Спосіб управління охолодженням технічної установки

1. Спосіб керування охолодженням технічної установки (1), що містить щонайменше одну електричну компоненту (2) і зв'язану з електричною компонентою (2) охолоджувальну систему (10) зі щонайменше одним охолоджувальним елементом (8.1) для охолодження електричної компоненти (2), за яким за допомогою щонайменше одного сенсорного датчика (3) вимірюють температуру електричної компоненти (2) і/або в'язкість охолоджувального агента, що знаходиться в контурі охолодження охолоджувальної системи (10), і на основі виміряної сенсорним датчиком (3) температури обчислюють розподіл температури всередині електричної компоненти (2) і залежно від розподілу температури регулюють охолоджувальний елемент (8.1), який відрізняється тим, що керування охолоджувальним елементом (8.1) здійснюють на основі профілю керування з використанням базованих на правилах прикладних програм і/або нейронної мережі з оптимізацією відповідно до заданого робочого стану електричної компоненти (2), причому за потреби профіль керування 2 (19) 1 3 95466 4 охолоджувальної системи (10) насосом зі змінною частотою обертання. 10. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що виміряну сенсорним датчиком (3) температуру і/або в'язкість, обчислений розподіл температури і регульовані величини для охолоджувального елемента (8.1) передають на пункт керування, причому при потребі регулювання охолоджувального елемента (8.1) здійснюють через пункт керування незалежно від обчисленого розподілу температури і виведених з нього регульованих величин для охолоджувального елемента (8.1). 11. Пристрій керування охолодженням технічної установки (1) для здійснення способу за будь-яким з пунктів 1-10, який відрізняється тим, що керуючий пристрій (7) містить блок (11) оцінки, виконаний з можливістю обчислення розподілу температури всередині електричної компоненти (2), і керуючий блок (12), причому вхід блока (11) оцінки з'єднаний із щонайменше одним сенсорним датчиком (3) для вимірювання температури і/або в'язкості охолоджувального середовища, що знаходиться в контурі охолодження охолоджувальної системи (10), а вихід блока (11) оцінки з'єднаний зі входом керуючого блока (12), вихід якого з'єднаний з охолоджувальним елементом (8.1). Винахід стосується способу управління охолодженням технічної установки з щонайменше однією електричною компонентою і з системою охолодження з щонайменше одним охолоджувальним елементом для охолодження електричної компоненти, причому щонайменше один сенсорний датчик вимірює температуру і/або в'язкість охолоджувального середовища, що знаходиться в системі охолодження. Охолоджування електричної компоненти, зокрема, масляного трансформатора, є необхідним внаслідок теплової енергії, що виникає при роботі електричної компоненти. Звичайним способом у разі трансформатора з масляним охолодженням використовують систему контуру охолодження, яка проходить між обмотками і в якій циркулює охолоджувальне середовище, як, наприклад, охолоджувальне масло. За рахунок нагріву охолоджувального масла виникають теплові шари всередині контурів охолодження, так що це приводить до циркуляції охолоджувального масла всередині системи охолодження. Одночасно система охолодження часто сполучена з теплообмінником, який віддає тепло охолоджувального масла як охолоджувальне середовище навколишньому повітрю. Цей теплообмін підтримується часто додатковими радіаторами, підвищуючи кількість повітря, що знаходиться у контакті з блоком теплообмінника. За рахунок координованого управління додатковими масляними насосами всередині охолоджувального середовища і потужності радіаторів можна надавати у розпорядження ефективне охолодження масляного трансформатора. Звичайно управління цієї системи охолодження, що складається з контуру охолодження для масла, блоку теплообмінника і радіаторів, відбувається дуже простим чином. При перевищенні певного температурного ступеня всередині системи охолодження підключають масляні насоси і/або вентилятори, причому вентилятори і/або насоси максимально мають тільки три ступені потужності. Підключення цих агрегатів відбувається при перевищенні певних жорстко заданих значень. Недоліком при цьому є проте, що ці охолоджувальні агрегати відключаються або підключаються тільки всередині великих температурних інтервалів. Це приводить проте до значних об'ємних змін рівня масла всередині системи охолодження і підключе них до неї розширювачів. При великих об'ємних коливаннях всередині розширювача це приводить до так званого "дихання" трансформатора, за рахунок чого внаслідок контакту з навколишнім повітрям в охолоджувальне середовище потрапляє додаткова волога. Це приводить до прискореного старіння рідкого охолоджувального середовища і погіршує додатково електричну міцність ізоляції охолоджувального масла як охолоджувального середовища. Звичайно температуру всередині системи охолодження або, відповідно, температуру, переважаючу в трансформаторі, вимірюють або, відповідно, визначають непрямим шляхом. При цьому, по-перше, слід враховувати стрибок температури між обмоткою і навколишньою системою охолодження, який залежить від струму всередині обмотки. Тому для визначення температури обмотки використовують вторинний струм трансформатора. Вторинний струм трансформатора живить у свою чергу нагрівальний резистор в стрілочному термометрі і обумовлює за рахунок цього відповідне навантаженню трансформатора показання температури, яке в ідеальному випадку відповідає дійсно зміряній температурі масла. За допомогою цього непрямого методу вимірювань можна відображати середню або, відповідно, максимальну температуру обмотки. Настроювання струму половинної амплітуди при цьому проте проводять по наперед встановлених характеристиках. Далі проводять обчислення стрибка температури між обмоткою і навколишнім охолоджувальним середовищем на основі так званого стану номінального режиму роботи трансформатора. При інших робочих станах трансформатора, ніж стан номінального режиму, визначення температури самої нагрітої точки, що не викликає сумнівів, не є можливим, оскільки, по-перше, лежача в основі стану номінального режиму - і тим самим обчислення температури самої нагрітої точки - фізична обчислювальна модель не є повністю застосовною до інших робочих станів трансформатора. Далі не опитують актуальні параметри стану системи охолодження, наприклад, як багато насосів і вентиляторів знаходяться зараз в експлуатації, і тому не враховують миттєву потужність охолодження при визначенні дійсної в даний час температури обмотки. 5 Задачею даного винаходу є уникнути вище названих недоліків і надати у розпорядження технічній установці під час експлуатації у будь-який час оптимальну потужність охолодження. Згідно з винаходом задача вирішується за рахунок ознак пункту 1 формули винаходу. При цьому передбачено, що засновані на правилах прикладні програми користувача, і/або нейрона мережа служить за допомогою профілю управління для управління охолоджувального елемента і оптимізована відносно заданого робочого стану електричної компоненти. Профіль управління задається оператором і є оптимізованим відносно робочого стану електричної компоненти, що задається. Так, наприклад, профіль управління можна проектувати у такому вигляді, що виникає можливо мале шумове навантаження і тим самим можна майже відмовитися від використовування вентиляторів при відхиленні між заданою і дійсною температурою. Профіль управління може також бути орієнтованим на довгий час експлуатації електричної компоненти, за рахунок того, що не повинна перевищуватися певна температура всередині електричної компоненти. В переважній формі виконання способу передбачено, що обчислення розподілу температури всередині електричної компоненти відбувається на основі зміряної температури і/або в'язкості і/або витрати охолоджувального середовища і/або встановлених в основу при розробці електричної компоненти робочих параметрів. За допомогою відповідного винаходу способу забезпечено, що управління охолоджувальними, елементами оптимізовано на кожний окремий трансформатор і спеціально узгоджено з урахуванням охолоджувальних елементів, що є у розпорядженні, потужності охолодження, що є у розпорядженні, актуального робочого стану, а також на відповідну тривалість служби трансформатора. Вибраний користувачем профіль управління служить як основа управління для системи охолодження і тим самим для оптимальної роботи трансформатора з урахуванням вибраного профілю управління, як, наприклад, управління трансформатора, беручи до уваги максимальну тривалість служби трансформатора. Крім того, дані і конструкторські параметри враховують при плануванні і розробці трансформатора при складанні відповідних профілів управління, а також при обчисленні температури самої нагрітої точки. Далі в специфічні профілі управління трансформаторів можна вводити встановлені вже на випробувальному стенді трансформаторів відхилення між обчисленнямі реальною роботою. Так одержуються також діагностичні можливості про стан системи охолодження у минулому, теперішньому часі і - на основі моделей навантажень - також майбутньому робочому стані трансформатора. За рахунок підготовки цих параметрів стану системи охолодження в банку даних може бути побудована також історія параметрів стану. Крім того, на основі дійсного робочого стану можна оптимально обчислювати і призначати інтервали технічного обслуговування. Відмінність відносно систем моніторингу, що вже ε на ринку, лежить 95466 6 перш за все в тому, що оптимізація системи охолодження сфокусована на кожний специфічний трансформатор. Істотною основою управляючого програмного забезпечення є програма SIMATIC. Переважним чином для обчислення розподілу температури вимірюють температуру навколишнього середовища і струм, що тече через електричну компоненту, і вводять в обчислення розподілу температури, причому при перевищенні заданих порогових значень на основі вибраного профілю управління регулюють охолоджувальний елемент з відповідно високою потужністю охолодження. Згідно з винаходом охолоджувальний елемент за допомогою вибраного профілю управління регулюють таким чином, що забезпечений розподіл температури всередині електричної компоненти, що залишається постійним. Альтернативно охолоджувальний елемент за допомогою вибраного профілю управління регулюють таким чином, що наперед заданий максимальний розподіл температури всередині електричної компоненти не перевищується. В переважній формі виконання відповідного винаходу способу щонайменше два охолоджувальні елементи є регульованими по окремості і залежно від частоти обертання. Далі електричною компонентою є трансформатор, а охолоджувальним елементом - вентилятор з вибираною частотою обертання. Винахід відрізняється також тим, що зміряна на сенсорному датчику температура і/або в'язкість, обчислений розподіл температури і регульовані величини для охолоджувального елемента передають на пункт управління, причому пункт управління незалежно від обчисленого розподілу температури і виведених з нього регульованих величин для охолоджувального елемента при необхідності самостійно регулює охолоджувальний елемент. Переважним чином передбачено, що профіль управління може бути у будь-який час змінений і на основі зміненого профілю управління може бути обчислений оптимальний робочий стан електричної компоненти. Так, наприклад, оператор може безпосередньо на електричній компоненті змінити профіль управління і тим самим бажаний робочий стан електричної компоненти. Із зміною профілю управління відповідний винаходу спосіб визначає оптимальну потужність охолодження для досягнення заданої температури на основі дійсної температури. Задача вирішується також за рахунок ознак пункту 12 формули винаходу. Згідно з винаходом передбачено, що є блок оцінки для обчислення розподілу температури всередині електричної компоненти, причому блок оцінки є таким, що сполучається з сенсорним датчиком для вимірювання температури і/або в'язкості охолоджувального середовища, що знаходиться в системі охолодження, і блок оцінки на основі обчисленого розподілу температури регулює електричну компоненту. Подальші переважні виконання вище названого винаходу розкриті в залежних пунктах формули винаходу. Даний винахід пояснюється більш дета 7 льно за допомогою подальших фігур. При цьому показують: Фіг. 1 діаграму послідовності операцій відповідного винаходу способу; Фіг. 2 еквівалентну схему відповідного винаходу пристрою. Фігура Фіг. 1 показує діаграму послідовності операцій відповідного винаходу способу. На основі зміряної на сенсорному датчику температури за допомогою визначеної в Міжнародному стандарті Міжнародної електротехнічної комісії МЕК 60354 температурної величини визначають актуальну температуру найбільш нагрітої точки обмотки (НТТ). Крім того, за допомогою сенсорного датчика температури 4 вимірюють температуру навколишнього середовища, вимірюють стан масла (сенсорний датчик для вмісту газу в маслі 5.1; сенсорний датчик вмісту вологи в маслі 5.2) і рівень масла всередині бака за допомогою поплавця 6. Визначена таким чином температура найбільш нагрітої точки обмотки (НТТ) служить для застосованого в даний час до специфічного трансформатора 2 профілю управління для визначення дійсної температури технічної установки 1. Для цього для даного робочого стану, даної тривалості служби трансформатора 2 і заданих користувачем оптимальних робочих станів вибирають оптимальний профіль управління. Якщо оптимальний профіль управління в даний час не повинен бути основою для необхідного управління процесом, його прочитують з банку даних. На основі оптимального профілю управління порівнюють актуальну температуру найбільш нагрітої точки обмотки (НТТ) з оптимальною температурою, обчисленою на основі профілю управління. Для випадку, коли температура найбільш нагрітої точки обмотки (НТТ) відповідає заданій температурі на основі профілю управління, система за допомогою управління 7 контролює розвиток температури самої нагрітої точки і не включає ніяких вентиляторів 8.1,8.2,8.3 і/або насосів 9.1,9.2,9.3,9.4 контуру охолодження в системі охолодження 10. Якщо є відхилення температури найбільш нагрітої точки обмотки (НТТ) відносно заданої температури, оцінка різниці заданої температури відносно актуальної температури найбільш нагрітої точки обмотки (НТТ) служить для управління підключених вентиляторів 8.1,8.2,8.3 і/або насосів 9.1,9.2,9.3,9.4 контуру охолодження. Вище згадану 95466 8 різницю температур використовують як основу для того, що для потужності охолодження системою охолодження 10 додатково повинна бути створена потужність, щоб погоджувати температуру найбільш нагрітої точки обмотки (НТТ) із заданою температурою. На основі профілю управління і кількості і продуктивності вентиляторів 8.1,8.2,8.3 і/або насосів 9.1,9.2,9.3,9.4 управління 7 управляє вентилятором або вентиляторами 8.1,8.2,8.3 і/або насосами 9.1,9.2,9.3,9.4 з відповідною частотою обертання або, відповідно, з відповідною потужністю. Форсоване вживання насосів в системі охолодження 10 приводить до посиленого перекачування охолоджувального середовища в системі охолодження 10 і тим самим до відведення тепла до навколишнього середовища. Ця форма охолодження має дуже малий рівень шуму. Використовування вентиляторів 8.1,8.2,8.3 приводить до поліпшеного теплообміну охолоджувального середовища через теплообмінний блок з навколишнім повітрям і у протилежність до насосів контуру охолодження 9.1,9.2,9.3,9.4 є більш інтенсивним відносно рівня шуму. Фігура Фіг. 2 показує схему відповідного винаходу пристрою. На трансформаторі 2 знаходяться самі різні сенсорні датчики 3,4, 5.1,5.2,6, які дають висновок про температуру найбільш нагрітої точки обмотки (НТТ), температуру навколишнього середовища, розчинених в трансформаторі газах, вмісті вологи в маслі, а також про рівень масла. Ці сенсорні датчики 3,4, 5.1,5.2,6 передають зміряні ними дані на центральний блок управління 7. Цей центральний блок обчислює на основі наявних даних вимірювань актуальний стан трансформатора 2. Цей визначений таким чином актуальний стан трансформатора 2 порівнюють з оптимальним для даного стану трансформатора профілем управління. Якщо зміряні значення відхиляються від оптимальних значень згідно з профілем управління, то вентиляторами 8.1,8.2,8.3 і/або насосами 9.1,9.2,9.3,9.4 системи охолодження 10 управляють згідно з лежачим в основі профілем управління. Профіль управління забезпечує те, що вентилятори 8.1,8.2,8.3 і/або насоси 9.1,9.2,9.3,9.4 відносно їх кількості і потужності оптимально узгоджені з необхідною потужністю охолодження для прирівнювання дійсної температури до заданої температури. 9 95466 10 11 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 95466 Підписне 12 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601