CN108488898A - 一种换热站系统一次侧供水网水力动态平衡调节的方法 - Google Patents

一种换热站系统一次侧供水网水力动态平衡调节的方法 Download PDF

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Zhejiang Dun'an Automatic Control Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种换热站系统一次侧供水网水力动态平衡调节的方法，包括如下步骤：a、数据采集；b、数据处理；c、逻辑运算；d、调节控制。本发明提供了一种换热站系统一次侧供水网水力动态平衡调节的方法，整体结构设计合理，采取动态调节方法来控制各环路的水流量，从而保障了各环路末端热量所需，真正实现换热站系统一次侧供水网水力动态平衡，同时本发明将水力平衡调节和水流量调节有机结合，实现能量平衡分配，实现水流量按需供给，有效的降低了能源浪费，达到了节能的效果。

Description

一种换热站系统一次侧供水网水力动态平衡调节的方法
技术领域
本发明涉及一种换热站系统一次侧供水网水力动态平衡调节的方法。
背景技术
现代建筑功能结构复杂，对供暖需求多样性、时变性，换热站一网水系统各环路对热的需求量不同，而且是动态变化的，因此即使做到了各环路水流量满足设计要求，各环路的换热效果依然不平衡。而且由于一些环路需求量的变化，必然会导致系统的水流量产生增大或减少的变化，系统的水力平衡也会随之变化，产生新的水力失衡。对于各各环路都安装有节流孔板、手动调节阀等元件的定流量水系统会引起系统的阻力和流量分布发生变化，导致其他环路的流量增大或减小；对于各环路安装动态流量平衡阀的定流量系统，当通过阀门调节保持各环路流量不变，但会造成同一环路内各支路流量变化，产生支路水力失衡，而且当流量增大较多使水系统压力超过阀门承压时，阀门的动态平衡功能失效，整个水系统亦会水力失调。
现有解决换热站大系统中由于由于一网供水不平衡造成部分换热站供暖不足的问题，通常采用的方法是加大一网水系统流量和提高水泵扬程，采用节流孔板、调节阀、动态流量平衡阀等节流元件来调节管路的阻力和流量，使各个环路的实际流量满足设计流量的要求。当换热站系统中出现部分环路流量过剩，部分环路流量不足时，为了获得水力平衡，通过采用改变节流孔板，或者通过调节调节阀、动态平衡阀开度来改变环路支管管网阻力及流量，使各环路实际流量到达需求流量，当流量仍不能满足时，则采取增大水系统流量和提高水泵扬程的方法。在实际使用时，由于节流孔板、调节阀、动态流量平衡阀等节流元件经常出现损坏现象，会影响到实际调节和使用，维修费用高。而且采用上述方式在实际使用中，会出现水力失调，水流量分配不均的情况，从而造成部分换热站供热不足、部分供热过剩的情况，同时还会造成大量能源浪费的问题，增加经济成本。现有换热站一次侧供水网系统往往根据末端负荷的特点分成若干区块，每个区块组成一个水系统环路，从而导致换热站负载不同，造成整个水系统各环路存在阻力不平衡问题。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种换热站系统一次侧供水网水力动态平衡调节的方法的技术方案，整体结构设计合理，采取动态调节方法来控制各环路的水流量，从而保障了各环路末端热量所需，真正实现换热站系统一次侧供水网水力动态平衡，同时本发明将水力平衡调节和水流量调节有机结合，实现能量平衡分配，实现水流量按需供给，有效的降低了能源浪费，达到了节能的效果。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种换热站系统一次侧供水网水力动态平衡调节的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)数据采集
对管网的供水温度、回水温度、供水压力及回水压力参数的采集，温度参数由安装在管路上的温度传感器进行采集，压力参数由安装在管路上的压力传感器进行采集，再通过数据采集箱将温度传感器和压力传感器采集到的数据转换为数字信号传输给计算机；
采集数据：
a、温度检测
通过总供水管内的水温传感器检测供水总管温度Tg；
通过总回水管内的水温传感器检测回水总管温度T0；
通过第一环路回水管内的水温传感器检测第一环路回水温度T1；
通过第二环路回水管内的水温传感器检测第二环路回水温度T2；
通过第三环路回水管内的水温传感器检测第三环路回水温度T3；
如此循环直至到第n环路回水管
通过第n环路回水管内的水温传感器检测第n环路回水温度Tn；
b、压力检测
通过总供水管内的压力传感器检测供水总管压力Pg；
通过总回水管内的压力传感器检测回水总管压力P0；
通过第一环路回水管内的压力传感器检测第一环路回水压力P1；
通过第二环路回水管内的压力传感器检测第二环路回水压力P2；
通过第三环路回水管内的压力传感器检测第三环路回水压力P3；
如此循环直至到第n环路回水管
通过第n环路回水管内的压力传感器检测第n环路回水压力Pn；
2)数据处理
计算机收到数据采集箱反馈回的数据，按以下公式分别计算出各环路供回水温差△Tn，各环路供回水压差△Pn，所有环路的供回水平均温差所有环路的供回水平均压差各环路的回水温度与设定温度的偏差△Tns，所有环路回水温度与设定温度的偏差平均值(各环路设定回水温度为Tsn)；
△Tn＝Tg-Tn
△Pn＝Pg-P1
△Tsn＝Tn-Tsn
n表示换热站系统一次侧供水水系统中并联的环路个数；
3)逻辑运算
结合步骤(1)的采集参数和步骤(2)的数据，计算机内置软件通过预先设定的逻辑运算方法分不同情况进行判断：
a、当换热站系统一次侧供水水系统内各环路回水温度要求保持一致时，将各环路的供回水温差△Tn与所有环路的供回水平均温差进行比较，取差值根据差值大小确定环路电动调节阀的控制量：当差值为负值时，表明该环路供水量过剩，负值越大供水过剩越多，减小该环路的流量，直至差值为0时为止；当差值为正值时，表明该环路供水不足，正值越大供水不足情况越严重，增大该环路的流量，直至差值为0时为止；当差值为0时，表明该环路的供水流量平衡，无需做调整；
同时根据换热站系统一次侧供水水系统的供水量判断循环水泵的控制量：当所有环路中差值的正值比大于1/2，占大部分时，表明换热站系统一次侧供水水系统供水量不足，增大换热站系统一次侧供水水系统的供水量，正值比例越大供水不足情况越严重；反之，当所有环路中差值的负值比大于1/2，占大部分时，表明换热站系统一次侧供水水系统的供水过剩，减小换热站系统一次侧供水水系统的供水量，负值比例越大供水过剩越多；
在增大水系统供水量时，将各环路供回水压差△Pn与所有环路的供回水平均压差进行比较，取差值当差值的正值比大于1/2时，停止增大供水，防止压力过高，保护设备安全；
b、当热站系统一次侧供水水系统各个环路的回水温度要求不同时，根据各个环路的回水温度与设定温度的偏差△Tns的正负值确定各环路调节阀的控制量：当△Tns为负值时，表明该环路供水过剩，减小该环路水流量；当△Tns为正值时，表明该环路供水不足，增大该环路水流量；当△Tns为0时表明该环路水流量平衡，无需调节；
同时根据热站系统一次侧供水水系统的供水量判断循环水泵的控制量：将各环路的回水温度和设定温度的偏差△Tns与所有环路回水温度和设定温度的偏差平均值进行比较，取差值当差值的正值比大于1/2，占大部分时，表明热站系统一次侧供水水系统的供水量不足，正值所占比例越大，供水不足越严重，增大热站系统一次侧供水水系统的供水量；当差值的负值比大于1/2，占大部分时，表明热站系统一次侧供水水系统的供水量过剩，负值所占比例越大，供水过剩越严重，减小热站系统一次侧供水水系统的供水量；
在增大热站系统一次侧供水水系统的供水量时，将各环路供回水压差△Pn与所有环路的供回水平均压差进行比较，取差值当差值 的正值比大于1/2，占大多数时，停止增大供水，防止压力过高，保护设备安全；
c、当热站系统一次侧供水水系统各个环路的负荷动态变化时，根据上述步骤a和步骤b的两种情况进行逻辑运算，同时将供水总管压力和回水总管压力作比较，取差值(Pg-Ph)，根据差值的变化确定循环水泵的控制量：当差值增大时，表明热站系统一次侧供水水系统中的环路中存在负荷变小的情况，则表明供水过剩，减小热站系统一次侧供水水系统的供水量；当差值变小时，表明热站系统一次侧供水水系统中的环路中存在负荷增大的情况，则表明供水不足，增大热站系统一次侧供水水系统的供水量；当差值维持不变时，则表明整个水系统供水量平衡，系统处于最优状态；
4)调节控制
通过计算机将步骤3)中得到的控制量传送给水力平衡控制器，水力平衡控制器再通过内部预设程序进行信号转化，将收到的调节阀控制量装变为模拟信号，直接对电动调节阀进行开度调节控制，使各环路上水流量与末端负荷需求相匹配，同时将收到的水泵控制信号转变成模拟信号，通过控制变频器频率大小对循环水泵进行控制，改变热站系统一次侧供水水系统的供水量，直至系统达到平衡状态。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
本发明包括温度和压力数据采集、数据处理、逻辑运算和调节控制。通过对管网的供、回水温度以及压力参数的采集，计算出各环路的供回水温差、供回水压差、所有环路的供回水平均温差、供回水平均压差、各环路的回水温度偏差，然后根据上述数据参数进行逻辑运算并输出控制量，该控制量经过水力平衡控制器转换后对安装在各环路上的调节阀进行调节控制，同时通过调节变频器频率对总供水管上的循环水泵进行调节控制。
本发明提供了一种换热站系统一次侧供水网水力动态平衡调节的方法，整体结构设计合理，采取动态调节方法来控制各环路的水流量，从而保障了各环路末端热量所需，真正实现换热站系统一次侧供水网水力动态平衡，同时本发明将水力平衡调节和水流量调节有机结合，实现能量平衡分配，实现水流量按需供给，有效的降低了能源浪费，达到了节能的效果。
具体实施方式
本发明一种换热站系统一次侧供水网水力动态平衡调节的方法，包括如下步骤：
1)数据采集
对管网的供水温度、回水温度、供水压力及回水压力参数的采集，温度参数由安装在管路上的温度传感器进行采集，压力参数由安装在管路上的压力传感器进行采集，再通过数据采集箱将温度传感器和压力传感器采集到的数据转换为数字信号传输给计算机；
采集数据：
a、温度检测
通过总供水管内的水温传感器检测供水总管温度Tg；
通过总回水管内的水温传感器检测回水总管温度T0；
通过第一环路回水管内的水温传感器检测第一环路回水温度T1；
通过第二环路回水管内的水温传感器检测第二环路回水温度T2；
通过第三环路回水管内的水温传感器检测第三环路回水温度T3；
如此循环直至到第n环路回水管
通过第n环路回水管内的水温传感器检测第n环路回水温度Tn；
b、压力检测
通过总供水管内的压力传感器检测供水总管压力Pg；
通过总回水管内的压力传感器检测回水总管压力P0；
通过第一环路回水管内的压力传感器检测第一环路回水压力P1；
通过第二环路回水管内的压力传感器检测第二环路回水压力P2；
通过第三环路回水管内的压力传感器检测第三环路回水压力P3；
如此循环直至到第n环路回水管
通过第n环路回水管内的压力传感器检测第n环路回水压力Pn；
具体如下表：
序号 名称 参数 传感器 传感器安装位置
1 供水总管温度 Tg 水温传感器 总供水管
2 供水总管压力 Pg 压力传感器 总供水管
3 回水总管温度 T0 水温传感器 总回水管
4 回水总管压力 P0 压力传感器 总回水管
5 环路1回水温度 T1 水温传感器 环路1回水管
6 环路1回水压力 P1 压力传感器 环路1回水管
7 环路2回水温度 T2 水温传感器 环路2回水管
8 环路2回水压力 P2 压力传感器 环路2回水管
9 环路3回水温度 T3 水温传感器 环路3回水管
10 环路3回水压力 P3 压力传感器 环路3回水管
… … … … …
n-1 环路n回水温度 Tn 水温传感器 环路n回水管
n 环路n回水压力 Pn 压力传感器 环路n回水管
2)数据处理
计算机收到数据采集箱反馈回的数据，按以下公式分别计算出各环路供回水温差△Tn，各环路供回水压差△Pn，所有环路的供回水平均温差所有环路的供回水平均压差各环路的回水温度与设定温度的偏差△Tns，所有环路回水温度与设定温度的偏差平均值(各环路设定回水温度为Tsn)；
△Tn＝Tg-Tn
△Pn＝Pg-P1
△Tsn＝Tn-Tsn
n表示换热站系统一次侧供水水系统中并联的环路个数；
3)逻辑运算
结合步骤(1)的采集参数和步骤(2)的数据，计算机内置软件通过预先设定的逻辑运算方法分不同情况进行判断：
a、当换热站系统一次侧供水水系统内各环路回水温度要求保持一致时，将各环路的供回水温差△Tn与所有环路的供回水平均温差进行比较，取差值根据差值大小确定环路电动调节阀的控制量：当差值为负值时，表明该环路供水量过剩，负值越大供水过剩越多，减小该环路的流量，直至差值为0时为止；当差值为正值时，表明该环路供水不足，正值越大供水不足情况越严重，增大该环路的流量，直至差值为0时为止；当差值为0时，表明该环路的供水流量平衡，无需做调整；
同时根据换热站系统一次侧供水水系统的供水量判断循环水泵的控制量：当所有环路中差值的正值比大于1/2，占大部分时，表明换热站系统一次侧供水水系统供水量不足，增大换热站系统一次侧供水水系统的供水量，正值比例越大供水不足情况越严重；反之，当所有环路中差值的负值比大于1/2，占大部分时，表明换热站系统一次侧供水水系统的供水过剩，减小换热站系统一次侧供水水系统的供水量，负值比例越大供水过剩越多；
在增大水系统供水量时，将各环路供回水压差△Pn与所有环路的供回水平均压差进行比较，取差值当差值的正值比大于1/2时，停止增大供水，防止压力过高，保护设备安全；
b、当热站系统一次侧供水水系统各个环路的回水温度要求不同时，根据各个环路的回水温度与设定温度的偏差△Tns的正负值确定各环路调节阀的控制量：当△Tns为负值时，表明该环路供水过剩，减小该环路水流量；当△Tns为正值时，表明该环路供水不足，增大该环路水流量；当△Tns为0时表明该环路水流量平衡，无需调节；
同时根据热站系统一次侧供水水系统的供水量判断循环水泵的控制量：将各环路的回水温度和设定温度的偏差△Tns与所有环路回水温度和设定温度的偏差平均值进行比较，取差值当差值的正值比大于1/2，占大部分时，表明热站系统一次侧供水水系统的供水量不足，正值所占比例越大，供水不足越严重，增大热站系统一次侧供水水系统的供水量；当差值的负值比大于1/2，占大部分时，表明热站系统一次侧供水水系统的供水量过剩，负值所占比例越大，供水过剩越严重，减小热站系统一次侧供水水系统的供水量；
在增大热站系统一次侧供水水系统的供水量时，将各环路供回水压差△Pn与所有环路的供回水平均压差进行比较，取差值当差值 的正值比大于1/2，占大多数时，停止增大供水，防止压力过高，保护设备安全；
c、当热站系统一次侧供水水系统各个环路的负荷动态变化时，根据上述步骤a和步骤b的两种情况进行逻辑运算，同时将供水总管压力和回水总管压力作比较，取差值(Pg-Ph)，根据差值的变化确定循环水泵的控制量：当差值增大时，表明热站系统一次侧供水水系统中的环路中存在负荷变小的情况，则表明供水过剩，减小热站系统一次侧供水水系统的供水量；当差值变小时，表明热站系统一次侧供水水系统中的环路中存在负荷增大的情况，则表明供水不足，增大热站系统一次侧供水水系统的供水量；当差值维持不变时，则表明整个水系统供水量平衡，系统处于最优状态；
4)调节控制
通过计算机将步骤3)中得到的控制量传送给水力平衡控制器，水力平衡控制器再通过内部预设程序进行信号转化，将收到的调节阀控制量装变为模拟信号，直接对电动调节阀进行开度调节控制，使各环路上水流量与末端负荷需求相匹配，同时将收到的水泵控制信号转变成模拟信号，通过控制变频器频率大小对循环水泵进行控制，改变热站系统一次侧供水水系统的供水量，直至系统达到平衡状态。
本发明包括温度和压力数据采集、数据处理、逻辑运算和调节控制。通过对管网的供、回水温度以及压力参数的采集，计算出各环路的供回水温差、供回水压差、所有环路的供回水平均温差、供回水平均压差、各环路的回水温度偏差，然后根据上述数据参数进行逻辑运算并输出控制量，该控制量经过水力平衡控制器转换后对安装在各环路上的调节阀进行调节控制，同时通过调节变频器频率对总供水管上的循环水泵进行调节控制。
本发明提供了一种换热站系统一次侧供水网水力动态平衡调节的方法，整体结构设计合理，采取动态调节方法来控制各环路的水流量，从而保障了各环路末端热量所需，真正实现换热站系统一次侧供水网水力动态平衡，同时本发明将水力平衡调节和水流量调节有机结合，实现能量平衡分配，实现水流量按需供给，有效的降低了能源浪费，达到了节能的效果。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

Claims (1)

1.一种换热站系统一次侧供水网水力动态平衡调节的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)数据采集
对管网的供水温度、回水温度、供水压力及回水压力参数的采集，温度参数由安装在管路上的水温传感器进行采集，压力参数由安装在管路上的压力传感器进行采集，再通过数据采集箱将水温传感器和压力传感器采集到的数据转换为数字信号传输给计算机；
采集数据：
a、温度检测
通过总供水管内的水温传感器检测供水总管温度Tg；
通过总回水管内的水温传感器检测回水总管温度T0；
通过第一环路回水管内的水温传感器检测第一环路回水温度T1；
通过第二环路回水管内的水温传感器检测第二环路回水温度T2；
通过第三环路回水管内的水温传感器检测第三环路回水温度T3；
如此循环直至到第n环路回水管
通过第n环路回水管内的水温传感器检测第n环路回水温度Tn；
b、压力检测
通过总供水管内的压力传感器检测供水总管压力Pg；
通过总回水管内的压力传感器检测回水总管压力P0；
通过第一环路回水管内的压力传感器检测第一环路回水压力P1；
通过第二环路回水管内的压力传感器检测第二环路回水压力P2；
通过第三环路回水管内的压力传感器检测第三环路回水压力P3；
如此循环直至到第n环路回水管
通过第n环路回水管内的压力传感器检测第n环路回水压力Pn；
2)数据处理
计算机收到数据采集箱反馈回的数据，按以下公式分别计算出各环路供回水温差△Tn，各环路供回水压差△Pn，所有环路的供回水平均温差所有环路的供回水平均压差各环路的回水温度与设定温度的偏差△Tns，所有环路回水温度与设定温度的偏差平均值(各环路设定回水温度为Tsn)；
△Tn＝Tg-Tn
△Pn＝Pg-P1
△Tsn＝Tn-Tsn
n表示换热站系统一次侧供水水系统中并联的环路个数；
3)逻辑运算
结合步骤(1)的采集参数和步骤(2)的数据，计算机内置软件通过预先设定的逻辑运算方法分不同情况进行判断：
a、当换热站系统一次侧供水水系统内各环路回水温度要求保持一致时，将各环路的供回水温差△Tn与所有环路的供回水平均温差进行比较，取差值根据差值大小确定环路电动调节阀的控制量：当差值为负值时，表明该环路供水量过剩，负值越大供水过剩越多，减小该环路的流量，直至差值为0时为止；当差值为正值时，表明该环路供水不足，正值越大供水不足情况越严重，增大该环路的流量，直至差值为0时为止；当差值为0时，表明该环路的供水流量平衡；
同时根据换热站系统一次侧供水水系统的供水量判断循环水泵的控制量：当所有环路中差值的正值比大于1/2时，表明换热站系统一次侧供水水系统供水量不足，增大换热站系统一次侧供水水系统的供水量，正值比例越大供水不足情况越严重；当所有环路中差值的负值比大于1/2时，表明换热站系统一次侧供水水系统的供水过剩，减小换热站系统一次侧供水水系统的供水量，负值比例越大供水过剩越多；
在增大水系统供水量时，将各环路供回水压差△Pn与所有环路的供回水平均压差进行比较，取差值当差值的正值比大于1/2时，停止增大供水，防止压力过高，保护设备安全；
b、当热站系统一次侧供水水系统各个环路的回水温度要求不同时，根据各个环路的回水温度与设定温度的偏差△Tns的正负值确定各环路调节阀的控制量：当△Tns为负值时，表明该环路供水过剩，减小该环路水流量；当△Tns为正值时，表明该环路供水不足，增大该环路水流量；当△Tns为0时表明该环路水流量平衡；
同时根据热站系统一次侧供水水系统的供水量判断循环水泵的控制量：将各环路的回水温度和设定温度的偏差△Tns与所有环路回水温度和设定温度的偏差平均值进行比较，取差值当差值 的正值比大于1/2时，表明热站系统一次侧供水水系统的供水量不足，正值所占比例越大，供水不足越严重，增大热站系统一次侧供水水系统的供水量；当差值的负值比大于1/2时，表明热站系统一次侧供水水系统的供水量过剩，负值所占比例越大，供水过剩越严重，减小热站系统一次侧供水水系统的供水量；
在增大热站系统一次侧供水水系统的供水量时，将各环路供回水压差△Pn与所有环路的供回水平均压差进行比较，取差值当差值的正值比大于1/2时，停止增大供水，防止压力过高，保护设备安全；
c、当热站系统一次侧供水水系统各个环路的负荷动态变化时，根据上述步骤a和步骤b的两种情况进行逻辑运算，同时将供水总管压力和回水总管压力作比较，取差值(Pg-Ph)，根据差值的变化确定循环水泵的控制量：当差值增大时，表明热站系统一次侧供水水系统中的环路中存在负荷变小的情况，则表明供水过剩，减小热站系统一次侧供水水系统的供水量；当差值变小时，表明热站系统一次侧供水水系统中的环路中存在负荷增大的情况，则表明供水不足，增大热站系统一次侧供水水系统的供水量；当差值维持不变时，则表明整个水系统供水量平衡；
4)调节控制
通过计算机将步骤3)中得到的控制量传送给水力平衡控制器，水力平衡控制器再通过内部预设程序进行信号转化，将收到的调节阀控制量装变为模拟信号，直接对电动调节阀进行开度调节控制，使各环路上水流量与末端负荷需求相匹配，同时将收到的水泵控制信号转变成模拟信号，通过控制变频器频率大小对循环水泵进行控制，改变热站系统一次侧供水水系统的供水量，直至系统达到平衡状态。
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