CN109357314A - 一种水力平衡调节系统及调节方法 - Google Patents

一种水力平衡调节系统及调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种水力平衡调节系统及调节方法，该系统包括水力工况监控服务器、温度传感器、压力传感器、安装于楼栋热力入口处的供水管阀门和回水管阀门。该方法包括：获取供热系统水力平衡参数；根据供热系统水力平衡参数判断是否发生水力失调，得到第一判断结果；当第一判断结果表示是时，发出报警信号并根据水力失调的状况确定调节方案；按照调节方案发送调节指令；按照调节指令调节回水管阀门的开度大小。调节指令包含了阀门调节的指定开度，无需现场再确认，减少了人为判断后再进行反复调试的误差和费时费力，提高了调节效率和精度，解决了供热系统水力失调的问题。

Description

一种水力平衡调节系统及调节方法
技术领域
本发明涉及集中供热技术领域，特别是涉及一种水力平衡调节系统及调节方法。
背景技术
目前，集中供热是我国北方城镇冬季的主要供暖方式之一。在传统集中供热系统运行时，由于供热系统中热用户与热源的距离远近不一，存在用户实际流量与理想状况下所需的流量不一致的现象，即水力失调。以往解决水力失调的方法是进行人工调节，常用的人工调节方法有流量调节法和温度调节法。流量调节法对现场调节环境要求较高，为保证测量精度，需要有无干扰直管段、准确的供热面积及供暖热指标。温度调节法较为简单，但由于热网与建筑物存在较大的热惯性，供热系统回水温度在阀门调节后需要较长时间才能出现反馈，调节过程耗时量大且每次调节时无法准确判断阀门调节量，经过反复调试也很难达到调节要求。传统的调节方法不仅调节的过程较为繁琐，且对调节人员的专业知识和技能要求较高。大量供热系统在进行调节后仍然处于水力失调工况下运行，未能达到降低供热企业供暖能耗，提高供暖舒适性的目的。
因此，如何解决供热系统水力失调的现象是本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种水力平衡调节系统及调节方法，以解决供热系统水力失调的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种水力平衡调节系统，所述系统包括水力工况监控服务器、温度传感器、压力传感器、安装于楼栋热力入口处的供水管阀门和回水管阀门；
所述温度传感器和所述压力传感器均有多个，且每一供水管路均设有一所述温度传感器和一所述压力传感器，每一回水管路均设有一所述温度传感器和一所述压力传感器；
所述水力工况监控服务器分别与所述温度传感器和所述压力传感器连接，所述水力工况监控服务器用于监控供热系统水力平衡参数、并根据所述供热系统水力平衡参数分析是否存在水力失调，若水力失调，发出报警信号、对应的调节指令并存储调节历史记录；
所述供水管阀门用于调节供水管的流量；所述回水管阀门用于调节回水管的流量。
可选的，所述系统还包括流量采集装置，所述流量采集装置与所述水力工况监控服务器连接，所述流量采集装置用于检测所述回水管阀门两端的压差、根据所述压差计算所述回水管阀门的流量、并将所述流量传输至所述水力工况监控服务器。
可选的，所述系统还包括手持移动端，所述手持移动端与所述水力工况监控服务器连接，所述手持移动端用于接收并显示所述水力工况监控服务器发送的调节指令，上传按照所述调节指令调节的调控结果至所述水力工况监控服务器。
可选的，所述流量采集装置、所述手持移动端和所述水力工况监控服务器彼此之间通过无线方式通信。
可选的，所述回水管阀门为手动阀门或电动调节阀，所述电动调节阀与所述水力工况监控服务器连接。
本发明还提供了一种水力平衡调节方法，利用上述的水力平衡调节系统进行调节，所述方法包括：
获取供热系统水力平衡参数，所述供热系统水力平衡参数包括温度和压力；
根据所述供热系统水力平衡参数判断是否发生水力失调，得到第一判断结果；
当所述第一判断结果表示是时，发出报警信号并根据所述水力失调的状况确定调节方案；
按照所述调节方案发送调节指令；
按照所述调节指令调节回水管阀门的开度大小。
可选的，所述根据所述水力失调的状况确定调节方案具体包括：
现场工作人员通过手持移动端接收的报警信号确定并前往水力失调楼栋热力入口现场；
利用流量采集装置测量楼栋热力入口的回水管阀门的流量，通过所述手持移动端上传至水力工况监控服务器；
所述水力工况监控服务器侧工作人员根据回水管阀门的类型和流量选择调节方案；
所述水力工况监控服务器根据内置的对应类型的阀门流量特性曲线和所述调节方案计算阀门开度并下发至所述手持移动端；
所述根据所述水力失调的状况确定调节方案还包括：
所述水力工况监控服务器根据内置阀门流量特性曲线和所述调节方案计算阀门开度并下发至各水力失调楼栋热力入口的电动调节阀；
所述电动调节阀自动调节至所述阀门开度，并将调节结果反馈至所述水力工况监控服务器。
可选的，所述调节方案包括基于温度的单参数调节方案和基于压力、温度和流量的多参数调节方案；
可选的，所述基于温度的单参数调节方案具体包括：
获取各楼栋热力入口的回水温度数据；
根据所述回水温度数据确定回水温度最低的楼栋为最不利楼栋，并计算其他各楼栋热力入口的所述回水温度数据与所述最不利楼栋的所述回水温度数据的差值；
所述差值最大的楼栋回水管阀门目标开度对应回水管阀门有效调节区间最小值，所述差值最小的楼栋回水管阀门目标开度对应所述回水管阀门有效调节区间最大值；
根据所述差值和所述回水管阀门有效调节区间利用插值法进行计算，得到各楼栋回水管阀门的调节开度，并生成调节指令。
可选的，所述基于压力、温度和流量的多参数调节方案具体包括：
获取各楼栋热力入口的压力数据和温度数据；
根据所述压力数据计算各楼栋热力入口的供回水压差；
确定所述供回水压差最小的楼栋为最不利楼栋；
获取所述最不利楼栋的流量数据；
按照各楼栋的所述供回水压差由小到大顺序依次根据公式计算被调节楼栋的目标流量系数Kv，式中Q为所述最不利楼栋的流量数据，ΔP为被调节楼栋的供回水压差与所述最不利楼栋的供回水压差的差值；
根据被调节楼栋的目标流量系数Kv确定所述回水管阀门的流量特性曲线中对应的回水管阀门开度，生成调节指令；
执行所述调节指令时实时监控各楼栋回水温度，直至各楼栋的回水温度数据一致。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的水力平衡调节系统及调节方法利用温度传感器和压力传感器检测供回水管路的温度和压力数据，通过水力工况监控服务器处理分析温度和压力数据，判断是否存在水力失调，若水力失调，发出报警信号、对应的调节指令并存储调节历史记录。调节指令可以是赶往现场的工人执行，也可以实现远程电控调节。调节指令包含了阀门调节的指定开度，无需现场再确认，减少了人为判断后再进行反复调试的误差和费时费力，提高了调节效率和精度，解决了供热系统水力失调的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的水力平衡调节系统的结构图；
图2为本发明实施例1提供的水力平衡调节方法的流程图；
图3为本发明实施例2提供的水力平衡调节系统的结构图；
图4为本发明实施例2提供的水力平衡调节方法的流程图。
图中，1-水力工况监控服务器，2a、2b-无线温度传感器，3a、3b-无线压力传感器，4-供水管阀门，5a-回水管阀门，5b-电动调节阀，6a-第一测压口，6b-第二测压口，7-便携式流量采集装置，8-手持移动端。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示，本实施例提供的水力平衡调节系统包括水力工况监控服务器1，无线温度传感器2a、2b，无线压力传感器3a、3b，供水管阀门4，回水管阀门5a，第一测压口6a，第二测压口6b，便携式流量采集装置7和手持移动端8。所述水力工况监控服务器1用于监控供热系统水力平衡参数、下发调节指令并存储调节历史记录。所述无线温度传感器2a安装于楼栋热力入口供水管道，用于采集供水温度并上传至所述水力工况监控服务器1。所述无线温度传感器2b安装于楼栋热力入口回水管道，用于采集回水温度并上传至所述水力工况监控服务器1。所述无线压力传感器3a安装于楼栋热力入口供水管道，用于采集供水压力并上传至所述水力工况监控服务器1。所述无线温度传感器3b安装于楼栋热力入口回水管道，用于采集回水压力温度并上传至所述水力工况监控服务器1。所述供水管阀门4a安装于楼栋热力入口供水管道，用于接通或切断该楼栋供水。所述回水管阀门5a楼栋热力入口回水管道，用于接通、切断或调节该楼栋回水。所述回水管阀门5a两侧管道分别有所述第一测压口6a和所述第二测压口6b。所述便携式流量采集装置7配有两支导压管，用于连接所述第一测压口6a和所述第二测压口6b，测量两个测压口间的压差，并计算流经所述回水管阀门5a的介质流量。所述手持移动端8通过无线通信技术与所述便携式流量采集装置7连接，用于接收所述便携式流量采集装置7计算的所述流经回水管阀门5a的介质流量，并上传至所述水力工况监控服务器1。现场工作人员可以使用所述手持移动端8接收所述水力工况监控服务器1下发的阀门调节指令，并将调控结果以照片或文字形式反馈至所述水力工况监控服务器1。
本发明中所述的水力工况监控服务器1对楼栋热力入口供回水温度、压力数据进行实时监控。当供热系统出现水力失调状况时，所述的水力工况监控服务器1将发出报警信号，并将包含水力失调内容及位置的报警信息发送至现场工作人员的所述手持移动端8。
进一步地，为了降低水力平衡调节工作对调节人员的专业知识和技能要求。本实施例中所述的水力工况监控服务器1内置了平衡阀、调节阀、蝶阀、闸阀、球阀、截止阀等供热系统楼栋热力入口常用阀门类型的流量特性曲线以及基于温度、压力、流量数据的单参数或多参数调节方案。现场工作人员仅需认知楼栋热力入口所述回水管阀门5a的阀门类型即可配合所述水力工况监控服务器1侧工作人员完成水力平衡调节工作。
图2是本实施例提供的水力平衡调节方法流程图。
参考图2所示，本实施例提供的水力平衡调节方法，包括：
A1：水力工况监控服务器采集楼栋热力入口温度、压力数据，并实时监控；
A2：供热系统出现水力失调工况，水力工况监控服务器报警；
A3：现场工作人员接收报警信息，前往水力失调楼栋热力入口现场；
A4：现场工作人员将便携式流量采集装置与手持移动端进行无线通信连接；
A5：工作人员使用便携式流量采集装置测量楼栋热力入口流量，并将测量结果通过手持移动端上传至水力工况监控服务器；
A6：水力工况监控服务器侧工作人员根据现场情况选择阀门类型并依据采集参数类别选择调节方案；
A7：水力工况监控服务器根据内置阀门流量特性曲线和调节方案计算阀门开度并下发至现场工作人员手持移动端；
A8：现场工作人员按照接收的阀门开度对阀门进行调节，并将调节结果拍照或以文字形式上传至水力工况监控服务器，根据报警信息前往下一楼栋进行调节；
A9：各楼栋均达到水力平衡状态，完成水力平衡调节，调节记录储存与水力工况监控服务器。
需要强调的是，本发明实施例虽然以步骤的形式对技术方案进行了阐述，但本发明实施例中的每个步骤都可能顺承执行，也可能同时执行，本发明实施例并不限定其中各个步骤的执行顺序。
实施例二
图3为本发明另一种实施例的水力平衡调节系统的第二原理示意图，本实施例中将回水管阀门5a替换为电动调节阀5b。其与图1技术方案的区别在于，图1中的回水管道阀门为手动阀门，调节过程需要现场工作人员参与，为人工手动调节，而图3中的回水管道阀门为电动调节阀，调节过程为自动调节，不需要现场工作人员参与，故也不需要第一测压口6a、第二测压口6b、便携式流量采集装置7与手持移动端8。
本发明中所述电动调节阀5b可以接收所述水力工况监控服务器1下发的阀门调节指令并根据指令执行阀门开度调节，调节完毕后将结果反馈至水力工况监控服务器1。
图4是本实施例提供的水力平衡调节方法流程图。
参考图4所示本实施例提供的水力平衡调节方法包括：
B1：水力工况监控服务器采集楼栋热力入口温度、压力数据，并实时监控；
B2：供热系统出现水力失调状况，水力工况监控服务器报警；
B3：水力工况监控服务器侧工作人员依据采集参数类别选择调节方案；
B4：水力工况监控服务器根据内置阀门流量特性曲线和调节方案计算阀门开度并下发至各水力失调楼栋热力入口的电动调节阀；
B5：电动调节阀根据指令自动调节至指定开度，并将结果反馈至水力工况监控服务器；
B6：各楼栋均达到水力平衡状态，完成水力平衡调节，调节记录储存与水力工况监控服务器。
需要强调的是，本发明实施例二虽然以步骤的形式对技术方案进行了阐述，但本发明实施例中的每个步骤都可能顺承执行，也可能同时执行，本发明实施例二并不限定其中各个步骤的执行顺序。
需要说明的是，所述调节方案包括基于温度的单参数调节方案和基于压力、温度和流量的多参数调节方案。
所述基于温度的单参数调节方案具体包括：
获取各楼栋热力入口的回水温度数据；
根据所述回水温度数据确定回水温度最低的楼栋为最不利楼栋，并计算其他各楼栋热力入口的所述回水温度数据与所述最不利楼栋的所述回水温度数据的差值；
所述差值最大的楼栋回水管阀门目标开度对应回水管阀门有效调节区间最小值，所述差值最小的楼栋回水管阀门目标开度对应所述回水管阀门有效调节区间最大值；
根据所述差值和所述回水管阀门有效调节区间利用插值法进行计算，得到各楼栋回水管阀门的调节开度，并生成调节指令。
所述基于压力、温度和流量的多参数调节方案具体包括：
获取各楼栋热力入口的压力数据和温度数据；
根据所述压力数据计算各楼栋热力入口的供回水压差；
确定所述供回水压差最小的楼栋为最不利楼栋；
获取所述最不利楼栋的流量数据；
按照各楼栋的所述供回水压差由小到大顺序依次根据公式计算被调节楼栋的目标流量系数Kv，式中Q为所述最不利楼栋的流量数据，ΔP为被调节楼栋的供回水压差与所述最不利楼栋的供回水压差的差值；
根据被调节楼栋的目标流量系数Kv确定所述回水管阀门的流量特性曲线中对应的回水管阀门开度，生成调节指令；
执行所述调节指令时实时监控各楼栋回水温度，直至各楼栋的回水温度数据一致。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种水力平衡调节系统，其特征在于，所述系统包括水力工况监控服务器、温度传感器、压力传感器、安装于楼栋热力入口处的供水管阀门和回水管阀门；
所述温度传感器和所述压力传感器均有多个，且每一供水管路均设有一所述温度传感器和一所述压力传感器，每一回水管路均设有一所述温度传感器和一所述压力传感器；
所述水力工况监控服务器分别与所述温度传感器和所述压力传感器连接，所述水力工况监控服务器用于监控供热系统水力平衡参数、并根据所述供热系统水力平衡参数分析是否存在水力失调，若水力失调，发出报警信号、对应的调节指令并存储调节历史记录；
所述供水管阀门用于调节供水管的流量；所述回水管阀门用于调节回水管的流量。
2.根据权利要求1所述的水力平衡调节系统，其特征在于，所述系统还包括流量采集装置，所述流量采集装置与所述水力工况监控服务器连接，所述流量采集装置用于检测所述回水管阀门两端的压差、根据所述压差计算所述回水管阀门的流量、并将所述流量传输至所述水力工况监控服务器。
3.根据权利要求2所述的水力平衡调节系统，其特征在于，所述系统还包括手持移动端，所述手持移动端与所述水力工况监控服务器连接，所述手持移动端用于接收并显示所述水力工况监控服务器发送的调节指令，上传按照所述调节指令调节的调控结果至所述水力工况监控服务器。
4.根据权利要求3所述的水力平衡调节系统，其特征在于，所述流量采集装置、所述手持移动端和所述水力工况监控服务器彼此之间通过无线方式通信。
5.根据权利要求1所述的水力平衡调节系统，其特征在于，所述回水管阀门为手动阀门或电动调节阀，所述电动调节阀与所述水力工况监控服务器连接。
6.一种水力平衡调节方法，其特征在于，利用权利要求1-5任一项所述的水力平衡调节系统进行调节，所述方法包括：
获取供热系统水力平衡参数，所述供热系统水力平衡参数包括温度和压力；
根据所述供热系统水力平衡参数判断是否发生水力失调，得到第一判断结果；
当所述第一判断结果表示是时，发出报警信号并根据所述水力失调的状况确定调节方案；
按照所述调节方案发送调节指令；
按照所述调节指令调节回水管阀门的开度大小。
7.根据权利要求6所述的水力平衡调节方法，其特征在于，所述根据所述水力失调的状况确定调节方案具体包括：
现场工作人员通过手持移动端接收的报警信号确定并前往水力失调楼栋热力入口现场；
利用流量采集装置测量楼栋热力入口的回水管阀门的流量，通过所述手持移动端上传至水力工况监控服务器；
所述水力工况监控服务器侧工作人员根据回水管阀门的类型和流量选择调节方案；
所述水力工况监控服务器根据内置的对应类型的阀门流量特性曲线和所述调节方案计算阀门开度并下发至所述手持移动端；
所述根据所述水力失调的状况确定调节方案还包括：
所述水力工况监控服务器根据内置阀门流量特性曲线和所述调节方案计算阀门开度并下发至各水力失调楼栋热力入口的电动调节阀；
所述电动调节阀自动调节至所述阀门开度，并将调节结果反馈至所述水力工况监控服务器。
8.根据权利要求6所述的水力平衡调节方法，其特征在于，所述调节方案包括基于温度的单参数调节方案和基于压力、温度和流量的多参数调节方案。
9.根据权利要求8所述的水力平衡调节方法，其特征在于，所述基于温度的单参数调节方案具体包括：
获取各楼栋热力入口的回水温度数据；
根据所述回水温度数据确定回水温度最低的楼栋为最不利楼栋，并计算其他各楼栋热力入口的所述回水温度数据与所述最不利楼栋的所述回水温度数据的差值；
所述差值最大的楼栋回水管阀门目标开度对应回水管阀门有效调节区间最小值，所述差值最小的楼栋回水管阀门目标开度对应所述回水管阀门有效调节区间最大值；
根据所述差值和所述回水管阀门有效调节区间利用插值法进行计算，得到各楼栋回水管阀门的调节开度，并生成调节指令。
10.根据权利要求8所述的水力平衡调节方法，其特征在于，所述基于压力、温度和流量的多参数调节方案具体包括：
获取各楼栋热力入口的压力数据和温度数据；
根据所述压力数据计算各楼栋热力入口的供回水压差；
确定所述供回水压差最小的楼栋为最不利楼栋；
获取所述最不利楼栋的流量数据；
按照各楼栋的所述供回水压差由小到大顺序依次根据公式计算被调节楼栋的目标流量系数Kv，式中Q为所述最不利楼栋的流量数据，ΔP为被调节楼栋的供回水压差与所述最不利楼栋的供回水压差的差值；
根据被调节楼栋的目标流量系数Kv确定所述回水管阀门的流量特性曲线中对应的回水管阀门开度，生成调节指令；
执行所述调节指令时实时监控各楼栋回水温度，直至各楼栋的回水温度数据一致。
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