CN101749782A

CN101749782A - 高效节能热交换器供热系统

Info

Publication number: CN101749782A
Application number: CN 201010111388
Authority: CN
Inventors: 张达; 邵宇; 蔡志广
Original assignee: Individual
Current assignee: DALIAN YINGDA INDUSTRIALS Co Ltd
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2010-02-10
Publication date: 2010-06-23

Abstract

本发明公开了一种高效节能热交换器供热系统，包括区域供暖系统，区域供暖系统设有高效节能热交换器，高效节能热交换器通过蒸汽阀与城市热网连接，还包括PCD控制器，PCD控制器包括PID算法控制单元，采用3组PID控制回路，通过检测系统压力、温度等参数，对蒸汽阀、放水阀、循环水泵等进行控制，可以分别对于换热器启动控制、正常换热温度调节、供热循环水泵变频控制等三路进行PID算法控制，实现节能、换热效率高、供水温度容易控制。

Description

高效节能热交换器供热系统

技术领域

本发明涉及一种热交换器供热系统，尤其涉及一种高效节能热交换器供热系统。

背景技术

在漫长而寒冷的冬季，我国北方地区每年有相当长的采暖期。目前，供热方式多采用区域供暖方式，区域供暖系统通过换热设备与城市热网交换热量，为特定区域供暖。

现有技术中的区域供暖系统，换热设备的蒸汽阀门开度一定，不能自动随二次供水温度的变化而调节，循环泵及补水泵的电机直接接市电一直以工频运行，泵的输出流量始终保持恒定，无法随着供暖负荷的变化而变化。

上述存在以下缺点：

传统的换热器设备换热效率低，热交换能量损失较大，不利于节能运行；

循环泵及补水泵输出流量无法随供暖负荷和管网压力变化而变化，电能损耗严重；

二次供水温度难以控制稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种节能、换热效率高、供水温度容易控制的高效节能热交换器供热系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的高效节能热交换器供热系统，包括区域供暖系统，所述区域供暖系统设有高效节能热交换器，所述高效节能热交换器通过蒸汽阀与城市热网连接，还包括PCD控制器，所述PCD控制器包括PID算法控制单元；

所述高效节能热交换器的热水管路上设有热水压力检测元件和放水阀，所述热水压力检测元件的检测信号输入给所述PCD控制器，所述PCD控制器的开启信号输入给所述蒸汽阀和放水阀；

所述区域供暖系统设有供水温度检测元件，所述供水温度检测元件的检测信号输入给所述PCD控制器，所述PCD控制器的控制信号输入给所述蒸汽阀；

所述区域供暖系统还设有回水温度检测元件、供水压力检测元件和回水压力检测元件，所述区域供暖系统包括循环水泵，所述供水温度检测元件、回水温度检测元件、供水压力检测元件和回水压力检测元件的检测信号输入给所述PCD控制器，所述PCD控制器的控制信号输入给所述循环水泵的电机变频器。

由上述提供的技术方案可以看出，本发明所述的高效节能热交换器供热系统，由于包括PCD控制器，PCD控制器包括PID算法控制单元；

高效节能热交换器的热水管路上设有热水压力检测元件和放水阀，热水压力检测元件的检测信号输入给所述PCD控制器，PCD控制器的开启信号输入给所述蒸汽阀和放水阀，可以实现高效节能热交换器的启动控制；

所述区域供暖系统设有供水温度检测元件，所述供水温度检测元件的检测信号输入给所述PCD控制器，所述PCD控制器的控制信号输入给所述蒸汽阀，可以实现高效节能热交换器的正常换热温度调节；

所述区域供暖系统还设有回水温度检测元件、供水压力检测元件和回水压力检测元件，所述区域供暖系统包括循环水泵，所述供水温度检测元件、回水温度检测元件、供水压力检测元件和回水压力检测元件的检测信号输入给所述PCD控制器，所述PCD控制器的控制信号输入给所述循环水泵的电机变频器，可以实现供热循环水泵的变频控制。

节能、换热效率高、供水温度容易控制。

附图说明

图1为本发明高效节能热交换器供热系统具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明的高效节能热交换器供热系统，其较佳的具体实施方式如图1所示：

包括区域供暖系统，所述区域供暖系统设有高效节能热交换器4，所述高效节能热交换器4通过蒸汽阀1与城市热网连接，还包括PCD控制器16，所述PCD控制器16包括PID算法控制单元；

所述高效节能热交换器4的热水管路上设有热水压力检测元件5和放水阀7，所述热水压力检测元件5的检测信号输入给所述PCD控制器16，所述PCD控制器16的开启信号输入给所述蒸汽阀1和放水阀7；

所述区域供暖系统设有供水温度检测元件11，所述供水温度检测元件11的检测信号输入给所述PCD控制器16，所述PCD控制器16的控制信号输入给所述蒸汽阀1；

所述区域供暖系统还设有回水温度检测元件13、供水压力检测元件10和回水压力检测元件12，所述区域供暖系统包括循环水泵9，所述供水温度检测元件11、回水温度检测元件13、供水压力检测元件10和回水压力检测元件12的检测信号输入给所述PCD控制器16，所述PCD控制器16的控制信号输入给所述循环水泵9的电机变频器。

所述区域供暖系统还包括补水泵6，所述PCD控制器16的控制信号输入给所述补水泵6和放水阀7。

所述高效节能热交换器4的蒸汽管路上设有蒸汽压力检测元件2和蒸汽温度检测元件3，该蒸汽压力检测元件2和蒸汽温度检测元件3的检测信号输入给所述PCD控制器16。所述区域供暖系统还设有一个或多个切换阀8，所述PCD控制器16的控制信号输入给所述切换阀8。

区域供暖系统包括环境温度检测元件18，所述环境温度检测元件18的检测信号输入给所述PCD控制器16。

所述PCD控制器16设有现场触摸屏控制设备14，还通过互联网与远程计算机17连接，还与通信系统15连接。

区域供暖系统还可以设有现场紧急停车按钮，现场紧急停车按钮的动作信号输入给PCD控制器16，PCD控制器16的控制信号输入给蒸汽阀1、放水阀7和循环水泵9等。

所述区域供暖系统设有故障检测元件，所述故障检测元件的检测信号输入给所述PCD控制器16，所述PCD控制器16的控制信号输入给所述蒸汽阀1、放水阀7和循环水泵9等。

所述PCD控制器16还可以包括以下一个或多个单元：

依据时间的控制单元、变频器的低频限制单元、手/自动循环泵串并联控制单元、报警记录单元、变量变化趋势单元、历史运行数据保存单元等。

本发明中，高效率节能换热器在换热启动、启动失败、启动保护、运行保护、低压运行切换等工况下，对于自动控制系统有特殊的控制算法及策略要求。系统采用3组PID控制回路，分别对于换热器启动控制、正常换热温度调节、供热循环泵变频控制等三路进行PID算法控制，补水系统可以保持原系统功能。

下面通过具体实施例和附图对本发明进行详细的描述：

再参见图1，包括：

1、高效节能换热器启动控制：

PCD控制器通过对于高效节能换热器启动压力检测，控制放水阀和蒸汽阀，平稳启动高效换热系统运行。

高效节能换热器是一种特殊的换热设备，因此换热器启动是非常重要的环节，利用自动控制启动换热器设备，可以减少启动失败几率，防止损坏换热设备，提高自动化程度。

2、高效节能换热器运行控制：

正常运行后，系统通过对于供水温度检测，调节蒸汽阀开度，使之供水温度达到设定值；控制元件是换热器一次进蒸汽口的蒸汽阀，该蒸汽阀控制换热器的一次供汽量。将二次供水侧预设定温度作为给定值，测量温度值作为反馈值，蒸汽阀的开度作为输出值，采用智能PID算法，保证二次供水温度的恒定。

自动控制系统在换热设备正常运行时，系统能够根据设定的供水温度和检测到的供水温度实测值自动调节蒸汽阀开度，使换热站能够提供设定的供水质量，同时最大限度地降低对于城市管网蒸汽的消耗量，达到节约热能的目的。

3、供暖系统循环泵控制：

供暖过程中，实时检测供水和回水的温度、压力参数，根据管网负荷大小，控制变频器适时适量地控制循环泵电机的转速可以调节循环泵的输出流量，满足供暖负荷要求，使电机在整个负荷变化过程中的能量消耗降到最小程度，应用变频器还能提高系统的功率因数，减少电机的无功损耗，提高供电效率和供电质量，达到稳定供热质量，节约供热电能消耗的目的。

对于设定的供热区域负荷供、回水温度和压力，系统可根据负荷变化自动调节变频器设备的输出值，控制循环泵的运转速度，在满足供暖质量的前提下，最大程度地节约电力消耗，到达进一步节能的效果。

4、供暖系统补水泵控制：

系统运行过程中，管网失水是不可避免的，因此需要控制补水泵的补水量以及开关泄水阀以保证系统的稳定运行。

对于以上的所有监控参数，利用PCD控制器的多回路PID控制功能，调节控制整个换热站系统实现自动化控制，提高效率，节约能源。

PCD控制器通过网络交换机与互联网连接，可以现场设置触摸屏控制设备，利于工作人员到达现场时直接操控系统；还可以与远程计算机连接，只要有正确的密码，即可浏览操作换热站的设备，而无需安装任何专门软件，可降低工作人员劳动强度和费用。

PCD控制器还可以与通信系统连接，报警信息可以通过短信方式、邮件方式发给指定的远程监控工作人员。

本发明还设有以下控制功能：

5、系统紧急停车功能：

系统设置现场紧急停车按钮，一旦现场发生失控故障，现场工人可按此键，停止相关设备运行，保护人身安全和设备安全。同时系统在操作画面上有紧急停车按钮图标，远程同样可以完成与现场相同的紧急停车功能。

另外系统具备连锁保护功能，当检测到重要设备运行参数发生严重故障报警后，系统可以自动停止设备的运行，等待检查维护处理。

6、换热站系统现场图形化操作功能：

换热配备一台7吋触摸屏设备，供现场操作人员操控使用，可以实现下列功能：

(1)工艺流程图：在画面中通过编程实现模拟显示整个换热站现场进汽供水的全过程，并且在换热器本体上实时显示各路汽、水的温度与压力，以便于操作者能及时准确的掌握本体内的换热情况，能够对现场设备的故障进行实时诊断。

(2)触摸屏控制信号发送功能：控制信号由触摸屏送入控制器，由控制器来实现各控制指令。

(3)触摸屏控制及集中管理功能：在触摸屏的监控画面上点击相关控制设备均可对其进行控制；对相关参数及设备运行状态实现实时显示和历史记录并形成报表。

(4)系统调节控制功能：高效节能换热器启动控制、运行控制、紧急停车控制等功能。通过以上控制功能的实现，最终完成对整个机组的顺序、调节控制及联锁保护等控制。

(5)自控系统通过加入时间日程表的控制，实现一天当中不同时刻对应不同的温度。比如在控制器中增加晚间节能的设置，根据需要设置晚间供热温度和时间段。

(6)通过压力传感器、控制器以及变频器来实现对二次供水压力的控制，由于控制器可编程的灵活性，可以实现变频器的低频限制，以避免变频器、水泵长时间在低频运行，从而保护电机及变频器。

(7)对于管网低压工况，自控系统可采用手/自动循环泵串并联控制，确保进汽和供水的温度、压力准确稳定，使供热温度达到用户的要求，并对其故障实现实时报警和连锁启停切换控制。

(8)报警记录：对于如进汽流量、供水压力等一些重要的模拟量输入参数进行实时报警，当处于监控下的任何一个变量超出预先设定的安全值时，报警灯就会立即闪烁，同时通过报警一览表对话框可以检查报警超出的范围以及错误的出处，并对此采取相应的措施。

(9)历史趋势：在此画面中除了实时显示变量的变化趋势，操作员还可以检查过去的过程数据记录，通过对过去历史趋势的比较进而可以对变量未来的发展趋势做进一步的预测。另外，还具有报警或变量记录档案库数据的运行报表。

7、换热站系统自动短信报警功能：

换热站自控系统配置了SMS短信报警功能，一旦发生站内运行参数超限、设备故障等情况，立即通过短信方式发送短信给多个指定手机用户，用户可以根据报警的轻重缓急程度选择处理方式方法。

8、换热站系统远程画面监控功能：

由于换热站系统PCD控制器具备WEB SERVER功能，所以只要具备上网条件的场合，采用任何浏览器软件，都能够实现与现场运行画面同样的现实效果和操作效果，因此该系统可以做到画面级的无人值守功能，并且一名操作人员可以同时管理多个换热站的系统运行，减少人工支出费用，达到节约的目的。

9、换热站系统数据1个供热季节保存功能：

该系统中的PCD控制器，具有1G以上的存储空间，因此可以大量保存历史运行数据，至少可以保存1个采暖季节的相关运行数据、故障数据等，为分析系统运行，整理运行节能指标，改善运行条件，提供实际数据。

10、换热站系统集中监控功能：

该系统中的PCD控制器，除了支持ADSL方式接入互联网外，还支持GPRS、3G等无线联入互联网的功能。如果供热公司希望对于所辖的所有供热站的运行参数进行集中监控管理，只要每个供热站具备了上述的上网条件，则监控管理中心可以配备一台普通的计算机设备，用于将现场每个供热站的运行工况数据实时地采集到监控中心，通过上位机组态软件实现对于全系统的供热站监控管理。因此采用该系统除了可以对于每个供热站进行WEB方式监控管理外，还可以同时建立集中监控中心管理的运营模式，为用户提供多个操控选择模式。

11、系统远程更新及维护功能：

系统采用的PCD控制器产品具备远程固件更新、远程应用程序更新的功能。一旦需要调整运行程序，该系统支持技术工作人员不到现场维护变更应用程序的功能，减少技术人员的劳动强度、提高工作效率；另外如果PCD产品遇到设备增加功能，需要更新固件时，PCD产品支持远程固件更新功能，技术人员不需要到现场，就可以远程更新产品操作系统，增加新的功能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高效节能热交换器供热系统，包括区域供暖系统，所述区域供暖系统设有高效节能热交换器，所述高效节能热交换器通过蒸汽阀与城市热网连接，其特征在于，还包括PCD控制器，所述PCD控制器包括PID算法控制单元；

2.根据权利要求1所述的高效节能热交换器供热系统，其特征在于，所述区域供暖系统包括补水泵，所述PCD控制器的控制信号输入给所述补水泵和放水阀。

3.根据权利要求2所述的高效节能热交换器供热系统，其特征在于，所述高效节能热交换器的蒸汽管路上设有蒸汽压力检测元件和蒸汽温度检测元件，该蒸汽压力检测元件和蒸汽温度检测元件的检测信号输入给所述PCD控制器。

4.根据权利要求3所述的高效节能热交换器供热系统，其特征在于，所述区域供暖系统设有一个或多个切换阀，所述PCD控制器的控制信号输入给所述切换阀。

5.根据权利要求4所述的高效节能热交换器供热系统，其特征在于，所述区域供暖系统包括环境温度检测元件，所述环境温度检测元件的检测信号输入给所述PCD控制器。

6.根据权利要求1至5任一项所述的高效节能热交换器供热系统，其特征在于，所述PCD控制器设有现场触摸屏控制设备，还通过互联网与远程计算机连接。

7.根据权利要求6所述的高效节能热交换器供热系统，其特征在于，所述PCD控制器还与通信系统连接。

8.根据权利要求6所述的高效节能热交换器供热系统，其特征在于，所述区域供暖系统设有现场紧急停车按钮，所述现场紧急停车按钮的动作信号输入给所述PCD控制器，所述PCD控制器的控制信号输入给所述蒸汽阀、放水阀和循环水泵。

9.根据权利要求8所述的高效节能热交换器供热系统，其特征在于，所述区域供暖系统设有故障检测元件，所述故障检测元件的检测信号输入给所述PCD控制器，所述PCD控制器的控制信号输入给所述蒸汽阀、放水阀和循环水泵。

10.根据权利要求9所述的高效节能热交换器供热系统，其特征在于，所述PCD控制器还包括以下一个或多个单元：

依据时间的控制单元、变频器的低频限制单元、手/自动循环泵串并联控制单元、报警记录单元、变量变化趋势单元、历史运行数据保存单元。