一种水热源集中供热换热站自动控制系统的制作方法

1.本发明属于清洁能源利用技术领域，具体是一种水热源集中供热换热站自动控制系统。


背景技术：

2.目前，集中供热系统是将集中热源所产生的蒸汽或热水送入到一次管网，然后经过换热站的换热器把一次管网的蒸汽或热水的热量传给二次管网，最后通过二次管网把热量送到热用户，热用户再通过室内采暖设施把热量散到室内，保证冬季室内维持一定的温度，以满足人们的生活、生产需求。
3.目前现有集中供热系统，一般情况下只能根据用户反馈供热信息以后人工对系统输出进行调整或者采集用户侧温度后人工调整换热站能源输出，反馈时间长，不能实时监控、自动调整换热站输出，因此集中供热换热站缺少有效的自动控制系统满足热用户的需求。


技术实现要素：

4.本发明的目的是针对以上问题，本发明提供了一种水热源集中供热换热站自动控制系统，已解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水热源集中供热换热站自动控制系统，包括第一种换热站系统与第二种换热站系统，所述第一种换热站系统与第二种换热站系统均包括有压力表、温度计、计量表、第一换热水泵、换热器、第二换热水泵、管路控制装置、第一管道，所述第一种换热站系统还包括有控制阀门，所述第一种换热站系统中第一管道的左端从左往右依次设置有压力表、温度计与计量表，所述计量表右侧的管路纵向分布且该纵向管路右侧的上下端分别固定连通控制阀门，两个所述控制阀门的右端管路一分为二均对接在换热器左侧的上端，四个所述换热器右侧上端的管路纵向合并且上下分别设置连接有四组与三组的第二换热水泵，四组第二换热水泵与三组第二换热水泵的右侧均合并为纵向管路，上下两个纵向管路的右侧分别设置有两个与一个第一管道，上下端所述第一管道的左端固定连通有管路控制装置，所述第二管道的左端从左往右依次设置有压力表与温度计，所述温度计右端的管路纵向分布且其一分为四连接有第一换热水泵，四个所述第一换热水泵的右侧管路合并为单一纵向管路且单一纵向管路上下两端均固定连接在四个换热器左侧的下端，四个所述换热器右侧的下端与右端的第二管道管道连接；
6.所述第二种换热站系统中第一管道的左端从左往右依次设置有压力表、温度计与计量表，所述计量表右侧的管路纵向分布且其右端一分为六均与第一换热水泵连接，六个所述第一换热水泵的右端分别与换热器左侧的上端连通，六个所述换热器右侧的上端分别与六个第二换热水泵固定连接，三个所述第二换热水泵右侧管道并为一组且其与右端的第一管道连通，所述第二管道的左端从左往右依次设置有压力表、温度计，所述温度计右端的第二管道一分为六且分别与留个换热器左侧的下端相连通，六个所述换热器右侧的下端以
每三个为一组合并为纵向单管，每个所述纵向单管的右侧均与第二管道相连通，所述管路控制装置与两个右端第二管道连通；
7.本技术通过设置有一种水热源集中供热换热站自动控制系统，实现换热站对多个不同需求用户侧的自动分配、自动调节，替代过去系统操作人员24小时在线监控，手动调控，实现生产运营全过程的自动化、标准化、精益化管理，提高工作效率、节省人力的同时，也降低由于人员流动、操作误差带来的风险；
8.通过一种水热源集中供热换热站自动调节系统实现从换热站到多个用户侧的实时运营数据与信息监控，准确、处理安全事故；
9.远程能耗监控，根据实际情况，自动调节各换热站能量输出，实现换热站能源输出的科学管理，节能增效。
10.作为本发明的一种优选技术方案，所述第一种换热站系统中左侧所述第一管道与第二管道分别接能源站回水管与能源站供水管，右端所述第一管道端口从上到下依次接入商业区回水管、高区回水管与低区回水管，右端所述第二管道从上到下依次接入商业区供水管、高区供水管与低区供水管。
11.作为本发明的一种优选技术方案，所述第二种换热站系统中左侧所述第一管道与第二管道分别接入能源站供水管与能源站回水管，右端所述第一管道端口从上到下依次接入低区供水管与高区供水管，右端所述第二管道端口从上到下依次接入低区回水管与高区回水管。
12.作为本发明的一种优选技术方案，所述管路控制装置是由除污装置、成套定压补水装置及配电控制柜三部分组成，所述成套定压补水装置外接有自来水管。
13.作为本发明的一种优选技术方案，所述第一种换热站系统与第二种换热站系统中右端第一管道与第二管道区域均设置有压力表与温度计。
14.作为本发明的一种优选技术方案，所述第一种换热站系统中上下端两组换热器及其管道构成了高区水泵运行装置与低区水泵运行装置；所述第二种换热站系统中上下端三组换热器及其管道构成了低区水泵运行装置与高区水泵运行装置。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
16.1、本发明通过设置有第一种换热站系统与第二种换热站系统，并且通过压力表、温度计与换热器实现对整体供水热量的精准控制与有效回收，对所辖的区域换热站的统一生产指挥和调度；集中进行供热故障、事故的实时监控和应急抢修调度；集中进行运行数据统一的存储、管理、分析和维护；实现换热站能源的优化利用大幅度降低运行费用，增强系统稳定性，提高10％的换热性能。
附图说明
17.图1为本发明第一种换热站系统示意图；
18.图2为本发明第二种换热站系统示意图。
19.图中：1、压力表；2、温度计；3、计量表；4、第一换热水泵；5、控制阀门；6、换热器；7、第二换热水泵；8、管路控制装置；9、第一管道；10、第二管道。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.如图1至图2所示，本发明提供一种水热源集中供热换热站自动控制系统，包括第一种换热站系统与第二种换热站系统，第一种换热站系统与第二种换热站系统均包括有压力表1、温度计2、计量表3、第一换热水泵4、换热器6、第二换热水泵7、管路控制装置8、第一管道9，第一种换热站系统还包括有控制阀门5，第一种换热站系统中第一管道9的左端从左往右依次设置有压力表1、温度计2与计量表3，计量表3右侧的管路纵向分布且该纵向管路右侧的上下端分别固定连通控制阀门5，两个控制阀门5的右端管路一分为二均对接在换热器6左侧的上端，四个换热器6右侧上端的管路纵向合并且上下分别设置连接有四组与三组的第二换热水泵7，四组第二换热水泵7与三组第二换热水泵7的右侧均合并为纵向管路，上下两个纵向管路的右侧分别设置有两个与一个第一管道9，上下端第一管道9的左端固定连通有管路控制装置8，第二管道10的左端从左往右依次设置有压力表1与温度计2，温度计2右端的管路纵向分布且其一分为四连接有第一换热水泵4，四个第一换热水泵4的右侧管路合并为单一纵向管路且单一纵向管路上下两端均固定连接在四个换热器6左侧的下端，四个换热器6右侧的下端与右端的第二管道10管道连接；
22.第二种换热站系统中第一管道9的左端从左往右依次设置有压力表1、温度计2与计量表3，计量表3右侧的管路纵向分布且其右端一分为六均与第一换热水泵4连接，六个第一换热水泵4的右端分别与换热器6左侧的上端连通，六个换热器6右侧的上端分别与六个第二换热水泵7固定连接，三个第二换热水泵7右侧管道并为一组且其与右端的第一管道9连通，第二管道10的左端从左往右依次设置有压力表1、温度计2，温度计2右端的第二管道10一分为六且分别与留个换热器6左侧的下端相连通，六个换热器6右侧的下端以每三个为一组合并为纵向单管，每个纵向单管的右侧均与第二管道10相连通，管路控制装置8与两个右端第二管道10连通；
23.本技术通过设置有一种水热源集中供热换热站自动控制系统，实现换热站对多个不同需求用户侧的自动分配、自动调节，替代过去系统操作人员24小时在线监控，手动调控，实现生产运营全过程的自动化、标准化、精益化管理，提高工作效率、节省人力的同时，也降低由于人员流动、操作误差带来的风险；
24.通过一种水热源集中供热换热站自动调节系统实现从换热站到多个用户侧的实时运营数据与信息监控，准确、处理安全事故；
25.远程能耗监控，根据实际情况，自动调节各换热站能量输出，实现换热站能源输出的科学管理，节能增效。
26.其中，第一种换热站系统中左侧第一管道9与第二管道10分别接能源站回水管与能源站供水管，右端第一管道9端口从上到下依次接入商业区回水管、高区回水管与低区回水管，右端第二管道10从上到下依次接入商业区供水管、高区供水管与低区供水管。
27.其中，第二种换热站系统中左侧第一管道9与第二管道10分别接入能源站供水管与能源站回水管，右端第一管道9端口从上到下依次接入低区供水管与高区供水管，右端第
二管道10端口从上到下依次接入低区回水管与高区回水管。
28.其中，管路控制装置8是由除污装置、成套定压补水装置及配电控制柜三部分组成，成套定压补水装置外接有自来水管。
29.其中，第一种换热站系统与第二种换热站系统中右端第一管道9与第二管道10区域均设置有压力表1与温度计2。
30.其中，第一种换热站系统中上下端两组换热器6及其管道构成了高区水泵运行装置与低区水泵运行装置；第二种换热站系统中上下端三组换热器6及其管道构成了低区水泵运行装置与高区水泵运行装置；
31.设置换热站的主要作用：一次管网温度较高，直接到用热单位会造成浪费；用较高温度的水，通过换热站的设备，把冷水变成适合供暖温度使用的热水，输送到用热单位，能节约能源，降耗节电；通过换热侧循环泵加压送至用户末端，实现更好的供暖效果；保证系统整体的安全性，系统间具有独立性，方便维护检修。
32.针对该水热源集中供热换热站自动控制系统下面将对其总原则、控制逻辑与模拟量调节三个方面说明：
33.第一种换热站系统与第二种换热站系统控制与调节的总原则：
34.a、并列运行的多台水泵，同步调节频率，使频率都稳定在同一数值；
35.b、非专用变频电机，变频器应设置最低运行频率，自控系统上位软件界面也应有最低频率限制；
36.c、水泵应有“自动”和“手动”两种运行方式，在自控系统上位机切换运行方式时，水泵运行频率不能发生突变；
37.d、重要设备的就地控制柜应该有“远方/就地”旋钮，并在自控系统上位机显示旋钮位置，处于“就地”位置时，自控系统上位机不能下发控制指令；
38.e、有备用泵的换热站，运行泵跳泵后，备用泵能自动启动，无需人为干预；
39.f、换热站内二次循环泵根据二网压差设定值调节，换热站内一次循环泵根据二次侧温度设定值调节，优先调节水泵频率，使频率在30-50hz之间变化；当频率不满足要求时再投切水泵，投入水泵启动频率与应正在运行的水泵频率一致，二网压差设定值与管网流量有一一对应关系，不宜经常改动。
40.二、换热站设备控制逻辑
41.根据供热情况的不同，换热站有不同的排布方式，控制系统也有不同的控制逻辑，本专利根据一次侧循环泵与二次侧循环泵是否有对应关系，列举两种不同换热站系统即第一种换热站系统与第二种换热站系统，对控制系统控制逻辑进行描述：
42.第一种第一种换热站系统设备控制逻辑
43.第一种第一种换热站系统循环泵出口有母管，一次侧循环泵调节二次侧供水温度，二次侧循环泵通过供回水压差调节二次侧流量，压差设定值不宜频繁变化；对于分高低区的换热站，每个区域的板换前安装有电动调节阀，调节过程中应始终保持一个电动调节阀处于全开状态，并由一次侧循环泵调节二次侧供水温度，另一个非全开的电动调节阀调节对应板换的二次侧供水温度。
44.1、二网循环泵
45.启允许：
46.a.水泵处于“远方”状态；
47.b.水泵无故障；
48.逻辑表达式：a&b
49.停允许：
50.无条件
51.自动启：
52.c.已运行二网循环泵达到50hz,且实际压差值低于设定值，且持续1分钟，且在未运行水泵中累计运行时间最短；
53.逻辑表达式：a&b&c
54.自动停：
55.d.已运行二网循环泵达到30hz,且实际压差值高于设定值，且持续10分钟，且在运行水泵中累计运行时间最长；
56.2、一次侧循环泵
57.启允许：
58.a.水泵处于“远方”状态；
59.b.水泵无故障；
60.逻辑表达式：a&b
61.停允许：
62.无条件
63.自动启：
64.c.已运行一次侧循环泵达到50hz,且实际二网温度值低于设定值，且本设备累计运行时间最少；
65.逻辑表达式：a&b&c
66.自动停：
67.d.已运行一次循环泵达到30hz,且实际二网温度值高于设定值，且本设备运行时间最长。
68.第二种第二种换热站系统设备启停逻辑
69.第二种第二种换热站系统的一次侧循环泵与二次侧循环泵有对应关系，一次侧循环泵根据二次侧循环泵的投入情况及负荷需求情况投入和调节；二次侧循环泵通过供回水压差调节末端流量，压差设定值不宜频繁变化；
70.1、二网循环泵
71.启允许：
72.a.水泵处于“远方”状态；
73.b.水泵无故障；
74.逻辑表达式：a&b
75.停允许：
76.无条件
77.自动启：
78.c.已运行二网循环泵达到50hz,且实际压差值低于设定值，且在未运行水泵中累
计运行时间最短；
79.d.已运行的一网循环泵频率达到50hz，且二次侧供水温度低于设定值，且在未运行水泵中累计运行时间最短；(相当于增加板换)
80.逻辑表达式：a&b&(c|d)
81.自动停：
82.e.已运行一网循环泵达到30hz,已运行二网循环泵达到30hz，且二次侧温度高于设定值，且在运行水泵中累计运行时间最长；
83.f.对应的一次泵已停止；
84.逻辑表达式：e|f
85.2、一次侧循环泵
86.启允许：
87.a.水泵处于“远方”状态；
88.b.水泵无故障；
89.逻辑表达式：a&b
90.停允许：
91.无条件
92.自动启：
93.c.对应的二次泵已启动；
94.逻辑表达式：a&b&c
95.自动停：
96.d.对应的二次泵已停止；
97.逻辑表达式：d。
98.三、模拟量调节
99.1、第一种第一种换热站系统二次侧水泵
100.换热站二次侧供回水压差设定值为p1，通过改变水泵频率使二次侧压差达到p1。
101.2、第一种第一种换热站系统一次侧水泵
102.对于分高低区的换热站，应先判断换热效果最不利机组，该机组对应的调节阀始终处于全开状态，一次侧水泵以最不利机组的二次侧供水温度为调节目标；
103.判断换热效果最不利机组的方法：设高区机组二次侧供水温度目标值为t1，实测值为t2，实测值与设定值的偏差t3＝t2-t1；设低区机组二次侧供水温度目标值为t4，实测值为t5,实测值与设定值的偏差t6＝t5-t4；启动高区和低区机组二次侧循环泵，使二次侧差压实测值达到设置值；将高区和低区机组一次侧调节阀开到100％，启动一次侧循环泵频率维持30hz持续10分钟，如果t3》t6则低区机组为换热效果最不利机组，如果t6》t3则高区机组为换热效果最不利机组。
104.3、第一种第一种换热站系统调节阀
105.对于分高低区的换热站，换热效果最不利机组的二次侧供水温度由一次泵变频调节，其余机组的二次侧供水温度由调节阀开度调节。
106.4、第二种第二种换热站系统二次侧水泵
107.换热站二次侧供回水压差设定值为p1，通过改变水泵频率使二次侧压差达到p1。
108.5、第二种第二种换热站系统一次侧水泵
109.设二次侧供水温度目标值为t1,通过改变一次侧水泵频率，使二次侧供水温度达到t1。
110.第一种换热站系统工作描述：左端第二管道10内部注入能源站高品位热能水体，随后经过四个第一换热水泵4的引导输送，随后进入到换热器6的内部，经过换热处理后从第二管道10的右端排走；与此同时右端第二管道10内部注入低品位热能水体，并且根据情况还能够依靠管路控制装置8定量补充，随后在第二换热水泵7的帮助下水体进入到换热器6内部换热处理，此时第二管道10中高品位水体与第一管道9中低品位水体在换热器6中结合换热，随后低品位水体从第一管道9的左端排走；
111.第二种换热站系统工作描述：左端第一管道9内部注入能源站高品位热能水体，随后经过第一换热水泵4的引导排送进入到换热器6中换热工作，随后在经过第二换热水泵7的辅助引导从第一管道9的右端排走；与此同时右端第二管道10内部注入低品位热能水体，并且根据情况还能够依靠管路控制装置8定量补充，随后该水体进入到换热器6内部换热工作，此时此时第一管道9中高品位水体与第二管道10中低品位水体在换热器6中结合换热，随后低品位水体从第二管道10的左端排走。
112.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
113.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种水热源集中供热换热站自动控制系统，包括第一种换热站系统与第二种换热站系统，所述第一种换热站系统与第二种换热站系统均包括有压力表(1)、温度计(2)、计量表(3)、第一换热水泵(4)、换热器(6)、第二换热水泵(7)、管路控制装置(8)、第一管道(9)，所述第一种换热站系统还包括有控制阀门(5)，其特征在于：所述第一种换热站系统中第一管道(9)的左端从左往右依次设置有压力表(1)、温度计(2)与计量表(3)，所述计量表(3)右侧的管路纵向分布且该纵向管路右侧的上下端分别固定连通控制阀门(5)，两个所述控制阀门(5)的右端管路一分为二均对接在换热器(6)左侧的上端，四个所述换热器(6)右侧上端的管路纵向合并且上下分别设置连接有四组与三组的第二换热水泵(7)，四组所述第二换热水泵(7)与三组第二换热水泵(7)的右侧均合并为纵向管路，上下两个所述纵向管路的右侧分别设置有两个与一个第一管道(9)，上下端所述第一管道(9)的左端固定连通有管路控制装置(8)，所述第二管道(10)的左端从左往右依次设置有压力表(1)与温度计(2)，所述温度计(2)右端的管路纵向分布且其一分为四连接有第一换热水泵(4)，四个所述第一换热水泵(4)的右侧管路合并为单一纵向管路且单一纵向管路上下两端均固定连接在四个换热器(6)左侧的下端，四个所述换热器(6)右侧的下端与右端的第二管道(10)管道连接；所述第二种换热站系统中第一管道(9)的左端从左往右依次设置有压力表(1)、温度计(2)与计量表(3)，所述计量表(3)右侧的管路纵向分布且其右端一分为六均与第一换热水泵(4)连接，六个所述第一换热水泵(4)的右端分别与换热器(6)左侧的上端连通，六个所述换热器(6)右侧的上端分别与六个第二换热水泵(7)固定连接，三个所述第二换热水泵(7)右侧管道并为一组且其与右端的第一管道(9)连通，所述第二管道(10)的左端从左往右依次设置有压力表(1)、温度计(2)，所述温度计(2)右端的第二管道(10)一分为六且分别与留个换热器(6)左侧的下端相连通，六个所述换热器(6)右侧的下端以每三个为一组合并为纵向单管，每个所述纵向单管的右侧均与第二管道(10)相连通，所述管路控制装置(8)与两个右端第二管道(10)连通。2.根据权利要求1所述的一种水热源集中供热换热站自动控制系统，其特征在于：所述第一种换热站系统中左侧所述第一管道(9)与第二管道(10)分别接能源站回水管与能源站供水管，右端所述第一管道(9)端口从上到下依次接入商业区回水管、高区回水管与低区回水管，右端所述第二管道(10)从上到下依次接入商业区供水管、高区供水管与低区供水管。3.根据权利要求1所述的一种水热源集中供热换热站自动控制系统，其特征在于：所述第二种换热站系统中左侧所述第一管道(9)与第二管道(10)分别接入能源站供水管与能源站回水管，右端所述第一管道(9)端口从上到下依次接入低区供水管与高区供水管，右端所述第二管道(10)端口从上到下依次接入低区回水管与高区回水管。4.根据权利要求1所述的一种水热源集中供热换热站自动控制系统，其特征在于：所述管路控制装置(8)是由除污装置、成套定压补水装置及配电控制柜三部分组成，所述成套定压补水装置外接有自来水管。5.根据权利要求1所述的一种水热源集中供热换热站自动控制系统，其特征在于：所述第一种换热站系统与第二种换热站系统中右端第一管道(9)与第二管道(10)区域均设置有压力表(1)与温度计(2)。6.根据权利要求1所述的一种水热源集中供热换热站自动控制系统，其特征在于：所述第一种换热站系统中上下端两组换热器(6)及其管道构成了高区水泵运行装置与低区水泵
运行装置；所述第二种换热站系统中上下端三组换热器(6)及其管道构成了低区水泵运行装置与高区水泵运行装置。

技术总结
本发明属于清洁能源利用技术领域，且公开了一种水热源集中供热换热站自动控制系统，包括第一种换热站系统与第二种换热站系统，所述第一种换热站系统与第二种换热站系统均包括有压力表、温度计、计量表、第一换热水泵、换热器、第二换热水泵、管路控制装置、第一管道。本发明通过设置有第一种换热站系统与第二种换热站系统，并且通过压力表、温度计与换热器实现对整体供水热量的精准控制与有效回收，对所辖的区域换热站的统一生产指挥和调度；集中进行供热故障、事故的实时监控和应急抢修调度；集中进行运行数据统一的存储、管理、分析和维护；实现换热站能源的优化利用大幅度降低运行费用，增强系统稳定性，提高10％的换热性能。提高10％的换热性能。提高10％的换热性能。


技术研发人员：舒杨奎 李强 刘辉 肖亚 王发忠 张小林
受保护的技术使用者：中节能（贵州）建筑能源有限公司
技术研发日：2021.11.25
技术公布日：2022/3/8