CN112902293A - 一种循环泵站以及循环泵站控制系统、热循环控制方法 - Google Patents

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CN112902293A CN202110152139.8A CN202110152139A CN112902293A CN 112902293 A CN112902293 A CN 112902293A CN 202110152139 A CN202110152139 A CN 202110152139A CN 112902293 A CN112902293 A CN 112902293A
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Abstract

本发明涉及供热泵站控制技术领域，公开了一种循环泵站以及循环泵站控制系统、热循环控制方法，获得水泵当前频率f′和当前功率p′，依据不同循环模式计算目标频率f0，调节水泵频率，循环此过程直至当前频率达到目标频率，其中循环模式包括恒压差模式、变压差模式、恒变压差模式、恒温差模式以及比例流量模式；该方法设置对水箱热水的多种循环泵组工作模式，通过不同的条件以实现循环加热模式的恒压差或恒流量等的运行，保证水箱内热水的水温以及水压的稳定性，从而使供水稳定。

Description

一种循环泵站以及循环泵站控制系统、热循环控制方法
技术领域
本发明涉及泵站控制系统技术领域，具体涉及一种循环泵站以及循环泵站控制系统、热循环控制方法。
背景技术
制热水系统是住宅、酒店必不可少的设备，制热系统是保证供热水稳定的重要因素，但现有的制热系统所用泵站控制方法较为单一，仅能简单的实现对泵的控制以及阀门的控制，对于不同情况，特别是在多循环制热系统中，运行模式单一，与实际需求贴合度低，能耗较高。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种循环泵站以及循环泵站控制系统、热循环控制方法。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种循环泵站热循环控制方法，获得水泵当前频率f′和当前功率p′，依据不同循环模式计算目标频率f0，调节水泵频率，循环此过程直至当前频率达到目标频率，其中循环模式包括恒压差模式、变压差模式、恒变压差模式、恒温差模式以及比例流量模式。
在本发明中，优选的，当选择恒压差模式时，执行如下步骤：
S01：输入恒压差值I；
S02：获得循环水泵当前频率f′和当前功率p′，计算目标功率
Figure BDA0002932396690000011
S03：根据目标功率p″对照预置性能曲线表得到扬程H值；
S04：计算目标频率
Figure BDA0002932396690000012
S05：调节循环水泵频率至目标频率f0；
S06：重复步骤S02～S05，直到计算的目标频率f0与当前频率f′相等，保持该频率运行。
在本发明中，优选的，当选择变压差模式时，执行如下步骤：
S11：输入设定压差值I、最小压差值K和设定流量值J；
S12：获得当前频率f′和当前功率p′，计算目标功率
Figure BDA0002932396690000021
S13：根据目标频率p″对照预置性能曲线表得到对应的扬程H值和流量Q值；
S14：计算目标频率
Figure BDA0002932396690000022
其中
Figure BDA0002932396690000023
S15：调节循环水泵频率至f0；
S16：重复S12至S15，直到当前频率满足
Figure BDA0002932396690000024
保持该频率运行。
在本发明中，优选的，当选择恒变压差模式时，执行如下步骤：
S21：输入设定压差值I、最小压差值K、设定流量值J和临界流量比例值L；
S22：获得当前频率f′和当前功率p′，计算目标功率
Figure BDA0002932396690000025
S23：根据目标频率p″对照预置性能曲线表得到对应的H和流量Q值；
S24：计算第一目标频率
Figure BDA0002932396690000026
S25：计算第一目标频率下Q″，其中
Figure BDA0002932396690000027
S26：当Q″≥L×J时，调节循环水泵频率至第一目标频率f″；否则，计算变压差下的目标
Figure BDA0002932396690000028
计算第二目标频率
Figure BDA0002932396690000029
调节循环水泵频率至第二目标频率f0；
S27：重复步骤S2至S26，若Q″≥L×J直至实际压差值为
Figure BDA00029323966900000210
否则直至当前频率满足
Figure BDA0002932396690000031
保持对应频率运行。
在本发明中，优选的，当选择恒变压差模式时，执行如下步骤：
S31：输入恒温压差值ΔT；
S32：获得循环水泵的当前频率f′和当前温差ΔT′；
S33：计算目标频率
Figure BDA0002932396690000032
S34：调节循环水泵的频率至目标频率f0；
S35：重复S32至S34，直到循环水泵的当前频率f′与目标频率f0相同，保持该频率运行。
在本发明中，优选的，当选择比例流量模式时，执行如下步骤：
S41：输入设定流量值J和安全余量系数υ，并获取循环水泵的负载比例M；
S42：获得当前频率f′和当前功率P′，计算目标功率
Figure BDA0002932396690000033
S43：根据目标功率p″对照预置性能曲线表得到流量Q值；
S44：计算目标频率
Figure BDA0002932396690000034
S45：调节循环水泵的频率至目标频率f0；
S46：重复步骤S42至S45，直至当前频率满足
Figure BDA0002932396690000035
并保持该频率运行。
一种循环泵站控制系统，包括控制单元以及与控制单元连接的回水单元、增压单元以及循环单元，所述控制单元对所述循环单元采用热循环控制方法进行控制。
在本发明中，优选的，所述回水单元包括电磁阀和第一温度传感器，所述第一温度传感器将回水单元的温度信号发送给控制单元，控制单元依据此控制电磁阀的开闭；所述增压单元包括压力传感器、第一流量传感器和增压泵组，所述压力传感器与第一流量传感器将采集的压力值与流量值传给控制单元，控制单元依据此控制增压泵组的工作。
一种循环泵站，包括循环管路、恒压管路和回水管路，所述循环管路、恒压管路和回水管路与所述循环单元、增压单元回水单元以及所述循环管路连接在热水箱与加热系统之间，所述恒压管路连接在热水箱与供给水管路之间，回水管路连接供给水管路与热水箱之间。
在本发明中，优选的，所述恒压管路中包括增压进水管和增压出水管，所述增压进水管通过第一截止阀组连接增压泵组，所述增压泵组另一端依次通过第一止回阀组、第二截止阀与所述增压出水管连接；所述循环管路包括循环进水管和循环出水管，所述循环进水管通过第三截止阀组连接有循环泵组，所述循环泵组另一端通过第二止回阀组、第四截止阀与所述循环出水管连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的方法设置对水箱热水的多种循环泵组工作模式，通过不同的条件以实现循环加热模式的恒压差或恒流量等的运行，保证水箱内热水的水温以及水压的稳定性，从而使供水稳定；且本方法控制过程中无需压力传感器、温度传感器等传感器采集数据，可在传感器控制系统故障时对系统进行变频控制，从而增加对制热系统控制的稳定性；系统通过增加互锁单元，避免回水管路与恒压管路抢水导致的供水端水压小，水温波动大的问题，同时配备该系统的一体化泵站具有较强的适应力，可适配不同场景下对供热水的控制，灵活度高。
附图说明
图1为本发明所述的一种循环泵站热循环控制方法的流程图。
图2为本发明所述的一种循环泵站热循环控制方法的预置性能曲线表。
图3为本发明所述的一种循环泵站控制系统的框图。
图4为本发明所述的一种循环泵站的结构示意图。
附图中：1-循环管路、2-恒压管路、3-回水管路、4-热水箱、5-加热系统；
11-第三截止阀组、12-循环泵组、13-第二止回阀组、14-第四截止阀、15-进水口压力传感器、16-出水口压力传感器、17-第二流量传感器、18-第二温度传感器；
21-第一截止阀组、22-增压泵组、23-第一止回阀组、24-第二截止阀、25-压力传感器、26-第一流量传感器、27-稳压罐、28-压力开关；
31-电磁阀、32-第一温度传感器。
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。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请同时参见图1和图2，本发明一较佳实施方式提供一种循环泵站热循环控制方法，主要用在制热水系统中，通过控制循环泵抽取热水箱4中的水到加热器中加热，保证热水箱4内水的温度和压力恒定，首先获得水泵当前频率f′和当前功率p′，依据不同循环模式计算目标频率f0，然后调节水泵频率，循环此过程直至当前频率达到目标频率，其中循环模式包括恒压差模式、变压差模式、恒变压差模式、恒温差模式以及比例流量模式。
具体的，泵站采用集成式一体泵站，将泵站与热水箱4、供水管路和加热管路连接好，依据实际需求对水箱的加热循环模式进行选择，恒压差模式下是使实际压差与设定压差保持一致运行，变压差模式下是使实际压差与流量保持恒定比例运行，恒变压差模式下是按照流量界限保持两种压差模式运行，恒温差模式是使实际温差与设定温差保持一致运行，比例流量模式是使流量随着负载成阶梯增加，通过不同的运行模式，以适应在不同的情况下保证热水循环的稳定性，从而确保热水箱4内水的稳定性，以及水压的恒定。
在本实施方式中，当选择恒压差模式时，执行如下步骤：
S01：输入恒压差值I；
S02：获得循环水泵当前频率f′和当前功率p′，计算目标功率
Figure BDA0002932396690000061
S03：根据目标功率p″对照预置性能曲线表得到扬程H值；
S04：计算目标频率
Figure BDA0002932396690000062
S05：调节循环水泵频率至目标频率f0；
S06：重复步骤S02～S05，直到计算的目标频率f0与当前频率f′相等，保持该频率运行。
在本实施方式中，当选择变压差模式时，执行如下步骤：
S11：输入设定压差值I、最小压差值K和设定流量值J；
S12：获得当前频率f′和当前功率p′，计算目标功率
Figure BDA0002932396690000071
S13：根据目标频率p″对照预置性能曲线表得到对应的扬程H值和流量Q值；
S14：计算目标频率
Figure BDA0002932396690000072
其中
Figure BDA0002932396690000073
S15：调节循环水泵频率至f0；
S16：重复S12至S15，直到当前频率满足
Figure BDA0002932396690000074
保持该频率运行。
在本实施方式中，当选择恒变压差模式时，执行如下步骤：
S21：输入设定压差值I、最小压差值K、设定流量值J和临界流量比例值L；
S22：获得当前频率f′和当前功率p′，计算目标功率
Figure BDA0002932396690000075
S23：根据目标频率p″对照预置性能曲线表得到对应的H和流量Q值；
S24：计算第一目标频率
Figure BDA0002932396690000076
S25：计算第一目标频率下Q″，其中
Figure BDA0002932396690000077
S26：当Q″≥L×J时，调节循环水泵频率至第一目标频率f″；否则，计算变压差下的目标
Figure BDA0002932396690000078
计算第二目标频率
Figure BDA0002932396690000079
调节循环水泵频率至第二目标频率f0；
S27：重复步骤S2至S26，若Q″≥L×J直至实际压差值为
Figure BDA00029323966900000710
否则直至当前频率满足
Figure BDA00029323966900000711
保持对应频率运行。
在本实施方式中，当选择恒变压差模式时，执行如下步骤：
S31：输入恒温压差值ΔT；
S32：获得循环水泵的当前频率f′和当前温差ΔT′；
S33：计算目标频率
Figure BDA0002932396690000081
S34：调节循环水泵的频率至目标频率f0；
S35：重复S32至S34，直到循环水泵的当前频率f′与目标频率f0相同，保持该频率运行。
在本实施方式中，当选择比例流量模式时，执行如下步骤：
S41：输入设定流量值J和安全余量系数υ，并获取循环水泵的负载比例M；
S42：获得当前频率f′和当前功率P′，计算目标功率
Figure BDA0002932396690000082
S43：根据目标功率p″对照预置性能曲线表得到流量Q值；
S44：计算目标频率
Figure BDA0002932396690000083
S45：调节循环水泵的频率至目标频率f0；
S46：重复步骤S42至S45，直至当前频率满足
Figure BDA0002932396690000084
并保持该频率运行。
具体的，在步骤S41中，安全余量系数υ通常设置为1.1，也可依据实际情况进行调整。
进一步，需要说明的是本方法最终实现使当前频率达到目标频率，是指当前频率与目标频率近似相等，二者之间存在一定的误差值，该误差值依照实际情况设定，通常设定值为5％或10％，只要二者误差不超过设定值即判定为二者相等，且当前频率对应的当前功率也允许存在误差。
请参见图3，本发明另一较佳实施方式提供一种循环泵站控制系统，包括控制单元以及与控制单元连接的回水单元、增压单元以及循环单元，控制单元对循环单元采用热循环控制方法进行模糊控制，其中循环单元还连接加热系统5。
在本实施方式中，回水单元包括电磁阀31和第一温度传感器32，第一温度传感器32将回水管路3的温度信号发送给控制单元，控制单元依据此控制电磁阀31的开闭；增压单元包括压力传感器25、第一流量传感器26和增压泵组22，压力传感器25与第一流量传感器26将采集的恒压管路2中的压力值与流量值传给控制单元，控制单元依据此控制增压泵组22的工作；循环单元包括进水口压力传感器15、出水口压力传感器16、第二流量传感器17和循环泵组12，进水口压力传感器15、出水口压力传感器16、第二流量传感器17将采集的循环管路1中的水压、水流量信号传递给控制单元，加热系统5包括有第二温度传感器18，第二温度传感器18将加热系统5输入端水温信号传递给控制单元，控制单元依据此控制循环泵组12的工作。
具体的，控制单元采用PLC控制模块，PLC控制模块的输入端连接第一温度传感器32、压力传感器25、第一流量传感器26、进水口压力传感器15、出水口压力传感器16、第二流量传感器17、第二温度传感器18，输出端通过继电器连接电磁阀31和变频器，变频器输出端连接增压泵组22、循环泵组12，通过控制继电器的闭合以控制电磁阀31的开闭以及增压泵组22、循环泵组12的变频运行，其中当增压泵组运行时，PLC主控模块降低回水温度设定值，延迟回水，回水电磁阀关闭，避免了回水回路抢水，从而实现对各泵组的合理控制，保证供水的水压和水温的稳定。
请参见图4，本发明另一较佳实施方式提供一种循环泵站，包括循环管路1、恒压管路2和回水管路3，循环管路1、恒压管路2和回水管路3与循环单元、增压单元回水单元以及循环管路1连接在热水箱4与加热系统5之间，恒压管路2连接在热水箱4与供给水管路之间，回水管路3连接供给水管路与热水箱4之间。
在本实施方式中，恒压管路2中包括增压进水管和增压出水管，增压进水管上连接有压力开关28，且增压进水管通过第一截止阀组21连接增压泵组22，增压泵组22另一端依次通过第一止回阀组23、第二截止阀24与增压出水管连接，增压出水管处设置有压力传感器25和第一流量传感器26；循环管路1包括循环进水管和循环出水管，循环进水管通过第三截止阀组11连接有循环泵组12，循环泵组12另一端通过第二止回阀组13、第四截止阀14与循环出水管连接，其中循环进水管处设置有进水口压力传感器15，循环出水管设置有出水口压力传感器16、第二流量传感器17。
具体的，增压泵组22包括主增压泵和备用增压泵，循环泵组12也包括主循环泵和备用循环泵，主增压泵和备用增压泵以及主循环泵和备用循环泵并排固定，其中增压出水管还连接有稳压罐27，稳压罐27采用压力膨胀罐，用于给恒压管路2中水增压。
具体的，循环泵站还包括控制柜，控制柜与稳压罐27并排靠近增压泵组22和循环泵组12放置，控制柜内设置有该控制单元以及继电器，控制单元连接有变频器和操作屏。
进一步的，循环出水管连接加热系统5，加热系统5一般采用空气能加热系统或燃气炉加热系统，一个循环管路1与一加热系统5连接，根据实际情况也可增加为两个循环管路1，分别连接空气能加热系统或燃气炉加热系统其中一个和一个太阳能集热辅助加热系统。
工作原理：
将泵站的增压进水管、循环进水管、回水管路3出水口与热水箱4连接，增压出水管、回水管路3的进水口与供热管路连接，循环出水管与加热系统5连接，将泵站的回水电磁阀31、增压泵组22和循环泵组12的泵电机与继电器连接，第一温度传感器32、压力传感器25、第一流量传感器26、进水口压力传感器15、出水口压力传感器16、第二流量传感器17与控制单元连接，加热系统的第二温度传感器18与控制单元连接，然后启动控制系统，通过操作屏选择需要的运行模式，即恒压差模式、变压差模式、恒变压差模式、恒温差模式或比例流量模式，选择好运行模式后设定该模式下所需参数，接着启动循环泵组12内的主循环水泵，控制单元获得该水泵当前频率f′和功率p′，并依此和该模式下的特定公式计算目标频率f0，然后控制单元通过控制继电器控制变频器以调节水泵的运行频率，接着将当前频率和功率继续输入控制单元，重复上述步骤，直到输入的当前频率达到该模式下的设定，控制器控制水泵维持该频率运行。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种循环泵站热循环控制方法，其特征在于，获得水泵当前频率f′和当前功率p′，依据不同循环模式计算目标频率f0，调节水泵频率，循环此过程直至当前频率达到目标频率，其中循环模式包括恒压差模式、变压差模式、恒变压差模式、恒温差模式以及比例流量模式。
2.根据权利要求1所述的一种循环泵站热循环控制方法，其特征在于，当选择恒压差模式时，执行如下步骤：
S01：输入恒压差值I；
S02：获得循环水泵当前频率f′和当前功率p′，计算目标功率
Figure FDA0002932396680000011
S03：根据目标功率p″对照预置性能曲线表得到扬程H值；
S04：计算目标频率
Figure FDA0002932396680000012
S05：调节循环水泵频率至目标频率f0；
S06：重复步骤S02～S05，直到计算的目标频率f0与当前频率f′相等，保持该频率运行。
3.根据权利要求1所述的一种循环泵站热循环控制方法，其特征在于，当选择变压差模式时，执行如下步骤：
S11：输入设定压差值I、最小压差值K和设定流量值J；
S12：获得当前频率f′和当前功率p′，计算目标功率
Figure FDA0002932396680000013
S13：根据目标频率p″对照预置性能曲线表得到对应的扬程H值和流量Q值；
S14：计算目标频率
Figure FDA0002932396680000014
其中
Figure FDA0002932396680000015
S15：调节循环水泵频率至f0；
S16：重复S12至S15，直到当前频率满足
Figure FDA0002932396680000016
保持该频率运行。
4.根据权利要求1所述的一种循环泵站热循环控制方法，其特征在于，当选择恒变压差模式时，执行如下步骤：
S21：输入设定压差值I、最小压差值K、设定流量值J和临界流量比例值L；
S22：获得当前频率f′和当前功率p′，计算目标功率
Figure FDA0002932396680000021
S23：根据目标频率p″对照预置性能曲线表得到对应的H和流量Q值；
S24：计算第一目标频率
Figure FDA0002932396680000022
S25：计算第一目标频率下Q″，其中
Figure FDA0002932396680000023
S26：当Q″≥L×J时，调节循环水泵频率至第一目标频率f″；否则，计算变压差下的目标
Figure FDA0002932396680000024
计算第二目标频率
Figure FDA0002932396680000025
调节循环水泵频率至第二目标频率f0；
S27：重复步骤S2至S26，若Q″≥L×J直至实际压差值为
Figure FDA0002932396680000026
否则直至当前频率满足
Figure FDA0002932396680000027
保持对应频率运行。
5.根据权利要求1所述的一种循环泵站热循环控制方法，其特征在于，当选择恒变压差模式时，执行如下步骤：
S31：输入恒温压差值ΔT；
S32：获得循环水泵的当前频率f′和当前温差ΔT′；
S33：计算目标频率
Figure FDA0002932396680000028
S34：调节循环水泵的频率至目标频率f0；
S35：重复S32至S34，直到循环水泵的当前频率f′与目标频率f0相同，保持该频率运行。
6.根据权利要求1所述的一种循环泵站热循环控制方法，其特征在于，当选择比例流量模式时，执行如下步骤：
S41：输入设定流量值J和安全余量系数υ，并获取循环水泵的负载比例M；
S42：获得当前频率f′和当前功率P′，计算目标功率
Figure FDA0002932396680000031
S43：根据目标功率p″对照预置性能曲线表得到流量Q值；
S44：计算目标频率
Figure FDA0002932396680000032
S45：调节循环水泵的频率至目标频率f0；
S46：重复步骤S42至S45，直至当前频率满足
Figure FDA0002932396680000033
并保持该频率运行。
7.一种循环泵站控制系统，基于上述权利要求1-6任意一项所述的一种循环泵站热循环控制方法，其特征在于，包括控制单元以及与控制单元连接的回水单元、增压单元以及循环单元，所述控制单元对所述循环单元采用热循环控制方法进行控制。
8.根据权利要求7所述的一种循环泵站控制系统，其特征在于，所述回水单元包括电磁阀(31)和第一温度传感器(32)，所述第一温度传感器(32)将回水单元的温度信号发送给控制单元，控制单元依据此控制电磁阀(31)的开闭；所述增压单元包括压力传感器(25)、第一流量传感器(26)和增压泵组(22)，所述压力传感器(25)与第一流量传感器(26)将采集的压力值与流量值传给控制单元，控制单元依据此控制增压泵组(22)的工作。
9.一种循环泵站，基于权利要求8所述的一种循环泵站控制系统，其特征在于，包括循环管路(1)、恒压管路(2)和回水管路(3)，所述循环管路(1)、恒压管路(2)和回水管路(3)与所述循环单元、增压单元回水单元以及所述循环管路(1)连接在热水箱(4)与加热系统(5)之间，所述恒压管路(2)连接在热水箱(4)与供给水管路之间，回水管路(3)连接供给水管路与热水箱(4)之间。
10.根据权利要求9所述的一种循环泵站，其特征在于，所述恒压管路(2)中包括增压进水管和增压出水管，所述增压进水管通过第一截止阀组(21)连接增压泵组(22)，所述增压泵组(22)另一端依次通过第一止回阀组(23)、第二截止阀(24)与所述增压出水管连接；所述循环管路(1)包括循环进水管和循环出水管，所述循环进水管通过第三截止阀组(11)连接有循环泵组(12)，所述循环泵组(12)另一端通过第二止回阀组(13)、第四截止阀(14)与所述循环出水管连接。
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