CN109915878A - 枝状供热管网水力平衡调节系统及控制监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种枝状供热管网水力平衡调节系统及方法包括控制中心、回水温度传感器、电动调节阀、特征用户室内温度传感器和循环泵。本发明的回水温度传感器将用户回水温度上传控制中心，使供热公司快速直观地掌握全网用户回水温度，同时，通过回水温度的实时监测，第一时间判断出发生失水的用户，避免因失水带来的经济损失。通过供热管网的水力平衡调节，使全网用户室内温度均匀性大幅提高，减少因水力平衡失调造成的个别用户采暖不达标的问题，实现“大温差、小流量”的理想运行模式，即可降低循环流量、提高供水温度，节约换热站用电，同时消除前端过热现象，节约换热站热量消耗。
Description
技术领域
本发明属于供热技术领域，具体涉及一种枝状供热管网水力平衡调节系统及控制监测方法。
背景技术
热水供热系统依靠室外供热管网将热水送到各幢建筑，供热管网可分为枝状管网和环状管网，目前我国大多数城市供热采用枝状管网。相比于环状管网，枝状管网具有初始投资低的优点，但运行费用高，水力平衡较为困难。水力平衡失调不仅增加了供热企业的生产成本，还会导致个别用户室内温度过低，对用户的生产和生活造成严重影响。传统的水力平衡方法是由专业的调试团队通过计算、测量对各回路阀门进行手动调节，这种方法不仅耗费大量的时间和人力，往往很难达到预期的调节效果。
近年来，随着阀门和通信技术的发展，许多研究结构发明出了基于远程自动调节的水力平衡调节系统及其控制方法，但存在系统复杂、控制逻辑繁琐以及功能单一等问题。专利CN201020116385.5公开了一种“供热管网热平衡智能调节系统”，该系统需采集的数据包括供水温度、回水温度和室内温度，每个回路均需要配套相应的供、回水以及室内温度传感器，不仅投资成本高，系统的数据处理量也过大；专利CN201310037474.9公开了一种“集中供热管网二次网水力平衡控制系统及其控制方法”，该方法对设定值的计算准确度要求较高，且未能实现全自动调节。此外，少有该领域的专利兼具调节与监测功能。
发明内容
本公开的一方面解决的一个技术问题是提供一种枝状供热管网水力平衡调节系统及控制监测方法，在实现供热管网水力平衡的前提下，最大幅度地精简表征数据的采集，降低设备投资和数据处理量，采用预测控制与反馈调节相结合的控制逻辑，简化控制过程，使供热系统投运后在较短的时间内完成水力平衡调整，满足用户的供热需求，同时实现用户失水的实时在线监测，减少因失水造成的经济损失。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明一种枝状供热管网水力平衡调节系统，其技术特征在于，包括控制中心、若干个回水温度传感器、若干个电动调节阀、特征用户室内温度传感器和循环泵，
所述回水温度传感器安装在用户回水管路上，所述电动调节阀安装在用户进水或回水管路上，所述特征用户室内温度传感器安装在室内温度在平均水平以下、数据具有代表性的用户室内，所述循环泵安装在供热管网主管路上，可调节供热管网的总流量，所述回水温度传感器、电动调节阀、特征用户室内温度传感器和循环泵与所述控制中心电连接。
进一步的，所述电动调节阀安装在用户回水管路上时，回水温度传感器可集成在电动调节阀内。
进一步的，所述控制中心内设有报警装置，控制中心(1)与报警装置电连接。
本发明还提供一种枝状供热管网水力平衡调节的控制监测方法，其特征在于：采用一种枝状供热管网水力平衡调节系统，包括如下步骤：
(A)采集所有用户回水温度Ti，将Ti值最低回路定义为最不利回路，定义该回水温度为Tmin，进入步骤(B1)；
(B1)采集所有用户回水温度Ti，选取Ti值最高回路进行阻力调节,定义该回路为P；
(B2)采集P回路的回水温度Tp与最不利回路回水温度差值ΔT＝Tp-Tmin；
(B3)当ΔT≥1℃时，进入步骤(B4)；
当ΔT＜1℃时，进入步骤(C1)；
(B4)采集P回路电动调节阀开度Oi；
(B5)当Oi＞1％时，进入步骤(B6)；
当Oi≤1％时，进入步骤(C1)；
(B6)根据电动调节阀阻力特性、系统阻力特性和ΔT计算Oi的目标值，将P回路电动调节阀开度调整至该目标值，该目标值略高于理论计算值，以免阀门过调，进入步骤(B2)；
(C1)采集所有用户回水温度Ti，计算ΔT；
(C2)当存在某一回路，其ΔT≥1℃时，进入步骤(B1)；
当所有ΔT＜1℃时，进入步骤(D1)；
(D1)采集特征用户室内温度Tc；
(D2)Tc未达到目标值，进入步骤(D3)；
Tc达到目标值，水力平衡调整结束；
(D3)采集循环泵频率，计算循环泵频率目标值，调整循环泵频率，进入步骤(D1)。
进一步的，在非水力平衡调节期间，实时监测用户回水温度，如回水温度波动幅度超过设定值，即判断该用户室内换热器发生失水，在控制中心进行报警。
本发明与现有技术相比，回水温度传感器将用户回水温度上传控制中心，使供热公司快速直观地掌握全网用户回水温度，同时，通过回水温度的实时监测，第一时间判断出发生失水的用户，避免因失水带来的经济损失。通过供热管网的水力平衡调节，使全网用户室内温度均匀性大幅提高，减少因水力平衡失调造成的个别用户采暖不达标的问题，实现“大温差、小流量”的理想运行模式，即可降低循环流量、提高供水温度，节约换热站用电，同时消除前端过热现象，节约换热站热量消耗。采用本发明所述的水力平衡调节系统及其控制监测方法，根据供热管网布局的不同，预计可以节约热耗 10％～25％，节约电耗15％～20％。
附图说明
图1是根据本公开的一个方面的系统结构示意图；
图2是根据本公开的一个方面的控制方法逻辑图；
图中：控制中心(1)、回水温度传感器(2)、电动调节阀(3)、特征用户室内温度传感器(4)、循环泵(5)。
具体实施方式
下面将结合具体的实施方案对本发明进行进一步的解释，但并不局限本发明，说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例，如图1和2所示，本实施例以某居民楼一个单元21个用户的水力平衡调节为例，在每个用户的回水管路上安装回水温度传感器2和电动调节阀3，选定即是冷山又是顶楼的用户为特征用户，在该用户室内安装特征用户室内温度传感器4，循环泵5设在换热站内的主供热管路上，可调节整个二次网的总流量(包括该单元)，控制中心1的服务器设在供热公司供热部办公室，所有回水温度传感器2、电动调节阀3、特征用户室内温度传感器4和循环泵5通过无线网络与控制中心1电连接，至此形成了完整的枝状供热管网水力平衡调节系统。
整个水力平衡调节在控制中心服务器的控制下自动完成，为方便理解，拆解调节过程如下：
1、(A)采集所有用户回水温度Ti，发现用户4-2的回水温度T4-2最低，定义用户4-2回路为最不利回路，定义相应的回水温度T4-2为Tmin；
2、(B1)采集所有用户回水温度Ti，发现T2-3值最高，开始对用户2-3 回路进行阻力调节；
3、(B2)采集用户2-3回路与最不利回路回水温度差值ΔT；
4、(B3)判断ΔT≥1℃，进入步骤(5)；
5、(B4)采集用户2-3回路电动调节阀开度；
6、(B5)判断O2-3>1％，进入步骤(7)；
7、(B6)根据电动调节阀阻力特性、系统阻力特性和ΔT计算O2-3的目标值为7％，将用户2-3电动调节阀开度调整至7％，重复步骤(3)～(7)，在重复多次后，最终在步骤(6)中判断O2-3≤1％，说明该回路阻力过低，即使将电动调节阀关闭仍达不到回水温度的目标值，结束该回路的调整，进入步骤(8)；
8、(C1)采集所有用户回水温度Ti，计算ΔT；
9、(C2)判断仍有回路ΔT≥1℃，进入步骤(10)；
10、(B1)采集所有用户回水温度Ti，发现T5-3值最高，开始对用户 5-3回路进行阻力调节；
11、(B2)采集用户5-3回路与最不利回路回水温度差值ΔT；
12、(B3)判断ΔT≥1℃，进入步骤(13)；
13、(B4)采集用户5-3回路电动调节阀开度；
14、(B5)判断O2-3>1％，进入步骤(15)；
15、(B6)根据电动调节阀阻力特性、系统阻力特性和ΔT计算O2-3的目标值为31％，将用户5-3电动调节阀开度调整至31％，重复步骤(11)～(15)，在重复多次后，最终在步骤(12)中判断ΔT＜1℃，说明该回路与最不利回路的阻力已调平，结束该回路的调整，进入步骤(16)；
16、(C1)采集所有用户回水温度Ti，计算ΔT；
17、(C2)判断仍有回路ΔT≥1℃，进入步骤(10)；
经过多次调整后，在步骤(17)判断所有回路ΔT＜1℃，进入步骤(18)；
18、(D1)采集特征用户室内温度T7-1；
19、(D2)T7-1＝19℃，达到目标值，水力平衡调整结束；
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种枝状供热管网水力平衡调节系统，其特征在于：
包括控制中心(1)、若干个回水温度传感器(2)、若干个电动调节阀(3)、特征用户室内温度传感器(4)和循环泵(5)，
所述回水温度传感器(2)安装在用户回水管路上，电动调节阀(3)安装在用户进水或回水管路上，所述特征用户室内温度传感器(4)安装在室内温度在平均水平以下、数据具有代表性的用户室内，所述循环泵(5)安装在供热管网主管路上，可调节供热管网的总流量，所述回水温度传感器(2)、电动调节阀(3)、特征用户室内温度传感器(4)和循环泵(5)与所述控制中心(1)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种枝状供热管网水力平衡调节系统，其特征在于：所述电动调节阀(3)安装在用户回水管路上时，回水温度传感器(2)可集成在电动调节阀(3)内。
3.根据权利要求1所述的一种枝状供热管网水力平衡调节系统，其特征在于：所述控制中心(1)内设有报警装置，控制中心(1)与报警装置电连接。
4.一种枝状供热管网水力平衡调节的控制监测方法，其特征在于：采用如权利要求1或2或3所述的一种枝状供热管网水力平衡调节系统，包括如下步骤：
(A)采集所有用户回水温度Ti，将Ti值最低回路定义为最不利回路，定义该回水温度为Tmin，进入步骤(B1)；
(B1)采集所有用户回水温度Ti，选取Ti值最高回路进行阻力调节,定义该回路为P；
(B2)采集P回路的回水温度Tp与最不利回路回水温度差值ΔT＝Tp-Tmin；
(B3)当ΔT≥1℃时，进入步骤(B4)；
当ΔT＜1℃时，进入步骤(C1)；
(B4)采集P回路电动调节阀开度Oi；
(B5)当Oi＞1％时，进入步骤(B6)；
当Oi≤1％时，进入步骤(C1)；
(B6)根据电动调节阀阻力特性、系统阻力特性和ΔT计算Oi的目标值，将P回路电动调节阀开度调整至该目标值，该目标值略高于理论计算值，以免阀门过调，进入步骤(B2)；
(C1)采集所有用户回水温度Ti，计算ΔT；
(C2)当存在某一回路，其ΔT≥1℃时，进入步骤(B1)；
当所有ΔT＜1℃时，进入步骤(D1)；
(D1)采集特征用户室内温度Tc；
(D2)Tc未达到目标值，进入步骤(D3)；
Tc达到目标值，水力平衡调整结束；
(D3)采集循环泵频率，计算循环泵频率目标值，调整循环泵频率，进入步骤(D1)。
5.根据权利要求4所述的一种枝状供热管网水力平衡调节的控制监测方法，其特征在于：在非水力平衡调节期间，实时监测用户回水温度，如回水温度波动幅度超过设定值，即判断该用户室内换热器发生失水，在控制中心进行报警。
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