CN100449212C - 冬季供暖水循环泵节能控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电子和控制技术领域，具体涉及冬季供暖水循环泵节能控制方法。具体步骤为预设转折频率、转折延时、不同温度段脉冲频率上、下限值，节能控制柜根据出水管和回水管两者温差通过PID算法调节水泵运转频率，当水泵运转频率低于转折频率转折延时后，将水泵运转频率调节到该温度段的脉冲上限频率，并保持一个上限延时时间；将水泵运转频率控制到转折频率以上，再进行PID调节；若经过调节后的水泵运转频率低于转折频率，则返回步骤开始处重新操作；若水泵运转频率高于转折频率，则进入PID调节调节。本发明采用脉冲工作方式，可防止水泵电机长时间工作在频率下限，造成管道末端长时间温度低而达不到用户热量需求甚至管道结冰冻裂。对PWM技术的应用，使得供暖温度能够结合室外大气温度进行实时调控。

Description

冬季供暖水循环泵节能控制方法
技术领域
本发明属于电子和控制技术领域，具体涉及一种冬季供暖水循环泵节能控制方法。
背景技术
目前，无论是热电厂余热供暖还是锅炉供暖，其热水循环泵通常是工频运转，或是多个工频泵并联运转。而泵的功率设计通常是按照历史最冷天气情况设计的，其运行结果往往使得供热过量，用户端温度过高，造成了不必要的浪费。即使目前有的锅炉供暖采用了变频控制技术，也只是控制总管的出水温度，进行单温度的人工调节或是PID调节，这些方法都不能结合室外的实际温度进行合理调控，必然造成能源浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冬季供暖水循环泵节能控制方法。
本发明提出的冬季供暖水循环泵节能控制方法，采用控制装置进行循环泵节能控制，该控制装置由节能控制柜1、水泵组3、第一传感器6、第二传感器7、温度变送器8、热交换器9、出水管、回水管组成，其中，节能控制柜1通过第一传感器6连接二次网出水管4，通过第二传感器7连接二次网回水管5，节能控制柜1连接水泵组，节能控制柜1连接温度变送器8，水泵组通过热交换器9连接一次网出水管11和一次网回水管10；其具体步骤如下：
(1)节能控制柜1采用PWM脉冲宽度调制方法，预设转折频率、转折延时、不同温度段的脉冲频率上、下限值，第一和第二温度传感器6、7将测得的二次网出水管和二次网回水管的温度传输到节能控制柜1，节能控制柜1根据二次网出水管与二次网回水管的温度差通过PID算法调节水泵的运转频率，当水泵运转频率低于转折频率转折延时后，节能控制柜根据温度变送器8测得的室外大气温度，将水泵运转频率调节到该温度段的脉冲上限频率，并保持一个上限延时时间；
(2)将水泵运转频率重新调节到转折频率以上，再进行PID调节；若经过调节后的水泵运转频率仍低于转折频率，则返回步骤(1)；若水泵运转频率高于转折频率，则进入PID调节阶段，使频率在转折频率与脉冲频率上限值之间调节。
本发明中，采取模糊控制方法，将室外大气温度分为3段，在控制参数里的温度上限以上为高温段，温度下限以下为低温段，在温度上限和下限之间为中温段。不同的温度段要赋给相应的脉冲频率上、下限，如图4所示。这样做的目的是获得更大的节能空间。
本发明的有益效果：
1.本发明采用了脉冲工作方式，可防止水泵电机长时间工作在频率下限，造成管道末端长时间温度低而达不到用户热量需求甚至管道结冰冻裂。
2.本发明对PWM(脉冲宽度调制)技术的应用，使得供暖温度能够结合室外大气温度进行实时调控。
3.本发明可根据室外温度所处温度段来改变脉冲上、下限频率，进行模糊调节、智能控制，使得节能空间更大。
附图说明
图1为本发明的结构图示。
图2为实施例1的PID结合PWM控制方式图，图中横轴为时间轴，纵轴为电机输出频率轴，图中1表示脉冲上限频率，2表示转折频率，3表示PID调节过程，tZ为转折延时，tP为脉冲上限延时。
图3为实施例1的室外温度和脉冲上限延时时间的关系曲线。横轴为室外温度轴，纵轴为脉冲上限延时时间轴。
图4为室外温度段与对应的脉冲上下限关系曲线图。横轴为室外温度轴，纵轴为对应各温度段的脉冲上限频率轴。图中TL、TM、TH分别表示低温段、中温段和高温段。1、2分别表示低温段脉冲上、下限，3、4分别表示中温段脉冲上、下限，5、6分别表示高温段脉冲上、下限，各段的温度下限为该段频率最低输出值。
图中标号：1为节能控制柜，2为由变频器输出的电源控制线，3为水泵组，4为通往用户端的二次网出水管，5为二次网回水管，6、7分别为测量出水、回水温度的第一、第二传感器，8为测量室外温度的温度变送器，9为热交换器，10为一次网热水回水管，11分别为一次网热水出水管。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例1：将本发明应用于住宅小区热泵站二次网供水循环泵的节能控制中，控制结构框图如图1所示。将室外温度分为三个温度段，-5℃以上为高温段，-20℃以下为低温段，在两温度之间为中温段。各温度段的脉冲频率上、下限需要分别设定，低温段脉冲上、下限分别设定为50Hz和30Hz；中温段脉冲上、下限分别设定为45Hz和28Hz；高温段脉冲上、下限分别设定为40Hz和25Hz，如图4所示。本例中采用PWM脉冲宽度调制方法，还要预设转折频率(35Hz)、转折延时(2分钟)。(1)两个温度传感器(如图1中6、7)将测得的出水管和回水管的温度传输到节能控制柜1，节能控制柜1根据出水管与回水管的温度差通过PID算法调节水泵的运转频率，当水泵运转频率低于转折频率转折延时后，节能控制柜根据温度变送器8测得的室外大气温度，将水泵运转频率调节到该温度段的脉冲上限频率，并保持一个上限延时时间，其时间可由图3根据此时的室外温度计算得到；(2)然后，将水泵运转频率重新调节到转折频率以上，再进行PID调节；若经过调节后的水泵运转频率仍低于转折频率，则重复前面步骤(1)；若水泵运转频率高于转折频率，则进入PID调节阶段，在转折频率和脉冲上限之间调节。该项节能控制方法节能效果良好，安全可靠，在保障供暖效果的前提下节电率可达40％以上。
实施例2：将本发明应用于大型工业、企业或事业单位的冬季锅炉供暖热水循环的节能控制。本例中将室外温度分为三个温度段，-6℃以上为高温段，-22℃以下为低温段，在两温度之间为中温段。各温度段的脉冲频率上、下限需要分别设定，低温段脉冲上、下限分别设定为50Hz和32Hz；中温段脉冲上、下限分别设定为48Hz和28Hz；高温段脉冲上、下限分别设定为42Hz和25Hz，如图4所示。本例中采用PWM脉冲宽度调制方法，还要预设转折频率(32Hz)、转折延时(2分钟)。(1)两个温度传感器(如图1中6、7)将测得的出水管和回水管的温度传输到节能控制柜1，节能控制柜1根据出水管与回水管的温度差通过PID算法调节水泵的运转频率，当水泵运转频率低于转折频率转折延时后，节能控制柜根据温度变送器8测得的室外大气温度，将水泵运转频率调节到该温度段的脉冲上限频率，并保持一个上限延时时间，其时间可由图3根据此时的室外温度计算得到；(2)然后，将水泵运转频率重新调节到转折频率以上，再进行PID调节；若经过调节后的水泵运转频率仍低于转折频率，则重复前面步骤(1)；若水泵运转频率高于转折频率，则进入PID调节阶段，在转折频率和脉冲上限之间调节。该项节能控制方法在保障供暖效果的前提下节电率可达45％以上。
实施例3：将本发明应用于智能大厦中带有冷热循环的中央空调热水循环的节能控制中。本例中将室外温度分为三个温度段，-5℃以上为高温段，-20℃以下为低温段，在两温度之间为中温段。各温度段的脉冲频率上、下限需要分别设定，低温段脉冲上、下限分别设定为50Hz和35Hz；中温段脉冲上、下限分别设定为45Hz和30Hz；高温段脉冲上、下限分别设定为40Hz和25Hz，如图4所示。本例中采用PWM脉冲宽度调制方法，还要预设转折频率(30Hz)、转折延时(2分钟)。(1)两个温度传感器(如图1中6、7)将测得的出水管和回水管的温度传输到节能控制柜1，节能控制柜1根据出水管与回水管的温度差通过PID算法调节水泵的运转频率，当水泵运转频率低于转折频率转折延时后，节能控制柜根据温度变送器8测得的室外大气温度，将水泵运转频率调节到该温度段的脉冲上限频率，并保持一个上限延时时间，其时间可由图3根据此时的室外温度计算得到；(2)然后，将水泵运转频率重新调节到转折频率以上，再进行PID调节；若经过调节后的水泵运转频率仍低于转折频率，则重复前面步骤(1)；若水泵运转频率高于转折频率，则进入PID调节阶段，在转折频率和脉冲上限之间调节。该项节能控制方法在保障供暖效果的前提下节电率可达42％以上。

Claims (2)

1、一种冬季供暖水循环泵节能控制方法，其特征在于采用控制装置进行循环泵节能控制，该控制装置由节能控制柜(1)、水泵组(3)、第一温度传感器(6)、第二温度传感器(7)、温度变送器(8)、热交换器(9)、二次网出水管(4)、二次网回水管(5)、一次网出水管(11)和一次网回水管(10)组成，其中，节能控制柜(1)通过第一温度传感器(6)连接二次网出水管(4)，通过第二温度传感器(7)连接二次网回水管(5)，节能控制柜(1)连接水泵组，节能控制柜(1)连接温度变送器(8)，水泵组通过热交换器(9)连接一次网出水管(11)和次网回水管(10)；具体步骤如下：
(1)节能控制柜(1)采用PWM脉冲宽度调制方法，预设转折频率、转折延时、不同温度段的脉冲频率上、下限值，第一和第二温度传感器(6、7)将测得的二次网出水管和二次网回水管的温度传输到节能控制柜(1)，节能控制柜(1)根据二次网出水管与二次网回水管的温度差通过PID算法调节水泵的运转频率，当水泵运转频率低于转折频率并经过转折延时后，节能控制柜(1)根据温度变送器(8)测得的室外大气温度，将水泵运转频率调节到该温度段的脉冲上限频率，并保持一个上限延时时间；
(2)将水泵运转频率重新调节到转折频率以上，再进行PID调节；若经过调节后的水泵运转频率仍低于转折频率，则返回步骤(1)；若水泵运转频率高于转折频率，则进入PID调节阶段，使水泵运转频率在转折频率与脉冲频率上限值之间调节。
2、根据权利要求1所述的冬季供暖水循环泵节能控制方法，其特征在于采取模糊控制方法，将室外大气温度分为3段，在控制参数里的温度上限以上为高温段，温度下限以下为低温段，在温度上限和下限之间为中温段。
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