CN111256203A - 一种集中供热系统热源换热器群控方法 - Google Patents

一种集中供热系统热源换热器群控方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于换热器控制领域，尤其是一种集中供热系统热源换热器群控方法，针对现有的换热器的出水温度不定稳定、热转换/交换效率、输送效率低的问题，现提出如下方案，其包括以下步骤：S1：启动换热器群控流程，检测换热器运行数量，如运行数量为0，马上启动累计运行时间最短的待机换热器，以启动换热；S2：换热器加机流程，如计算加机后换热器的热侧平均流量大于换热器流量下限设定值，经延时确认后增加换热器，启动累计运行时间最短的待机换热器；S3：换热器减机流程，如换热器的热侧平均流量小于换热器流量下下限设定值，本发明可以保证换热器冷侧出水温度稳定，加强系统热转换/交换效率，降低管道阻力提升输送效率。

Description

一种集中供热系统热源换热器群控方法
技术领域
本发明涉及换热器控制技术领域，尤其涉及一种集中供热系统热源换热器群控方法。
背景技术
集中供热是指由集中热源所产生的蒸汽、热水，通过管网供给一个城市或部分区域生产、采暖和生活所需的热量的方式，集中供热系统由热源、供热管网、热用户三部分组成，包括锅炉、热侧循环泵、换热器和冷侧循环泵，热由锅炉通过燃烧化石能源产生高温热水，然后通过热侧循环泵、换热器和冷侧循环泵等设备逐级传递热能到达用户处。
现有技术中，存在换热器的出水温度不定稳定、热转换/交换效率、输送效率低的问题，因此我们提出了一种集中供热系统热源换热器群控方法，用来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在换热器的出水温度不定稳定、热转换/交换效率、输送效率低的缺点，而提出的一种集中供热系统热源换热器群控方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种集中供热系统热源换热器群控方法，包括以下步骤：
S1：启动换热器群控流程，检测换热器运行数量，如运行数量为0，马上启动累计运行时间最短的待机换热器，以启动换热；
S2：换热器加机流程，如计算加机后换热器的热侧平均流量大于换热器流量下限设定值，经延时确认后增加换热器，启动累计运行时间最短的待机换热器；
S3：换热器减机流程，如换热器的热侧平均流量小于换热器流量下下限设定值，经延时确认后减少换热器，关闭累计运行时间最长的在运行换热器；
S4：停止换热器群控流程：直接关闭所有换热器。
优选的，所述S1中，启动换热器群控流程包括以下步骤：A1：接收主程序启动信号，启动换热器；A2：首先打开冷侧电动开关阀，并延时确认是否打开；A3：如果冷侧电动阀无法打开，程序进行故障报警并跳转至换热器关闭控制流程；A4：如果冷侧电动阀正常打开，启动换热器闭环控制，采用PI控制方法，以换热器冷侧出水温度为反馈进行PI计算，控制换热器热侧调节阀阀度调节热交换量，使冷侧出水温度达到设定温度并稳定；A5：经过一个设定延时渡过闭环控制前提振荡周期，设定一个延时建立温度稳定性检测周期，检测换热器冷侧出水温度是否达到设定值并稳定在误差范围内，如超出误差范围使温度偏离次数加1，如温度偏离次数大于等于设定报警次数即确认故障报警并跳转至换热器关闭流程，如温度偏离次数小于设定报警次数即返回温度稳定性检测流程，如果温度在误差范围内，将温度偏离次数清零并返回温度稳定性检测流程。
优选的，所述S4中，停止换热器群控流程包括以下步骤：T1：接收主程序关闭信号或者换热器故障信号，关闭换热器；T2：关闭冷侧电动开关阀，并延时确认是否关闭；T3：如果冷侧电动阀无法关闭，程序进行故障报警；T4：如果冷侧电动阀正常关闭，停止换热器闭环控制并关闭热侧电动调节阀，延时确认热侧电动调节阀是否完全关闭，如果无法关闭，程序进行故障报警。
优选的，所述S1中，累计运行时间最短的待机换热器：基于设备运行维护的综合成本考虑，如过度使用单台设备将造成效率不平衡和损坏，所以需均衡各设备的运行时间，故障和检修设备将在程序中确认，在自动控制流程中屏蔽，避免误操作。
优选的，所述S3中，累计运行时间最长的在运行换热器：基于设备运行维护的综合成本考虑，如过度使用单台设备将造成效率不平衡和损坏，所以需均衡各设备的运行时间，换热器流量下下限设定值：首先下下限必须大于厂家规定的换热器最小流量以保证正常换热，另外根据换热器在保养周期内热损失增大的情况适量的调整下下限设定值，避免总热损失过大。
优选的，所述S3中，换热器流量下限设定值：必须大于换热器流量下下限设定值，增加换热器后因换热面积增大，单位质量流体传递的热量也随之增大，相同的总热量需求的情况下的实际流量相对原来减小，如下限设定值比下下限设定值小或者相差幅度不足，在增加换热器后换热器的热侧平均流量将小于换热器流量下下限设定值，随之进入减机流程，频繁的切换导致冷侧出水温度波动影响供热质量，所以换热器流量下限设定值必须在不同情况下经过多次实验确认。
优选的，所述S1中，换热器包括热侧调节阀、冷侧开关阀和冷侧出水温度传感器辅助设备，通过各设备之间的配合控制换热器冷侧出水温度达到设定温度并稳定。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本方案在相同换热量的情况下，增加换热器数量，即增大换热面积，实验证明增大换热面积可使流体更充分的进行热交换从而提高单位质量流体的换热量，根据公式Q＝c×m×Δt(Q：热量，c：比热容，m：流体质量，Δt：热侧供回水温差)可推知增加换热面积后在相同换热量的情况下，流体质量m减小，而热侧供回水温差Δt增大，从而取得以下好处：
提高锅炉效率：在相同的锅炉出水温度下，热侧供回水温差Δt增大即锅炉回水温度降低，降低回水温度可提高锅炉内部热交换效率；
降低流体传输功率：增加换热器数量可减小管道阻力，包括2部分；一是增加换热器数量，通过单台换热器的流量减小即阻力减小；二是输送的流体流速因热侧供回水温差Δt增大而减少，也即管道阻力减小；
本发明可以保证换热器冷侧出水温度稳定，加强系统热转换/交换效率，降低管道阻力提升输送效率。
附图说明
图1为本发明提出的一种集中供热系统热源换热器群控方法的主程序流程图；
图2为本发明提出的一种集中供热系统热源换热器群控方法的主程序停止流程图；
图3为本发明提出的一种集中供热系统热源换热器群控方法的换热器原理图；
图4为本发明提出的一种集中供热系统热源换热器群控方法的换热器冷侧出水温度闭环控制流程图；
图5为现有的集中供热系统热源原理图；
图6为现有的热源热传递流程图；
图7为本发明提出的一种集中供热系统热源换热器群控方法的换热器启停控制流程图。
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。
参照图1-7，一种集中供热系统热源换热器群控方法，包括以下步骤：
S1：启动换热器群控流程，检测换热器运行数量，如运行数量为0，马上启动累计运行时间最短的待机换热器，以启动换热；
S2：换热器加机流程，如计算加机后换热器的热侧平均流量【热侧实际流量/(运行数量+1)】大于换热器流量下限设定值，经延时确认后增加换热器，启动累计运行时间最短的待机换热器；
S3：换热器减机流程，如换热器的热侧平均流量(热侧实际流量/运行数量)小于换热器流量下下限设定值，经延时确认后减少换热器，关闭累计运行时间最长的在运行换热器；
S4：停止换热器群控流程：直接关闭所有换热器。
本发明中，启动换热器群控流程包括以下步骤：A1：接收主程序启动信号，启动换热器；A2：首先打开冷侧电动开关阀，并延时确认是否打开；A3：如果冷侧电动阀无法打开，程序进行故障报警并跳转至换热器关闭控制流程；A4：如果冷侧电动阀正常打开，启动换热器闭环控制，采用PI控制方法，以换热器冷侧出水温度为反馈进行PI计算，控制换热器热侧调节阀阀度调节热交换量，使冷侧出水温度达到设定温度并稳定；A5：经过一个设定延时渡过闭环控制前提振荡周期，设定一个延时建立温度稳定性检测周期，检测换热器冷侧出水温度是否达到设定值并稳定在误差范围内，如超出误差范围使温度偏离次数加1，如温度偏离次数大于等于设定报警次数即确认故障报警并跳转至换热器关闭流程，如温度偏离次数小于设定报警次数即返回温度稳定性检测流程，如果温度在误差范围内，将温度偏离次数清零并返回温度稳定性检测流程。
本发明中，停止换热器群控流程包括以下步骤：T1：接收主程序关闭信号或者换热器故障信号，关闭换热器；T2：关闭冷侧电动开关阀，并延时确认是否关闭；T3：如果冷侧电动阀无法关闭，程序进行故障报警；T4：如果冷侧电动阀正常关闭，停止换热器闭环控制并关闭热侧电动调节阀，延时确认热侧电动调节阀是否完全关闭，如果无法关闭，程序进行故障报警。
本发明中，累计运行时间最短的待机换热器：基于设备运行维护的综合成本考虑，如过度使用单台设备将造成效率不平衡和损坏，所以需均衡各设备的运行时间，故障和检修设备将在程序中确认，在自动控制流程中屏蔽，避免误操作。
本发明中，累计运行时间最长的在运行换热器：基于设备运行维护的综合成本考虑，如过度使用单台设备将造成效率不平衡和损坏，所以需均衡各设备的运行时间，换热器流量下下限设定值：首先下下限必须大于厂家规定的换热器最小流量以保证正常换热，另外根据换热器在保养周期内热损失增大的情况适量的调整下下限设定值，避免总热损失过大。
本发明中，换热器流量下限设定值：必须大于换热器流量下下限设定值，增加换热器后因换热面积增大，单位质量流体传递的热量也随之增大，相同的总热量需求的情况下的实际流量相对原来减小，如下限设定值比下下限设定值小或者相差幅度不足，在增加换热器后换热器的热侧平均流量将小于换热器流量下下限设定值，随之进入减机流程，频繁的切换导致冷侧出水温度波动影响供热质量，所以换热器流量下限设定值必须在不同情况下经过多次实验确认。
本发明中，换热器包括热侧调节阀、冷侧开关阀和冷侧出水温度传感器辅助设备，通过各设备之间的配合控制换热器冷侧出水温度达到设定温度并稳定。
本方案在相同换热量的情况下，增加换热器数量，即增大换热面积，实验证明增大换热面积可使流体更充分的进行热交换从而提高单位质量流体的换热量，根据公式Q＝c×m×Δt(Q：热量，c：比热容，m：流体质量，Δt：热侧供回水温差)可推知增加换热面积后在相同换热量的情况下，流体质量m减小，而热侧供回水温差Δt增大，从而取得以下好处：
提高锅炉效率：在相同的锅炉出水温度下，热侧供回水温差Δt增大即锅炉回水温度降低，降低回水温度可提高锅炉内部热交换效率；
降低流体传输功率：增加换热器数量可减小管道阻力，包括2部分；一是增加换热器数量，通过单台换热器的流量减小即阻力减小；二是输送的流体流速因热侧供回水温差Δt增大而减少，也即管道阻力减小。
Figure BDA0002374598970000081
N：功率
Figure BDA0002374598970000082
流体密度G：流量H：阻力
根据上述公式可知，在输送流体流量和阻力均下降时，输送的功率下降。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种集中供热系统热源换热器群控方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：启动换热器群控流程，检测换热器运行数量，如运行数量为0，马上启动累计运行时间最短的待机换热器，以启动换热；
S2：换热器加机流程，如计算加机后换热器的热侧平均流量大于换热器流量下限设定值，经延时确认后增加换热器，启动累计运行时间最短的待机换热器；
S3：换热器减机流程，如换热器的热侧平均流量小于换热器流量下下限设定值，经延时确认后减少换热器，关闭累计运行时间最长的在运行换热器；
S4：停止换热器群控流程：直接关闭所有换热器。
2.根据权利要求1所述的一种集中供热系统热源换热器群控方法，其特征在于，所述S1中，启动换热器群控流程包括以下步骤：A1：接收主程序启动信号，启动换热器；A2：首先打开冷侧电动开关阀，并延时确认是否打开；A3：如果冷侧电动阀无法打开，程序进行故障报警并跳转至换热器关闭控制流程；A4：如果冷侧电动阀正常打开，启动换热器闭环控制，采用PI控制方法，以换热器冷侧出水温度为反馈进行PI计算，控制换热器热侧调节阀阀度调节热交换量，使冷侧出水温度达到设定温度并稳定；A5：经过一个设定延时渡过闭环控制前提振荡周期，设定一个延时建立温度稳定性检测周期，检测换热器冷侧出水温度是否达到设定值并稳定在误差范围内，如超出误差范围使温度偏离次数加1，如温度偏离次数大于等于设定报警次数即确认故障报警并跳转至换热器关闭流程，如温度偏离次数小于设定报警次数即返回温度稳定性检测流程，如果温度在误差范围内，将温度偏离次数清零并返回温度稳定性检测流程。
3.根据权利要求1所述的一种集中供热系统热源换热器群控方法，其特征在于，所述S4中，停止换热器群控流程包括以下步骤：T1：接收主程序关闭信号或者换热器故障信号，关闭换热器；T2：关闭冷侧电动开关阀，并延时确认是否关闭；T3：如果冷侧电动阀无法关闭，程序进行故障报警；T4：如果冷侧电动阀正常关闭，停止换热器闭环控制并关闭热侧电动调节阀，延时确认热侧电动调节阀是否完全关闭，如果无法关闭，程序进行故障报警。
4.根据权利要求1所述的一种集中供热系统热源换热器群控方法，其特征在于，所述S1中，累计运行时间最短的待机换热器：基于设备运行维护的综合成本考虑，如过度使用单台设备将造成效率不平衡和损坏，所以需均衡各设备的运行时间，故障和检修设备将在程序中确认，在自动控制流程中屏蔽，避免误操作。
5.根据权利要求1所述的一种集中供热系统热源换热器群控方法，其特征在于，所述S3中，累计运行时间最长的在运行换热器：基于设备运行维护的综合成本考虑，如过度使用单台设备将造成效率不平衡和损坏，所以需均衡各设备的运行时间，换热器流量下下限设定值：首先下下限必须大于厂家规定的换热器最小流量以保证正常换热，另外根据换热器在保养周期内热损失增大的情况适量的调整下下限设定值，避免总热损失过大。
6.根据权利要求1所述的一种集中供热系统热源换热器群控方法，其特征在于，所述S3中，换热器流量下限设定值：必须大于换热器流量下下限设定值，增加换热器后因换热面积增大，单位质量流体传递的热量也随之增大，相同的总热量需求的情况下的实际流量相对原来减小，如下限设定值比下下限设定值小或者相差幅度不足，在增加换热器后换热器的热侧平均流量将小于换热器流量下下限设定值，随之进入减机流程，频繁的切换导致冷侧出水温度波动影响供热质量，所以换热器流量下限设定值必须在不同情况下经过多次实验确认。
7.根据权利要求1所述的一种集中供热系统热源换热器群控方法，其特征在于，所述S1中，换热器包括热侧调节阀、冷侧开关阀和冷侧出水温度传感器辅助设备，通过各设备之间的配合控制换热器冷侧出水温度达到设定温度并稳定。
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