[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2528577C1 - Device for control over power efficiency of artificial bioenergetics systems - Google Patents

Device for control over power efficiency of artificial bioenergetics systems Download PDF

Info

Publication number
RU2528577C1
RU2528577C1 RU2013121159/28A RU2013121159A RU2528577C1 RU 2528577 C1 RU2528577 C1 RU 2528577C1 RU 2013121159/28 A RU2013121159/28 A RU 2013121159/28A RU 2013121159 A RU2013121159 A RU 2013121159A RU 2528577 C1 RU2528577 C1 RU 2528577C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
energy
peo
operators
outputs
indicator
Prior art date
Application number
RU2013121159/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Анатольевич Ракутько
Вячеслав Андреевич Жидков
Алексей Эдуардович Пацуков
Original Assignee
Государственное научное учреждение Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Россельхозакадемии
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное научное учреждение Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Россельхозакадемии filed Critical Государственное научное учреждение Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Россельхозакадемии
Priority to RU2013121159/28A priority Critical patent/RU2528577C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2528577C1 publication Critical patent/RU2528577C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)

Abstract

FIELD: instrument making.
SUBSTANCE: proposed device comprises the set of transducers, switchboard, indicator, five adders, three two-way switches, divider and unity addition unit. Note here that this device is connected by primary transducers to check points (energy operators) of artificial bioenergetics system. Switchboard is used for separate addition of energy from outputs of transducers connected to different types of energy operators to form the numerical magnitude of power intensity to be displaced at indicator.
EFFECT: accelerated response, higher reliability.
2 dwg

Description

Изобретение относится к электроэнергетике и к информационно-измерительной технике и может быть использовано для автоматического контроля энергоэффективности искусственных биоэнергетических систем в сельском хозяйстве.The invention relates to the electric power industry and to information-measuring equipment and can be used to automatically control the energy efficiency of artificial bioenergy systems in agriculture.

Понятие искусственной биоэнергетической системы (ИБЭС) охватывает совокупность энергетических систем, технических средств и соответствующих им процессов взаимного преобразования энергии различных видов и переноса субстанций (энерготехнологических процессов (ЭТП)), направленных на сельскохозяйственные биологические объекты, назначением которой является создание условий для проведения этих процессов в целях получения промежуточных и конечных продуктов [Ракутько С.А. Энергетическая оценка и оптимизация биотехнических сельскохозяйственных систем.// Вестник РАСХН. - 2009. - №4. - С.89-92].The concept of an artificial bioenergy system (IBEC) covers the totality of energy systems, technical means, and the corresponding processes of mutual conversion of energy of various types and transfer of substances (energy technological processes (ETP)) aimed at agricultural biological objects, the purpose of which is to create conditions for these processes in in order to obtain intermediate and final products [Rakutko S.A. Energy assessment and optimization of biotechnological agricultural systems. // Bulletin of RAAS. - 2009. - No. 4. - S. 89-92].

Под энергоэффективностью понимают характеристики, отражающие отношение полезного эффекта от использования энергетических ресурсов к затратам энергетических ресурсов, произведенным в целях получения такого эффекта. В качестве численной характеристики энергоэффективности системы принимают показатель энергоемкости, вычисляемый как отношение энергии, потребляемой системой, к величине, характеризующей результат функционирования данной системы [ГОСТ Р51387-1999. Энергосбережение. Нормативно-методическое обеспечение. Основные положения.].Energy efficiency is understood as the characteristics reflecting the ratio of the beneficial effect of the use of energy resources to the costs of energy resources produced in order to obtain such an effect. As a numerical characteristic of the energy efficiency of the system, an energy intensity indicator is calculated, calculated as the ratio of the energy consumed by the system to the value characterizing the result of the functioning of this system [GOST R51387-1999. Energy saving. Normative and methodological support. Key Points.].

Известно устройство для контроля энергоэффективности в энергетических системах, содержащее комплект датчиков напряжения и тока, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, постоянное запоминающее устройство, телеметрический приемопередатчик, электронный индикатор, орган ручного управления, блок электропитания, энергонезависимые оперативное запоминающее устройство, таймер, цифровую вычислительную систему, распределитель тактовых импульсов [Пат. РФ №2121697. Электронный узловой счетчик многоканального получения и распределяемого потребления электроэнергии.].A device for monitoring energy efficiency in energy systems, comprising a set of voltage and current sensors, a switch, an analog-to-digital converter, read-only memory, telemetry transceiver, electronic indicator, manual control, power supply, non-volatile random-access memory, timer, digital computing system clock distributor [Pat. RF №2121697. An electronic nodal counter of multichannel reception and distributed electricity consumption.].

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности измерять величины различных видов энергии (кроме электрической).A disadvantage of the known technical solution is the inability to measure the values of various types of energy (except electric).

Наиболее близким техническим решением является устройство для контроля эффективности энергоиспользования в потребительских энергетических системах, содержащее комплект измерительных преобразователей, коммутатор, постоянное запоминающее устройство, блок памяти, вычислитель, индикатор, устройство управления, блока принятия решений, интерфейсное устройство, сенсорный экран, таймер [Пат. РФ №2458445. Устройство для контроля эффективности энергоиспользования в потребительских энергетических системах.].The closest technical solution is a device for monitoring the efficiency of energy use in consumer energy systems, containing a set of measuring transducers, a switch, read-only memory, a memory unit, a computer, indicator, control device, decision block, interface device, touch screen, timer [Pat. RF №2458445. Device for monitoring energy efficiency in consumer energy systems.].

Недостатками известного технического решения являются следующие:The disadvantages of the known technical solutions are as follows:

1. Применение последовательного коммутатора, который при проведении измерений поочередно подсоединяет выходы измерительных преобразователей к входу блока памяти, снижает быстродействие устройства, поскольку требуется время на переключение с учетом происходящих при этом переходных процессов.1. The use of a serial switch, which, when taking measurements, alternately connects the outputs of the measuring transducers to the input of the memory block, reduces the speed of the device, since it takes time to switch taking into account the transients that occur during this.

2. Применение микропроцессорной техники (блока памяти, устройства управления, блока принятия решений, вычислителя, устройства управления) требует предварительного программирования устройства, что усложняет работу с ним.2. The use of microprocessor technology (memory block, control device, decision block, calculator, control device) requires preliminary programming of the device, which complicates the work with it.

3. Значительное количество элементов схемы устройства приводит к сложности его технической реализации и снижению надежности.3. A significant number of circuit elements of the device leads to the complexity of its technical implementation and reduce reliability.

Задачей предлагаемого изобретения является создание быстродействующего, простого, надежного и удобного в работе устройства для оперативного измерения величины энергоемкости ИБЭС, по которой судят об ее энергоэффективности.The objective of the invention is the creation of a quick, simple, reliable and easy-to-use device for the operational measurement of the energy intensity of IBEC, which is used to judge its energy efficiency.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для контроля энергоэффективности искусственных биоэнергетических систем содержит комплект измерительных преобразователей, коммутатор, индикатор, пять сумматоров, три двухпозиционных переключателя, делитель, блок сложения с единицей, причем выходы измерительных преобразователей соединены с соответствующими входами коммутатора, выходы которого соединены с соответствующими входами первого, второго и третьего сумматоров, выходы которых соединены с соответствующими подвижными контактами двухпозиционных переключателей, первые и вторые неподвижные контакты которых соответственно соединены с входами четвертого и пятого сумматоров, выходы которых соединены с входами делителя, выход которого соединен с входом блока сложения с единицей, выход которого соединен с входом индикатора.The problem is solved due to the fact that the device for monitoring the energy efficiency of artificial bioenergy systems contains a set of measuring transducers, a switch, an indicator, five adders, three on-off switches, a divider, an addition unit with a unit, and the outputs of the measuring transducers are connected to the corresponding inputs of the switch, the outputs of which connected to the corresponding inputs of the first, second and third adders, the outputs of which are connected to the corresponding movable contacts of on-off switches, the first and second fixed contacts of which are respectively connected to the inputs of the fourth and fifth adders, the outputs of which are connected to the inputs of the divider, the output of which is connected to the input of the addition unit with a unit whose output is connected to the indicator input.

Новые существенные признаки: наличие пяти сумматоров, трех двухпозиционных переключателей, делителя, блока сложения с единицей, причем выходы измерительных преобразователей соединены с соответствующими входами коммутатора, выходы которого соединены с соответствующими входами первого, второго и третьего сумматоров, выходы которых соединены с соответствующими подвижными контактами двухпозиционных переключателей, первые и вторые неподвижные контакты которых соответственно соединены с входами четвертого и пятого сумматоров, выходы которых соединены входами делителя, выход которого соединен с входом блока сложения с единицей, выход которого соединен с входом индикатора.Significant new features: the presence of five adders, three on-off switches, a divider, an addition unit with one, the outputs of the measuring transducers connected to the corresponding inputs of the switch, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the first, second and third adders, the outputs of which are connected to the corresponding movable contacts of the on-off switches, the first and second fixed contacts of which are respectively connected to the inputs of the fourth and fifth adders, outputs to which are connected by the inputs of the divider, the output of which is connected to the input of the addition unit with a unit, the output of which is connected to the indicator input.

Технический результат обеспечивается тем, что:The technical result is ensured by the fact that:

1. Применен коммутатор, при проведении измерений постоянно соединяющий выходы измерительных преобразователей, расположенных в контрольных точках ИБЭС, с предварительно заданными входами первого, второго и третьего сумматоров. При этом повышается быстродействие устройства, поскольку не тратится время на коммутацию измерительных каналов.1. A switch is used, during measurements, constantly connecting the outputs of the measuring transducers located at the control points of the IBEC with the predefined inputs of the first, second and third adders. This increases the speed of the device, since no time is wasted switching the measuring channels.

2. Схемотехнически реализованная совокупность блоков и соответствующих функциональных связей для определения величины энергоемкости не требует предварительного программирования устройства, что упрощает работу с ним.2. The circuitry implemented set of blocks and the corresponding functional relationships for determining the energy intensity does not require prior programming of the device, which simplifies working with it.

3. Небольшое количество элементов схемы устройства определяет простоту его технической реализации и высокую надежность.3. A small number of circuit elements of the device determines the simplicity of its technical implementation and high reliability.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными позволяют получить технический результат во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.The listed new essential features in conjunction with the known ones allow to obtain a technical result in all cases to which the requested amount of legal protection applies.

Предлагаемое устройство отличается от известных наличием дополнительно введенных блоков и соответствующих функциональных связей, обеспечивающих повышение быстродействия, надежности и удобства в работе при контроле энергоэффективности ИБЭС.The proposed device differs from the known ones by the presence of additionally introduced units and corresponding functional connections, which provide an increase in speed, reliability and ease of operation when monitoring the energy efficiency of IBES.

Возможность использования предлагаемого устройства в сельском хозяйстве, известность средств и методов, с помощью которых возможно осуществление изобретения в описанном виде, позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «промышленная применимость».The possibility of using the proposed device in agriculture, the popularity of the means and methods by which it is possible to implement the invention in the described form, allows us to conclude that it meets the criterion of "industrial applicability".

Анализ уровня техники не выявил средство, которому присущи все признаки изобретения, выраженного формулой, что свидетельствует о соответствии предлагаемого устройства критерию «новизна».The analysis of the prior art did not reveal a tool that is characterized by all the features of the invention, expressed by the formula, which indicates the compliance of the proposed device with the criterion of "novelty."

Сущность изобретения не следует для специалиста явным образом из уровня техники, поскольку не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с его отличительными признаками. Анализ уровня техники не выявил известность влияния признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного изобретения, на основной технический результат (возможность измерения величины энергоемкости ИБЭС, характеризующей ее энергоэффективность, предварительно заданной группировкой сигналов, снимаемых с измерительных преобразователей, размещенных в контрольных точках ИБЭС, реализованную совокупностью дополнительно введенных блоков и соответствующих функциональных связей), что свидетельствует об изобретательском уровне предлагаемого технического решения.The essence of the invention does not follow for a specialist explicitly from the prior art, since no solutions having features coinciding with its distinguishing features have been identified. The analysis of the prior art did not reveal the popularity of the influence of signs that coincide with the distinctive features of the claimed invention on the main technical result (the ability to measure the energy intensity of the IBEC, characterizing its energy efficiency, a predetermined grouping of signals taken from the measuring transducers located at the control points of the IBEC, implemented additionally entered blocks and corresponding functional relationships), which indicates an inventive step proposed technical solutions.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для контроля энергоэффективности ИБЭС: 1…12 - измерительные преобразователи, 13 - коммутатор, 14 - первый сумматор (сумматор энергии, выделяющейся на интегральных энергетических операторах ИБЭС), 15 - второй сумматор (сумматор энергии, выделяющейся на дифференциальных энергетических операторах ИБЭС), 16 - третий сумматор (сумматор энергии, выделяющейся на пропорциональных энергетических операторах ИБЭС), 17…19 - двухпозиционные переключатели, 20 - четвертый сумматор (сумматор диссипативной энергии), 21 - пятый сумматор (сумматор консервативной энергии), 22 - делитель, 23 - блок сложения с единицей, 24 - индикатор.Figure 1 shows a block diagram of a device for monitoring the energy efficiency of IBEC: 1 ... 12 - measuring transducers, 13 - switch, 14 - first adder (adder of energy released by the integrated energy operators of IBEC), 15 - second adder (adder of energy released on differential energy operators of IBEC), 16 - the third adder (adder of energy released by proportional energy operators of the IBEC), 17 ... 19 - on-off switches, 20 - the fourth adder (adder of dissipative energy), 21 - fifth the fourth adder (adder of conservative energy), 22 is the divider, 23 is the addition unit with unit, 24 is the indicator.

На фиг.2 приведен пример структуры ИБЭС: 1…12 - измерительные преобразователи, 25…28 - энергетические операторы, входящие в состав предварительного ЭТП производства продукции для реализации (ЭТПП), 29…33 - энергетические операторы, входящие в состав основного ЭТП производства продукции для реализации (ЭТПО), 34…36 - энергетические операторы, входящие в состав ЭТП обеспечения условий микроклимата (ЭТПМ), 37 - блок ЭТПП, 38 - блок ЭТПО, 39 - блок ЭТПМ, 40 - ИБЭС.Figure 2 shows an example of the structure of IBEC: 1 ... 12 - measuring transducers, 25 ... 28 - energy operators included in the preliminary ETP of production for sale (ETP P ), 29 ... 33 - energy operators that are part of the main ETP production products for sale (ETP O ), 34 ... 36 - energy operators that are part of the ETP to ensure microclimate conditions (ETP M ), 37 - the ETP P block, 38 - the ETP block O , 39 - the ETP M block, 40 - IBES.

Условными границами ИБЭС на входе является место установки приборов коммерческого учета потребления всех видов энергии ∑Q, на выходе - место учета количества продукции ∑P. При проведении ЭТП в системе, помимо полезного использования энергии, происходят энергетические потери ΔQ.The conditional boundaries of the IBEC at the entrance is the installation site of commercial meters for the consumption of all types of energy ∑Q, and at the output, the place of recording the quantity of products ∑P. When conducting ETP in the system, in addition to the useful use of energy, energy losses ΔQ occur.

Процессы, протекающие в сложных сельскохозяйственных ИБЭС, могут быть сведены к определенному набору типовых процессов преобразования энергии и переноса вещества, происходящих в отдельных объектах, составляющих систему.The processes taking place in complex agricultural IBECs can be reduced to a certain set of typical processes of energy conversion and matter transfer that occur in individual objects that make up the system.

ИБЭС может быть представлена совокупностью из следующих объектов и соответствующих им ЭТП (фиг.2):IBES can be represented by a combination of the following objects and the corresponding electronic electronic signature (figure 2):

1. Самого сельскохозяйственного биологического объекта, являющегося предметом энергетического воздействия (растение, животное, др. биологические объекты). Назначением потребляемой энергии является непосредственное проведение основного энерготехнологического процесса производства продукции для реализации (ЭТПО).1. The agricultural biological object itself, which is the subject of energy impact (plant, animal, other biological objects). The purpose of the energy consumed is the direct implementation of the main energy technological process of production for sale (ETP O ).

2. Технических средств обеспечения микроклимата. Потребляемая энергия идет на ЭТП обеспечения условий жизнедеятельности - обогрев, освещение, вентиляция, кондиционирование и т.п. (ЭТПМ).2. Technical means of providing a microclimate. The energy consumed goes to the electronic energy supply for ensuring the living conditions - heating, lighting, ventilation, air conditioning, etc. (ETP M ).

3. Биологических и технических средств подготовки основного ЭТП обработки сельскохозяйственного биологического объекта. Затраты энергии здесь обусловлены необходимостью предварительной подготовки условий для осуществления основного энерготехнологического процесса (предварительный ЭТПП).3. Biological and technical means of preparing the main ETP processing of an agricultural biological object. The energy costs here are due to the need for preliminary preparation of the conditions for the implementation of the main energy technological process (preliminary ETP P ).

Каждый реальный объект ИБЭС (установка или процесс) может быть представлен либо одним, либо совокупностью энергетических операторов (ЭО).Each real IBEC facility (installation or process) can be represented by either one or a combination of energy operators (EA).

Например, электродвигатель, представляющий собой устройство для преобразования электрической энергии во вращательное движение, при контроле его энергоэффективности как объекта, составляющего ИБЭС, может быть представлен совокупностью контактов, обмоток, электрических и магнитных полей и т.д. Облучательная установка, представляющая собой устройство для преобразования электрической энергии в энергию поля оптического излучения, при контроле энергоэффективности может быть представлена совокупностью из источника электрического питания, источника излучения, отражателя и т.д.For example, an electric motor, which is a device for converting electrical energy into rotational motion, while controlling its energy efficiency as an object that makes up an IBEC, can be represented by a combination of contacts, windings, electric and magnetic fields, etc. An irradiation installation, which is a device for converting electrical energy into energy of an optical field, can be represented by a combination of an electric power source, a radiation source, a reflector, etc.

Каждый ЭО при контроле энергоэффективности вычленяется таким образом, чтобы отразить определенные свойства соответствующего реального объекта:When controlling energy efficiency, each EA is singled out in such a way as to reflect certain properties of the corresponding real object:

1) Операторы - источники, создающие потенциальную или кинетическую энергию различных видов. Примерами являются источники напряжения и тока, двигатели, компрессоры, насосы.1) Operators - sources that create potential or kinetic energy of various types. Examples are voltage and current sources, motors, compressors, pumps.

2) Операторы, рассеивающие энергию (участки трения, капилляры, сопла, демпферы).2) Operators that dissipate energy (friction sections, capillaries, nozzles, dampers).

3) Операторы, обладающие способностью накапливать энергию (конденсаторы, маховики, массивные подвижные элементы, теплонакопители).3) Operators with the ability to accumulate energy (capacitors, flywheels, massive moving elements, heat storage).

4) Операторы, характеризующие инерционный эффект (индуктивные катушки, пружины).4) Operators characterizing the inertial effect (inductive coils, springs).

Совокупность активных и пассивных ЭО, составляющих структуру ИБЭС и условно связанных между собой линиями взаимного влияния физических величин, характеризующими энергетическое состояние операторов, образуют энергетические цепи (ЭЦ). Математически состав и структура ЭЦ может быть описана полюсными уравнениями, отражающими свойства каждого ЭО в виде функциональной зависимости между двумя физическими величинами, характеризующими его состояние.The set of active and passive EOs that make up the IBES structure and are conditionally interconnected by lines of mutual influence of physical quantities characterizing the energy state of operators form energy chains (ECs). Mathematically, the composition and structure of ECs can be described by pole equations that reflect the properties of each EO in the form of a functional relationship between two physical quantities characterizing its state.

Первый тип рассматриваемых физических величин может быть зафиксирован измерительными преобразователями, включаемыми параллельно полюсам ЭО, без разрывания схемы соединений ЭЦ (вольтметрами, манометрами, термометрами, спидометрами). Данные величины характеризуют состояние ЭО относительно его полюсов (напряжение, давление, разность температур, скорость) и называются продольными переменными (или координатами) ξ(τ).The first type of physical quantities under consideration can be recorded by measuring transducers connected in parallel with the poles of the EO, without breaking the circuitry of the EC (voltmeters, manometers, thermometers, speedometers). These values characterize the state of the EO relative to its poles (voltage, pressure, temperature difference, speed) and are called longitudinal variables (or coordinates) ξ (τ).

Другой тип величин может быть зафиксирован измерительными преобразователями, включаемыми последовательно с ЭО в точку разрыва схемы соединений ЭЦ (амперметрами, динамометрами, расходометрами). Данные величины характеризуют состояние ЭО относительно поперечного сечения направления протекания через них энергии (ток, сила, расход носителя энергии) и называются поперечными переменными (или координатами) ζ(τ).Another type of values can be recorded by measuring transducers connected in series with the EO to the break point of the EC connection diagram (ammeters, dynamometers, flowmeters). These values characterize the state of the EO with respect to the cross section of the direction of energy flowing through them (current, power, energy carrier consumption) and are called transverse variables (or coordinates) ζ (τ).

Активными энергетическими операторами (АЭО) являются элементы ЭЦ, представляющие собой источники энергии (давления, электрического напряжения, теплоты и т.д.).Active energy operators (AEOs) are EC elements, which are energy sources (pressure, voltage, heat, etc.).

Пассивными энергетическими операторами (ПЭО) являются элементы ЭЦ, не имеющие независимых источников продольных ξ(τ) и поперечных ζ(τ) координат (либо имеющие такие источники, но суммы одноименных координат которых равны нулю).Passive energy operators (PEOs) are EC elements that do not have independent sources of longitudinal ξ (τ) and transverse ζ (τ) coordinates (or having such sources, but whose sums of coordinates of the same name are equal to zero).

Приложение одного типа координаты (ξ(τ) или ζ(τ)) к ПЭО вызывает в последнем реакцию в виде возникновения координаты другого типа (соответственно, ζ(τ) или ξ(τ)). Реакция зависит от свойств ПЭО и связей между ними. Численной характеристикой реакции для ПЭОi является показатель реакции (ПР) Ri. В соответствии с типом реакции координаты-следствия на координату-причину можно выделить три типа ПЭО (принятые ниже названия «пропорциональный», «дифференциальный» и «интегральный» условны и взяты по виду математических выражений в правой части формулы, описывающей зависимости ζ=f(ξ)).The application of one type of coordinate (ξ (τ) or ζ (τ)) to the PEO causes the latter reaction in the form of the appearance of a coordinate of another type (respectively, ζ (τ) or ξ (τ)). The reaction depends on the properties of the PEO and the bonds between them. The numerical characteristic of the reaction for PEO i is the reaction index (PR) R i . In accordance with the type of reaction of the coordinate-effect to the coordinate-cause, three types of PEOs can be distinguished (the names “proportional”, “differential” and “integral” adopted below are arbitrary and are taken as mathematical expressions on the right side of the formula describing the dependencies ζ = f ( ξ)).

Пропорциональный пассивный энергетический оператор (ПЭОn) - компонент, отражающий необратимый процесс превращения энергии в тепло. ПР для ПЭОn является величина, характеризующая интенсивность данного эффекта Rn (электрическая проводимость, коэффициент трения, крутильное сопротивление, пневматическая проводимость). При приложении продольной координаты ξ(τ) к ПЭОn возникает поперечная координата ζ(τ), пропорциональная величине прилагаемого воздействияThe proportional passive energy operator (PEO n ) is a component that reflects the irreversible process of converting energy into heat. PR for PEO n is a quantity characterizing the intensity of a given effect R n (electrical conductivity, friction coefficient, torsional resistance, pneumatic conductivity). When the longitudinal coordinate ξ (τ) is applied to the PEO n , the transverse coordinate ζ (τ) arises, proportional to the magnitude of the applied action

ζ ( τ ) = R n ξ ( τ ) .                                                    ( 1 )

Figure 00000001
ζ ( τ ) = R n ξ ( τ ) . ( one )
Figure 00000001

Дифференциальный пассивный энергетический оператор (ПЭО) - компонент, препятствующий изменению продольной координаты ξ(τ). Данный оператор накапливает кинетическую энергию. ПР для ПЭО является величина, характеризующая инерционный эффект носителя R (емкость конденсатора, масса тела, момент инерции, пневматическая упругость). При изменении продольной координаты ξ(τ), действующей на ПЭО, возникает поперечная координата ζ(τ), пропорциональная изменению прилагаемого воздействияThe differential passive energy operator (PEO ) is the component that prevents the longitudinal coordinate ξ (τ) from changing. This operator accumulates kinetic energy. PR for PEO is a quantity characterizing the inertial effect of the carrier R (capacitor capacitance, body mass, moment of inertia, pneumatic elasticity). When the longitudinal coordinate ξ (τ) acting on the PEO changes, the transverse coordinate ζ (τ) arises, proportional to the change in the applied effect

ζ ( τ ) = R d ξ ( τ ) d τ .                                                      ( 2 )

Figure 00000002
ζ ( τ ) = R d ξ ( τ ) d τ . ( 2 )
Figure 00000002

Интегральный пассивный энергетический оператор (ПЭОu) - компонент, препятствующий изменению поперечной координаты ζ(τ). Данный оператор накапливает потенциальную энергию. ПР для ПЭОu, характеризующим данный эффект, является величина Ru (индуктивность катушки, жесткость пружины, крутильная жесткость, пневматическая инертность). При изменении продольной координаты ξ(τ), действующей на ПЭОu, возникает поперечная координата ζ(τ), пропорциональная интегралу от прилагаемого воздействияThe integral passive energy operator (PEO u ) is a component that prevents the change of the transverse coordinate ζ (τ). This operator accumulates potential energy. PR for PEO u , characterizing this effect, is the value of R u (coil inductance, spring stiffness, torsional stiffness, pneumatic inertness). When the longitudinal coordinate ξ (τ) acting on the PEO u changes, the transverse coordinate ζ (τ) arises, proportional to the integral of the applied action

ζ ( τ ) = R u d ξ ( τ ) .                                                     ( 3 )

Figure 00000003
ζ ( τ ) = R u d ξ ( τ ) . ( 3 )
Figure 00000003

Энергия является количественной характеристикой перемещаемой субстанции и определяется по формулеEnergy is a quantitative characteristic of a transported substance and is determined by the formula

Q ( τ ) = ζ ( τ ) ξ ( τ ) .                                                      ( 4 )

Figure 00000004
Q ( τ ) = ζ ( τ ) ξ ( τ ) . ( four )
Figure 00000004

Выделяют три вида энергии: кинетическую, потенциальную и тепловую. Кинетическая энергия обусловливается продольной координатой. В ЭЦ кинетическую энергию относят к ПЭО.Three types of energy are distinguished: kinetic, potential and thermal. Kinetic energy is determined by the longitudinal coordinate. In EC, kinetic energy is referred to as PEO .

Ее значение определяется по формулеIts value is determined by the formula

Q ( τ ) = 1 R ζ ( τ ) ζ ( τ ) d τ .                                                ( 5 )

Figure 00000005
Q ( τ ) = one R ζ ( τ ) ζ ( τ ) d τ . ( 5 )
Figure 00000005

Потенциальная энергия обусловливается поперечной координатой. В ЭЦ кинетическую энергию относят к ПЭОu. Ее значение определяется по формулеThe potential energy is determined by the transverse coordinate. In EC, kinetic energy is referred to as PEO u . Its value is determined by the formula

Q u ( τ ) = 1 R u ζ ( τ ) d ζ ( τ ) d τ .                                                ( 6 )

Figure 00000006
Q u ( τ ) = one R u ζ ( τ ) d ζ ( τ ) d τ . ( 6 )
Figure 00000006

Тепловую энергию в ЭЦ относят к ПЭОn. Ее значение определяется по формулеThermal energy in EC is referred to as PEO n . Its value is determined by the formula

Q n ( τ ) = 1 R n ζ 2 ( τ ) .                                                           ( 7 )

Figure 00000007
Q n ( τ ) = one R n ζ 2 ( τ ) . ( 7 )
Figure 00000007

Будем считать консервативными i-e операторы ЭЦ, энергия на которых Q i к о н

Figure 00000008
является полезно используемой в данном ЭТП. Диссипативными будем считать i-e операторы, энергия на которых Q i д и с
Figure 00000009
не оказывает полезного влияния на результаты ЭТП и должна быть отнесена к потерям.We will consider conservative ie the EC operators, the energy on which Q i to about n
Figure 00000008
It is useful used in this ETP. We assume that we are dissipative, i.e., operators whose energy Q i d and from
Figure 00000009
does not have a beneficial effect on the results of ETP and should be attributed to losses.

Например, в нагревательных установках полезной является тепловая энергия, выделяемая на пропорциональном ПЭОn (его следует отнести к консервативным операторам), остальные же виды энергии следует отнести к потерям, т.е. диссипативными операторами следует считать дифференциальные ПЭО и интегральные ПЭОu. В других же случаях к потерям относится энергия, выделяемая на пропорциональном ПЭОn, т.е. полезно используемой является энергия на дифференциальных ПЭО и интегральных ПЭОu (консервативные операторы), а ПЭОn - это диссипативные операторы.For example, in heating installations, the thermal energy released on the proportional PEO n is useful (it should be attributed to conservative operators), while the remaining types of energy should be attributed to losses, i.e. dissipative operators should be considered differential PEO and integral PEO u . In other cases, the energy released on the proportional PEO n , i.e. energy on differential PEO and integral PEO u (conservative operators) is useful, and PEO n are dissipative operators.

В общем случае подводимая к ИБЭС энергияIn general, the energy supplied to the IBEC

Σ Q i п о д в . ( τ ) = Σ Q i д и с ( τ ) + Σ Q i к о н . ( τ ) .                                                     ( 8 )

Figure 00000010
Σ Q i P about d at . ( τ ) = Σ Q i d and from ( τ ) + Σ Q i to about n . ( τ ) . ( 8 )
Figure 00000010

Полезно используемая энергияUseful energy

Σ Q i и с п . ( τ ) = Σ Q i к о н ( τ ) .                                                                    ( 9 )

Figure 00000011
Σ Q i and from P . ( τ ) = Σ Q i to about n ( τ ) . ( 9 )
Figure 00000011

Значение энергоемкости ИБЭС определяется по выражениюThe energy intensity value of IBES is determined by the expression

ε ( τ ) = Σ Q i п о д в . ( τ ) Σ Q i и с п . ( τ ) = Σ Q i д и с ( τ ) + Σ Q i к о н ( τ ) Σ Q i к о н ( τ ) = 1 + Σ Q i д и с ( τ ) Σ Q i к о н ( τ ) .                           ( 10 )

Figure 00000012
ε ( τ ) = Σ Q i P about d at . ( τ ) Σ Q i and from P . ( τ ) = Σ Q i d and from ( τ ) + Σ Q i to about n ( τ ) Σ Q i to about n ( τ ) = one + Σ Q i d and from ( τ ) Σ Q i to about n ( τ ) . ( 10 )
Figure 00000012

Таким образом, для контроля энергоэффективности ИБЭС необходимо проанализировать процессы, происходящие в системе, подключить первичные преобразователи к контрольным точкам системы (выбранным ПЭОi), определить значения энергии в контрольных точках, с помощью коммутатора обеспечить раздельное суммирование энергии с выходов преобразователей, подключенных к ПЭОn, ПЭО и ПЭОu, отнести полученные значения суммарных энергий к диссипативным и консервативным видам, сформировать величину энергоемкости и отобразить ее на индикаторе.Thus, to control the energy efficiency of the IBEC, it is necessary to analyze the processes occurring in the system, connect the primary converters to the control points of the system (selected PEO i ), determine the energy values at the control points, using a switch, ensure separate summation of energy from the outputs of the converters connected to the PEO n , PEO and PEO u , relate the obtained values of the total energies to dissipative and conservative types, form the energy intensity and display it on the indicator.

Устройство для контроля энергоэффективности ИБЭС состоит из комплекта измерительных преобразователей 1…12 (для примера на фиг.1 и фиг.2 они показаны в количестве 12 шт.), размещенных в контрольных точках ИБЭС, например, напряжения и тока, силы и скорости, давления и потока.A device for monitoring the energy efficiency of IBEC consists of a set of measuring transducers 1 ... 12 (for example, in FIG. 1 and FIG. 2 they are shown in the amount of 12 pcs.) Located at the IBEC control points, for example, voltage and current, force and speed, pressure and flow.

Выходы измерительных преобразователей соединены с соответствующими входами коммутатора 13, выходы которого соединены с соответствующими входами первого 14, второго 15 и третьего 16 сумматоров, выходы которых соединены с соответствующими подвижными контактами двухпозиционных переключателей 17…19, первые и вторые неподвижные контакты которых соответственно соединены с входами четвертого 20 и пятого 21 сумматоров, выходы которых соединены с входами делителя 22, выход которого соединен с входом блока сложения с единицей 23, выход которого соединен с входом индикатора 24. При контроле энергоэффективности ИБЭС во время ее функционирования i-е первичные преобразователи определяют величину энергии Qi(τ) для моментов времени τ в контрольных точках системы как произведения измеренных продольных ξ(τ) (напряжение, линейная или угловая скорость, давление и т.д.) и поперечных ζ(τ) (ток, сила или вращающий момент, поток и т.д.) координат. Исходя из сущности происходящих в ИБЭС процессов предварительно производится классификация соответствующих данным контрольным точкам ПЭОi на пропорциональные ПЭОn, дифференциальные ПЭО и интегральные ПЭОu.The outputs of the measuring transducers are connected to the corresponding inputs of the switch 13, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the first 14, second 15 and third 16 adders, the outputs of which are connected to the corresponding movable contacts of the on-off switches 17 ... 19, the first and second fixed contacts of which are respectively connected to the inputs of the fourth 20 and fifth 21 adders, the outputs of which are connected to the inputs of the divider 22, the output of which is connected to the input of the addition unit with unit 23, the output of which is connected is connected with the indicator input 24. When monitoring the energy efficiency of the IBEC during its operation, the i-th primary converters determine the energy Q i (τ) for the time instants τ at the control points of the system as the product of the measured longitudinal ξ (τ) (voltage, linear or angular velocity , pressure, etc.) and transverse ζ (τ) coordinates (current, force or torque, flow, etc.). Based on the nature of the processes occurring in the IBEC, the PEO i corresponding to these control points are preliminarily classified into proportional PEO n , differential PEO and integral PEO u .

Коммутатор 13 подает сигналы от всех ПЭОu системы Q i u ( τ )

Figure 00000013
на вход сумматора 14, на выходе которого формируется значение суммы энергии на всех интегральных операторах системы Σ Q i u ( τ )
Figure 00000014
. Сигналы от всех ПЭО системы Q i ( τ )
Figure 00000015
подаются на вход сумматора 15, на выходе которого формируется значение суммы энергии на всех дифференциальных операторах системы Σ Q i ( τ )
Figure 00000016
. Сигналы со всех ПЭОn системы Q i n ( τ )
Figure 00000017
подаются на вход сумматора 16, на выходе которого формируется значение суммы энергии на всех пропорциональных операторах системы Σ Q i n ( τ )
Figure 00000018
.The switch 13 provides signals from all PEO u system Q i u ( τ )
Figure 00000013
to the input of the adder 14, the output of which is formed by the value of the sum of energy on all integral operators of the system Σ Q i u ( τ )
Figure 00000014
. Signals from all PEO systems Q i ( τ )
Figure 00000015
fed to the input of the adder 15, the output of which is formed by the value of the sum of energy on all differential operators of the system Σ Q i ( τ )
Figure 00000016
. Signals from all PEO n systems Q i n ( τ )
Figure 00000017
fed to the input of the adder 16, the output of which is formed by the value of the sum of energy on all proportional operators of the system Σ Q i n ( τ )
Figure 00000018
.

Коммутацией двухпозиционных переключателей 17…19 задают, к диссипативным или консервативным операторам относятся выделенные для анализа ПЭОn, ПЭО и ПЭОu.By switching the on / off switches 17 ... 19 it is set whether dissipative or conservative operators include PEO n , PEO and PEO u allocated for analysis.

Численное значение величины суммарной диссипативной энергии Σ Q i д и с ( τ )

Figure 00000019
формируется на выходе сумматора 20, консервативной Σ Q i к о н ( τ )
Figure 00000020
- на выходе сумматора 21. Делитель 22 и блок сложения с единицей 23 формирует численное значение величины энергоемкости ε(τ), которая отображается на индикаторе 24.The numerical value of the total dissipative energy Σ Q i d and from ( τ )
Figure 00000019
is formed at the output of the adder 20, a conservative Σ Q i to about n ( τ )
Figure 00000020
- at the output of the adder 21. The divider 22 and the addition unit with unit 23 generates a numerical value of the energy intensity ε (τ), which is displayed on the indicator 24.

Пример. В структуре ИБЭС (фиг.2) выделены контрольные точки, к которым подключены измерительные преобразователи 1…12. Реальные объекты ИБЭС представлены как ПЭОi. В таблице для каждого ПЭОi как составного элемента ИБЭС указан его вид и показания Qi(τ) измерительного преобразователя, связанного с этим операторомExample. In the structure of the IBES (figure 2), control points are highlighted, to which the measuring transducers 1 ... 12 are connected. Real IBEC facilities are presented as PEO i . The table for each PEO i as a component of the IBEC indicates its type and readings Q i (τ) of the measuring transducer associated with this operator

№ ПЭО, iPEO number, i Вид ПЭОi Type of PEO i Qi(τ), усл. ед.Q i (τ), conv. units № ПЭО, iPEO number, i Вид ПЭОi Type of PEO i Qi(τ), усл. ед.Q i (τ), conv. units № ПЭО, iPEO number, i Вид ПЭОi Type of PEO i Qi(τ), усл. ед.Q i (τ), conv. units 1one ПЭОu Peo u 12,312.3 55 ПЭОu Peo u 11,711.7 99 ПЭОn PEO n 5,95.9 22 ПЭОu Peo u 1,51,5 66 ПЭО PEO 6,86.8 1010 ПЭОu Peo u 9,29.2 33 ПЭОn PEO n 7,87.8 77 ПЭОn PEO n 4,64.6 11eleven ПЭО PEO 10,410,4 4four ПЭОu Peo u 3,93.9 88 ПЭО PEO 2,12.1 1212 ПЭОn PEO n 8,58.5

Суммарная энергия на ПЭОu Total energy on PEO u

Σ Q i u ( τ ) = 12,3 + 1.5 + 3,9 + 11,7 + 9,2 = 38,6 у с л . е д .

Figure 00000021
Σ Q i u ( τ ) = 12.3 + 1.5 + 3.9 + 11.7 + 9.2 = 38.6 at from l . e d .
Figure 00000021

Суммарная энергия на ПЭО Total energy on PEO

Σ Q i ( τ ) = 6,8 + 2,1 + 10,4 = 19,3 у с л . е д .

Figure 00000022
Σ Q i ( τ ) = 6.8 + 2.1 + 10,4 = 19.3 at from l . e d .
Figure 00000022

Суммарная энергия на ПЭОn Total energy on PEO n

Σ Q i n ( τ ) = 7,8 + 4,6 + 5,9 + 8,5 = 26,8 у с л . е д .

Figure 00000023
Σ Q i n ( τ ) = 7.8 + 4.6 + 5.9 + 8.5 = 26.8 at from l . e d .
Figure 00000023

Исходя из сущности протекающих в ИБЭС процессов и их влияния на конечный результат к консервативным отнесены дифференциальные и интегральные операторы, а к диссипативным - пропорциональные. В этом случае подвижные контакты двухпозиционных переключателей 17 и 18 переводят в нижнее, а двухпозиционного переключателя 19 в верхнее по схеме положения.Based on the nature of the processes occurring in the IBEC and their influence on the final result, differential and integral operators are classified as conservative, and proportional ones as dissipative. In this case, the movable contacts of the on-off switches 17 and 18 are transferred to the lower, and the on-off switch 19 to the upper according to the position diagram.

Суммарная энергия на консервативных ПЭОTotal energy on conservative PEO

Σ Q i к о н ( τ ) = Σ Q i ( τ ) + Σ Q i u ( τ ) = 38,6 + 19,3 = 57,9 у с л . е д .

Figure 00000024
Σ Q i to about n ( τ ) = Σ Q i ( τ ) + Σ Q i u ( τ ) = 38.6 + 19.3 = 57.9 at from l . e d .
Figure 00000024

Суммарная энергия на диссипативных ПЭОTotal energy on dissipative PEO

Σ Q i д и с ( τ ) = Σ Q i n ( τ ) = 26,8 у с л . е д .

Figure 00000025
Σ Q i d and from ( τ ) = Σ Q i n ( τ ) = 26.8 at from l . e d .
Figure 00000025

Численное значение величины энергоемкостиThe numerical value of the energy intensity

ε ( τ ) = 1 + 26,8 57,9 = 1,46 о т н . е д .

Figure 00000026
ε ( τ ) = one + 26.8 57.9 = 1.46 about t n . e d .
Figure 00000026

Из физического смысла величины энергоемкости (который следует из ее определения) полученное численное значение следует трактовать так: при величине энергозатрат 1,46 усл.ед. полезно используется 1,0 усл.ед. и 0,46 усл.ед. относятся к потерям, т.е. 46% от полезно используемой энергии в ИБЭС составляют потери.From the physical meaning of the energy intensity (which follows from its definition), the obtained numerical value should be interpreted as follows: when the energy consumption is 1.46 conventional units Useful 1.0 conv. and 0.46 conventional units relate to losses, i.e. 46% of the energy used in IBEC is losses.

Таким образом, применение данного устройства позволяет осуществить контроль энергоэффективности ИБЭС по величине энергоемкости.Thus, the use of this device allows you to monitor the energy efficiency of IBES in terms of energy intensity.

Claims (1)

Устройство для контроля энергоэффективности искусственных биоэнергетических систем, содержащее комплект измерительных преобразователей, коммутатор, индикатор, отличающееся тем, что дополнительно содержит пять сумматоров, три двухпозиционных переключателя, делитель, блок сложения с единицей, причем выходы измерительных преобразователей соединены с соответствующими входами коммутатора, выходы которого соединены с соответствующими входами первого, второго и третьего сумматоров, выходы которых соединены с соответствующими подвижными контактами двухпозиционных переключателей, первые и вторые неподвижные контакты которых соответственно соединены с входами четвертого и пятого сумматоров, выходы которых соединены с входами делителя, выход которого соединен с входом блока сложения с единицей, выход которого соединен с входом индикатора. A device for monitoring the energy efficiency of artificial bioenergy systems, containing a set of measuring transducers, a switch, an indicator, characterized in that it further comprises five adders, three on-off switches, a divider, an addition unit with a unit, the outputs of the measuring transducers connected to the corresponding inputs of the switch, the outputs of which are connected with the corresponding inputs of the first, second and third adders, the outputs of which are connected to the corresponding movable and DIP switch contacts, first and second stationary contacts are respectively connected to the inputs of the fourth and fifth adders, whose outputs are connected to inputs of a divider whose output is connected to the input of summation block unit, whose output is connected to the input of the indicator.
RU2013121159/28A 2013-05-07 2013-05-07 Device for control over power efficiency of artificial bioenergetics systems RU2528577C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013121159/28A RU2528577C1 (en) 2013-05-07 2013-05-07 Device for control over power efficiency of artificial bioenergetics systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013121159/28A RU2528577C1 (en) 2013-05-07 2013-05-07 Device for control over power efficiency of artificial bioenergetics systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2528577C1 true RU2528577C1 (en) 2014-09-20

Family

ID=51582990

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013121159/28A RU2528577C1 (en) 2013-05-07 2013-05-07 Device for control over power efficiency of artificial bioenergetics systems

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2528577C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU817856A1 (en) * 1979-01-04 1981-03-30 Уральский Ордена Трудового Красногознамени Политехнический Институт Им.C.M.Кирова Power system
SU847434A1 (en) * 1979-06-18 1981-07-15 Уральский Ордена Трудового Красногознамени Политехнический Институтим. C.M.Кирова Power system
RU2179042C1 (en) * 2001-03-23 2002-02-10 Маркин Юрий Владимирович Method and device for treating human organism
RU2212746C2 (en) * 2001-06-29 2003-09-20 Санкт-Петербургский государственный аграрный университет Method for checking and controlling power consumption
RU2458445C1 (en) * 2011-04-01 2012-08-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный аграрный университет" Device to monitor efficiency of power usage in consumer power systems

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU817856A1 (en) * 1979-01-04 1981-03-30 Уральский Ордена Трудового Красногознамени Политехнический Институт Им.C.M.Кирова Power system
SU847434A1 (en) * 1979-06-18 1981-07-15 Уральский Ордена Трудового Красногознамени Политехнический Институтим. C.M.Кирова Power system
RU2179042C1 (en) * 2001-03-23 2002-02-10 Маркин Юрий Владимирович Method and device for treating human organism
RU2212746C2 (en) * 2001-06-29 2003-09-20 Санкт-Петербургский государственный аграрный университет Method for checking and controlling power consumption
RU2458445C1 (en) * 2011-04-01 2012-08-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный аграрный университет" Device to monitor efficiency of power usage in consumer power systems

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105629052B (en) Chip power-consumption real-time detection method
CN103235189A (en) High-precision micro resistor measurement method based on double-current voltage ratio method and measurement system for realizing method
Gómez-Pau et al. Time series RUL estimation of medium voltage connectors to ease predictive maintenance plans
CN106918737A (en) A kind of method and reactive power detection device for detecting power network dynamic reactive power
CN102570452A (en) Flexible ac transmission system (FACTS) interactive influence degree evaluation method based on modal series method
CN103207031A (en) Non-contact temperature measurement device and temperature measurement method thereof
RU2528577C1 (en) Device for control over power efficiency of artificial bioenergetics systems
CN204954834U (en) Underactuated artificial limb hand embedded control device
CN201083518Y (en) Waveform height measuring systems
CN103630194A (en) Liquid level measuring instrument
CN203101474U (en) Electrification detector for high-voltage electric system
CN102012279A (en) Dual-constant current source temperature measurement system for thermal resistor
CN106643637B (en) Inspection type principal strain measurement method for vibration measurement
CN202548225U (en) Four-channel oscillographic alternating current component recorder
CN103630193A (en) Liquid level measuring instrument
CN204461518U (en) A kind of heating type turbine integral type flowmeter
CN205280793U (en) Voltmeter
CN202853680U (en) Liquid level sensing system chip
CN108169542B (en) Non-contact electricity testing device
CN209400612U (en) A kind of detection circuit of space electrical field
CN204301797U (en) A kind of novel water solution flow gauge
CN205301428U (en) Computer protection device of area measurement function
CN107064537B (en) Engine speed indicator signal processing apparatus
CN105203830B (en) A kind of voltmeter
CN209280908U (en) Large range high precision current sensor metering device and system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160508