CN105928051A - 一种基于换热站按需供热算法的水泵自动调速控制方法及设备 - Google Patents

一种基于换热站按需供热算法的水泵自动调速控制方法及设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及居民生活小区冬季供热换热站运营技术领域，特别涉及一种基于换热站按需供热算法的水泵自动调速控制方法及设备。本发明所要解决的技术问题是提供一种基于换热站按需供热算法的水泵自动调速控制方法及设备，实现换热站按需供热，达到控制节能的技术效果。本发明通过计算单位时间需要从热源管网中提取出的热量理论值，经修正后，与单位时间热源管网向小区供热管网的实际供热量进行实时对比，根据理论值与实际值的差值对换热站的水泵变频器进行调控，实现了按实际采暖需求进行供热，相较现有换热站控制方法大幅减少的热能浪费。

Description

一种基于换热站按需供热算法的水泵自动调速控制方法及设备
技术领域
本发明涉及居民生活小区冬季供热换热站运营技术领域，特别涉及一种基于换热站按需供热算法的水泵自动调速控制方法及设备。
背景技术
换热站是北方居民生活小区冬季采暖的重要节点设施之一，主要功能是从热源管网中提取热源，通过换热站转换输送到用户的室内以抵抗严寒的天气。现有的技术是根据用户的供水温度来控制并提取热源管网中的热量，这就导致换热站实际运行中为保证小区用户供热质量，必须从热源管网中多提取一定热量来提高用户侧的供水温度，提高的温度就是一种浪费。现有技术缺乏按小区居民消耗热量的所需供热的标准统计方法，这是现有换热站控制节能的难点所在。同时，现有技术很难解决换热站运行时，天气的变化对提取热源管网中热量的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于换热站按需供热算法的水泵自动调速控制方法及设备，实现换热站按需供热，达到控制节能的技术效果。
本发明的技术方案为：
一种基于换热站按需供热算法的水泵自动调速控制方法，包括以下步骤：
步骤(I)计算小区散热总量R
R＝S·ω 公式1
公式1中，R为小区散热总量，单位MW；S为小区供热面积，单位m2；ω为热指标，单位W。
步骤(II)查看换热站的换热效率η。
步骤(III)计算需要从热源管网中提取出的热量Rg
公式2中，Rg为需要从热源管网中提取出的热量，单位MW；R为小区散热总量，单位MW；η为换热站的换热效率。
步骤(IV)计算单位时间需要从热源管网中提取出的热量
Qg＝Rg·t 公式3
公式3中，Qg为单位时间需要从热源管网中提取出的热量，单位MJ；Rg为需要从热源管网中提取出的热量，单位MW；t为单位时间，t＝1s。
步骤(V)修正单位时间需要从热源管网中提取出的热量
依照公式4计算修正差值Δq
公式4中，Qg为单位时间需要从热源管网中提取出的热量，单位MJ；为用户室内温度均值，单位℃；Δq为修正差值，单位MJ。
依照公式5计算修正后单位时间需要从热源管网中提取出的热量Q′g
Q'g＝Qg+Δq 公式5
公式5中，Qg为单位时间需要从热源管网中提取出的热量，单位MJ；Δq为修正差值，单位MJ；Q'g为修正后单位时间需要从热源管网中提取出的热量，单位MJ。
依照公式6计算从换热站到用户的热量调节滞后时间T
T＝T1-T2 公式6
公式6中，T1为水泵开始动作的时间，T2为末端用户室内温度达标的时间，T为从换热站到用户的热量调节滞后时间，单位min。
步骤(VI)控制热源管网的供热量
根据单位时间热源管网向小区供热管网的实际供热量Qs与步骤(V)计算出的修正后单位时间需要从热源管网中提取出的热量Q'g的差值ΔQ，对换热站的水泵变频器进行控制，若差值ΔQ＞0，则降低换热站的水泵变频器转速；若差值ΔQ＝0，则保持换热站的水泵变频器转速；若差值ΔQ＜0，则提高换热站的水泵变频器转速。
一种水泵自动调速控制设备，包括换热站控制器、DTU、热量表、水泵变频器、工控机和室内温度采集传送器。换热站控制器、DTU和水泵变频器安装在换热站控制柜内，热量表安装在换热站一次热源供水管网上，工控机安装在调度室，所述室内温度采集传送器安装在末端用户室内。热量表实时计量单位时间热源管网向小区供热管网的实际供热量Qs并将Qs信号传输至换热站控制器，换热站控制器利用DTU将Qs信号传输至工控机，室内温度采集传送器将末端用户室内温度信号传输至工控机，工控机利用Qs信号和末端用户室内温度信号计算得到换热站控制信号并利用DTU将换热站控制信号发送至换热站控制器，换热站控制器按照接收到的换热站控制信号操控水泵变频器的工作。
本发明的有益效果：本发明的水泵自动调速控制方法通过计算单位时间需要从热源管网中提取出的热量理论值，经修正后，与单位时间热源管网向小区供热管网的实际供热量进行实时对比，根据理论值与实际值的差值对换热站的水泵变频器进行调控，实现了按实际采暖需求进行供热，相较现有换热站控制方法大幅减少的热能浪费。本发明的水泵自动调速控制设备利用安装在末端用户室内的室内温度采集传送器实时采集并传输供热不利用户的室内温度，在解决用户不利位置供热问题的同时，可以将天气温度的影响引入换热站水泵自动控制系统和设备。此外，本发明的水泵自动调速控制设备利用安装在换热站一次热源供水管网上的热量表实时计量热源管网的实际供热量，通过与按需计算得到的理论供热量比较，实现对换热站水泵的按需供热调控。
附图说明
图1为本发明水泵自动调速控制设备的组成示意图。
具体实施方式
依照图1组建的水泵自动调速控制设备。实施例的的水泵自动调速控制设备包括换热站控制器、DTU、热量表、水泵变频器、工控机和室内温度采集传送器。换热站控制器、DTU和水泵变频器安装在换热站控制柜内，热量表安装在换热站一次热源供水管网上，工控机安装在调度室，所述室内温度采集传送器安装在末端用户室内。热量表向换热站控制器单向通信，换热站控制器向水泵变频器单向通信，换热站控制器与DTU双向通信，DTU与工控机双向通信，室内温度采集传送器向工控机单向通信。实施例中室内温度采集传送器可在多个采暖不利位置用户的室内设置，数量无限制。实施例将采暖不利位置用户的室内温度作为修正热源管网供热理论值的依据，只要采暖不利位置用户的室内温度能够达标，则其余用户的室内温度均可达标，从根本上解决了用户不利位置的问题，同时，将天气温度对按需供热的影响引入实施例的设备和控制方法中。
实施例按照本发明的水泵自动调速控制方法于2015年11月对石家庄瑞城D区的小区居民供热过程进行自动调速控制，步骤如下：
步骤(I)计算小区散热总量R
小区供热面积S＝13,5900m2，热指标ω＝35W，将S和ω代入公式1得到小区散热总量R＝4.8825MW。
步骤(II)该小区换热站的换热效率η＝0.98％。
步骤(III)计算需要从热源管网中提取出的热量Rg
将步骤(I)计算所得小区散热总量R＝4.8825MW和步骤(II)小区换热站的换热效率η＝0.98％代入公式2，得到需要从热源管网中提取出的热量Rg＝4.9821MW。
步骤(IV)计算单位时间需要从热源管网中提取出的热量
将步骤(III)计算所得需要从热源管网中提取出的热量Rg＝4.9821MW和单位时间t＝1s代入公式3，得到单位时间需要从热源管网中提取出的热量Qg＝4.9821MJ。
步骤(V)修正单位时间需要从热源管网中提取出的热量
依照公式4计算修正差值Δq
公式4中，Qg为单位时间需要从热源管网中提取出的热量，单位MJ；为用户室内温度均值，单位℃；Δq为修正差值，单位MJ；18℃为国家规定的供热室内达标温度。在计算热总量Q'g时，热指标ω受多种条件影响，为减小影响，应当综合考虑不同用户室内温度的平均值以及该平均值与标准要求室内温度的差，计算温度差占标准要求室内温度的百分比，间接换算为再需要补充的热量，以补偿外界的影响。
依照公式5计算修正后单位时间需要从热源管网中提取出的热量Q′g
Q'g＝Qg+Δq 公式5
公式5中，Qg为单位时间需要从热源管网中提取出的热量，单位MJ；Δq为修正差值，单位MJ；Q'g为修正后单位时间需要从热源管网中提取出的热量，单位MJ。
依照公式6计算从换热站到用户的热量调节滞后时间T
T＝T1-T2 公式6
公式6中，T1为水泵开始动作的时间，T2为末端用户室内温度达标的时间，T为从换热站到用户的热量调节滞后时间，单位min。如果天气温度不变，通过以上的修正，用户室内温度基本会保持恒定；在天气的变化时，可根据天气变化曲线提前时间T进行水泵动作，以保证用户室内温度，避免天气变化影响供暖。
步骤(VI)控制热源管网的供热量
根据单位时间热源管网向小区供热管网的实际供热量Qs与步骤(V)计算出的修正后单位时间需要从热源管网中提取出的热量Q'g的差值ΔQ，对换热站的水泵变频器进行控制，若差值ΔQ＞0，则降低换热站的水泵变频器转速；若差值ΔQ＝0，则保持换热站的水泵变频器转速；若差值ΔQ＜0，则提高换热站的水泵变频器转速。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于换热站按需供热算法的水泵自动调速控制方法，其特征在于其包括以下步骤：
步骤(I)计算小区散热总量R
R＝S·ω 公式1
公式1中，R为小区散热总量，单位MW；S为小区供热面积，单位m2；ω为热指标，单位W；
步骤(II)查看换热站的换热效率η
步骤(III)计算需要从热源管网中提取出的热量Rg
公式2中，Rg为需要从热源管网中提取出的热量，单位MW；R为小区散热总量，单位MW；η为换热站的换热效率；
步骤(IV)计算单位时间需要从热源管网中提取出的热量
Qg＝Rg·t 公式3
公式3中，Qg为单位时间需要从热源管网中提取出的热量，单位MJ；Rg为需要从热源管网中提取出的热量，单位MW；t为单位时间，t＝1s；
步骤(V)修正单位时间需要从热源管网中提取出的热量
依照公式4计算修正差值Δq
公式4中，Qg为单位时间需要从热源管网中提取出的热量，单位MJ；为用户室内温度均值，单位℃；Δq为修正差值，单位MJ；
依照公式5计算修正后单位时间需要从热源管网中提取出的热量Q'g
Q'g＝Qg+Δq 公式5
公式5中，Qg为单位时间需要从热源管网中提取出的热量，单位MJ；Δq为修正差值，单位MJ；Q'g为修正后单位时间需要从热源管网中提取出的热量，单位MJ；
依照公式6计算从换热站到用户的热量调节滞后时间T
T＝T1-T2 公式6
公式6中，T1为水泵开始动作的时间，T2为末端用户室内温度达标的时间，T为从换热站到用户的热量调节滞后时间，单位min；
步骤(VI)控制热源管网的供热量
根据单位时间热源管网向小区供热管网的实际供热量Qs与步骤(V)计算出的修正后单位时间需要从热源管网中提取出的热量Q'g的差值ΔQ，对换热站的水泵变频器进行控制，若差值ΔQ＞0，则降低换热站的水泵变频器转速；若差值ΔQ＝0，则保持换热站的水泵变频器转速；若差值ΔQ＜0，则提高换热站的水泵变频器转速。
2.一种水泵自动调速控制设备，其特征在于其包括换热站控制器、DTU、热量表、水泵变频器、工控机和室内温度采集传送器；所述换热站控制器、DTU和水泵变频器安装在换热站控制柜内，所述热量表安装在换热站一次热源供水管网上，所述工控机安装在调度室，所述室内温度采集传送器安装在末端用户室内；所述热量表实时计量单位时间热源管网向小区供热管网的实际供热量Qs并将Qs信号传输至换热站控制器，所述换热站控制器利用DTU将Qs信号传输至工控机，所述室内温度采集传送器将末端用户室内温度信号传输至工控机，所述工控机利用Qs信号和末端用户室内温度信号计算得到换热站控制信号并利用DTU将所述换热站控制信号发送至换热站控制器，所述换热站控制器按照接收到的换热站控制信号操控水泵变频器的工作。
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