Намаляване на колебанията в ОВК системите

Във всяка ОВК система, както и във всяко технологично съоръжение, предприятие за топлофикация или централно охлаждане е възможно да възникват периодични колебания в управляващия контур. Съществуват няколко причини за това. Нелинейността на процеса, твърде високият коефициент на усилване на контролера и преоразмеряването на системата са само няколко от тези причини. Колебанията не само предизвикват прекомерно износване на управляващите компоненти в системата (т.е. управляващите мотор-вентили), но влияят и на регулирането на температурата и на енергийната ефективност на системата.

Регулирането на температура в една сграда може да се повлияе от неконтролируеми изменения на вътрешните и външните условия. Изменението в товара на една охладителна система, вследствие на промяна на околната температура, броя на обитателите или на друга топлина излъчвана от осветлението и компютърното оборудване, може да стане причина за постоянно колебание на задаваната температура, в която и да е търговска или промишлена сграда.

Как да се справяме с тези динамични изменения?
В повечето случаи PID регулаторът се справя с нелинейността на процеса и прекомерния коефициент на усилване на управляващия сигнал. Пропорционалното, интегрално и деривационно управление използва система за обратна връзка в затворен контур, за да поддържа зададената температура.

Отклонението от зададената стойност на температурата се нарича грешка на изместването и изисква постоянно коригиране, за да се поддържа на едно ниво резултатът от процеса. Има няколко препоръчителни методи за това как да се настрои системата за управление на ОВК (напр. този на Зиглер-Николс), въпреки че всички те имат една обща негативна страна.

По принцип стойностите за настройка на PID управлението се задават за конкретни точки на системата от инженерите по управление на сградата още в началото на проекта. Въпросът е, че те се настройват само веднъж и за максималното проектно натоварване. По време на пускане в експлоатация не се взема предвид или се обръща много малко внимание на работа при частичен товар и на постоянните промени в потреблението, които непременно възникват по време на експлоатация на сградите. По тази причина ние се сблъскваме със ситуации, при които въпреки че управляващата система е била настроена, има голяма вероятност в управляващия контур да възникнат периодични колебания.

Понякога дори нещата са по-лоши още от самото начало. Използва се технология на копиране и прехвърляне на параметрите. Това означава, че много контролери на устройства за вентилация и климатизация, котли и чилъри в нови проекти ще използват същите PID параметри като в предишни проекти, без да се знае какво точно е копирано. И тогава става много вероятно колебанията да предизвикат температурни отклонения или нестабилност на процеса, които да станат причина за неефективно използване на енергията и увеличаване на експлоатационните разходи.

Правилното оразмеряване на управляващите компоненти снижава разходите за поддръжка по време на експлоатация и намалява колебанията. При евентуално саниране обаче, сградата се изолира и по този начин се намаляват топлинните загуби и поеманата отвън температура. Тогава ОВК системата ще функционира при по-ниска работна температура.

Монтираните в началото управляващи вентили стават преоразмерени и са склонни да предизвикват колебания поради несъответстващия им обхват на регулиране. Друг въпрос е оразмеряването на управляващите вентили по принцип. Управляващата автономност и присъщият профил на характеристиката на управляващия вентил ще зависят от гореспоменатите неконтролируеми промени на практика. По този повод управляващата характеристика на вентила ще бъде изкривена, а управляващата автономност на вентила намалена, причинявайки колебания на вентила в условия на частично натоварване.

В допълнение към горепосочените примери, типичните причини за колебания са:
– лошо настройване/пускане в действие на PID регулаторите;
– нелинейност на процеса в системата;
– зимен-летен режим.

Често се харчат много пари за оптимизиране на енергийната ефективност на сгради поради периодични колебания на управляващите системи. Влиянието на колебанията при ОВК системите е различно от това в обработващата промишленост, където неустойчивостта на процеса може да има драматични последствия – фигура 1.

Въпреки всичко, в търговски сгради периодичните колебания ще окажат влияние върху регулирането на температурата, което ще се отрази неблагоприятно на топлинния комфорт вследствие на варирането на температурата.

Фиг. 1: Колебания при преработвателно съоръжение

За да постигнем зададената по проект температура в сградата трябва да увеличим зададената стойност за отопление и да намалим тази за охлаждането. Увеличаване с 1К на зададената стойност за отоплението се равнява на 5% до 8%, а намаляването на охлаждането с 1К се равнява на 10% до 15% от разхода на енергия на цялата ОВК инсталация (вкл. чилъри, котли, помпи, вентилатори, охладителни кули и др.) – фигура 2.

Какво е новото интелигентно решение за намаляване на колебанията?
Класическият подход за справяне с колебанията е всеки път отново да се посещава обекта и да се прави пренастройка и повторно пускане в експлоатация. Данфосс обаче възприе коренно различен нов подход.

Данфосс разработи ново поколение интелигентни управляващи мотор-вентили (iMCV) с патентована и вградена функция за потушаване на колебанията. В задвижката са интегрирани усъвършенствани алгоритми, с помощта на които тя непрекъснато открива, проследява и предотвратява нежелателните колебания в управляващия контур като по този начин намалява необходимото време и средства за настройване или пренастройване на управляващия контур и налагащи се повторни посещения на обекта.

Като цяло новата серия вентили iMCV се характеризира с интелигентна задвижка, херметична конструкция на вентилите и опростеност, тъй като една и съща задвижка е подходяща за цялата гама от DN15 to DN80.

Повече информация можете да намерите на: www.bg.danfoss.com


Фиг. 2: Колебания при ОВК приложения

Вижте също...