DE1588839B1

DE1588839B1 - ELECTRIC PRESSURE REGULATING DEVICE

Info

Publication number: DE1588839B1
Application number: DE19671588839
Authority: DE
Inventors: Guenter Berkenhoff; Bruns Paul Heinz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH; Steinkohlen Elektrizitat AG
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH; Steinkohlen Elektrizitat AG
Priority date: 1967-04-18
Filing date: 1967-04-18
Publication date: 1971-03-04

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Druckregeleinrichtung für flüssige oder gasförmige Wärmeträger (Heiz- oder Kühfinittel), die in einem Leitungsnetz mit Vor- und Rücklauf mittels einer Umwälzpumpe zu entfernten Verbrauchern befördert werden, mit einem die Umwälzpumpe steuernden Drehzahlregler, dessen Eingang mit einem den Druckistwert am Netzschlechtpunkt zwischen Vor- und Rücklauf erfassenden elektrischen Differenzdruckmesser und mit einem den Solldruck als Spannung darstellenden Sollwerteinsteller verbunden ist.The invention relates to an electrical pressure control device for liquid or gaseous heat carriers (heating or cooling agents) in a pipeline network conveyed with forward and return by means of a circulation pump to remote consumers with a speed controller controlling the circulation pump, its input with one that detects the actual pressure value at the worst point of the network between the flow and return electrical differential pressure meter and with a voltage representing the target pressure Setpoint adjuster is connected.

Mit der RegeleinZ.-ichtung soll erreicht werden, daß der für eine Abnähine erforderliche Druck bzw. Differenzdruck beim ungünstigst gelegenen Verbraucher (Netzschle.ähi#j.#kt) beispielsweise-in einem Fernheiznetz immer einge4alten wird.The rule setting is intended to ensure that the for a Sewing required pressure or differential pressure at the most unfavorably located consumer (Netzschle.ähi # j. # Kt) for example - is always switched on in a district heating network.

Bei einer bekannten Regeleinrichtung, die eine einwandfreie Regulierbarkeit - der Wärmeentnahme auch bei erhöhtem D urchfluß des Wärmeträgers gewährleistet, wird bei dem Verbraucher mit dem geringsten Differenzdruck des gesamten Verbrauchernetzes, dem sogenannten Netzschlechtpunkt, der Differenzdruck gemessen und als Istwert einem Drehzahlregler für die Umwälzpumpen des Fernheizwerkes zugeführt (AEG-Mitteilungen, 54, 1964, Heft 5/6, S. 416 bis 420). An dem Regler ist ein Sollwert für den kleinsten Differenzdruck am Netzschlechtpunkt eingestellt, bei dem eine einwandfreie Regulierbarkeit der Wärmeentnahme noch gerade möglich ist. Sobald der gemessene Istwert den Sollwert unterschreitet, werden über den Regler die Umwälzpumpen mit erhöhter Drehzahl betrieben, und es wird dem erhöhten Druckabfall auf der Leitung Rechnung getragen. Der erforderliche Minimaldruck am Netzschlechtpunkt wird wiederhergestellt, und eine einwandfreie Regulierbarkeit der Wärmeentnahme bleibt erhalten. Bei einer derartigen Regeleinrichtung besteht der Nachteil, daß Meßleitungen vom Netzschlechtpunkt bis zum Regler der Pumpen verlegt, instandgehalten bzw. bei Schäden, z. B. infolge Bauarbeiten oder Bergschäden, repariert werden müssen.In a known control device, which a perfect adjustability - urchfluß the heat extraction at elevated D ensures the heat transfer medium is measured at the consumer with the smallest differential pressure of the total consumer network, the so-called network bad point, the differential pressure and as an actual value a speed regulator for the circulation pumps of the district heating plant supplied (AEG-Mitteilungen, 54, 1964, Heft 5/6, pp. 416 to 420). A setpoint for the smallest differential pressure at the network worst-case point is set on the controller, at which the heat extraction can still be regulated perfectly. As soon as the measured actual value falls below the setpoint, the circulation pumps are operated at increased speed via the controller, and the increased pressure drop on the line is taken into account. The required minimum pressure at the network worst-case point is restored and the heat extraction can still be regulated perfectly. In such a control device there is the disadvantage that measuring lines are laid from the network bad point to the controller of the pumps, maintained or in the event of damage, e.g. B. as a result of construction work or mountain damage, have to be repaired.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Druckregeleinrichtung vorzugsweise für Fernheizwerke zu erstellen, mit der din Mindestdruck am Netzschlechtpunkt aufrechterhalten wird, ohne den Druck an dem meist vom Regler entfernt liegenden Netzschlechtpunkt messen zu müssen, so daß der durch die Verlegung und Instandhaltung einer langen Meßleitung bedingte Aufwand vermieden wird.The object of the present invention is to provide a pressure control device to be created preferably for district heating plants, with the din minimum pressure at the worst point of the network is maintained without the pressure at the mostly remote from the regulator To have to measure the network bad point, so that by the laying and maintenance a long measuring line is avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der elektrische Differenzdruckmesser zwischen, dem Vor- und Rücklauf am Eingang des Leitungsnetzes bei der Umwälzpumpe und ein das Quadrat des Durchflusses erfassender elektrischer Durchflußmesser im Eingang des Vorlaufs angeordnet ist und daß die Differenz der Ausg'angsspannungen des Differenzdruckmessers und des Durchflußmessers an Stelle des Druckistwertes am Netzschlechtpunkt dem Drehzahlregler zugeführt wird.This object is achieved in that the electrical Differential pressure meter between, the flow and return at the inlet of the pipe network at the circulation pump and an electrical one that measures the square of the flow rate Flow meter is arranged in the entrance of the flow and that the difference of the Output voltages of the differential pressure meter and the flow meter in place the actual pressure value at the network worst-case point is fed to the speed controller.

Mit dieser Regeleinrichtung ist es vorteilhafterweise möglich, den für die einwandfreie Regelung der Wärmeentnahme erforderlichen minimalen Differenzdruck am Netzschlechtpunkt zu regeln, ohne denselben direkt zu messen. Daher sind Meßleitungen für den Wert des Differenzdruckes, wie die bekannten Regeleinrichtung sie benötigte, überflüssig.With this control device, it is advantageously possible to minimum differential pressure required for proper control of heat extraction to regulate at the network worst-case point without measuring the same directly. Hence test leads are for the value of the differential pressure, as required by the known control device, superfluous.

Da bekanntlich der Differenzdruck an einer Blende proportional dem Quadrat des Durchflusses ist, erhält man den gewünschten quadratischen Zusammenhang vorteilhafterweise dadurch, daß zur Erfassung des Quadrates -des Durchflusses einem Differenzdrucktransmitter der an einer Blende am Eingang des Verbrauchernetzes gemessene Differenzdruck zugeführt wird.As is well known, the differential pressure across an orifice is proportional to the Is the square of the flow, one obtains the desired quadratic relationship advantageously in that for detecting the square -the flow one Differential pressure transmitter measured on an orifice plate at the input of the consumer network Differential pressure is supplied.

Im folgenden soll die Erfindung an Hand der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Diagramme und des in der F i g. 3 dargestellten Ausf ührungsbeispieles näher erläutert werden: Im einzelnen zeigt F i g. 1 eine Kurvenschar für den Diffeienzdruck AP zwischen einem Verbraucher A am Netzschlichtpunkt und einem Fernheizwerk B mit dem Parameter des Durchflusses Ql, Q, Q, usw., F i g. 2 den Differenzdruck am Fernheizwerk B als Funktion des Durchflusses Q, F i g. 3 den Aufbau einer Druckregeleinrichtung f ür Fernheizwerke.In the following, the invention is to be based on the in FIGS. 1 and 2 and the diagrams shown in FIG. 3 illustrated exemplary embodiment are explained in more detail: In detail, FIG . 1 a family of curves for the differential pressure AP between a consumer A at the network settlement point and a district heating plant B with the parameters of the flow rate Ql, Q, Q, etc., FIG. 2 the differential pressure at the district heating plant B as a function of the flow rate Q, F i g. 3 shows the structure of a pressure regulating device f or district heating plants.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Parabelschar ist mit A der Netzschlechtpunkt bezeichnet. Mit S wird die Strecke entlang der Rohrleitung vom Netzschlechtpunkt A bis zum Fernheizwerk B angegeben. APE ist der für die einwandfreie Regelung der Wärmeentnahme erforderliche Minimaldifferenzdruck am Netzschlecht-PUnkt- Mit Qll Q21 Q3 ... Q. werden die Durchflußmengen des Wärmeträgers bezeichnet, wobei Q, -:#2 Q2 < Q3 - -. < Q'n ist. Den Durchflußmengen entsprechen die unterschiedlichen Differenzdrücke AP,*, AP£,*, ... APn*.In the case of the FIG. 1 depicted family of parabolas is denoted by A, the network worst point. The route along the pipeline from the network worst-case point A to the district heating plant B is indicated by S. APE is the required for the proper control of heat removal minimum differential pressure across the network NG-point With Qll Q21 Q3 ... are Q. denotes the flow of the heat carrier, wherein Q, - # 2 Q2 <Q3 - -. < Q'n is. The different differential pressures AP, *, AP £, *, ... APn * correspond to the flow rates.

Die in F i g. 2 dargestellte Kurve gilt für den Differenzdruck AP zwischen Vor- und Rücklauf. Der Differenzdruck AP ist -eine quadratische Funktion des Durchflusses Q, die der Gleichung AP = aQ2 + AP.E genügt, wobei a eine Konstante des Verbrauchernetzes ist.The in F i g. The curve shown in FIG. 2 applies to the differential pressure AP between the flow and return. The differential pressure AP is a quadratic function of the flow rate Q, which satisfies the equation AP = aQ2 + AP.E, where a is a constant of the consumer network.

Nach F i g. 3 liegt an einem Eingang eines Verstärkers 6 für einen Drehzahlregler 1 von Umwälzpumpen, die den Wärmeträger in das Verbrauchernetz pumpen, die Reihenschaltung-yon drei Widerständen, und ' zwar von rl, einem Teilwiderstand r2 von R2 und einem Teilwiderstand r, von R, An dem Widerstand r, ist ein Meßwertumformer 2, der einen dem Differenzdruck AP proportionalen eingeprägterr-Strom i, liefert, angeschlossen. Die Widerstände R, und R, sind über Abgriffe 4, 5 miteinander verbunden. Der Widerstand R, ist an einen Meßwertumformer 3 angeschlossen, der einen dem Quadrat des Durchflusses Q des gesamten Wärmeträgers proportionalen Strom liefert. Der Widerstand R3 wird von einer Gleichspannungsquelle 7 gespeist.According to FIG. 3 is connected to an input of an amplifier 6 for a speed controller 1 of circulation pumps, which pump the heat carrier in the consumer network, the series circuit-yon three resistors, and 'going from rl, a partial resistance r2 of R2 and a partial resistance r, R, An the resistor r, a transducer 2, which supplies an impressed r-current i, proportional to the differential pressure AP, is connected. The resistors R and R are connected to one another via taps 4, 5. The resistor R is connected to a transducer 3 , which supplies a current proportional to the square of the flow rate Q of the entire heat carrier. The resistor R3 is fed by a DC voltage source 7.

Die Wirkungsweise-der Regeleinrichtung -wird im folgenden beschrieben Wie in F i g. 1 dargestellt, steigt der DruckabfallAP* entlang der Rohrleitung zwischen WärmeverbraucherA und Fernheizwerk B mit wachsendem Durchfluß, QI < Q2-< Q3 < Q'n bzw. mit wachsender Wärmeentnahme an. Demzufolge muß von den Umwälzpumpen des Heizwerkes ein erhöhter Differenzdruck aufgebracht werden, wenn der Differenzdruck am Netzschlechtpunkt den Sollwert APE nicht unterschreiten und damit eine einwandfreie Regelung der Wärmeentnahme im gesamten Verbrauchernetz garantiert werden soll. Das bedeutet also, daß jeder Durchflußmenge Q, Q, usw. ein ganz bestimmter Differenzdruck JP, ZIP. usw. zwischen Vor- und Rücklauf am Fernheizwerk zugeordnet ist. Diese Zuordnung läßt sich durch die Funktion JP = JPE + ZIP* (1) beziehungsweise JP = zJP-, + aQ-beschreiben, die in F i g. 2 graphisch dargestellt ist. Ist diese Gleichung, deren veränderliche Größen JP und Q2 gemessen werden, erfüllt, dann ist der Differenzdruck am Netzschlechtpunktz]P,- und damit eine einwandfreie Regulierbarkeit im gesamten Netz garantiert, ohne daß der Differenzdruck unmittelbar am Netzschlechtpunkt gemessen werden muß.The mode of operation - of the control device - is described below. As shown in FIG . 1 , the pressure drop AP * rises along the pipeline between heat consumer A and district heating plant B with increasing flow, QI < Q2- < Q3 < Q'n or with increasing heat extraction. As a result, an increased differential pressure must be applied by the circulating pumps of the heating plant if the differential pressure at the network worst point does not fall below the setpoint APE and thus a perfect regulation of the heat extraction in the entire consumer network is to be guaranteed. This means that each flow rate Q, Q, etc. has a very specific differential pressure JP, ZIP. etc. is assigned between the flow and return at the district heating plant. This assignment can be described by the function JP = JPE + ZIP * (1) or JP = zJP-, + aQ-, which are shown in FIG . 2 is shown graphically. If this equation, whose variable values JP and Q2 are measured, is fulfilled, then the differential pressure at the network worst-case point is guaranteed, and thus perfect controllability in the entire network, without the differential pressure having to be measured directly at the network worst-case point.

Die Variablen AP und Q2 der Funktion JP = aQ2 + JPE werden (vgl. F i g. 3) durch Transmitter 2, 3 in eingeprägte Ströme il, 4 umgewandelt, wobei der Strom i, dem Differenzdruck JP direkt proportional und der Strom i, dem Quadrat des Durchflusses, also Ql, proportional ist. Diese Ströme durchfließen die Widerstände r, und R, bzw. dessen Teilwiderstand r,., und rufen an diesen den Differenzdruck zIP bzw. dem Quadrat des Durchflusses 02 proportionale Spannungen ir, und i.r, hervor. Zusammen mit einer einstellbaren Konstantspannung U, die den Solldifferenzdruck APE am Netzschlechtpunkt darstellt, sind die Spannung ir, und i.r, derart überlagert, daß s bei Gleichgewicht der Gleichung C r,i, = r24 --h U (ii)- genügen. Diese Gleichung entspricht der Ausgangs-ei Öl eichung ,dP = aQ2 + ZIPE. (I) Die Konstante a des Verbrauchernetzes ist in der Gleichung (II) durch den einstellbaren Teilwiderstand r# berücksichtigt. Steigt nun z. B. infolge erhöhter Wärmeabnahme der Durchfluß und damit auch die Spannung i-,i" dann ist die Gleichung (I) bzw. (II) nicht mehr erfüllt. Die Abweichung wird über den Verstärker 6 dem Drehzahlregler 1 für die Umwälzpumpen als Regelabweichung zugef ührt. Die Drehzahl und der damit verbundene Differenzdruck wird nun so lange erhöht, bis die dem DifferenzdruckJP.proportionale Spannung ri, so weit angestiegen ist, daß die Gleichung (1) bzw. (11) wieder erf U-Ilt ist. Bei einer verminderten Wärmeabnahme spielt sich der Vorgang in umgekehrter Reihenfolge ab.The variables AP and Q2 function JP = AQ2 + JPE (cf.. F i g. 3) by the transmitter 2, 3 in the impressed currents il, converted 4, wherein the current i, the differential pressure JP directly proportional and the current i is proportional to the square of the flow, i.e. Ql. These currents flow through the resistors R, and R, or its partial resistance r,., And call this the differential pressure ZiP or the square of the flow ir 02 proportional voltages, and ir forth. Together with an adjustable constant voltage U, which represents the target differential pressure APE at the network worst-case point, the voltages ir, and ir, are superimposed in such a way that s satisfy the equation C r, i, = r24 --h U (ii) - at equilibrium. This equation corresponds to the output ei oil calibration, dP = AQ2 + ZIPE. (I) The constant a of the consumer network is taken into account in equation (II) by the adjustable partial resistance r #. Now increases z. B. as a result of increased heat consumption of the flow and thus also the voltage i-, i "then equation (I) or (II) is no longer fulfilled. The deviation is fed via the amplifier 6 to the speed controller 1 for the circulation pumps as a control deviation The speed and the associated differential pressure are now increased until the voltage ri, which is proportional to the differential pressure JP, has risen to such an extent that equation (1) or (11) is fulfilled again the process takes place in reverse order.

Die besonderen Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die teuren und störungsanfälligen Meßleitun-en für den Meßwert des Differenzdruckes, die vom Netzschlechtpunkt zum Regler der Umwälzpumpen führen, vermieden werden. Die Regelbarkeit des Differenzdruckes am Netzschlechtpunkt bleibt trotzdem dabei erhalten.The particular advantages of the invention are that the expensive and failure-prone measuring lines for the measured value of the differential pressure, which from The worst-case point in the network leading to the controller of the circulation pumps should be avoided. The controllability the differential pressure at the worst point of the network is still retained.

Claims

Claims: 1. Electrical pressure control device for liquid or gaseous heat transfer media (heating or cooling medium), which are conveyed in a pipeline network with flow and return by means of a circulation pump to remote consumers, with a speed controller that controls the circulation pump, the input of which is connected to the actual pressure value at is connected network bad point between supply and return detected electrical differential pressure gauge and a target pressure as a voltage representing the set-point adjuster, d a d u rch or e k s nzeichnet that the electric differential pressure gauge (2) between the supply and return at the input of the line network in the Circulation pump and a flow meter (3) that measures the square of the flow (Q) is arranged in the inlet of the flow and that the difference between the output voltages (rl - i, - r. - i.) Of the differential pressure meter (2) and the pressure meter. ( 3) is fed to the speed controller (1) instead of the actual pressure value at the network worst-case point.

2. Pressure regulating device according to claim 1, characterized in that in a known manner for detecting the square of the flow (Q) a differential pressure meter (3) of the differential pressure measured at a diaphragm at the input of the consumer network (JP) is fed. C.