Система автоматического регулирования производительности вентилятора (варианты)
Группа полезных моделей относится к области вентиляции, а именно, к системам автоматического регулирования производительности вентилятора (далее - CAP). Технический результат: автоматическая плавная регулировка производительности, направленная на поддержание ее на заданном уровне, и увеличение точности установки заданной производительности. CAP содержит воздуховод с вентилятором 1 с электродвигателем 2, и датчик расхода 3, содержащий датчики 6 и 7 давления, установленные в сужающейся части входного коллектора и в подводящем воздуховоде. Датчик расхода 3 соединен с частотным преобразователем 8, изменяющим частоту вращения электродвигателя 2 в зависимости от разности заданной и измеренной датчиком расхода 3 производительности воздуха. В 1-ом варианте полезной модели заданная производительность вводится с использованием аналогового задатчика (на фиг. не показан), а во 2-ом варианте - с клавиатуры 10. Разностный сигнал корректриуется с учетом количества включенных концевых выключателей 11 воздушных заслонок 12 и/или с учетом температуры воздуха, измеряемой термодатчиком 13, сигнал с которого вводится в датчик расхода 3. 2 н.п. ф-лы, 4 з.п. ф-лы, 3 илл.
Группа полезных моделей относится к области вентиляции, а именно, системам автоматического регулирования производительности вентилятора.
Из уровня техники известны системы автоматического регулирования производительности вентилятора.
Так, в патенте RU2031323C1, МПК F24F 11/04, дата публикации 20.03.1995 г., представлено устройство, содержащее регулятор расхода воздуха, состоящий из электродвигателя и датчика расхода воздуха, формирующего управляющий сигнал на угловую скорость вращения электродвигателя.
Данное изобретение принято в качестве наиболее близкого аналога.
В наиболее близком аналоге управление вентилятором (скоростью вращения и соответственно производительностью) осуществляется по соотношению количества открытых и закрытых заслонок в ответвлениях воздушного канала вентиляции: чем больше заслонок открыто, тем выше скорость вращения. Управляющими сигналами, задающими производительность (скорость вращения) вентилятора являются электрические сигналы от концевых выключателей заслонок, замыкающие соответствующее количество сопротивлений (резисторов), суммарное сопротивление которых пропорционально соотношению открытых и закрытых заслонок и используется в качестве задатчика устройства управления электродвигателем вентилятора.
Недостатками наиболее близкого аналога является невозможность автоматического поддерживания заданной производительности при воздействии случайных факторов, влияющих на производительность вентилятора, например запыление фильтра приточной установки и тому подобное, а также низкая точность установки частоты вращения из-за разброса параметров (сопротивлений) резисторов, формирующих управляющий электрический сигнал.
Технический результат предлагаемых вариантов полезных моделей заключается в автоматической плавной регулировке производительности, направленной на поддержание ее на заданном уровне, и в увеличении точности установки заданной производительности.
Сущность группы полезных моделей состоит в следующем.
Система автоматического регулирования производительности вентилятора по 1-му варианту, как и в наиболее близком аналоге, содержит регулятор расхода воздуха, состоящий из электродвигателя, датчика расхода воздуха, формирующего управляющий сигнал на угловую скорость вращения электродвигателя, но в отличие от наиболее близкого аналога, датчик расхода содержит, по меньшей мере, одну пару датчиков давления, один из которых установлен в сужающейся части входного коллектора вентилятора, а другой - в подводящем воздуховоде, и систему преобразования разности измеренных давлений в электрический сигнал, подаваемый на преобразователь частоты вращения электродвигателя вентилятора, при этом для задания расхода воздуха использован аналоговый задатчик.
Система автоматического регулирования производительности вентилятора по 1-му варианту характеризуется тем, что управляющим сигналом для преобразователя частоты служит электрический сигнал, вырабатываемый регулятором расхода, пропорциональный разности измеренного и заданного расхода воздуха через вентилятор (разностный сигнал).
Система автоматического регулирования производительности вентилятора по 2-му варианту, как и в наиболее близком аналоге, содержит регулятор расхода воздуха, состоящий из электродвигателя, датчика расхода воздуха, формирующего управляющий сигнал на угловую скорость вращения электродвигателя, но в отличие от наиболее близкого аналога, датчик расхода содержит, по меньшей мере, одну пару датчиков давления, один из которых установлен в сужающейся части входного коллектора вентилятора, а другой - в подводящем воздуховоде, и систему преобразования разности измеренных давлений в электрический сигнал, подаваемый на преобразователь частоты вращения электродвигателя вентилятора, при этом для задания расхода воздуха использован цифровой задатчик.
Система автоматического регулирования производительности вентилятора по 2-му варианту характеризуется тем, что расход воздуха задается вручную, с клавиатуры на передней панели регулятора расхода воздуха.
Система автоматического регулирования производительности вентилятора по 2-му варианту характеризуется тем, что для корректировки разностного сигнала использован сигнал, пропорциональный количеству открытых заслонок воздуховода, получаемый логическим сложением сигналов от концевых выключателей заслонок.
Система автоматического регулирования производительности вентилятора по 2-му варианту характеризуется тем, что для корректировки разностного сигнала с учетом температуры воздуха, устройство оснащено термодатчиком, электрически соединенным с регулятором расхода воздуха.
Варианты полезной модели поясняются чертежами.
На фиг.1 представлена система автоматического регулирования производительности вентилятора по 1-му варианту выполнения.
На фиг.2 представлена система автоматического регулирования производительности вентилятора по 2-му варианту выполнения.
На фиг. 3 показан пример выполнения регулятора расхода воздуха.
Устройство вариантов полезной модели.
Система вентиляции содержит воздуховод (на фиг. не обозначен), в который включен вентилятор 1 с электродвигателем 2. Система автоматического регулирования производительности вентилятора (далее - CAP) включает датчик расхода 3, измеряющий расход путем сравнения показаний статического давления в сужающейся части входного коллектора вентилятора, например, в точке 4, и в подводящем воздуховоде, например, в точке 5, посредством датчиков соответственно 6 и 7, измеряющими статическое давление в точках 4 и 5 и, следовательно, производительность (расход воздуха) вентилятора 1. Датчик расхода 3 соединен с частотным преобразователем 8 (преобразователем частоты вращения электродвигателя 2). При этом заданный расход воздуха, согласно 1-му варианту полезной модели, задается вручную, с использованием аналогового задатчика 9 (фиг.1).
Таким образом, автоматическое поддержание производительности происходит за счет измерения в регуляторе расхода текущей производительности вентилятора, ее сравнения с заданной производительностью, введенной с использованием аналогового задатчика 9 заданного расхода воздуха, и выработки корректирующего электрического сигнала, управляющего через частотный преобразователь 8 частотой вращения электродвигателя 2, кинематически связанного с рабочим колесом вентилятора 1.
Во втором варианте выполнения полезной модели (фиг.2) разностный сигнал 28 корректируется в зависимости от количества открытых заслонок воздуховода 12 и температуры воздуха, измеряемой термодатчиком 13, сигнал с которого вводится в регулятор расхода. Автоматическое поддержание производительности происходит за счет измерения в регуляторе расхода текущей производительности вентилятора, сравнения ее с заданной, и выработки корректирующего электрического сигнала, управляющего через частотный преобразователь 8 частотой вращения электродвигателя 2, кинематически связанного с рабочим колесом вентилятора 1.
Пример выполнения используемого в обоих вариантах полезной модели регулятора расхода представлен на фиг. 3.
Регулятор расхода содержит устройство 14 преобразования разности давлений в точках 4 и 5 в электрический сигнал 15, величина которого пропорциональна разности давлений показания датчиков 6 и 7, а значит расходу воздуха (производительности) вентилятора 1. Сигнал 15 подается на устройства сравнения 16, где сравнивается с величиной электрического сигнала с аналогового 9 или цифрового 17 задатчика расхода, оснащенного клавиатурой 10 или с концевых выключателей 11 воздушных заслонок 12. На выходе устройства сравнения 16 формируется электрический сигнал 18, величина которого равна разнице между значением сигнала задатчика 9 или 17, и значением сигнала текущего расхода 15. После усиления и преобразования в вид 19, необходимый для управления частотным преобразователем 8 в усилителе-формирователе 20 он подается на частотный преобразователь 8 для изменения скорости вращения электродвигателя 2 (фиг.1,2).
Варианты устройств работают следующим образом.
В 1-ом варианте выполнения полезной модели заданный расход воздуха задается вручную, с использованием аналогового задатчика 9. В датчике расхода 3 по разности давлений, измеренных датчиками 6 и 7 давления в точках 4 и 5 коллектора вентилятора, играющего роль сужающего устройства, определяется текущая производительность вентилятора 1, которая сравнивается в регуляторе расхода (фиг.3) с введенной посредством аналогового задатчика 9 производительностью. Если текущая и заданная производительности не совпадают, вырабатывается корректирующий электрический сигнал 19, величина которого пропорциональна величине разницы производительностей, управляющий через частотный преобразователь 8 частотой вращения электродвигателя 2, кинематически связанного с рабочим колесом вентилятора 1.
Таким образом, предложенное устройство позволяет автоматически (без участия обслуживающего персонала) обеспечить поддержание заданной постоянной производительности вентилятора 1 в системе вентиляции. Использование в качестве регулирующего устройства производительности частотного преобразователя 8, управляющего частотой вращения электродвигателя 2, кинематически связанного с рабочим колесом вентилятора 1, позволяет сохранить максимальную эффективность (КПД) системы вентиляции, независимо от ее производительности.
Во 2-ом варианте выполнения полезной модели в датчике расхода 3 по разности давлений, измеренных в точках 4 и 5 коллектора вентилятора 1 и воздуховода (на фиг. не обозначен) датчиками 6 и 7, определяется текущая производительность вентилятора 1 и сравнивается с заданной. Если текущая и заданная производительности не совпадают, вырабатывается корректирующий электрический сигнал 19 (величина которого пропорциональна величине разницы производительностей), управляющий через частотный преобразователь 8 частотой вращения электродвигателя 2, кинематически связанного с рабочим колесом вентилятора 1.
Таким образом, предложенное устройство позволяет автоматически (без участия обслуживающего персонала) обеспечить поддержание заданной постоянной производительности вентилятора 1 в системе вентиляции. Использование в качестве задатчика 17 цифрового устройства повышает точность установки заданной производительности, а использование в качестве регулирующего устройства производительности частотного преобразователя 8 позволяет сохранить максимальную эффективность (КПД) системы вентиляции, независимо от ее производительности.
Представленные в описании полезной модели сведений о выполнения вариантов системы автоматического регулирования производительности вентилятора достаточны для их изготовления на специализированном предприятии, в связи с чем варианты полезной модели соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
1 - вентилятор;
2 - электродвигатель;
3 - датчик расхода;
4 - точка измерения давления в сужающейся части входного коллектора вентилятора;
5 - точка измерения давления в подводящем воздуховоде;
6 - датчик давления, установленный в сужающейся части входного коллектора вентилятора;
7 - датчик давления, установленный в подводящем воздуховоде;
8 - частотный преобразователь;
9 - задатчик аналоговый;
10 - клавиатура для установки заданной производительности;
11 - концевые выключатели;
12 - воздушная заслонка;
13 - термодатчик;
14 - устройство преобразования разности давлений датчиков 6 и 7 (текущего расхода) в электрический сигнал;
15 - электрический сигнал текущего расхода, величина которого пропорциональна разности давлений на датчиках давления 6 и 7;
16 - устройства сравнения сигнала с сигналом задатчика расхода;
17 - цифровой задатчик расхода;
18 - электрический сигнал, величина которого равна разнице между значением сигнала, заданного аналоговым 9 или цифровым 17 задатчиком, и значением сигнала текущего расхода 15;
19 - управляющий сигнал для управления частотным преобразователем 8;
20 - усилитель-формирователь управляющего сигнала 19.
1. Система автоматического регулирования производительности вентилятора, содержащая регулятор расхода воздуха, состоящий из электродвигателя и датчика расхода воздуха, формирующего управляющий сигнал на угловую скорость вращения электродвигателя, отличающаяся тем, что датчик расхода содержит, по меньшей мере, одну пару датчиков давления, один из которых установлен в сужающейся части входного коллектора вентилятора, а другой - в подводящем воздуховоде, и систему преобразования разности измеренных давлений в электрический сигнал, подаваемый на преобразователь частоты вращения электродвигателя вентилятора, при этом для задания расхода воздуха использован аналоговый задатчик.
2. Система автоматического регулирования производительности вентилятора по п.1, отличающаяся тем, что управляющим сигналом для преобразователя частоты служит электрический сигнал, вырабатываемый регулятором расхода, пропорциональный разности измеренного и заданного расхода воздуха через вентилятор.
3. Система автоматического регулирования производительности вентилятора, содержащая регулятор расхода воздуха, состоящий из электродвигателя и датчика расхода воздуха, формирующего управляющий сигнал на угловую скорость вращения электродвигателя, отличающаяся тем, что датчик расхода содержит, по меньшей мере, одну пару датчиков давления, один из которых установлен в сужающейся части входного коллектора вентилятора, а другой - в подводящем воздуховоде, и систему преобразования разности измеренных давлений в электрический сигнал, подаваемый на преобразователь частоты вращения электродвигателя вентилятора, при этом для задания расхода воздуха использован цифровой задатчик.
4. Система автоматического регулирования производительности вентилятора по п.3, отличающаяся тем, что расход воздуха задается вручную, с клавиатуры на передней панели регулятора расхода воздуха.
5. Система автоматического регулирования производительности вентилятора по п.3 или 4, отличающаяся тем, что для корректировки разностного сигнала использован сигнал, пропорциональный количеству открытых заслонок воздуховода, получаемый логическим сложением сигналов от концевых выключателей заслонок.
6. Система автоматического регулирования производительности вентилятора по п.3 или 4, отличающаяся тем, что для корректировки разностного сигнала с учетом температуры воздуха устройство дополнительно оснащено термодатчиком, который электрически соединен с регулятором расхода воздуха.
