OPTIMUM CONTROL OF TEMPERATURE AND FLOW OF THE HEATING AGENT IN HEATING NETWORKS WITH VARIABLE EFFICIENCY OF PUMPS

S. V. Panferov, V. I. Panferov

Abstract


The problem of energy saving in the housing and communal sector is currently very urgent. The solution to this problem is possible, first of all, through the development and implementation in automation systems of optimal algorithms for controlling heating and heat supply processes in gen-eral. The problem of the choice of the temperature and flow rate of the heat carrier according to the criterion of the minimum consumption of electrical energy for pumping and the reduction of heat losses during its transportation along heat pipelines is considered. When solving the problem, the characteristics of heat-consuming equipment and the value of heat that is actually necessary to maintain the required temperature of the microclimate of buildings are taken into account. It is also considered that the efficiency of network pumps depends on the supply - flow rate of the pumped medium, and the heat supply object is represented as an equivalent heating device. This problem is a conditional optimization problem with two arguments. The solution of the problem leads to the need to find the roots of the complete algebraic equation of the fourth degree; to do this, well-known on-line calculators have been used in this work. The data for calculating the optimal temperature and flow rate for specific conditions are given. Numerical studies have confirmed that at the extreme points used in the work a local minimum of the optimization criterion is actually achieved. Methods for determining the parameters of a heating device, which is the calculated equivalent of the heat-consuming equipment of the object, are indicated, both in terms of operational and calculated data used in the design of the heat supply system. It has been established that in heat networks it is ne-cessary to apply qualitative and quantitative regulation of the heat supply process, i.e. when the out-side temperature changes, it is necessary to change not only the temperature of the coolant, but also its consumption. To the point, it should be emphasized that at present, in the overwhelming majority of cases, a qualitative method of regulating the heat supply process is used. The results obtained can be used as part of the algorithmic support of modern heat supply control systems.

Keywords


heating agent temperature and flow rate, optimality criterion, pump efficiency, heat loss by a heat pipe, equivalent heating device, electricity consumption for pumping, heat supply schedules, qualitative and quantitative control, nonlinear programming pr

References


Гавей, О.Ф. К вопросу об оптимальной температуре теплоносителя в системах центра-лизованного теплоснабжения / О.Ф. Гавей,В.И. Панферов // Теоретические основы теплога-зоснабжения и вентиляции: сб. докл. V Междунар. научн.-техн. конф. – М.: Изд-во МГСУ, 2013. – С. 298–302. 2. Панферов, В.И. Об оптимальном управле-нии температурой теплоносителя в тепловых сетях / В.И. Панферов, О.Ф. Гавей // Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». – 2014. – Т. 14, № 4. – С. 65–70. 3. Панферов, В.И. Управление температурой и расходом теплоносителя в тепловых сетях / В.И. Панферов, О.Ф. Гавей // Энергосбережение и водоподготовка. – 2016. – № 5(103). – С. 66–69. 4. Соколов, Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: учебник для вузов / Е.Я. Соколов. – 7-е изд., стер. – М.: Изд-во МЭИ, 2001. – 472 с. 5. Здор, Г.Н. Автоматическое управление группой насосных агрегатов с целью снижения затрат электроэнергии / Г.Н. Здор, А.В. Синицын, О.А. Аврутин // Энергетика. Изв. высш. учеб. заве-дений и энерг. объединений СНГ. – 2017. – Т. 60, № 1. – С. 54–66. 6. Шабанов, В.А. Влияние частоты вращения на КПД магистрального насоса / В.А. Шабанов, С.Ф. Шарипова, А.А. Ахметгареев // Электротех-нические и информационные комплексы и систе-мы. – 2013. – Т. 9, № 4. – С. 13–19. 7. Шабанов, В.А. Методы оценки и пути повы-шения эффективности частотно-регулируемого электропривода магистральных насосов на дейст-вующих нефтепроводах / В.А. Шабанов // Нефте-газовое дело. – 2015. – Т. 13, № 3. – С. 73–82.

Регулирование подачи центробежных насо-сов. – http://www.nasosinfo.ru/ node / 19.

Гришин, А.П. Коэффициент полезного дей-ствия частотно-регулируемого насоса / А.П. Гри-шин, В.А. Гришин // Научные труды ВИЭСХ. – 2004. – Т. 89. – С. 118–127. 10. Гришин, А.П. Создание технических сис-тем управляемого водопользования в сельском хозяйстве: автореф. дис. … д-ра техн. наук / А.П. Гришин. – М.: Изд-во ГНУ ВИМ Россельхоза-кадемии, 2012. – 47 с.

Шабанов, В.А. Анализ коэффициента по-лезного действия магистральных насосов экс-плуатируемых нефтепроводов при использовании частотно регулируемого электропривода в функ-ции регуляторов давления / В.А. Шабанов, Э.Ф. Хакимов, С.Ф. Шарипова // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». – 2013. – № 1. – С. 324–325. – http://www.ogbus.ru. 12. Аналитическое представление механиче-ских характеристик магистральных насосов при частотно-регулируемом электроприводе / В.А. Шабанов, В.М. Сапельников, М.И. Хакимья-нов, С.Ф. Шарипова // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». – 2014. – Т. 14, № 3. – С. 78–84. 13. Исаченко, В.П. Теплопередача / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел. – М.: Энергоиздат, 1981. – 417 с. 14. Михеев, М.А. Основы теплопередачи / М.А. Михеев, И.М. Михеева. – М.: Энергия, 1977. – 343 с. 15. Панферов, С.В. Об одном решении задачи построения общей модели теплового режима зда-ния и его системы отопления / С.В. Панферов, Н.А. Тренин, В.И. Панферов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». – 2017. – Т. 17, № 3. – С. 24–33. DOI: 10.14529/ctcr170303. 16. Панферов, В.И. К решению задачи моде-лирования отопительных приборов и систем / В.И. Панферов, С.В. Панферов // Системы авто-матизации в образовании, науке и производстве: Труды X Всероссийской науч.-практ. конф. – Но-вокузнецк: СибГИУ, 2015. – С. 384–388. 17. Панферов, В.И. О некоторых решениях проблемы управления централизованным тепло-снабжением / В.И. Панферов, С.В. Панферов // Труды Академэнерго. – 2016. – № 2. – С. 95–108. 18. Панферов, С.В. Структурно-пара-метрический синтез адаптивной системы управ-ления температурным режимом отапливаемых зданий: автореф. дис. … канд. техн. наук / С.В. Панферов. – Челябинск, 2011. – 20 с. 19. Решение уравнения 4-й степени: онлайн-калькулятор. – https://planetcalc.ru/7715/ 20. Уравнение четвертой степени: онлайн-калькулятор. https://allcalc.ru/node/552 21. Шарапов, В.И. Регулирование нагрузки сис-тем теплоснабжения / В.И. Шарапов, П.В. Ротов. – М.: Изд-во «Новости теплоснабжения», 2007. – 164 с.


Refbacks

  • There are currently no refbacks.