CN104848295A - 自适应智能换热站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了自适应智能换热站主要由三通温控阀、换热器、膨胀水箱、补水变频泵、循环泵、流量检测装置、室外温度传感器和控制柜组成，膨胀水箱出水由水箱出水管与连接在旁通管二的连通管连接，连通管连接在旁通二的止回阀二之前，在水箱出水管上设有止回阀一，连通管上设有电磁阀四，在电磁阀四与止回阀一之间的管道上还连接有水箱进水管及连接管，连接管的另一端与一次回水管连接，在连接管上设有电磁阀三，水箱进水管上设有电磁阀二，与换热器二次侧连接出水的二次供水管上装有流量检测装置，所述循环泵为2～4台并联设置，且每台循环泵均能进行变频调速控制。本发明的有益效果是，本发明具有节能、舒适、自动化控制功能齐全等优点。

Description

自适应智能换热站

技术领域

本发明涉及换热技术领域，具体地说是一种自适应智能换热站。

背景技术

随着供热商品化以及建设资源节约型、环境友好型社会的不断推进，集中供热换热站已成为了城镇供热必不可少的一个组成部分。集中供热换热站具有效率高、易于温度控制和避免锅炉对环境污染等优点，已在住宅、办公、学校等场合广泛应用。但目前的集中供热换热站普遍存在占地大、投资高、运行能耗大、噪声高、管理维护麻烦、寿命短等问题，影响供热质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种配置齐全、节能舒适和自动化程度高的自适应智能换热站。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：自适应智能换热站主要由三通温控阀、换热器、膨胀水箱、补水变频泵、循环泵、流量检测装置、室外温度传感器和控制柜组成，换热器的一次侧分别与一次供水管和一次回水管连接，换热器的二次侧进水由二次回水管经过循环泵之后连接，换热器的二次侧出水与二次供水管连接，在一次供水管上装有三通温控阀，三通温控阀之前设有过滤器一，一次供水管在三通温控阀之后还设有压力表一和温度表二，一次回水管上设有压力传感器一和温度表一，一次回水管在压力传感器一及温度表一之后还设有旁路管与三通温控阀连接，循环泵进水与回水主管连接，回水主管与二次回水管连接，且二次回水管在与回水主管连接之前设有过滤器二，循环泵出水与加压主管连接，加压主管与换热器二次侧进口连接，加压主管上设有压力表二，绕过循环泵在回水主管与加压主管之间设有旁通管二，旁通管二上设有止回阀二，在回水主管上设有温度传感器一和压力传感器二，回水主管上还装有安全阀，安全阀排出口装有泄压排水管与设置的膨胀水箱连接，膨胀水箱还连接有补水管进水，补水管上装有电磁阀一控制进水，补水管在电磁阀一之后设有软化水装置，并在电磁阀一之后、绕过软化水装置设有旁通管一，膨胀水箱内设有水位传感器，膨胀水箱出水由水箱出水管与连接在旁通管二的连通管连接，连通管连接在旁通二的止回阀二之前，在水箱出水管上装设有补水变频泵及止回阀一，连通管上设有电磁阀四，在电磁阀四与止回阀一之间的管道上还连接有水箱进水管及连接管，水箱进水管的另一端与膨胀水箱连接，连接管的另一端与一次回水管连接，在连接管上设有电磁阀三，水箱进水管上设有电磁阀二，与换热器二次侧连接出水的二次供水管上装有流量检测装置、并设有压力传感器三和温度传感器二。

所述三通温控阀、压力传感器一、电磁阀一、软化水装置、水位传感器、补水变频泵、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四、温度传感器一、压力传感器二、循环泵、流量检测装置、压力传感器三和温度传感器二各自分别由电缆线与控制柜连接，控制柜内设有通讯接口，控制柜还与设置在室外的室外温度传感器连接，室外温度传感器用于检测室外气候温度变化情况、并将检测到的信号传输至控制柜。

所述三通温控阀是对一次供水管流量进行持流分流控制与调节，以保证一次回水管流量稳定和水力平衡。

所述软化水装置用于对膨胀水箱的补水管进水进行软化，以降低Ca²⁺、Mg²⁺硬度。

所述水位传感器设有高水位点、低水位点和缺水水位点三个控制点，高水位点用于控制膨胀水箱停止进水；低水位点用于控制膨胀水箱开始进水，或者是用于控制补水变频泵从膨胀水箱内取水结束；缺水水位点用于控制补水变频泵停机保护。

所述循环泵为2～4台并联设置，且每台循环泵均能进行变频调速控制。

所述流量检测装置用于检测二次循环流量。

本发明的工作原理是，换热器将一次侧的一次供水管输送的热量，自动连续地转换为二次侧供热用户需求的二次热水输出，供热用户的二次回水由二次回水管通过过滤器二清除污垢、循环泵加压后输送至换热器进行加热、并生产出用户供热需求和适于室外气候温度变化的加热水进行供热；供热初期注水调试时，补水变频泵启动、并通过止回阀一、电磁阀四和旁通管二往回水主管至加压主管、二次供水管及二次侧供热用户管网注水，电磁阀一和电磁阀四打开，电磁阀二和电磁阀三关闭，补水水源自补水管、电磁阀一及软化水装置进入膨胀水箱，再由补水变频泵从膨胀水箱内取水，水位传感器检测膨胀水箱的水位，当水位传感器检测到膨胀水箱水位高于设定的高水位点及以上时，电磁阀一关闭和停止进水，软化水装置失电，当水位传感器检测到膨胀水箱水位低于设定的低水位点及以下时，电磁阀一打开补水，软化水装置得电，当水位传感器检测到膨胀水箱水位低于设定的缺水水位点时，补水变频泵停机保护、并报警，待水位恢复至设定的低水位点及以上时，缺水报警消除，补水变频泵恢复正常运行，当补水变频泵启动注水使回水主管压力达到设定的回水设定压力值时，补水变频泵自动停机和停止注水，供热初期注水结束，系统进入自动运行状态，电磁阀二和电磁阀三关闭，电磁阀四打开，电磁阀一在膨胀水箱水位上升至设定的高水位点时关闭，软化水装置失电，循环泵自动启动，三通温控阀开启，供热正常时，控制柜依据室外温度传感器检测室外气候温度变化情况自适应地调整二次供水管的出水加热温度，当室外气候温度高时，出水加热温度相对要低，当室外气候温度低时，出水加热温度相对要高，然后再由控制柜按照二次供水管的温度传感器二检测到出水加热温度与适于室外气候温度变化的设定出水温度比较之后，自动调节三通温控阀的开度以调节一次供水管进入换热器的流量，当温度传感器二检测到出水加热温度高于适于室外气候温度变化的设定出水温度时，三通温控阀关小一次供水管进入换热器的流量、富余流量从旁路管直接回至一次回水管，当温度传感器二检测到出水加热温度低于适于室外气候温度变化的设定出水温度时，三通温控阀开大一次供水管进入换热器的流量，从而实现二次供水管的出水加热温度自适应调节达舒适节能效果和一次供水管持流分流调节达热平衡效果；同时，压力传感器三在线检测二次供水管压力，循环泵依据装设在二次供水管上的流量检测装置检测到的二次循环流量对应不同的二次供水管压力，由控制柜相对于压力传感器三实施变量变压控制，二次循环流量与二次供水管压力呈二次抛物曲线关系，二次循环流量大则二次供水管压力高，二次循环流量小则二次供水管压力低，从而达到节省电耗的功效，二次循环流量与二次供水管压力的二次抛物曲线越接近二次循环管道的特性曲线，其节电效果就越明显；

循环泵运行时，在压力传感器二检测到回水主管压力低于回水设定压力值时，补水变频泵启动，补水变频泵从膨胀水箱取水、经变频加压后对回水主管进行变频恒压补水，电磁阀四处于开启状态，当回水主管压力稳定在回水设定压力值、并维持30s～60s时，补水变频泵停机和完成对回水主管补水；自动状态下，当补水变频泵启动补水时，在膨胀水箱内的水位下降至水位传感器设定的低水位点及以下时，为了节省运行成本，膨胀水箱可优先考虑从一次回水管取水补充，此时补水变频泵处于停止状态，电磁阀四关闭，电磁阀二和电磁阀三打开，补水水源自一次回水管经过连接管、电磁阀三、水箱进水管及电磁阀二进入膨胀水箱补充，待膨胀水箱的水位上升至水位传感器设定的高水位点及以上时，电磁阀二和电磁阀三关闭，电磁阀四打开，系统恢复正常状态；

在电磁阀二及电磁阀三打开、由一次回水管向膨胀水箱补水的过程中，当压力传感器一检测到一次回水管压力低于设定的无水压力值时，系统判定一次回水管无水，电磁阀二及电磁阀三自动关闭，电磁阀一在膨胀水箱水位低于水位传感器设定的低水位点及以下时打开补水；

当压力传感器二检测到回水主管压力较回水设定压力值高出0.05～0.10MPa以上时，系统则将判定回水主管压力超高、并报警，此时打开电磁阀二，回水主管通过连通管、水箱进水管泄压到膨胀水箱贮存，待回水主管压力恢复至回水设定压力值时，电磁阀二关闭，超压报警自动消除；

在循环泵运行过程中，当压力传感器二检测到回水主管压力低于设定的缺水压力值时，系统将判定回水主管及二次回水管缺水，循环泵停机保护、并报警，待回水主管压力恢复到回水设定压力值时，循环泵自动启动和恢复正常运行。

本发明的有益效果是，本发明具有节能、舒适、自动化控制功能齐全等优点，可广泛适于住宅、办公、学校、医院等的集中供热场合，并具有很好的实用价值和推广前景。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图。

图中，1、一次供水管，2、过滤器一，3、三通温控阀，4、压力传感器一，5、温度表一，6、压力表一，7、温度表二，8、换热器，9、旁路管，10、一次回水管，11、电磁阀一，12、补水管，13、旁通管一，14、连接管，15、软化水装置，16、膨胀水箱，17、水位传感器，18、水箱进水管，19、水箱出水管，20、补水变频泵，21、电磁阀二，22、电磁阀三，23、止回阀一，24、电磁阀四，25、连通管，26、旁通管二，27、安全阀，28、泄压排水管，29、回水主管，30、过滤器二，31、二次回水管，32、温度传感器一，33、压力传感器二，34、循环泵，35、止回阀二，36、加压主管，37、压力表二，38、流量检测装置，39、二次供水管，40、压力传感器三，41、温度传感器二，42、电缆线，43、通讯接口，44、控制柜，45、室外温度传感器。

具体实施方式

下面就附图1对本发明的自适应智能换热站作以下详细地说明。

如附图1所示，本发明的自适应智能换热站主要由三通温控阀3、换热器8、膨胀水箱16、补水变频泵20、循环泵34、流量检测装置38、室外温度传感器45和控制柜44组成，换热器8的一次侧分别与一次供水管1和一次回水管10连接，换热器8的二次侧进水由二次回水管31经过循环泵34之后连接，换热器8的二次侧出水与二次供水管39连接，在一次供水管1上装有三通温控阀3，三通温控阀3之前设有过滤器一2，一次供水管1在三通温控阀3之后还设有压力表一6和温度表二7，一次回水管10上设有压力传感器一4和温度表一5，一次回水管10在压力传感器一4及温度表一5之后还设有旁路管9与三通温控阀3连接，循环泵34进水与回水主管29连接，回水主管29与二次回水管31连接，且二次回水管31在与回水主管29连接之前设有过滤器二30，循环泵34出水与加压主管36连接，加压主管36与换热器8二次侧进口连接，加压主管36上设有压力表二37，绕过循环泵34在回水主管29与加压主管36之间设有旁通管二26，旁通管二26上设有止回阀二35，在回水主管29上设有温度传感器一32和压力传感器二33，回水主管29上还装有安全阀27，安全阀27排出口装有泄压排水管28与设置的膨胀水箱16连接，膨胀水箱16还连接有补水管12进水，补水管12上装有电磁阀一11控制进水，补水管12在电磁阀一11之后设有软化水装置15，并在电磁阀一11之后、绕过软化水装置15设有旁通管一13，膨胀水箱16内设有水位传感器17，膨胀水箱16出水由水箱出水管19与连接在旁通管二26的连通管25连接，连通管25连接在旁通二26的止回阀二35之前，在水箱出水管19上装设有补水变频泵20及止回阀一23，连通管25上设有电磁阀四24，在电磁阀四24与止回阀一23之间的管道上还连接有水箱进水管18及连接管14，水箱进水管18的另一端与膨胀水箱16连接，连接管14的另一端与一次回水管10连接，在连接管10上设有电磁阀三22，水箱进水管上设有电磁阀二21，与换热器8二次侧连接出水的二次供水管39上装有流量检测装置38、并设有压力传感器三40和温度传感器二41。

所述三通温控阀3、压力传感器一4、电磁阀一11、软化水装置15、水位传感器17、补水变频泵20、电磁阀二21、电磁阀三22、电磁阀四24、温度传感器一32、压力传感器二33、循环泵34、流量检测装置38、压力传感器三40和温度传感器二41各自分别由电缆线42与控制柜44连接，控制柜44内设有通讯接口43，控制柜44还与设置在室外的室外温度传感器45连接，室外温度传感器45用于检测室外气候温度变化情况、并将检测到的信号传输至控制柜44。

所述三通温控阀3是对一次供水管1流量进行持流分流控制与调节，以保证一次回水管10流量稳定和水力平衡。

所述软化水装置15用于对膨胀水箱16的补水管12进水进行软化，以降低Ca²⁺、Mg²⁺硬度。

所述水位传感器17设有高水位点、低水位点和缺水水位点三个控制点，高水位点用于控制膨胀水箱16停止进水；低水位点用于控制膨胀水箱16开始进水，或者是用于控制补水变频泵20从膨胀水箱16内取水结束；缺水水位点用于控制补水变频泵20停机保护。

所述循环泵34为2～4台并联设置，且每台循环泵34均能进行变频调速控制。

所述流量检测装置38用于检测二次循环流量。

本发明的工作原理是，换热器8将一次侧的一次供水管1输送的热量，自动连续地转换为二次侧供热用户需求的二次热水输出，供热用户的二次回水由二次回水管31通过过滤器二30清除污垢、循环泵34加压后输送至换热器8进行加热、并生产出用户供热需求和适于室外气候温度变化的加热水进行供热；供热初期注水调试时，补水变频泵20启动、并通过止回阀一23、电磁阀四24和旁通管二26往回水主管29至加压主管36、二次供水管39及二次侧供热用户管网注水，电磁阀一11和电磁阀四24打开，电磁阀二21和电磁阀三23关闭，补水水源自补水管12、电磁阀一11及软化水装置15进入膨胀水箱16，再由补水变频泵20从膨胀水箱16内取水，水位传感器17检测膨胀水箱16的水位，当水位传感器17检测到膨胀水箱16水位高于设定的高水位点及以上时，电磁阀一11关闭和停止进水，软化水装置15失电，当水位传感器17检测到膨胀水箱16水位低于设定的低水位点及以下时，电磁阀一11打开补水，软化水装置15得电，当水位传感器17检测到膨胀水箱16水位低于设定的缺水水位点时，补水变频泵20停机保护、并报警，待水位恢复至设定的低水位点及以上时，缺水报警消除，补水变频泵20恢复正常运行，当补水变频泵20启动注水使回水主管29压力达到设定的回水设定压力值时，补水变频泵20自动停机和停止注水，供热初期注水结束，系统进入自动运行状态，电磁阀二21和电磁阀三22关闭，电磁阀四24打开，电磁阀一11在膨胀水箱16水位上升至设定的高水位点时关闭，软化水装置15失电，循环泵34自动启动，三通温控阀3开启，供热正常时，控制柜44依据室外温度传感器45检测室外气候温度变化情况自适应地调整二次供水管39的出水加热温度，当室外气候温度高时，出水加热温度相对要低，当室外气候温度低时，出水加热温度相对要高，然后再由控制柜44按照二次供水管39的温度传感器二41检测到出水加热温度与适于室外气候温度变化的设定出水温度比较之后，自动调节三通温控阀3的开度以调节一次供水管1进入换热器8的流量，当温度传感器二41检测到出水加热温度高于适于室外气候温度变化的设定出水温度时，三通温控阀3关小一次供水管1进入换热器8的流量、富余流量从旁路管9直接回至一次回水管10，当温度传感器二41检测到出水加热温度低于适于室外气候温度变化的设定出水温度时，三通温控阀3开大一次供水管1进入换热器8的流量，从而实现二次供水管39的出水加热温度自适应调节达舒适节能效果和一次供水管1持流分流调节达热平衡效果；同时，压力传感器三40在线检测二次供水管39压力，循环泵34依据装设在二次供水管39上的流量检测装置38检测到的二次循环流量对应不同的二次供水管39压力，由控制柜44相对于压力传感器三40实施变量变压控制，二次循环流量与二次供水管39压力呈二次抛物曲线关系，二次循环流量大则二次供水管39压力高，二次循环流量小则二次供水管39压力低，从而达到节省电耗的功效，二次循环流量与二次供水管39压力的二次抛物曲线越接近二次循环管道的特性曲线，其节电效果就越明显；

循环泵34运行时，在压力传感器二33检测到回水主管29压力低于回水设定压力值时，补水变频泵20启动，补水变频泵20从膨胀水箱16取水、经变频加压后对回水主管29进行变频恒压补水，电磁阀四24处于开启状态，当回水主管29压力稳定在回水设定压力值、并维持30s～60s时，补水变频泵20停机和完成对回水主管29补水；

自动状态下，当补水变频泵20启动补水时，在膨胀水箱16内的水位下降至水位传感器17设定的低水位点及以下时，为了节省运行成本，膨胀水箱16可优先考虑从一次回水管10取水补充，此时补水变频泵20处于停止状态，电磁阀四24关闭，电磁阀二21和电磁阀三22打开，补水水源自一次回水管10经过连接管14、电磁阀三22、水箱进水管18及电磁阀二21进入膨胀水箱16补充，待膨胀水箱16的水位上升至水位传感器17设定的高水位点及以上时，电磁阀二21和电磁阀三22关闭，电磁阀四24打开，系统恢复正常状态；

在电磁阀二21及电磁阀三22打开、由一次回水管10向膨胀水箱16补水的过程中，当压力传感器一4检测到一次回水管10压力低于设定的无水压力值时，系统判定一次回水管10无水，电磁阀二21及电磁阀三22自动关闭，电磁阀一11在膨胀水箱16水位低于水位传感器17设定的低水位点及以下时打开补水；

当压力传感器二33检测到回水主管29压力较回水设定压力值高出0.05～0.10MPa以上时，系统则将判定回水主管29压力超高、并报警，此时打开电磁阀二21，回水主管29通过连通管25、水箱进水管18泄压到膨胀水箱16贮存，待回水主管29压力恢复至回水设定压力值时，电磁阀二21关闭，超压报警自动消除；

在循环泵34运行过程中，当压力传感器二33检测到回水主管29压力低于设定的缺水压力值时，系统将判定回水主管29及二次回水管31缺水，循环泵34停机保护、并报警，待回水主管29压力恢复到回水设定压力值时，循环泵34自动启动和恢复正常运行。

Claims (7)

1.一种自适应智能换热站主要由三通温控阀、换热器、膨胀水箱、补水变频泵、循环泵、流量检测装置、室外温度传感器和控制柜组成，换热器的一次侧分别与一次供水管和一次回水管连接，换热器的二次侧进水由二次回水管经过循环泵之后连接，换热器的二次侧出水与二次供水管连接，在一次供水管上装有三通温控阀，循环泵进水与回水主管连接，回水主管与二次回水管连接，循环泵出水与加压主管连接，绕过循环泵在回水主管与加压主管之间设有旁通管二，旁通管二上设有止回阀二，回水主管上设有温度传感器一和压力传感器二，回水主管上还装有安全阀，安全阀排出口装有泄压排水管与设置的膨胀水箱连接，膨胀水箱还连接有补水管进水，补水管上装有电磁阀一，补水管在电磁阀一之后设有软化水装置，膨胀水箱内设有水位传感器，其特征在于，膨胀水箱出水由水箱出水管与连接在旁通管二的连通管连接，连通管连接在旁通二的止回阀二之前，在水箱出水管上装设有补水变频泵及止回阀一，连通管上设有电磁阀四，在电磁阀四与止回阀一之间的管道上还连接有水箱进水管及连接管，水箱进水管的另一端与膨胀水箱连接，连接管的另一端与一次回水管连接，在连接管上设有电磁阀三，水箱进水管上设有电磁阀二，与换热器二次侧连接出水的二次供水管上装有流量检测装置、并设有压力传感器三和温度传感器二。

2.根据权利要求1所述的自适应智能换热站，其特征在于，所述三通温控阀、压力传感器一、电磁阀一、软化水装置、水位传感器、补水变频泵、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四、温度传感器一、压力传感器二、循环泵、流量检测装置、压力传感器三和温度传感器二各自分别由电缆线与控制柜连接，控制柜内设有通讯接口，控制柜还与设置在室外的室外温度传感器连接。

3.根据权利要求1所述的自适应智能换热站，其特征在于，补水管在电磁阀一之后、绕过软化水装置设有旁通管一。

4.根据权利要求1所述的自适应智能换热站，其特征在于，一次供水管在三通温控阀之后还设有压力表一和温度表二，一次回水管上设有压力传感器一和温度表一。

5.根据权利要求1所述的自适应智能换热站，其特征在于，一次回水管在压力传感器一及温度表一之后还设有旁路管与三通温控阀连接。

6.根据权利要求1所述的自适应智能换热站，其特征在于，加压主管与换热器二次侧进口连接，加压主管上设有压力表二。

7.根据权利要求1所述的自适应智能换热站，其特征在于，所述循环泵为2～4台并联设置。