Система автоматичного управління живленням нагрівальних пристроїв шламопроводів

Реферат: Винахід належить до області електронагрівальних пристроїв, що вбудовуються в трубопровідні конструкції і призначених для обігріву, трубопроводів, резервуарів, шламопроводів і т. д. Cистема автоматичного управління живленням нагрівальних пристроїв шламопроводів складається з регульованого нагрівального пристрою, який містить регулятор, з'єднувальні дроти, з'єднувальні муфти і принаймні один товстоплівковий нагрівальний елемент, кінці якого через сполучні муфти підключені до кінців з'єднувальних проводів, а другі кінці сполучних UA 115571 C2 (12) UA 115571 C2 проводів підключені до регулятора. Також система містить принаймні один сенсор наявності матеріалу всередині трубопроводу з електропровідного матеріалу, один сенсор температури, а оболонка сенсорів виконана з матеріалу, який має гідрофобні властивості. Технічним результатом винаходу є зниження енерговитрат на обігрів і підвищення надійності пристрою. UA 115571 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до області електронагрівальних пристроїв, що вбудовуються в трубопровідні конструкції і призначених для обігріву, трубопроводів, резервуарів, шламопроводів і т. д. Технічний результат від використання винаходу - зниження енерговитрат на обігрів і підвищення надійності пристрою. Суть винаходу полягає в наступному. Регульований нагрівальний пристрій містить регулятор, з'єднувальні дроти, з'єднувальні муфти і принаймні один товстоплівковий нагрівальний елемент, кінці якого через сполучні муфти підключені до кінців з'єднувальних проводів, а другі кінці сполучних проводів підключені до регулятора. Згідно з винаходом система автоматичного управління містить принаймні один сенсор (датчик) наявності матеріалу всередині трубопроводу з електропровідного матеріалу, один сенсор (датчик) температури, а оболонка сенсорів виконана з матеріалу, який має гідрофобні властивості для запобігання налипанню матеріалу на чутливий наконечник сенсора. Вивідні кінці сенсора підключені до регулятора. Відома система автоматична система обігріву трубопроводів, яка містить гнучкий нагрівальний елемент з високоомного матеріалу, наприклад ніхрому, закритий ззовні електроізоляційним шаром, наприклад, зі скловолокна (авт. свід. № 830666, кл. Н05В /56, 1981). Недоліками даної системи є висока вірогідність механічного пошкодження нагрівального кабелю, а також низький рівень електробезпеки, обумовленні наявністю лише одного шару електроізоляції і захисної оболонки. Найбільш близькою за технічною складовою до даного пристрою є система автоматичного управління колійним підігрівом (патент РФ RU 2531362 Н05В1/02), яка містить пристрій регулювання температури, щонайменше один термочутливий датчик, з'єднувальні дроти, з'єднувальні муфти і нагрівальний кабель. Джерело живлення, яке може включати в себе трансформатор і розподільний щит, забезпечує підведення необхідного живлення на гріючий кабель. Зазвичай вздовж технологічного трубопроводу використовується декілька ланцюгів обігріву. Підведення живлення на гріючий кабель і тривалість циклів включення-виключення регулюється контролером. Контролер містить контактор, який за допомогою передачі сигналу керування забезпечує підведення живлення від джерела живлення до гріючого кабелю. Для визначення контролером необхідності підведення живлення на кабель модуль датчика, підключений до трубопроводу, виконує вимірювання температури трубопроводу і передає отримані дані на контролер. Крім того, між контролером і модулем датчика може бути встановлений модуль дистанційного контролю для передачі даних вимірювань температури від ланцюгів колійного підігріву. Контролер може забезпечувати управління окремим ланцюгом колійного підігріву або групою ланцюгів. Як правило, контролер здійснює передачу отриманих даних температури трубопроводу, а також додаткової інформації на центральний комп'ютер по лінії обміну даних, такий як RS232, RS485 або Ethernet з використанням, наприклад, екранованого кабелю з крученою парою. На підставі даних температури трубопроводу, виміряних модулем датчика, контролер здійснює протягом певного часу підведення живлення на гріючий кабель для колійного підігріву сегмента трубопроводу до попередньо визначеної температури з урахуванням умов експлуатації і технологічної текучості середовища, що протікає по трубопроводу. Однак дана кабельна система має принциповий недолік - керування потужністю тепловиділення (подачею живлення на гріючий кабель) відбувається за локальною температурою місця встановлення датчика, а не по температурі нагрівального кабелю, розподіленого по значно більшій у порівнянні з розмірами поверхні датчика. Крім того не враховано ступінь заповнення трубопроводу середовищем, що протікає по ньому. В результаті відома система неминуче має ряд експлуатаційних недоліків: - неоднорідність температурного поля поверхні обігріву; - неоптимальний режим перетворення електричної енергії в теплову, що приводить до високих витрат електроенергії; - недостатня глибина зв'язку в контурі регулювання. Задачею запропонованого винаходу є: - зниження витрат електроенергії, необхідної для підтримання заданої температури поверхні обігріву; - підвищення надійності системи; - покращення експлуатаційних властивостей. Вирішення цієї задачі вирішується тим, що для обігріву трубопроводів використовуються товстоплівкові нагрівальні елементи, з'єднані через контролери з сенсорами (датчиками) рівня та температури матеріалу, встановленими в місцях зміни швидкості потоку матеріалу. Варіанти здійснення даного винаходу стосуються системи і процесу підігріву трубопроводів. У представленому варіанті здійснення винаходу процес підігріву містить вимір початкової 1 UA 115571 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 температури та наявність потоку матеріалу всередині технологічного трубопроводу, що нагрівається за допомогою товстоплівкового нагрівального елемента (ТПНЕ). Живлення подається на ланцюг підігріву тільки у випадку заповнення технологічного трубопроводу до заданого рівня та залежно від заданого значення температури матеріалу. Підведення живлення на ланцюг підігріву відключається у випадку відсутності матеріалу всередині трубопроводу або досягнення заданого значення температури. Вимірювання вхідних параметрів регулювання здійснюється зонально вздовж технологічного трубопроводу за допомогою багатоканального термоконтролера. Короткий опис креслень: Фіг. 1 - Діаграма зміни температури і режиму підведення живлення в часі для відомого способу колійного підігріву; Фіг. 2 - Структурна схема системи підігріву відповідно до цього винаходу; На рис. 2 показаний спрощений загальний вигляд системи колійного підігріву, в якій спосіб автоматичного управління реалізований відповідно до даного винаходу. Система колійного підігріву містить технологічний трубопровід 1, що включає в себе товстоплівковий нагрівальний елемент (ТПНЕ) 2, розміщений на трубопроводі, який забезпечує певний тепловий вихід в залежності від конструкції і вхідної напруги. Технологічний трубопровід 1 містить щонайменше один технологічний клапан 3 і (або) інші тепловідвідні елементи, а також ізольовані елементи 4. Типовими тепловідвідними елементами є, наприклад, опори трубопроводу, фланці і клапани. ТПНЕ 2 монтується в місцях зміни швидкості технологічною потоку або зміни гідравлічного опору для забезпечення додаткового колійного підігріву та належного функціонування трубопроводу. Джерело живлення 5, яке може включати в себе трансформатор і розподільний щит, забезпечує підведення необхідного живлення на ТПНЕ 2 через роз'єм 6. Зрозуміло, що один ланцюг колійного підігріву представлений на рис. 2 для спрощення опису, проте зазвичай вздовж технологічного трубопроводу використовується безліч ланцюгів. Термоконтролер 7 містить контактор (реле) 8, який за допомогою передачі сигналу керування забезпечує підведення живлення від джерела живлення 5 до ТПНЕ 2. Підведення живлення на ТПНЕ 2 і тривалість циклів включення-виключення регулюється термоконтролером 7. Для визначення термоконтролером 7 необхідності підведення живлення на ТПНЕ 2 модуль 9 датчика, підключений до трубопроводу 1, виконує вимірювання температури трубопроводу та наявності матеріалу всередині трубопроводу і передає отримані дані на контролер 7. Між контролером 7 і модулем 9 датчика може бути встановлений модуль дистанційного контролю для передачі даних вимірювань температури від безлічі ланцюгів колійного підігріву. Контролер 7 може забезпечувати управління окремим ланцюгом колійного підігріву або групою ланцюгів колійного підігріву. Як правило, контролер 7 здійснює передачу отриманих даних температури та наявності матеріалу всередині трубопроводу, а також додаткової інформації на центральний комп'ютер по лінії обміну даних, такій як RS232, RS485 або Ethernet з використанням, наприклад, екранованого кабелю з крученою парою. На підставі даних температури та наявності матеріалу всередині трубопроводу, виміряних модулем 9 датчика, контролер 7 здійснює протягомпевного часу підведення живлення на ТПНЕ для колійного підігріву сегмента 1 трубопроводу до попередньо визначеної температури з урахуванням умов експлуатації і технологічних параметрів середовища, що протікає по трубопроводу. Наприклад, коли температура трубопроводу 1 знижується до рівня нижче певної температури Т 0, а ємнісний датчик рівня фіксує наявність матеріалу всередині трубопроводу, контролер 7 забезпечує протягом певного інтервалу tВКЛ. підведення живлення від джерела живлення 5 через контактор 8 на ТПНЕ 2. Протягом зазначеного інтервалу часу температура трубопроводу підвищується до заданої температури. Після досягнення трубопроводом 1 необхідної температури, яка визначається за даними, отриманими від модуля 9 датчика, контролер 7 за допомогою контакторів 8 здійснює відключення підведення живлення на ТПНЕ 2. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 60 1. Система автоматичного управління живленням нагрівальних пристроїв шламопроводів, що складається з регульованого нагрівального пристрою, який містить регулятор на пульті керування, з'єднувальні дроти вдовж шламопроводу, з'єднувальні муфти для забезпечення контакту між окремими ділянками шламопроводу і принаймні один товстоплівковий нагрівальний елемент та сенсор температури матеріалу всередині шламопроводу, яка відрізняється тим, що містить принаймні один сенсор наявності матеріалу всередині 2 UA 115571 C2 5 шламопроводу, причому сенсор температури матеріалу та сенсор наявності матеріалу всередині шламопроводу встановлені в місцях зміни швидкості технологічного потоку або зміни гідравлічного опору. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що нагрівальні пристрої обладнані системами автоматичного ввімкнення/вимкнення залежно від наявності матеріалу в шламопроводі. 3. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що як місця падіння швидкості потоку матеріалу або зміни гідравлічного опору вибрані заслінки або повороти трубопроводу. 3 UA 115571 C2 Комп’ютерна верстка О. Рябко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4