CN112555959B - 一种二网热入口平衡与换热站的联动系统与联动方法 - Google Patents

一种二网热入口平衡与换热站的联动系统与联动方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于暖通空调技术领域，涉及一种二网热入口平衡与换热站的联动系统与联动方法，热入口平衡子系统与换热站子系统通过上位机互相配合联动，联动方法依据供热系统各个环节之间的主动、被动与不动原则，实现换热站与热入口之间的配合；在上位机集中指挥、热入口主动分布式调节，换热站被动满足热入口运行需求的运行工况下，可实现换热站循环泵最小流量工况下的全自动热入口平衡，本专利给出了实现热入口平衡过程中与换热站的自动联动方法，以及实现换热站循环泵最小流量运行的方法。

Description

一种二网热入口平衡与换热站的联动系统与联动方法
技术领域
本发明属于暖通空调技术领域，具体涉及一种二网热入口平衡与换热站的联动系统与联动方法。
背景技术
集中供热系统二次管网水力失调是长期得不到解决的运行难题，水力失调导致热用户家中温度冷热不均，热力企业要不断地增加流量和供水温度，大流量小温差运行导致耗热量与耗电量大幅度增加，多年以来，人们研究了很多解决管网水力失调的方法，从测量流量到测量回温，从手动静态阀到动态自力阀，到目前为止还没有有效解决二次管网水力失调问题。
随着物联网技术的发展，开始尝试采用物联网技术和电动调节阀的方式调控二次管网的平衡，很多公司开发出了用于二次管网平衡的产品，由于这些产品没有考虑换热站与二网热入口平衡之间的联动关系，导致换热站运行参数不能与热入口平衡过程配合，不仅需要人工经验干预换热站的运行，而且各个热入口的平衡效果也不一致，都属于热入口平衡调控的过渡产品，或者说由于现在的二次管网平衡系统不能与换热站的运行参数联动，导致二次管网不能实现最小循环泵流量工况下的水力平衡。
发明内容
本发明的目的是提供一种二网热入口平衡与换热站的联动系统与联动方法，热入口平衡子系统采用主动的回温一致平衡方式，而换热站子系统的运行参数被动满足热入口平衡调控的需求，实现全自动的二网水力与热力平衡，热入口平衡系统中增加了热量表，可以更清楚的知道热入口的运行工况，有助于调度技术人员在节电节热方面做出正确决策。
为实现上述目的，采用的技术方案如下：
一种二网热入口平衡与换热站的联动系统，包括二网热入口平衡子系统、换热站子系统、云平台与上位机；
所述换热站子系统和二网热入口平衡子系统包括换热器、电动三通阀、循环泵、变频器、压力变送器、温度变送器、换热站热量表、网关、换热站下位机和热入口下位机；一网供水管上依次连接一网供温温度变送器和一网供水压力变送器，一网供水管的末端通过一网电动温控三通阀连接换热器一次侧进水管，换热器一次侧进水管末端连接换热器，换热器一次侧出水管通过旁通管连接到一网电动温控三通阀上，旁通管上连接旁通阀，换热器一次侧出水管与一次网回水管之间连接换热站热量表，一次网回水管上安装一网回水温度变送器与一网回水压力变送器；换热器二次侧出水管连接二次网供水管，二次网供水管上连接二网供水温度变送器和二网供水压力变送器，二次网供水管依次通过热入口静态流量阀和热入口供水电动调节阀连接热入口供水管；热入口供水管连接热用户，热用户的热入口回水管连接二次网回水管；二次网回水管上依次连接二网回水温度变送器和二网回水压力变送器；所述二次网回水管通过二网循环泵连接换热器二次侧进水管；
所述换热站下位机与换热站的传感器相连、具有循环泵流量与出水温度调节器、二网循环泵控制器、一网电动温控三通阀控制单元和换热站数据采集模块；换热站下位机读取一、二网温度、压力、流量、热量信号，并通过一网电动温控三通阀开度调节二网供水温度、通过二网循环泵调节二网流量；同时还通过换热站下位机网关、云平台与上位机通信。
所述热入口下位机上设热入口的回温调节器与流量调节器、热入口数据采集模块、热入口的传感器模块和电动调节阀控制器；热入口下位机从热入口热量表中读取热量、流量、供温与回温信号，并根据回温值控制电动调节阀，同时还通过热入口下位机的网关和云平台与上位机通信。
所述上位机上设数据处理模块、联动换热站模块和热入口流量与回温计算模块；能够正确接收与处理换热站采集的信号与热入口采集的信号，并能正确发送信号到换热站下位机与热入口下位机。
所述云平台与上位机包括云平台上的数据服务器与安装在上位机上运行的监控系统。
一种二网热入口平衡与换热站的联动方法，其步骤如下：
S1：上位机采集、显示与处理热入口平衡子系统的数据
（1）上位机以5分钟周期的采样间隔对所有热入口运行中流量、热量、阀开度与回温值进行显示与存储；
（2）每隔5分钟，对热入口的瞬时流量、阀开度、回温值与瞬时热量值进行排序；
（3）计算出各个热入口中最大最小流量值、最大最小阀开度值、最大最小供回水温度值、最大最小每天耗热量值，以及这些采集量的每天的平均值，平米流量值、平米耗热量值、平均供回水温度值；
（4）对所有采集量按照热入口的顺序排列显示，并可以做到各个热入口之间互相比较，并有历史曲线显示，除此之外还要按照以这些数据的数值为基础的降序或者升序排列。
S2：按照热入口电动调节阀的阀开度与上位机实现联动
（1）在回温一致方式实现流量平衡时，若是最不利热入口的电动调节阀开度超过100%，且实际回温低于目标回温，则应该以间隔时间T1增加换热站循环泵流量，每次增加值1~5%，优选2%，直到换热站循环泵流量增加到100%；在循环泵流量达到100%后，再增加换热站出水温度，每次增加1~5%，优选3%； T1的取值范围在0.5~3小时之间选择，优选0.75小时；
（2）在回温一致方式实现流量平衡时，最有利热入口的电动调节阀开度小于10%，则应该间隔T2时间减小换热站循环泵流量，每次减少1~5%，优选2%；如果实际回温还高于目标回温，则应该间隔T2减小换热站出水温度，每次减少1~5%，优选3%；T2的取值范围在0.5~3小时之间，优选0.75小时。
S3：实现换热站循环泵最节能运行
（1）人工预置热入口电动调节阀阀位
在步骤S1与步骤S2实现之后，按照循环泵最节能运行方式实现平衡的需要，在保持各个热入口实际回温值与目标回温值一致的工况下，对于每个热入口要预先人工改变与电动调节阀串联的热入口静态流量阀的阀开度，使电动调节阀开度在10%~20%范围内；
（2）在各个热入口回温一致情况下，间隔周期T3降低换热站循环泵流量，每次降低2%，直到每个热入口的电动调节阀阀开度在80%~90%之间，这时的换热站循环泵运行在最小循环泵流量，同时循环泵处于最节能运行工况，T3取值2小时；
（3）采用热入口实际流量校验回温一致方式的平衡效果，热入口的实际回温与流量之间通过相关性分析，可以知道回温与流量之间的关系，为分析建筑物中散热器面积是否合理提供依据；
（4）分析与对比各个热用户的平米耗热量，便于暖通技术人员对于平米耗热量异常增大的热入口采取措施，进一步降低耗热量。
与现有技术相比，本发明所述联动系统与方法可取得的有益效果：
（1）热入口平衡与换热站联动系统及方法不仅能实现热入口平衡，而且能与换热站联动，实现在换热站参数不配合情况下热入口平衡；
（2）实现换热站与热入口平衡之间的配合，实现二网完全自动化，减少人力成本；
（3）通过调节静态流量阀人工预置热入口电动调节阀阀位，将所有电动调节阀开度调整在10%~20%范围内，能在联动工况实现循环泵最小流量，有更好的节电效果；
（4）采用的联动方法简单，易操作。
附图说明
图1为本发明系统示意图；
1、一次网供水管；2、一次网回水管；3、一网回水温度变送器；4、一网回水压力变送器；5、一网供温温度变送器；6、一网供水压力变送器；7、一网电动温控三通阀；8、换热器；9、换热站下位机；10、循环泵变频器；11、二网循环泵；12、二次网供水管；13、二次网回水管；14、二网回水温度变送器；15、二网回水压力变送器；16、二网供水温度变送器；17、二网供水压力变送器；18、换热站下位机的网关；19、热入口静态流量阀；20、热入口供水电动调节阀；21、热入口回水管；22、热入口供水管；23、热入口下位机网关；24、二网热入口平衡系统图；25、热入口下位机；26、热入口热量表；27、上位机；28、换热站热量表；29、云平台；30、旁通阀；31、换热站的传感器；32、循环泵流量与出水温度调节器；33、二网循环泵控制器；34、一网电动温控三通阀控制单元；35、换热站数据采集模块；36、数据处理模块；37、联动换热站模块；38、热入口流量与回温计算模块；39、热入口的回温调节器与流量调节器；40、热入口数据采集模块；41、热入口的传感器模块；42、电动调节阀控制器；43、换热站下位机、热入口下位机与上位机模块；44、换热站系统。
具体实施方式
下面结合附图对本申请做进一步的说明、
如图1，一种二网热入口平衡与换热站的联动系统，包括二网热入口平衡子系统24、换热站子系统44、云平台29与上位机27；
换热站子系统44和二网热入口平衡子系统24包括换热器8、一网电动温控三通阀7、二网循环泵11、循环泵变频器10、压力变送器、温度变送器、换热站热量表28、网关、换热站下位机9和热入口下位机25；一网供水管1上依次连接一网供温温度变送器5和一网供水压力变送器6，一网供水管1的末端通过一网电动温控三通阀7连接换热器一次侧进水管，换热器一次侧进水管末端连接换热器8，换热器一次侧出水管通过旁通管连接一网电动温控三通阀7，旁通管上连接旁通阀30，换热器一次侧出水管与一次网回水管2之间连接换热站热量表28，一次网回水管2上安装一网回水温度变送器3与一网回水压力变送器4；换热器二次侧出水管连接二次网供水管12，二次网供水管12上连接二网供水温度变送器16和二网供水压力变送器17，二次网供水管12依次通过热入口静态流量阀19和热入口供水电动调节阀20连接热入口供水管22；热入口供水管22连接热用户，热用户的热入口回水管21连接二次网回水管13；二次网回水管13上依次连接二网回水温度变送器14和二网回水压力变送器15；二次网回水管13通过二网循环泵11连接换热器二次侧进水管；
换热站下位机9上设换热站的传感器31、循环泵流量与出水温度调节器32、二网循环泵控制器33、一网电动温控三通阀7控制单元34和换热站数据采集模块35；换热站下位机9读取一、二网温度、压力、流量、热量信号，并通过一网电动温控三通阀阀7开度调节二网供水温度、通过二网循环泵11调节二网流量；还通过换热站下位机网关18、云平台29与上位机27通信；
热入口下位机25上设热入口的回温调节器与流量调节器39、热入口数据采集模块40、热入口的传感器模块41和电动调节阀控制器42；热入口下位机9从热入口热量表26中读取热量、流量、供温与回温信号，并根据回温值控制电动调节阀，同时还通过热入口下位机的网关和云平台与上位机通信；
上位机27上设数据处理模块36、联动换热站模块37和热入口流量与回温计算模块38；能够正确接收与处理换热站采集的信号与热入口采集的信号，并能正确发送信号到换热站下位机与热入口下位机。
云平台29与上位机27包括云平台上的数据服务器与安装在上位机27上运行的监控系统。
一种二网热入口平衡与换热站的联动方法，其步骤如下：
S1：上位机27采集、显示与处理热入口平衡子系统24的数据；
（1）上位机27以5分钟周期的采样间隔对所有热入口平衡子系统24中运行中流量、热量、阀开度与回温值进行显示与存储；
（2）每隔5分钟，对各个热入口平衡子系统24的瞬时流量、阀开度、回温值与瞬时热量值进行排序；
（3）计算出各个热入口平衡子系统24中最大最小流量值、最大最小阀开度值、最大最小供回水温度值、最大最小每天耗热量值，以及这些采集量的每天的平均值，平米流量值、平米耗热量值、平均供回水温度值；
（4）对所有采集量按照热入口平衡子系统24的顺序排列显示，并可以做到各个热入口平衡子系统（24）之间互相比较，并有历史曲线显示，按照以这些数据的数值为基础的降序或者升序排列。
S2：按照热入口电动调节阀20的阀开度与上位机27实现联动
（1）在回温一致方式实现流量平衡时，若是最不利热入口平衡系统的电动调节阀20开度超过100%，且实际回温低于目标回温，则应该以间隔时间T1增加换热站二网循环泵11的流量，每次增加值2%，直到换热站循环泵11的流量增加到100%；在二网循环泵11的流量达到100%后，再增加换热站出水温度，每次增加3%； T1取值0.75小时；
（2）在回温一致方式实现流量平衡时，最有利热入口平衡子系统24的电动调节阀20开度小于10%，则应该间隔T2时间减小换热站循环泵流量，每次减少2%；如果实际回温还高于目标回温，则应该间隔T2减小换热站出水温度，每次减少3%； T2取值为0.75小时。
S3：实现换热站二网循环泵11最节能运行
（1）人工预置热入口系统的电动调节阀20阀位
在步骤S1与步骤S2实现之后，按照二网循环泵11最节能运行方式实现平衡的需要，在保持各个热入口平衡系统24实际回温值与目标回温值一致的工况下，对于每个热入口平衡子系统24要预先人工改变与电动调节阀20串联的热入口静态流量阀11的阀开度，使电动调节阀20开度在10%~20%范围内；
（2）在各个热入口平衡子系统24回温一致情况下，间隔周期T3降低换热站二网循环泵11流量，每次降低2%，直到每个热入口的电动调节阀20的阀开度在80%~90%之间，换热站二网循环泵11运行在最小循环泵流量，二网循环泵11处于最节能运行工况，T3取值2小时；
（3）采用热入口平衡子系统24实际流量校验回温一致方式的平衡效果，热入口平衡子系统24的实际回温与流量之间通过相关性分析，可以知道回温与流量之间的关系，为分析建筑物中散热器面积是否合理提供依据；
（4）分析与对比各个热用户的平米耗热量，便于暖通技术人员对于平米耗热量异常增大的热入口平衡系统24采取措施，进一步降低耗热量。

Claims (6)

1.一种二网热入口平衡系统与换热站的联动系统，其特征在于，包括二网热入口平衡子系统(24)、换热站子系统(44)、云平台(29)与上位机(27)；所述换热站子系统(44)包括换热器(8)、一网电动温控三通阀(7)、二网循环泵(11)、循环泵变频器(10)、压力变送器、温度变送器、换热站热量表(28)、网关、换热站下位机(9)和热入口下位机(25)；一网供水管(1)上依次连接一网供温温度变送器(5)和一网供水压力变送器(6)，一网供水管(1)的末端通过一网电动温控三通阀(7)连接换热器一次侧进水管，换热器一次侧进水管末端连接换热器(8)，换热器一次侧出水管通过旁通管连接一网电动温控三通阀(7)，旁通管上连接旁通阀(30)，换热器一次侧出水管与一次网回水管(2)之间连接换热站热量表(28)，一次网回水管(2)上安装一网回水温度变送器(3)与一网回水压力变送器(4)；换热器二次侧出水管连接二次网供水管(12)，二次网供水管(12)上连接二网供水温度变送器(16)和二网供水压力变送器(17)；
所述二网热入口平衡子系统(24)包括二次网供水管(12)依次通过热入口静态流量阀(19)和热入口供水电动调节阀(20)连接热入口供水管(22)；热入口供水管(22)连接热用户，热用户的热入口回水管(21)连接二次网回水管(13)；二次网回水管(13)上依次连接二网回水温度变送器(14)和二网回水压力变送器(15)；二次网回水管(13)通过二网循环泵(11)连接换热器二次侧进水管；
所述的热入口平衡子系统(24)与换热站子系统(44)之间的连接关系(43)，其中换热站下位机(9)连接换热站的传感器(31)、循环泵流量与出水温度调节器(32)、二网循环泵控制器(33)、一网电动温控三通阀控制单元(34)和换热站数据采集模块(35)；换热站下位机读取一、二网温度、压力、流量、热量信号，并通过一网电动温控三通阀阀开度调节二网供水温度、通过二网循环泵调节二网流量；还通过换热站下位机网关(18)、云平台(29)与上位机(27)通信；
热入口下位机(25)上设热入口的回温调节器与流量调节器(39)、热入口数据采集模块(40)、热入口的传感器模块(41)和电动调节阀控制器(42)；热入口下位机(25)从热入口热量表(26)中读取热量、流量、供温与回温信号，并根据回温值控制电动调节阀(20)，同时还通过热入口下位机(25)的网关(23)和云平台(29)与上位机(27)通信；
上位机(27)上设数据处理模块(36)、联动换热站模块(37)和热入口流量与回温计算模块(38)；能够正确接收与处理换热站采集的信号与热入口采集的信号，并能正确发送信号到换热站下位机与热入口下位机；
云平台(29)与上位机(27)包括云平台上的数据服务器与安装在上位机上运行的监控系统；
所述的二网热入口平衡与换热站的的联动系统的联动方法步骤如下：
S1：上位机采集、显示与处理热入口平衡子系统的数据
(1)上位机以5分钟周期的采样间隔对所有热入口运行中流量、热量、阀开度与回温值进行显示与存储；
(2)每隔5分钟，对热入口的瞬时流量、阀开度、回温值与瞬时热量值进行排序；
(3)计算出各个热入口中最大最小流量值、最大最小阀开度值、最大最小供回水温度值、最大最小每天耗热量值，以及这些采集量的每天的平均值，平米流量值、平米耗热量值、平均供回水温度值；
(4)对所有采集量按照热入口的顺序排列显示，并可以做到各个热入口之间互相比较，并有历史曲线显示，除此之外还要按照以这些数据的数值为基础的降序或者升序排列；
S2：按照热入口电动调节阀的阀开度与上位机实现联动
(1)在回温一致方式实现流量平衡时，若是最不利热入口的电动调节阀开度超过100％，且实际回温低于目标回温，则应该以间隔时间T1增加换热站循环泵流量，每次增加值1～5％，直到换热站循环泵流量增加到100％；在循环泵流量达到100％后，再增加换热站出水温度，每次增加1～5％，T1的取值范围在0.5～3小时之间选择；
(2)在回温一致方式实现流量平衡时，最有利热入口的电动调节阀开度小于10％，则应该间隔T2时间减小换热站循环泵流量，每次减少1～5％；如果实际回温还高于目标回温，则应该间隔T2减小换热站出水温度，每次减少1～5％，T2的取值范围在0.5～3小时之间；
S3：实现换热站循环泵最节能运行
(1)人工预置热入口电动调节阀阀位
在步骤S1与步骤S2实现之后，按照循环泵最节能运行方式实现平衡的需要，在保持各个热入口实际回温值与目标回温值一致的工况下，对于每个热入口要预先人工改变与电动调节阀串联的热入口静态流量阀的阀开度，使电动调节阀开度在10％～20％范围内；
(2)在各个热入口回温一致情况下，间隔周期T3降低换热站循环泵流量，每次降低2％，直到每个热入口的电动调节阀阀开度在80％～90％之间，这时的换热站循环泵运行在最小循环泵流量，同时循环泵处于最节能运行工况，T3取值2小时。
2.一种如权利要求1所述的二网热入口平衡与换热站的联动系统的联动方法，其特征在于，包括如下联动方法，其步骤如下：
S1：上位机采集、显示与处理热入口平衡子系统的数据
(1)上位机以5分钟周期的采样间隔对所有热入口运行中流量、热量、阀开度与回温值进行显示与存储；
(2)每隔5分钟，对热入口的瞬时流量、阀开度、回温值与瞬时热量值进行排序；
(3)计算出各个热入口中最大最小流量值、最大最小阀开度值、最大最小供回水温度值、最大最小每天耗热量值，以及这些采集量的每天的平均值，平米流量值、平米耗热量值、平均供回水温度值；
(4)对所有采集量按照热入口的顺序排列显示，并可以做到各个热入口之间互相比较，并有历史曲线显示，除此之外还要按照以这些数据的数值为基础的降序或者升序排列；
S2：按照热入口电动调节阀的阀开度与上位机实现联动
(1)在回温一致方式实现流量平衡时，若是最不利热入口的电动调节阀开度超过100％，且实际回温低于目标回温，则应该以间隔时间T1增加换热站循环泵流量，每次增加值1～5％，直到换热站循环泵流量增加到100％；在循环泵流量达到100％后，再增加换热站出水温度，每次增加1～5％，T1的取值范围在0.5～3小时之间选择；
(2)在回温一致方式实现流量平衡时，最有利热入口的电动调节阀开度小于10％，则应该间隔T2时间减小换热站循环泵流量，每次减少1～5％；如果实际回温还高于目标回温，则应该间隔T2减小换热站出水温度，每次减少1～5％，T2的取值范围在0.5～3小时之间；
S3：实现换热站循环泵最节能运行
(1)人工预置热入口电动调节阀阀位
在步骤S1与步骤S2实现之后，按照循环泵最节能运行方式实现平衡的需要，在保持各个热入口实际回温值与目标回温值一致的工况下，对于每个热入口要预先人工改变与电动调节阀串联的热入口静态流量阀的阀开度，使电动调节阀开度在10％～20％范围内；
(2)在各个热入口回温一致情况下，间隔周期T3降低换热站循环泵流量，每次降低2％，直到每个热入口的电动调节阀阀开度在80％～90％之间，这时的换热站循环泵运行在最小循环泵流量，同时循环泵处于最节能运行工况，T3取值2小时。
3.根据权利要求2所述的二网热入口平衡与换热站的联动方法，其特征在于，所述步骤S2中换热站循环泵流量每次增加值或者减少值为2％。
4.根据权利要求2所述的二网热入口平衡与换热站的联动方法，其特征在于，所述步骤S2中换热站出水温度每次增加值或者减少值为3％。
5.根据权利要求2所述的二网热入口平衡与换热站的联动方法，其特征在于，所述步骤S2中T1的取值为0.75小时。
6.根据权利要求2所述的二网热入口平衡与换热站的联动方法，其特征在于，所述步骤S2中T2的取值为0.75小时。
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