CN103453582A - 汽-水换热机组自动控温方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽-水换热机组自动控温方法及其装置，属于锅炉领域。在供热系统为用热设备或用热设施的供热过程中准确控制汽-水换热机组输出循环热水的温度，实时准确控制汽-水换热机组加热蒸汽供给量；能够在某时间段不同时段设定汽-水换热机组输出循环热水不同的温度，实时准确控制加热蒸汽或热水供给量。始终实时优化汽-水换热机组和供热系统的工作状态，在准确控制汽-水换热机组输出循环热水温度、准确控制供热系统内某温控点温度、降低加热蒸汽或热水消耗的同时，达到节能、降耗的目的。

Description

汽-水换热机组自动控温方法及其装置

技术领域

 本发明涉及锅炉领域，具体地说是一种汽-水换热机组自动控温方法及其装置。

背景技术

众所周知，供热系统是工业生产和居民生活的重要设施，生活小区供热系统运行时需要通过汽-水换热机组使用一定温度的加热蒸汽加热循环水，循环热水在用热设备或用热设施中循环进行热量交换或热量传递，以满足居民生活用热的需要。实时准确地控制汽-水换热机组输出循环热水的温度、设置和准确控制不同时段汽-水换热机组输出循环热水的温度，实时准确地控制供热系统内某温控点或某几个温控点的循环热水的温度、设置和准确控制不同时段供热系统内某温控点或某几个温控点的循环热水的温度，始终实时优化整个供热系统的工作状态，对稳定保障居民生活用热和供热系统的节能、降耗、环保，具有重大意义。

供热系统供热时，循环热水在循环泵的带动下通过管道进入用热设备或用热设施，在用热设备或用热设施内循环产生热量交换和热量传递。长久以来，供热系统的温度调整是由经验丰富的工作人员依靠传统温度仪表和蒸汽阀门进行人工操作。供热系统是多变量系统，循环热水既有用热设备或用热设施内的热量消耗又存在输送管道中的热量损失，供热温度既受循环热水温度的影响又受外界环境温度的影响，并且人工操作又存在很大的不确定性，供热系统的供热温度难以有效控制，尤其不能根据居民的日常工作、生活规律准确进行分时段用热控制。这些因素致使供热系统长期处于供热温度误差大、加热蒸汽或循环热水消耗量高、热效率低的运行状态，既浪费了能源又对居民生活造成许多不利影响。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明目的在于提供一种汽-水换热机组自动控温方法及其装置，解决供热系统内目前仍然存在供热温度误差大、加热蒸汽或循环热水消耗量高、热效率低的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种汽-水换热机组自动控温装置，控温装置由运算单元、控制单元和执行单元三部分组成，其特征是：在加热蒸汽输入管线入口装有加热蒸汽输入管线温度变送器、加热蒸汽输入管线压力变送器、加热蒸汽输入管线流量变送器分别与运算单元连接；在用热设备的某温控点或某几个温控点装有用热设备某温控点温度变送器、用热设备某温控点压力变送器分别与控温装置运算单元连接；汽-水换热机组循环热水输出管线出口装有循环热水输出管线温度变送器、循环热水输出管线压力变送器、循环热水输出管线流量变送器分别与控温装置运算单元连接；安装在加热蒸汽输入管线上的加热蒸汽调节控制阀与控温装置执行单元连接；循环泵电机、循环水补充泵电机分别与控温装置执行单元连接。

一种使用前述汽-水换热机组自动控温装置进行自动控制的方法，其特征是：控温装置预先设定输出循环热水的目标温度，根据输出循环热水出口装有的温度变送器提供的温度参数，判断输出循环热水温度是否达到设定的目标温度，当输出循环热水温度低于设定的目标温度时，执行单元保持加热蒸汽调节控制阀的设定开度上限，持续大量提供加热蒸汽供应量；当输出循环热水温度高于设定的目标温度时，执行单元保持加热蒸汽调节控制阀的设定开度下限，持续少量提供加热蒸汽供应量；当输出循环热水温度达到设定的目标温度时，控温装置自动锁定此时该温度；运算单元根据循环热水输出管线上装有的温度变送器检测的温度动态变化趋势参数，判断输出循环热水的温度相对于目标温度的动态变化规律，通过分析软件和专家数据库推理运算加热蒸汽动态流量并发出相应控制指令，控制单元根据运算单元的指令输出控制信号，执行单元根据控制信号实时调整加热蒸汽调节控制阀的开度，实时控制加热蒸汽供应量，进而实时控制输出循环热水的温度。

本发明还可通过如下措施来实现：控温装置预先设定某时间段不同时段汽-水换热机组输出循环热水不同的目标温度，预先设定某时间段不同时段输出循环热水不同的目标温度之间的升降温时间和升降温速度；当输出循环热水温度按照设定升降温时间和升降温速度达到目标温度时，控温装置自动锁定此时该温度；运算单元根据输出循环热水出口装有的温度变送器检测的温度动态变化趋势参数，判断该温度相对于目标温度的动态变化规律，通过分析软件和专家数据库推理运算加热蒸汽动态流量并发出相应控制指令，控制单元根据运算单元的指令输出控制信号，执行单元根据控制信号实时调整加热蒸汽调节控制阀的开度，实时控制加热蒸汽供应量，进而实时控制输出循环热水的温度。

控温装置预先设定用热系统内某温控点的循环热水目标温度，用热系统内该温控点的温度上升或下降达到该温控点的目标温度时，控温装置自动锁定该温度，控温装置能够根据用热系统内该温控点的温度动态变化趋势参数，判断用热系统内该温控点的温度相对于目标温度的动态变化规律，通过分析软件和专家数据库推理运算循环热水的动态流量，实时控制循环泵转速进而实时控制用热系统内循环热水的流量，当该温控点温度动态变化趋势参数增大时，用热系统内循环热水的流量减小；当该温控点温度动态变化趋势参数减小时，用热系统内循环热水的流量增大，进而准确控制该温控点温度。

控温装置可以在某时间段内，分不同时段设定用热系统某温控点不同的循环热水目标温度，设定不同的输出循环热水目标温度之间不同的升降温时间和升降温速度，自动调整循环泵的运行状态，达到该点不同时段的循环热水温度要求，并实时准确进行温度控制。

加热蒸汽输入管线温度变送器、加热蒸汽输入管线压力变送器、加热蒸汽输入管线流量变送器、循环热水输出管线温度变送器、循环热水输出管线压力变送器、循环热水输出管线流量变送器均设定上述各种参数的上下限，同时设定加热蒸汽调节控制阀、循环泵、循环水补充泵、循环水补充罐液位运行参数的上下限，当测定值超过设定参数的上下限时即采取声光报警、手动控制或紧急停车控制措施。

控温装置可以采用压力参数代替温度参数进行控制。

温度、压力、流量的动态变化趋势参数均为该装置某点的温度、压力、流量的变化速率，或为该装置某两点之间的温度、压力、流量数值差的变化速率。

本发明的有益效果是，控温装置以设定的汽-水换热机组输出循环热水的目标温度为依据，自动锁定输出达到目标温度的循环热水温度，根据输出循环热水温度动态变化趋势参数，判断输出循环热水的温度相对于目标温度的动态变化规律，通过分析软件和专家数据库推理运算加热蒸汽的动态供应量，实时调整加热蒸汽调节控制阀的动态开度，实时控制加热蒸汽的供给量，进而实时准确控制汽-水换热机组输出循环热水温度，始终实时优化汽-水换热机组的整体工作状态；控温装置运算单元还可以预先设定某时间段不同时段汽-水换热机组输出循环热水不同的目标温度，预先设定某时间段不同时段不同的目标温度之间的升降温时间和升降温速度，并以此为依据，自动锁定输出达到目标温度的循环热水温度，根据输出循环热水温度动态变化趋势参数，判断用热设备或用热循环热水的温度动态变化规律，通过分析软件和专家数据库推理运算加热蒸汽的动态供应量，实时调整加热蒸汽调节控制阀的动态开度，实时控制加热蒸汽或热水的供给量，进而实时准确控制供热系统的用热温度，始终实时优化供热系统的整体工作状态，可以准确保证用热需求，最大程度上减少加热蒸汽或热水浪费，降低能源消耗。

 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构示意图，也是一种实施例的示意图。

图2是本发明控制系统示意图。

图中：1.用热设备、2.加热蒸汽输入管线、3.循环热水输出管线、4.加热蒸汽调节控制阀、5. 加热蒸汽输入管线温度变送器、6. 加热蒸汽输入管线压力变送器、7. 加热蒸汽输入管线流量变送器、8. 循环热水输出管线温度变送器、9. 循环热水输出管线压力变送器、10. 循环热水输出管线流量变送器、11.用热设备某温控点温度变送器、12.用热设备某温控点压力变送器、13.控温装置、14.运算单元、15.控制单元、16.执行单元、17.循环泵电机、18.循环水补充泵电机、19.汽-水换热机组、20.循环水补充罐液位计。  

具体实施方式

实施例１：

图1、图2所示，本发明加热蒸汽输入管线2上装有加热蒸汽输入管线温度变送器5、加热蒸汽输入管线压力变送器6、加热蒸汽输入管线流量变送器7分别与控温装置运算单元14连接；在循环热水输出管线3上装有循环热水输出管线温度变送器8、循环热水输出管线压力变送器9、循环热水输出管线流量变送器10、循环水补充罐液位计20与控温装置运算单元14连接；用热设备某温控点温度变送器11、用热设备某温控点压力变送器12分别与控温装置运算单元14连接；加热蒸汽输入管线2上装有加热蒸汽调节控制阀4与控温装置执行单元16连接；循环泵电机17、循环水补充泵电机18分别与控温装置执行单元16连接。

控温装置13预先设定汽-水换热机组19输出循环热水的目标温度，根据循环热水输出管线3上装有循环热水输出管线温度变送器8提供的温度参数，判断该输出温度是否达到设定的目标温度，当该输出温度低于设定的目标温度时，控温装置执行单元16保持加热蒸汽水调节控制阀4的设定开度上限，持续大量提供加热蒸汽供应量；当该输出温度高于设定的目标温度时，控温装置执行单元16保持加热蒸汽调节控制阀4的设定开度下限，持续少量提供加热蒸汽供应量；当该输出温度达到设定的目标温度时，控温装置13自动锁定此时该输出温度。控温装置运算单元14根据温度变送器8检测的温度动态变化趋势参数，判断该输出温度相对于目标温度的动态变化规律，通过分析软件和专家数据库推理运算加热蒸汽动态流量并发出相应控制指令，控温装置控制单元15根据控温装置运算单元13的指令输出控制信号，控温装置执行单元16根据控制信号实时调整加热蒸汽调节控制阀4的开度，实时控制加热蒸汽供应量，进而实时控制输出循环热水的温度。

加热蒸汽输入管线温度变送器5、加热蒸汽输入管线压力变送器6、加热蒸汽输入管线流量变送器7、循环热水输出管线温度变送器8、循环热水输出管线压力变送器9、循环热水输出管线流量变送器10均设定上述各种参数的上下限，同时设定加热蒸汽调节控制阀4、循环泵电机17、循环水补充泵电机18、循环水补充罐液位计20的运行参数上下限，超限即采取声光报警、人工操作或紧急停车等控制措施。

实施例２：

图1、图2所示，本发明加热蒸汽输入管线2上装有加热蒸汽输入管线温度变送器5、加热蒸汽输入管线压力变送器6、加热蒸汽输入管线流量变送器7分别与控温装置运算单元14连接；在循环热水输出管线3上装有循环热水输出管线温度变送器8、循环热水输出管线压力变送器9、循环热水输出管线流量变送器10分别与控温装置运算单元14连接；用热设备某温控点温度变送器11、用热设备某温控点压力变送器12与控温装置运算单元14连接；供热系统输入管线2上装有加热蒸汽调节控制阀4与控温装置执行单元16连接；循环泵电机17、循环水补充泵电机18分别与控温装置执行单元16连接。

控温装置13预先设定某时间段不同时段汽-水换热机组输出循环热水不同的目标温度，预先设定某时间段不同时段不同目标温度之间的升降温速度。当输出循环热水温度按照设定升降温速度的达到的目标温度时，控温装置13自动锁定此时输出循环热水温度。控温装置运算单元14根据温度变送器8检测的温度动态变化趋势参数，判断该温控点的温度相对于目标温度的动态变化规律，通过分析软件和专家数据库推理运算加热蒸汽或热水动态流量并发出相应控制指令，控温装置控制单元15根据控温装置运算单元14的指令输出控制信号，控温装置执行单元16根据控制信号实时调加热蒸汽调节控制阀4的开度，实时控制加热蒸汽供应量，进而实时控制输出循环热水的温度。

加热蒸汽输入管线温度变送器5、加热蒸汽输入管线压力变送器6、加热蒸汽输入管线流量变送器7、循环热水输出管线温度变送器8、循环热水输出管线压力变送器9、循环热水输出管线流量变送器10均设定上述各种参数的上下限，同时设定加热蒸汽调节控制阀4、循环泵电机17、循环水补充泵电机18、循环水补充罐液位计20的运行参数上下限，超限即采取声光报警、人工操作或紧急停车等控制措施。本发明温度、压力、流量的动态变化趋势参数均为该装置某点的温度、压力、流量的变化速率，或为该装置某两点之间的温度、压力、流量数值差的变化速率。

本发明的工作原理是：供热系统供热时，加热蒸汽通过汽-水换热机组加热循环水，循环热水在循环泵的带动下通过管道进入用热设备或用热设施内循环产生热量交换和热量传递。用热设备或用热设施需要的热量是不断变化的，但是对于输入用热设备或用热设施的循环热水的温度则相对稳定。控温装置预先设定汽-水换热机组的目标温度。当输出的循环热水温度低于目标温度时，控温装置执行单元保持加热蒸汽调节控制阀的设定开度上限，持续大量提供加热蒸汽供应量；当输出的循环热水温度高于目标温度时，控温装置执行单元保持加热蒸汽调节控制阀的设定开度下限，持续少量提供加热蒸汽供应量；当输出循环热水温度达到目标温度时，控温装置自动锁定此时该温度。控温装置运算单元根据输出循环热水管线上装有的温度变送器检测的温度动态变化趋势参数，判断输出循环热水温度相对于目标温度的动态变化规律，通过分析软件和专家数据库推理运算加热蒸汽的动态流量并发出相应控制指令，控温装置控制单元根据控温装置运算单元的指令输出控制信号，控温装置执行单元根据控制信号实时调整加热蒸汽调节控制阀的开度，实时控制加热蒸汽供应量，进而实时准确控制输出循环热水的温度。

控温装置预先设定某时间段不同时段汽-水换热机组输出循环热水不同的目标温度，预先设定某时间段不同时段汽-水换热机组输出循环热水不同的目标温度之间的升降温时间和升降温速度。当输出循环热水温度按照设定升降温时间和升降温速度的达到的目标温度时，控温装置自动锁定此时温度。控温装置运算单元根据输出循环热水管线上装有的温度变送器检测的温度动态变化趋势参数，判断输出循环热水温度相对于目标温度的动态变化规律，通过分析软件和专家数据库推理运算加热蒸汽的动态流量并发出相应控制指令，控温装置控制单元根据控温装置运算单元的指令输出控制信号，控温装置执行单元根据控制信号实时调整加热蒸汽调节控制阀的开度，实时控制加热蒸汽供应量，进而实时准确控制输出循环热水的温度。

Claims (8)

1.一种汽-水换热机组自动控温装置，控温装置由运算单元、控制单元和执行单元三部分组成，其特征是：在加热蒸汽输入管线入口装有加热蒸汽输入管线温度变送器、加热蒸汽输入管线压力变送器、加热蒸汽输入管线流量变送器分别与运算单元连接；在用热设备的某温控点或某几个温控点装有用热设备某温控点温度变送器、用热设备某温控点压力变送器分别与控温装置运算单元连接；汽-水换热机组循环热水输出管线出口装有循环热水输出管线温度变送器、循环热水输出管线压力变送器、循环热水输出管线流量变送器分别与控温装置运算单元连接；安装在加热蒸汽输入管线上的加热蒸汽调节控制阀与控温装置执行单元连接；循环泵电机、循环水补充泵电机分别与控温装置执行单元连接。

2.一种使用权利要求1所述汽-水换热机组自动控温装置进行自动控制的方法，其特征是：控温装置预先设定输出循环热水的目标温度，根据输出循环热水出口装有的温度变送器提供的温度参数，判断输出循环热水温度是否达到设定的目标温度，当输出循环热水温度低于设定的目标温度时，执行单元保持加热蒸汽调节控制阀的设定开度上限，持续大量提供加热蒸汽供应量；当输出循环热水温度高于设定的目标温度时，执行单元保持加热蒸汽调节控制阀的设定开度下限，持续少量提供加热蒸汽供应量；当输出循环热水温度达到设定的目标温度时，控温装置自动锁定此时该温度；运算单元根据循环热水输出管线上装有的温度变送器检测的温度动态变化趋势参数，判断输出循环热水的温度相对于目标温度的动态变化规律，通过分析软件和专家数据库推理运算加热蒸汽动态流量并发出相应控制指令，控制单元根据运算单元的指令输出控制信号，执行单元根据控制信号实时调整加热蒸汽调节控制阀的开度，实时控制加热蒸汽供应量，进而实时控制输出循环热水的温度。

3.根据权利要求2所述供汽-水换热机组自动控温装置进行自动控制的方法，其特征在于所说的控温装置预先设定某时间段不同时段汽-水换热机组输出循环热水不同的目标温度，预先设定某时间段不同时段输出循环热水不同的目标温度之间升降温时间和升降温速度；当输出循环热水温度按照设定升降温时间和升降温速度达到目标温度时，控温装置自动锁定此时该温度；运算单元根据输出循环热水出口装有的温度变送器检测的温度动态变化趋势参数，判断该温度相对于目标温度的动态变化规律，通过分析软件和专家数据库推理运算加热蒸汽动态流量并发出相应控制指令，控制单元根据运算单元的指令输出控制信号，执行单元根据控制信号实时调整加热蒸汽调节控制阀的开度，实时控制加热蒸汽供应量，进而实时控制输出循环热水的温度。

4.根据权利要求2所述供汽-水换热机组自动控温装置进行自动控制的方法，其特征在于所说的控温装置预先设定用热系统内某温控点的循环热水目标温度，用热系统内该温控点的温度上升或下降达到该温控点的目标温度时，控温装置自动锁定该温度，控温装置能够根据用热系统内该温控点的温度动态变化趋势参数，判断用热系统内该温控点的温度相对于目标温度的动态变化规律，通过分析软件和专家数据库推理运算循环热水的动态流量，实时控制循环泵转速进而实时控制用热系统内循环热水的流量，当该温控点温度动态变化趋势参数增大时，用热系统内循环热水的流量减小；当该温控点温度动态变化趋势参数减小时，用热系统内循环热水的流量增大，进而准确控制该温控点温度。

5.根据权利要求2所述供汽-水换热机组自动控温装置进行自动控制的方法，其特征在于所说的控温装置可以在某时间段内，分不同时段设定用热系统某温控点不同的循环热水目标温度，设定不同的输出循环热水目标温度之间升降温时间和升降温速度，自动调整循环泵的运行状态，达到该点不同时段的输出不同循环热水温度要求，并实时准确进行温度控制。

6.根据权利要求2所述供汽-水换热机组自动控温装置进行自动控制的方法，其特征在于所说的加热蒸汽输入管线温度变送器、加热蒸汽输入管线压力变送器、加热蒸汽输入管线流量变送器、循环热水输出管线温度变送器、循环热水输出管线压力变送器、循环热水输出管线流量变送器均设定上述各种参数的上下限，同时设定加热蒸汽调节控制阀、循环泵、循环水补充泵、循环水补充罐液位运行参数的上下限，当测定值超过设定参数的上下限时即采取声光报警、手动控制或紧急停车控制措施。

7.根据权利要求2所述供汽-水换热机组自动控温装置进行自动控制的方法，其特征在于所说的控温装置可以采用压力参数代替温度参数进行控制。

8.根据权利要求2、3、4或7所述供汽-水换热机组自动控温装置进行自动控制的方法，其特征在于所说的温度、压力、流量的动态变化趋势参数均为该装置某点的温度、压力、流量的变化速率，或为该装置某两点之间的温度、压力、流量数值差的变化速率。

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