ізолюють його від навколишнього повітря. Крім того, зовні будинку, на північному його фасаді розміщувався датчик температури зовнішнього повітря. Якщо опалювальна система мала свій зовнішній датчик автоматики регулювання, то контрольний датчик розміщувався безпосередньо біля нього.F isolate it from the surrounding air. In addition, outside the building, on its northern facade, there was an outdoor air temperature sensor. If the heating system had its own external automatic control sensor, then the control sensor was located directly next to it.

Протягом однієї запрограмованої місії датчик здатний запам'ятати до 2048 температурних вимірів. Інтервал спостережень вибирався з таким розрахунком, щоб він був більше періоду типових для даного регіону і часуDuring one programmed mission, the sensor is able to remember up to 2048 temperature measurements. The observation interval was chosen in such a way that it was longer than the period typical for this region and time

Р» природних коливань температури зовнішнього повітря, називаного представницьким періодом.P" of natural fluctuations in the temperature of the outside air, called the representative period.

Для південного сходу України типовим може бути представницький період у 14 діб. Враховуючи, що інформаційна ємність датчика складає 2048 вимірів, за зазначений час спостереження можна зафіксувати зміни бо Температури з мінімальним періодом коливань у 20 хвилин, тому що час між сусідніми вимірами в цьому випадку складе 10 хвилин.A representative period of 14 days can be typical for the southeast of Ukraine. Taking into account that the information capacity of the sensor is 2048 measurements, during the specified observation time it is possible to record temperature changes with a minimum fluctuation period of 20 minutes, because the time between adjacent measurements in this case will be 10 minutes.

Слід зазначити, що кожен період спостереження стандартизований по тривалості і кількості рівновіддалених у часі вимірів температури. Крім того, кожен вимір температури прив'язаний до реального часу. А оскільки всі датчики стартують по програмі одночасно, є можливість порівнювати температурні залежності різних об'єктів між 65 собою. Іншими словами, така організація моніторингу має метрологічний сенс.It should be noted that each observation period is standardized in terms of duration and number of equally spaced temperature measurements. In addition, each temperature measurement is tied to real time. And since all sensors start according to the program at the same time, it is possible to compare the temperature dependences of various objects among themselves. In other words, such monitoring organization makes metrological sense.

Після завершення місії вимірів датчики-накопичувачі знімаються і записана ними інформація вводиться в комп'ютер, за допомогою якого провадиться вся наступна її обробка й об'єктивізація у вигляді температурно-часових рядів.After the completion of the measurement mission, the storage sensors are removed and the information recorded by them is entered into the computer, with the help of which all subsequent processing and objectification in the form of temperature-time series is carried out.

Візуальне зіставлення отриманих часових рядів без усякої додаткової їхньої обробки дозволяє якісно оцінювати стан системи опалення, розподіл температур по поверхах, стояках і радіаторах. Диференціювання цих рядів за часом дозволяє по піках похідних визначити часове запізнення регулюючого впливу в різних точках системи стосовно моменту його виникнення на подавальної трубі. Оскільки всі датчики-накопичувачі синхронізовані в часі і стартують у місії вимірів практично одночасно, з розбіжністю не більше 1 хвилини, усі часові запізнення визначаються з точністю до дискретності відліків, у розглянутому випадку до 10 хвилин. При 70 необхідності більш точних вимірів дискретність можна зменшити до 1 хвилини. Той факт, що кількість вимірів місії (2048) являє собою цілу степінь двійки (2 1), дозволяє при проведенні спектрального аналізу часових залежностей застосувати алгоритм швидкого перетворення Фур'є. Більш повну інформацію про опалювальну систему дає вивчення індивідуальних частотних компонентів одержуваних часових рядів, тому виникає задача визначення спектрів потужності окремих часових рядів і задача визначення зв'язку між спектрами потужності 75 двох часових рядів.Visual comparison of the obtained time series without any additional processing allows you to qualitatively assess the state of the heating system, temperature distribution on floors, risers and radiators. Differentiation of these series by time makes it possible to determine the time delay of the regulatory influence at different points of the system in relation to the moment of its occurrence on the supply pipe, based on the peaks of the derivatives. Since all storage sensors are synchronized in time and start the measurement mission almost simultaneously, with a difference of no more than 1 minute, all time delays are determined with accuracy to the discreteness of the readings, in the considered case up to 10 minutes. If more accurate measurements are needed, the resolution can be reduced to 1 minute. The fact that the number of measurements of the mission (2048) is a whole power of two (2 1) allows the application of the fast Fourier transformation algorithm when performing spectral analysis of time dependences. More complete information about the heating system is provided by the study of individual frequency components of the obtained time series, therefore there is a problem of determining the power spectra of individual time series and the problem of determining the relationship between the power spectra of two time series.

До недоліків прототипу варто віднести наступне: 1). Візуальне якісне порівняння отриманих температурно-часових залежностей не дозволяє оцінити ступінь достовірності зроблених висновків. Тому необхідні кількісні критерії для оцінки параметрів системи опалення і якості роботи її системи регулювання; 2). Вибір представницького періоду тривалістю в 14 діб не дає можливості проводити прискорену оцінку працездатності автономних опалювальних блоків.The disadvantages of the prototype include the following: 1). A visual qualitative comparison of the obtained temperature-time dependences does not allow assessing the degree of reliability of the conclusions drawn. Therefore, quantitative criteria are needed to assess the parameters of the heating system and the quality of its regulation system; 2). The selection of a representative period lasting 14 days does not allow for an accelerated assessment of the performance of autonomous heating units.

Загальними істотними ознаками прототипу і винаходу, що заявляється, є: розміщення додаткових термохронних датчиків-накопичувачів для виміру температури зовнішнього повітря, температури подавальної труби, температур радіаторів опалення і повітря в обраних приміщеннях по поверхах будинку; синхронний розподілений моніторинг зазначених температур протягом обраного періоду часу; « введення накопичених даних у комп'ютер для наступної їхньої обробки й об'єктивізації у вигляді температурно-часових рядів; оцінка результатів моніторингу. (Те)General essential features of the prototype and the claimed invention are: placement of additional thermochronous sensors-accumulators for measuring the temperature of the outside air, the temperature of the supply pipe, the temperature of the heating radiators and air in selected rooms on the floors of the house; synchronous distributed monitoring of the specified temperatures during the selected time period; "entering accumulated data into the computer for their subsequent processing and objectification in the form of temperature-time series; assessment of monitoring results. (That)

Сутність винаходу.The essence of the invention.

В основу винаходу покладена задача удосконалення способу контролю автономного опалювального блока о безпосередньо в умовах експлуатації після монтажу його в систему опалення будинку, відповідно до якого за - рахунок особливостей вибору тривалості періоду температурних вимірів і числової обробки результатів зазначених вимірів забезпечується експрес-контроль якості роботи газових пальників і ефективності всієї - системи опалення, що підвищує достовірність контролю й експлуатаційну надійність. «ЇїThe invention is based on the task of improving the method of controlling the autonomous heating unit directly in operating conditions after installing it in the heating system of the house, according to which, due to the peculiarities of choosing the duration of the period of temperature measurements and numerical processing of the results of the specified measurements, express control of the quality of the operation of gas burners is ensured and the efficiency of the entire heating system, which increases the reliability of control and operational reliability. "Her

Поставлена задача вирішується тим, що в способі контролю опалювального блока із системою регулювання по температурі зовнішнього повітря безпосередньо в умовах його експлуатації в системі опалення будинку, який полягає в розміщенні додаткових термохронних датчиків-накопичувачів для виміру температури зовнішнього « повітря, температури подавальної труби і температур радіаторів опалення і повітря в обраних приміщеннях по поверхах будинку, синхронному розподіленому моніторингу зазначених температур протягом обраного періоду -- с часу, введенні накопичених даних з датчиків у комп'ютер для наступної їхньої обробки і об'єктивізації у й вигляді температурно-часових рядів, оцінці результатів моніторингу, відповідно до винаходу, спочатку протягом "» 6 - 12 годин записують тільки температуру зовнішнього повітря і температуру подавальної труби, будують зазначені температурно-ч-асові залежності і по зовнішньому вигляду записаної кривої зміни температури подавальної труби від часу контролюють ймовірну появу коливань температури з розмахом більше?2 "С і «г» періодом коливань менше 1 години й у випадку плавного ходу зазначеної кривої з розмахом амплітуди коливань температури в межах 1 - 2"С судять про відсутність небажаних осциляцій при горінні газу в газопальниковому 7 пристрої, після чого проводять моніторинг усіх зазначених температур протягом 3,5 діб, що дорівнює 1/4 -І представницького періоду в 14 діб, записані температурно-часові залежності за допомогою швидкого перетворення Фур'є представляють як функції частоти, оцінюють відношення спектральних потужностей о породжуючого і похідних температурних процесів, підраховують діючу кількість гармонік, у яких зосереджено, 4) наприклад, 9095 потужності коливань температур, і з урахуванням коефіцієнтів кореляції визначають відповідність спектральних складів обраних породжуючого і похідних температурних процесів і про ефективність роботи автономного опалювального блока в системі опалення будинку судять по числових величинах ряду параметрів, рівних відношенню інтегральних потужностей коливань температур у спектрах двох попарно обраних зв'язаних температурних процесів.The task is solved by the fact that in the method of controlling the heating unit with a system of regulation by the temperature of the outside air directly under the conditions of its operation in the heating system of the house, which consists in placing additional thermochronous sensors-accumulators for measuring the temperature of the outside air, the temperature of the supply pipe and the temperatures of the radiators heating and air in selected rooms on the floors of the building, synchronous distributed monitoring of the specified temperatures during the selected period - from time, entering the accumulated data from the sensors into the computer for their subsequent processing and objectification in the form of temperature-time series, evaluation of the results monitoring, according to the invention, first, within 6 - 12 hours, only the temperature of the outside air and the temperature of the supply pipe are recorded, the specified temperature-time dependences are constructed, and the probability is controlled based on the appearance of the recorded curve of the change in the temperature of the supply pipe over time well, the appearance of temperature fluctuations with a range of more than 2 "C and "g" with a period of fluctuations of less than 1 hour, and in the case of a smooth course of the specified curve with a range of amplitude of temperature fluctuations within 1 - 2 "C, it is judged that there are no unwanted oscillations when burning gas in a gas burner 7 devices, after which all specified temperatures are monitored for 3.5 days, which is equal to 1/4 of a representative period of 14 days, the recorded temperature-time dependences are presented using the fast Fourier transformation as a function of frequency, the ratio of spectral powers is estimated by generative and derivative temperature processes, calculate the effective number of harmonics in which 4) for example, 9095 power of temperature fluctuations are concentrated, and taking into account the correlation coefficients, determine the correspondence of the spectral compositions of the selected generative and derivative temperature processes and the efficiency of the autonomous heating unit in the home heating system judged by the numerical values of a series of pairs ethers, equal to the ratio of integral powers of temperature fluctuations in the spectra of two pairwise selected coupled temperature processes.

Р» Перераховані ознаки скла/дають сутність винаходу, тому що є необхідними в будь-яких варіантах реалізації винаходу і достатніми для вирішення поставленої задачі.P» The listed features make up/give the essence of the invention, because they are necessary in any variants of the invention and are sufficient to solve the problem.

Конкретною відміною способу є те, що як параметр ефективності роботи автономного опалювального блока в бо системі опалення будинку вибирають: числовий параметр у вигляді відношення інтегральної потужності спектра коливань температури подавальної труби до інтегральної потужності спектра коливань температури зовнішнього повітря; числовий параметр у вигляді відношення інтегральної потужності спектра коливань температури радіаторів опалення у відповідних приміщеннях по поверхах будинку до інтегральної потужності спектра коливань температури подавальної труби і числовий параметр у вигляді відношення інтегральної потужності 65 спектра коливань температури повітря у відповідних приміщеннях по поверхах будинку до інтегральної потужності спектра коливань температури зовнішнього повітря.A specific exception to the method is that as a parameter of the efficiency of the autonomous heating unit in the heating system of the house, the following is chosen: a numerical parameter in the form of the ratio of the integral power of the spectrum of temperature fluctuations of the supply pipe to the integral power of the spectrum of fluctuations of the temperature of the outside air; a numerical parameter in the form of the ratio of the integral power of the spectrum of temperature fluctuations of the heating radiators in the corresponding rooms on the floors of the building to the integral power of the spectrum of fluctuations in the temperature of the supply pipe and a numerical parameter in the form of the ratio of the integral power of the spectrum of air temperature fluctuations in the corresponding rooms on the floors of the building to the integral power of the spectrum of fluctuations outside air temperature.

Причинно-наслідковий зв'язок відмітних ознак і технічного результату полягає в наступному.The cause-and-effect relationship between the distinguishing features and the technical result is as follows.

Як паливо в автономних опалювальних блоках звичайно використовують природний газ, що висуває підвищені вимоги до рівня техніки безпеки. Значною мірою безпека й експлуатаційна надійність зазначених опалювальних блоків залежать від ефективності роботи газопальникових пристроїв, що керуються системою автоматичного регулювання витрати газу. З розгляду приведеного на фіг. 2 запису кривої зміни температури подавальної труби системи опалення, у якій як теплогенератор застосовано автономний опалювальний блок, що керується по сигналу від датчика температури зовнішнього повітря, випливає факт появи небажаних осциляцій з розмахом амплітуд 5 - 6 "С, максимуми амплітуд яких приходяться на гармошки з періодами 41 і 53 хвилини. 70 Видно, що відгомони небажаних коливань доходять і до радіаторів опалення 9-го поверху. Цей факт став несподіваним для служби експлуатації автономної котельні, оскільки традиційними методами він не виявлявся.Natural gas is usually used as fuel in autonomous heating units, which imposes higher requirements on the level of safety equipment. To a large extent, the safety and operational reliability of these heating units depend on the efficiency of the gas burners, which are controlled by the system of automatic regulation of gas consumption. From the consideration given in fig. 2 of the record of the curve of the temperature change of the supply pipe of the heating system, in which an autonomous heating unit controlled by a signal from the outdoor air temperature sensor is used as a heat generator, it follows the fact of the appearance of unwanted oscillations with an amplitude range of 5 - 6 "С, the maximum amplitudes of which fall on accordions with in periods of 41 and 53 minutes.70 It can be seen that the echoes of unwanted oscillations also reach the heating radiators on the 9th floor.This fact became unexpected for the operation service of the autonomous boiler room, since it was not detected by traditional methods.

Ймовірним джерелом виникнення цих коливань є робота автоматики котлів, що змінює коливальні режими горіння пальників з вищенаведеними параметрами. Відомо, що при виявленні небажаних коливань варто негайно шукати й усувати причину їхнього виникнення. Можливі причини появи зазначених коливань також варто /5 Шукати й у системі опалення будинку, що перед пуском в експлуатацію не сертифікується, унаслідок чого в квартирах можливі несанкціоновані відбори теплоносія і т.і.The probable source of these fluctuations is the operation of boiler automation, which changes the fluctuating combustion regimes of burners with the above parameters. It is known that when unwanted fluctuations are detected, the cause of their occurrence should be immediately sought and eliminated. It is also worth looking for the possible reasons for the appearance of the mentioned fluctuations /5 in the heating system of the house, which is not certified before commissioning, as a result of which unauthorized withdrawals of the coolant, etc., are possible in the apartments.

Тому перший моніторинг для виявлення небажаних коливань у системі проводиться протягом близько 12 годин, що відповідає обмірюваному часу заспокоєння (стабілізації) системи опалення після регулюючого впливу.Therefore, the first monitoring to detect unwanted fluctuations in the system is carried out for about 12 hours, which corresponds to the measured time of calming down (stabilization) of the heating system after the regulatory influence.

На фіг.1 представлені записані криві зміни температур у системі опалення будинку міськгаза, м. Шахтарськ, що керувалася каскадним методом, тобто ручним керуванням при зміні температури зовнішнього повітря на 57С.Figure 1 shows the recorded curves of temperature changes in the heating system of the building of Myskgaz, Shakhtarsk, which was controlled by the cascade method, that is, manual control when the outside air temperature changes by 57C.

Два регулювальних впливи були зроблені 2-ого лютого і 5-ого лютого, про що свідчить відповідний ріст температур у подавальній трубі і радіаторі опалення в диспетчерській протягом приблизно 12 годин.Two regulatory impacts were made on February 2nd and February 5th, as evidenced by the corresponding increase in temperatures in the supply pipe and heating radiator in the control room for approximately 12 hours.

Застосування спектрального і кореляційного аналізу дозволяє істотно підвищити чутливість і точність аналізу взаємозалежних температурних процесів. Це дозволяє скоротити тривалість процесу моніторингу з 14 діб до 3,5 діб без суттєвого погіршення достовірності оцінки ефективності роботи опалювального блока в системі опалення будинку. «The use of spectral and correlation analysis allows to significantly increase the sensitivity and accuracy of the analysis of interdependent temperature processes. This makes it possible to reduce the duration of the monitoring process from 14 days to 3.5 days without significantly impairing the reliability of the assessment of the efficiency of the heating unit in the home heating system. "

Це підтверджується результатами порівняння обчислених параметрів ефективності при моніторингу тривалістю в 14 діб і при моніторингу для чотирьох періодів тривалістю по 3,5 доби кожний.This is confirmed by the results of a comparison of the calculated efficiency parameters during monitoring lasting 14 days and during monitoring for four periods lasting 3.5 days each.

Кількість діючих гармонік для системи опалення будинку міськгаза м. Шахтарська для всіх тривалостей Ге зо Моніторингу було визначено рівним 6, а кількість діючих гармонік для житлового будинку по вул. Р.Люксембург,The number of active harmonics for the heating system of the city gas building in Shakhtarsk for all durations of Gezo Monitoring was determined to be equal to 6, and the number of active harmonics for the residential building on the street R. Luxembourg,

М.Донецьк для всіх тривалостей моніторингу було визначено рівним 9. оM. Donetsk for all durations of monitoring was determined equal to 9. o

Обчислені значення числового параметра "А" ефективності роботи автономного опалювального блока в М системі опалення будинку у вигляді відношення інтегральної потужності спектра коливань температури подавальної труби до інтегральної потужності спектра коливань температури зовнішнього повітря приведені ї-The calculated values of the numerical parameter "A" of the efficiency of the autonomous heating unit in the M house heating system in the form of the ratio of the integral power of the spectrum of temperature fluctuations of the supply pipe to the integral power of the spectrum of fluctuations of the temperature of the outside air are given by

Зв Нижче (табл.) «г 5 період період період період період 14 діб 3,5 доби 3,5 доби 3,5 доби 3,5 доби - с хз»From Below (table) "h 5 period period period period period 14 days 3.5 days 3.5 days 3.5 days 3.5 days - s xz"

Для системи опалення будинку по вул.Р. Люксембург, м.Донецьк на фіг. 4 - 11 попарно приведені відповідно для 1-ого, 2-ого, 3-ого і 4-ого періодів моніторингу по 3,5 доби кожен співвідношення спектрів потужності т. зовнішнього повітря | подавальної труби (зверху фіг. 4, 6, 8, 10), криві зміни температур подавальної труби і -1 зовнішнього повітря в реальному масштабі часу (знизу фіг. 5, 7, 9, 10). На фігурах 4, 6, 8, 10, як і нижче, на фігурах 12, 14, 16, 18, світлі стовпчики - спектр подавальної труби, темні - зовнішнього повітря. -і Для системи опалення будинку міськгазу, м.Шахтарськ на фіг. 12 - 19 попарно приведені відповідно для сю 50 1-ого, 2-ого, З-ого і 4-ого періодів моніторингу по 3,5 доби кожен співвідношення спектрів потужності зовнішнього повітря і подавальної труби (зверху фіг. 12, 14, 16, 18) і криві зміни температур подавальної 42) труби і зовнішнього повітря в реальному масштабі часу (знизу фіг. 13, 15, 17, 19).For the heating system of the house on the street R. Luxembourg, the city of Donetsk in fig. 4 - 11 are given in pairs, respectively, for the 1st, 2nd, 3rd and 4th monitoring periods of 3.5 days each, the ratio of power spectra of outdoor air | supply pipe (top Fig. 4, 6, 8, 10), curves of temperature changes of the supply pipe and -1 outside air in real time scale (bottom Fig. 5, 7, 9, 10). In figures 4, 6, 8, 10, as well as below, in figures 12, 14, 16, 18, the light columns are the spectrum of the supply pipe, the dark ones are the outside air. -i For the heating system of the Myskgaz building, Shakhtarsk in fig. 12 - 19 are given in pairs, respectively, for these 50 1st, 2nd, 3rd and 4th monitoring periods of 3.5 days each, the ratio of the power spectra of the outside air and the supply pipe (from the top, Figs. 12, 14, 16, 18) and the curves of temperature changes of the supply 42) pipe and the outside air in a real time scale (from below, Fig. 13, 15, 17, 19).

Таким чином, ознаки, що складають сутність винаходу, знаходяться в причинно-наслідковому зв'язку з технічним результатом, що досягається.Thus, the features that make up the essence of the invention are in a causal relationship with the technical result that is achieved.

Проведені експерименти і розрахунки підтверджують, по-перше, можливість використання моніторингу р» температури подавальної труби для виявлення і наступного усунення небажаних осциляцій у газопальниковому пристрої автономного опалювального блока, що керується по сигналах датчика температури зовнішнього повітря, і по-друге, доводять можливість істотного скорочення тривалості періоду моніторингу з 14 діб до 3.5 діб без зниження достовірності оцінки числових параметрів.The conducted experiments and calculations confirm, firstly, the possibility of using monitoring p» of the temperature of the supply pipe to detect and subsequently eliminate unwanted oscillations in the gas burner device of the autonomous heating unit, which is controlled by the signals of the outdoor air temperature sensor, and secondly, they prove the possibility of a significant reduction duration of the monitoring period from 14 days to 3.5 days without reducing the reliability of the estimation of numerical parameters.

Claims (2)

Формула винаходуThe formula of the invention 1. Спосіб контролю блока опалювання, переважно автономного опалювального блока із системою 65 регулювання по температурі зовнішнього повітря безпосередньо в умовах експлуатації в системі опалення будинку, що полягає в розміщенні додаткових термохронних датчиків-накопичувачів для виміру температури зовнішнього повітря, температури подавальної труби, температур радіаторів опалення і повітря в обраних приміщеннях по поверхах будинку, синхронному розподіленому моніторингу зазначених температур протягом обраного періоду часу, введенні накопичених даних з датчиків у комп'ютер для наступної їхньої обробки й об'єктивізації у вигляді температурно-часових рядів, оцінці результатів моніторингу, який відрізняється тим, що спочатку протягом 6-12 годин записують тільки температуру зовнішнього повітря і температуру подавальної труби, будують зазначені температурно-часові залежності і по зовнішньому вигляду записаної кривої зміни температури подавальної труби від часу контролюють ймовірну появу коливань температури з розмахом більше 2 7С і з періодом коливань менше 1 години, і у випадку плавного ходу зазначеної кривої з розмахом амплітуди 7/0 Коливань температури в межах 1-2"С судять про відсутність небажаних осциляцій при горінні газу в газопальниковому пристрої, після чого проводять моніторинг усіх зазначених температур протягом 3,5 діб, що дорівнює 1/4 представницького періоду в 14 діб, записані температурно-часові залежності за допомогою швидкого перетворення Фур'є представляють як функції частоти, оцінюють відношення спектральних потужностей породжуючого і похідних температурних процесів, підраховують діючу кількість гармонік, у яких /5 Зосереджено, наприклад, 9075 потужності коливань температур, і з урахуванням коефіцієнтів кореляції визначають відповідність спектральних складів обраних породжуючого і похідних температурних процесів і про ефективність роботи автономного опалювального блока в системі опалення будинку судять по числових величинах ряду параметрів, рівних відношенню інтегральних потужностей коливань температур у спектрах двох попарно обраних зв'язаних температурних процесів.1. The method of controlling a heating unit, preferably an autonomous heating unit with a system of 65 regulation according to the temperature of the outside air directly in the conditions of operation in the heating system of the house, which consists in placing additional thermochronous sensors-accumulators for measuring the temperature of the outside air, the temperature of the supply pipe, the temperature of the heating radiators and air in selected rooms on the floors of the building, synchronous distributed monitoring of the specified temperatures during the selected time period, input of accumulated data from the sensors into the computer for their subsequent processing and objectification in the form of temperature-time series, evaluation of the monitoring results, which differs in that , that initially for 6-12 hours, only the temperature of the outside air and the temperature of the supply pipe are recorded, the specified temperature-time dependences are constructed, and based on the appearance of the recorded curve of the change in the temperature of the supply pipe over time, they monitor the probable occurrence of oscillations of temperature with a range of more than 2 7C and with a period of oscillations of less than 1 hour, and in the case of a smooth course of the specified curve with an amplitude of 7/0 Temperature fluctuations in the range of 1-2"C judge the absence of unwanted oscillations during gas combustion in the gas burner device, after that all the specified temperatures are monitored for 3.5 days, which is equal to 1/4 of the representative period of 14 days, the recorded temperature-time dependences using the fast Fourier transformation are presented as functions of frequency, the ratio of the spectral powers of the generating and derived temperature processes is evaluated, calculate the effective number of harmonics, in which /5 9075 power of temperature fluctuations is concentrated, and taking into account the correlation coefficients, determine the correspondence of the spectral compositions of the selected generating and derivative temperature processes, and judge the efficiency of the autonomous heating unit in the heating system of the house by the numerical values of a number of parameters , relatively equal of the integral powers of temperature fluctuations in the spectra of two pairwise selected coupled temperature processes. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як параметри ефективності роботи автономного опалювального блока в системі опалення будинку вибирають числовий параметр у вигляді відношення інтегральної потужності спектра коливань температури подавальної труби до інтегральної потужності спектра коливань температури зовнішнього повітря, числовий параметр у вигляді відношення інтегральної потужності спектра коливань температури радіаторів опалення у відповідних приміщеннях по поверхах будинку до інтегральної потужності об спектра коливань температури подавальної труби і числовий параметр у вигляді відношення інтегральної потужності спектра коливань температури повітря у відповідних приміщеннях по поверхах будинку до « інтегральної потужності спектра коливань температури зовнішнього повітря. (Се) (зе) у у «2. The method according to claim 1, which differs in that as parameters of the efficiency of the autonomous heating unit in the heating system of the house, a numerical parameter is chosen in the form of the ratio of the integral power of the spectrum of fluctuations in the temperature of the supply pipe to the integral power of the spectrum of fluctuations in the temperature of the outside air, a numerical parameter in the form of the ratio of the integral power of the spectrum of temperature fluctuations of the heating radiators in the corresponding rooms on the floors of the building to the integral power of the spectrum of the temperature fluctuations of the supply pipe and a numerical parameter in the form of the ratio of the integral power of the spectrum of air temperature fluctuations in the corresponding rooms on the floors of the building to the integral power of the spectrum of fluctuations of the temperature of the outside air. (Se) (ze) u u « - . и? щ» -і -і (95) 4) 60 б5- and? sh» -i -i (95) 4) 60 b5