CN102679647B - 大型水源热泵系统的控制方法 - Google Patents

大型水源热泵系统的控制方法 Download PDF

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大型水源热泵系统的控制方法属一种可以一次性大量供应和消耗热水的大型水源热泵系统的控制方法。它通过可编程控制器与相应监控设备、执行设备和传感器之间的信号传递，经过A-启动，B-编程，C-检验、分流，D-设定参数，E-包括加热子程序和供水子程序的主程序以及F-停止等程序，适时有效、及时准确地控制大型水源热泵系统的一次性大量热水供应。它可大量节约能源的无谓消耗，降低设备的运行成本，减少系统、设备的故障率、检修时间和检修费用，提高系统设备的利用率，可灵活调整热水的供水时间和供水量。可实现热水的全自动供应，大大减少系统操作和管理人员，最大限度地降低系统的运行成本，达到减排、环保的要求。

Description

大型水源热泵系统的控制方法
技术领域
本发明涉及一种水源热泵系统的控制方法，特别是一种可以一次性大量供应和消耗热水的大型水源热泵系统的控制方法。 
背景技术
目前现有的大型区域供热系统，大多采用由多组分热泵系统集成的全天候型大型水源热泵供热系统。这种供热系统可以全天候不间断限量地供应和消耗热水。采用的控制方法，是通过检测储水池中的水温和水量、重复启动或关闭热泵机组，间歇地加热和加水，来达到全天候不间断限量地供应热水的效果。由于它是不间断限量地供应热水，因而无法满足诸如学校、军营等人员集中、会在某一时段须一次性大量供应和消耗热水的单位的需要。若将它勉强用于这种单位，由于需长时间的保温和不断地反复升温，就会造成很大的浪费。为此，公开号为CN201225802Y的中国专利，展示了一种大型水源热泵自动控制系统。但遗憾的是，该控制系统只公开了一种用于中央空调装置的控制系统的装置结构，而没有给出该中央空调装置的控制方法或控制程序，而且它也无法用于一次性大量供应和消耗热水的大型水源热泵系统的控制。业界至今也没有发现在某一时段可一次性大量供应和消耗热水的大型水源热泵系统的控制方法。 
发明内容
本发明的任务是要克服现有水源热泵系统控制方法的缺失，提供一种新的、特别适用于一次性大量供应和消耗热水的大型水源热泵系统的控制方法。 
本发明的任务是通过下述技术方案完成的：它通过可编程控制器与相应的监控设备、执行设备和传感器之间的信号传递来达到控制的目的，其步骤是： 
A，启动：给可编程控制器通电，让它进入工作状态； 
B，编程：将欲执行任务的顺序程序输入可编程控制器中； 
C，检验、分流：扫描检验所输入的程序有无故障，输入的程序无故障，则进入步骤D，输入的程序有故障，则进入步骤F； 
D，设定参数：设定供水时间、供水温度和保温水池的水位高度； 
E，进入主程序：通过与相应控制器或／和传感器的信号传递，分别执行加热子程序和供水子程序，其相应的加热子程序步骤为： 
EA1，判断水位：判断模糊水位控制器监测到的保温水池的水位，是否达到预设的高度，是则进入步骤EA2，否则给水池补水，直至保温水池的水位达到预设的高度为止； 
EA2，加热水泵运行：发送信号吸合加热水泵的开关触点，使加热水泵运行，同时通过与可编程控制器连接的外部监测设备，检测正在运行的加热水泵 是否有故障，有则进入步骤F，无则进入步骤EA3； 
EA3，热泵机组运行：发送信号吸合热泵机组的开关触点，使热泵机组运行，同时通过与可编程控制器连接的外部监测设备，检测正在运行的热泵机组是否有故障，有则进入步骤F，无则进入步骤EA4； 
EA4，温度传递：通过与远程监控器连接的温度传感器，检测热泵机组的热交换水箱内的热水温度，是否达到预设的供水温度，是则进入步骤EA5，否则重新进入步骤EA2； 
EA5，停止加热：发送热泵机组停止信号，让热泵机组进入待机状态； 
其相应的供水子程序步骤为： 
EB1，判断时间：监测时间是否到达预设的供水时间段，是则进入步骤EB2，否则进入待机状态； 
EB2，判断水位：判断模糊水位控制器监测到的保温水池的水位，是否达到预设的高度，是则进入步骤EB3，否则进入步骤F； 
EB3，判断水温：检测保温水池内的热水温度，是否达到预设的供水温度，是则进入步骤EB4，否则进入步骤F； 
EB4，供热水泵运行：发送信号吸合供热水泵的开关触点，使供热水泵运行，同时通过与可编程控制器连接的外部监测设备，检测正在运行的供热水泵是否有故障，有则进入步骤F无则进入步骤EB5； 
EB5，供水：向用户供应热水，同时判断供水是否正常，是则供水程序继续进行，否则进入步骤F； 
EB6，监测时间：在进行步骤EB5的同时，监测时间是否到达预设的结束供水时间，是则进入步骤EB7，否则继续步骤EB5； 
EB7，停止供水：停止供水，发送停止供水信号，系统进入待机状态； 
F，停止：进入停机状态，终止程序运行，显示故障。 
由于采用了上述技术方案，本发明的方法具有以下优点： 
1，提高供应大量热水的及时性和准确性。由于采用预设的可编程序控制，从而能够在需要一次性、限时段、大量供应和消耗热水的场合，及时准确地供应所需的热水。 
2，可以按时准备热水，大量节约能源。既不需要过早地准备所需的热水，也不必过长时间地给所需的热水保温，从而可大量节约能源的无谓消耗。 
3，由于可在需要热水前的一段恰当时间准备所需的热水，而不必长时间不间断地维持所需热水的存在，因而可在适合的时间段运行设备，从而可最大限度地降低设备的运行成本，减少系统、设备的故障率、检修时间和检修费用，提高系统设备的利用率。 
4，可灵活调整热水的供水时间和供水量。由于采用了预设的可编程序控制， 从而能够通过更改预设的参数的简便方法，来达到灵活调整热水的供水时间和供水量的效果。 
5，可实现全自动热水供应，大大减少系统操作和管理人员，进一步降低系统的运行成本。 
6，由于采用大型水源热泵系统供应热水，因而可大大减少碳排放，达到减排环保的要求。 
附图说明
图1是本发明的控制步骤框图。 
具体实施方式
参照附图，本发明曾在多个单位实施，其中最具代表性的是在一个有约2000名学生的柳州某中等职业技术学校的案例，该校下午5时整到7时整的两个小时中，需供应40吨55℃的热水给全校的学生洗澡。(供水时间也可以进行多段设置，系统将设置的供水时间与系统时间进行对比，时间一致时，系统运行A，启动程序及后续的B、C、D、E等程序。)该校采用本发明人提供的大型水源热泵系统供应热水。保温水池设置在学生宿舍楼侧面。保温水池的容量为60立方米，当水位高度为1.8米时，水池中的储水量即为40吨。水源热泵供应热水系统的S7-400型PLC可编程控制器等控制设备，安装在设备机房里，热电偶E型温度传感器、插入式液位变送器、电接点压力表等控制器和传感器安装相应的执行设备中。 
实施例一是一个正常供应热水的案例，采用本发明的控制方法，其操作步骤为： 
A，启动：管理人员按预定计算和试验好的提前启动时间16:00(因热泵机组需近一个小时的加热时间，才能将保温水池的水加热到所需的温度)，给可编程控制器通电，让它进入工作状态； 
B，编程：管理人员将欲执行供应热水任务的顺序程序，如检测水位高度、检测水池内热水温度、检测供水压力等，输入PLC可编程控制器中； 
C，检验、分流：PLC可编程控制器扫描检验所输入的程序有无故障，输入的程序无故障，则进入步骤D，输入的程序有故障，则进入步骤F； 
D，设定参数：管理人员设定供水时间17:00-19:00、供水温度55℃和保温水池的水位高度1.81米(比需要量稍多)等参数； 
E，进入主程序：PLC可编程控制器通过与相应控制器或/和传感器的信号传递，开始执行加热子程序和供水子程序，其相应的加热子程序步骤为： 
EA1，判断水位：刚开始时，与PLC可编程控制器连接的模糊水位控制器(插入式波位变送器)监测到的保温水池的水位，达到预设的1.81米高度，于是，PLC可编程控制器发送信号吸合给水泵的开关触点，使给热水循环水泵运行， 加热子程序进入步骤EA2； 
EA2，加热水泵运行：PLC可编程控制器发送信号吸合加热水泵的开关触点，使加热水泵运行，与PLC可编程控制器连接的外部监测设备(电接点压力表)，检测正在运行的加热水泵等设备是否有故障，发现没有故障，于是进入步骤EA3； 
EA3，热泵机组运行：PLC可编程控制器发送信号吸合热泵机组的开关触点，使热泵机组运行，(给保温水池内的热水加热)，同时通过与可编程控制器连接的外部监测设备，检测正在运行的热泵机组等设备是否有故障，发现没有故障，于是进入步骤EA4； 
EA4，温度传递：PLC可编程控制器通过与其连接的热电偶E型温度传感器)，检测热泵机组的热交换水箱内的热水温度，判断是否达到预设的供水温度55℃，PLC可编程控制器发现热水温度已达55℃，于是进入步骤EA5； 
EA5，停止加热：PLC可编程控制器向热泵机组发送停止信号，让热泵机组进入待机状态； 
与此同时，系统也在执行下列步骤： 
EB1，判断时间：监测时间是否到达预设的供水时间17:00，发现已到热水供水时间，于是进入步骤EB2； 
EB2，判断水位：模糊水位控制器监测到的保温水池的水位，仍维持在1.81米的高度以上，于是进入步骤EB3； 
EB3，判断水温：PLC可编程控制器检测温度传感器传来的保温水池内的热水温度，发现已达热水温度55℃，于是进入步骤EB4； 
EB4，供热水泵运行：PLC可编程控制器发送信号，吸合供热水泵的开关触点，使供热水泵运行，同时通过与可编程控制器连接的外部监测设备(电接点压力表)，检测正在运行的供热水泵等设备是否有故障，发现没有故障，于是进入步骤EB5； 
EB5，供水：向用学生浴室供应热水，同时判断供水是否正常，发现供水正常，于是程序继续进行； 
EB6，监测时间：在进行约一个小时的供应热水之后，PLC可编程控制器监测到时间已达预设的结束供水时间19:00，于是进入步骤EB7； 
EB7，停止供水：停止供水，系统进入待机状态。(在待机状态下，只有PLC可编程控制器仍然工作，其它设备完全停止。在待机状态下，PLC可编程控制器将预先设定好的启动时间与系统时间再进行对比，时间一致时，重新进入A，启动程序。) 
实施倒二是一个设备有故障，无法正常供应热水的案例，其远行的步骤为： 
A，启动：管理人员按预定计算和试验好的提前启动时间16:00给可编程控制器通电，让它进入工作状态； 
B，编程：管理人员将欲执行供应热水任务的顺序程序，如检测水位高度、检测水池内热水温度、检测供水压力等输入可编程控制器中； 
C，检验、分流：PLC可编程控制器扫描检验所输入的程序有无故障，输入的程序无故障，则进入步骤D，输入的程序有故障，则进入步骤F； 
D，设定参数：管理人员设定供水时间17:00-19:00、供水温度55℃和保温水池的水位高度1.81米等参数； 
E，进入主程序：PLC可编程控制器通过与相应控制器或/和传感器的信号传递，开始执行加热子程序和供水子程序，其相应的加热子程序步骤为： 
EA1，判断水位：通过插入式液位变送器监测到的保温水池的水位，已达预设的高度1.81米，于是进入步骤EA2； 
EA2，加热水泵运行：PLC可编程控制器发送信号吸合加热水泵的开关触点，使加热水泵运行，同时通过与可编程控制器连接的外部监测设备，检测正在运行的加热水泵等设备，发现没有故障，于是进入步骤EA3； 
EA3，热泵机组运行：PLC可编程控制器发送信号吸合热泵机组的开关触点，使热泵机组运行，同时通过与可编程控制器连接的外部监测设备，检测正在运行的热泵机组等设备，发现没有故障，于是进入步骤EA4； 
EA4，温度传递：PLC可编程控制器通过与远程监控器连接的温度传感器，检测热泵机组的热交换水箱内的热水温度，发现热水温度已达55℃，于是进入步骤EA5； 
EA5，停止加热：PLC可编程控制器向热泵机组发送停止信号，让热泵机组进入待机状态； 
与此同时，系统也在执行下列步骤： 
EB1，判断时间：监测时间发现已达预设的供水时间17:00，于是进入步骤EB2； 
EB2，判断水位：模糊水位控制器监测到的保温水池的水位，发现仍维持在0.81米的高度，于是进入步骤EB3； 
EB3，判断水温：PLC可编程控制器检测温度传感器传来的保温水池内的热水温度，发现已达热水温度42，于是进入步骤EB4； 
EB4，供热水泵运行：可编程控制器发送信号，吸合供热水泵的开关触点，使供热水泵运行，同时通过与可编程控制器连接的外部监测设备，检测正在运行的供热水泵等设备，在17:38时，即供水38分钟时，连接在供热水管路上的电接点压力表检测到供水压力太小，发现供热水泵有故障，于是进入步骤F； 
F，停止：进入停机状态，终止程序运行，并显示供热水泵故障。经维修人员检查后发现供热水泵电源保险丝烧断，供热水泵停转，造成供水压力太小，重新接上水泵保险丝后，重新启动程序，系统重新按实施例一的步骤进行。 

Claims (1)

1.一种大型水源热泵系统的控制方法，它通过可编程控制器与相应的监控设备、执行设备和传感器之间的信号传递来达到控制的目的，其特征是，步骤为：
A，启动：给可编程控制器通电，让它进入工作状态；
B，编程：将欲执行任务的顺序程序输入可编程控制器中；
C，检验、分流：扫描检验所输入的程序有无故障，输入的程序无故障，则进入步骤D，输入的程序有故障，则进入步骤F；
D，设定参数：设定供水时间、供水温度和保温水池的水位高度；
E，进入主程序：通过与相应控制器或/和传感器的信号传递，分别执行加热子程序和供水子程序，其相应的加热子程序步骤为：
EA1，判断水位：判断模糊水位控制器监测到的保温水池的水位，是否达到预设的高度，是则进入步骤EA2，否则给水池补水，直至保温水池的水位达到预设的高度为止；
EA2，加热水泵运行：发送信号吸合加热水泵的开关触点，使加热水泵运行，同时通过与可编程控制器连接的外部监测设备，检测正在运行的加热水泵是否有故障，有则进入步骤F，无则进入步骤EA3；
EA3，热泵机组运行：发送信号吸合热泵机组的开关触点，使热泵机组运行，同时通过与可编程控制器连接的外部监测设备，检测正在运行的热泵机组是否有故障，有则进入步骤F，无则进入步骤EA4；
EA4，温度传递：通过与远程监控器连接的温度传感器，检测热泵机组的热交换水箱内的热水温度，是否达到预设的供水温度，是则进入步骤EA5，否则重新进入步骤EA2；
EA5，停止加热：发送热泵机组停止信号，让热泵机组进入待机状态；
其相应的供水子程序步骤为：
EB1，判断时间：监测时间是否到达预设的供水时间段，是则进入步骤EB2，否则进入待机状态；
EB2，判断水位：判断模糊水位控制器监测到的保温水池的水位，是否达到预设的高度，是则进入步骤EB3，否则进入步骤F；
EB3，判断水温：检测保温水池内的热水温度，是否达到预设的供水温度，是则进入步骤EB4，否则进入步骤F；
EB4，供热水泵运行：发送信号吸合供热水泵的开关触点，使供热水泵运行，同时通过与可编程控制器连接的外部监测设备，检测正在运行的供热水泵是否有故障，有则进入步骤F，无则进入步骤EB5；
EB5，供水：向用户供应热水，同时判断供水是否正常，是则供水程序继续进行，否则进入步骤F；
EB6，监测时间：在进行步骤EB5的同时，监测时间是否到达预设的结束供水时间，是则进入步骤EB7，否则继续步骤EB5；
EB7，停止供水：停止供水，发送停止供水信号，系统进入待机状态；
F，停止：进入停机状态，终止程序运行，显示故障.
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Date of cancellation: 20180823

Granted publication date: 20140723

Pledgee: Bank of Liuzhou Limited by Share Ltd

Pledgor: GUANGXI TEAMRUN ENERGY-SAVING TECHNOLOGY CO., LTD.

Registration number: 2017450000003

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Denomination of invention: Control method of large-scale water source heat pump system

Effective date of registration: 20180827

Granted publication date: 20140723

Pledgee: Bank of Liuzhou Limited by Share Ltd

Pledgor: GUANGXI TEAMRUN ENERGY-SAVING TECHNOLOGY CO., LTD.

Registration number: 2018450000023

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Date of cancellation: 20190925

Granted publication date: 20140723

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Pledgor: GUANGXI TEAMRUN ENERGY-SAVING TECHNOLOGY CO., LTD.

Registration number: 2018450000023

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Denomination of invention: Control method of large-scale water source heat pump system

Effective date of registration: 20190929

Granted publication date: 20140723

Pledgee: Bank of Liuzhou Limited by Share Ltd

Pledgor: GUANGXI TEAMRUN ENERGY-SAVING TECHNOLOGY CO., LTD.

Registration number: Y2019450000015