CN1301450C - 一种循环水泵实时量调节控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种循环水泵实时量调节控制系统，它由多通道水量分配装置、锅炉控制装置、水泵控制装置组成。多通道水量分配装置根据出水温度按需要分配水量。锅炉控制装置巡检最高温度，当锅炉负荷增加，出水温度升高至高于设定值(设定值要小于锅炉的额定温度)时，水泵控制装置控制变速水泵加大转速，增大流量，将增大的负荷热量带走，将温度降低至设定值。相反，当锅炉负荷降低、出水温度低于设定值时，水泵控制装置控制变速水泵降低转速，减少流量，升高温度至设定值。这样，实时保证锅炉在设定温度下运行，在输送同样热量时，水流量最小，实现节约电能的目的。

Description

一种循环水泵实时量调节控制系统

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，特别涉及锅炉供暖系统中一次水实时量调节技术领域。

背景技术

在锅炉供暖系统中，一次水是指流经锅炉、将锅炉生产的热量传输出去的热载体。在一次水与用户循环水(二次水)的连接方式中，有的通过换热设备间接相连，有的以混和的方式直接相连。

目前锅炉供暖系统中“集中锅炉房高温水换热供暖”的一次循环水泵普遍采用“质调节”或“质、量混合调节”的高电耗调节方法.“一次循环水泵”是指在高温水换热供暖系统中将锅炉生产的热量输送到各换热站的动力设备。就其调节而言，“集中锅炉房供暖”普遍采用“质调节”或“质、量混合调节”的调节方法，这两种调节方法对一次水泵无最佳的节能调控措施，其缺欠在于：

1、一次循环水泵始终在相对“高负荷”下运行。对供暖负荷来说，初寒期、严寒期、末寒期的负荷不一样，而每天各时段的负荷也不一样，没有最佳的节能调节方法，一次循环泵始终在相对“高负荷”下运行，增加电耗。有的锅炉房虽然安装了一次泵调速装置，在低负荷时分时段调节，属“质、量混合调节”，节约了部分电能，但不能实现自动控制、实时调节，受人为因素影响，节电潜力还很大。有的锅炉房采用关节门或安装电动执行阀门等提高阻力系数的办法调节流量，以“牺牲”水泵的使用扬程进行调节，其效果是“事倍功半”(Δp＝s_bQ²，S_b增大，Δp增大)。

2、二次水应用“气候补偿”供暖方式时，一次管网调节难度大，且达不到最佳调节效果，造成阶段性供暖质量降低，增加热能消耗增加电耗。

3、各换热站距锅炉房远近不一，一次水质调节时，近端提温快、远端降温慢造成热能浪费；近端降温快、远端升温慢使供暖质量降低；换热站独立调节时，由于各换热站在一次网中相互影响，调节任一系统都会改变一次网的总阻力系数，致使其他换热系统流量发生变化，因此要增加更多的人力、物力参与调节，但仍达不到及时、有效的调节效果。

发明内容

本发明的目的在于改变一次水“质调节”的调节方法为“实时量调节”，以实现节约电能、保证供暖的目的。

本发明的技术方案如下：一种循环水泵实时量调节控制系统，包括由锅炉7组成的锅炉组1、锅炉组出水管道组1-1、锅炉组入水管道组1-3、电动阀门组1-2、多通道水量分配装置的温度控制器组4-2、水泵控制装置的温度控制器6-2、多通道水量分配装置的温度传感器组4-1、锅炉控制装置的温度传感器组5-2、温度巡检仪5-1、变速水泵6-1、换热设备2、用户3，由多通道水量分配装置的温度控制器组4-2和固置在锅炉组1出水管道组1-1上的多通道水量分配装置的温度传感器组4-1组成多通道水量分配装置4；由一台温度巡检仪5-1和固置在锅炉组1出水管道组1-1上的锅炉控制装置的温度传感器组5-2组成锅炉控制装置5；由水泵控制装置的温度控制器6-2和变速水泵6-1组成水泵控制装置6，所述锅炉组1的出水管道组1-1通过电动阀门组1-2与换热设备2的入水口2-1连通，所述换热设备2的出水口2-2与水泵控制装置6中的变速水泵6-1的吸口6-1-1连通，所述变速水泵6-1的出水口6-1-2与锅炉组1的入水管道组1-3连通，用户3的出、入水口与所述换热设备2的出、入水口连通，固置在锅炉组1出水管道组1-1上的多通道水量分配装置的温度传感器组4-1将检测到的温度信号转变成电信号并通过多通道水量分配装置的温度控制器组4-2和电动阀门组1-2控制锅炉出水温度，固置在锅炉组1出水管道组1-1上的锅炉控制装置的温度传感器组5-2将检测到的温度信号转变成电信号并通过温度巡检仪5-1巡回检测锅炉组1中各台锅炉7的出水温度，并将巡检得到的最高温度值转化为电控信号并通过水泵控制装置的温度控制器6-2控制变速水泵6-1的转速。

所述多通道水量分配装置的温度传感器组4-1将锅炉组1出水管道组1-1的温度转变为电信号并通过多通道水量分配装置的温度控制器组4-2控制锅炉组1出水管1-1的电动阀门组1-2，把锅炉出水温度控制在额定值。

所述温度巡检仪5-1将巡检得到的最高温度值转化为电控信号输入至水泵控制装置6中的水泵控制装置的温度控制器6-2。

所述水泵控制装置的温度控制器6-2接收锅炉控制装置5中温度巡检仪5-1的电信号以控制变速水泵6-1的转速。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下显著优点：

1、节电效果显著，提高供暖质量：一次水采用量调节，锅炉房输出热量随流量的变化而变化，各换热站的输出热量同时变化，实现了锅炉房集中调控供暖负荷，提高了供暖质量，又不浪费热能。

2、提高锅炉运行的安全性：用锅炉供水温度控制循环水泵，又多了一套“超温”保护装置，使锅炉运行更安全、可靠。在分时段质调节的供暖系统中，升温时热水膨胀，导致锅炉超压，本发明恒定一次水温度，在连续运行时，避免了这一现象的发生。

附图说明

图1本发明系统原理图

其中：1-锅炉组，1-1-锅炉组1的出水管道组，1-2-电动阀门组，1-3-锅炉组1的入水管道组，2-换热设备，2-1-换热设备2的入水口，2-2-换热设备2的出水口，3-用户，4-多通道水量分配装置，4-1-多通道水量分配装置的温度传感器组，4-2-多通道水量分配装置的温度控制器组，5-锅炉控制装置，5-1温度巡检仪，5-2-锅炉控制装置的温度传感器组，6-水泵控制装置，6-1-变速水泵，6-1-1-变速水泵6-1的吸口，6-1-2-变速水泵6-1的出水口，6-2-水泵控制装置的温度控制器，7-锅炉。

具体实施方式

本系统的基本原理是：排除人为因素，自动控制锅炉出水温度至其额定工作温度，保证锅炉的供、回水温差最大，在输送相同热量时，流量最小，在满足热负荷的前提下，利用变频调速装置将由降低流量而减少的电能节省出来。

本发明节电的核心理论是：“离心式水泵的功率相似定律”：

            λ_N＝λ_ρ·λ_n ³·λ_L ⁵

即：水泵的功率相似系数λ_N与流体的密度相似系数λ_ρ、转速相似系数的3次方λ_n ³、叶轮几何尺寸相似系数的5次方λ_L ⁵成正比。

当水泵输送流体的物理参数不变、叶轮几何尺寸不变时，即：密度相似系数λ_ρ和叶轮几何尺寸相似系数λ_L不变，则消耗的功率与转速的3次方成正比，即与流量的3次方成正比：

$\frac{P1}{P2}={\left(\frac{n1}{n2}\right)}^3={\left(\frac{G1}{G2}\right)}^3$

式中P、n、G分别代表功率、转速和流量。

由此公式可知，当流量降低10％时，消耗的功率降低27.1％。流量降低20％时，消耗的功率降低48.8％。流量降低50％时，消耗的功率则降低87.5％。

故控制一次循环水泵，实现“实时量调节”，须具备以下三个条件：

1、一次循环水泵必须实现自动控制；

2、保证锅炉在额定工作温度下运行，安全、可靠；

3、一次管网必须自然平衡(各换热站间的流量平衡)；

本发明一次水实时量调节控制系统由多通道水量分配装置4、锅炉控制装置5、水泵控制装置6组成。多通道水量分配装置4根据锅炉出水温度按需要分配水量。锅炉控制装置5中的温度巡检仪5-1巡回检测各台锅炉7(或其它通道)的出水温度，将巡检得到的最高温度值转化为电控信号，通过水泵控制装置的温度控制器6-2控制变速水泵6-1的转速。

当锅炉负荷增加，出水温度升高至高于设定值(小于等于锅炉的额定温度)时，水泵控制装置6控制变速水泵6-1加大转速，增大流量，将增大的负荷热量带走，降低温度至设定值。相反，当锅炉负荷降低，出水温度低于设定值时，水泵控制装置6控制变速水泵6-1降低转速，减少流量，升高温度至设定值。这样，实时保证锅炉设定温度下运行，在输送同样热量时，水流量最小，实现节约电能的目的。

多通道水量分配装置4由多通道水量分配装置的温度控制器组4-2和安装在锅炉出水管道1-1(或其它受热通道)上的多通道水量分配装置的温度传感器组4-1组成，通过控制锅炉出水的电动阀门1-2把锅炉出水温度控制在额定值，使锅炉的水流量正好满足负荷的需要。

锅炉控制装置5由一台温度巡检仪5-1和安装在锅炉出水管道(或其它受热通道)上的锅炉控制装置的温度传感器组5-2组成，巡回检测锅炉组1中各台锅炉7(或其它通道)的出水温度，将巡检得到的最高温度值转化为电控信号送至水泵控制装置6以调节变速水泵6-1的转速。本发明还可与其他锅炉控制产品配套使用，在燃料品质稳定的燃油、燃气供暖系统应用，可进一步提高自动化水平和供暖质量，节约电能。

本发明中，多通道水量分配装置的温度控制器组4-2中的温度控制器可以选用WD-1型温度控制器，安装在锅炉出水管道1-1(或其它受热通道)上的多通道水量分配装置的温度传感器组4-1、锅炉控制装置的温度传感器组5-2可以选用PT100型温度传感器，锅炉控制装置5中的温度巡检仪5-1可以选用XJ-1型的温度巡检仪，水泵控制装置6中的变速水泵6-1可以选用BS-1型的变速水泵，水泵控制装置的温度控制器6-2可以选用WD-1型的温度控制器。

本发明结构简单、控制精度高、节电安全、调节安装方便，具有良好的经济效益和良好的社会效益，及广阔的发展前景。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本领域技术的人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等效实施例，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案范围。

Claims (4)

1、一种循环水泵实时量调节控制系统，包括由锅炉(7)组成的锅炉组(1)、锅炉组出水管道组(1-1)、锅炉组入水管道组(1-3)、电动阀门组(1-2)、多通道水量分配装置的温度控制器组(4-2)、水泵控制装置的温度控制器(6-2)、多通道水量分配装置的温度传感器组(4-1)、锅炉控制装置的温度传感器组(5-2)、温度巡检仪(5-1)、变速水泵(6-1)、换热设备(2)、用户(3)，其特征在于：由多通道水量分配装置的温度控制器组(4-2)和固置在锅炉组(1)出水管道组(1-1)上的多通道水量分配装置的温度传感器组(4-1)组成多通道水量分配装置(4)；由一台温度巡检仪(5-1)和固置在锅炉组(1)出水管道组(1-1)上的锅炉控制装置的温度传感器组(5-2)组成锅炉控制装置(5)；由水泵控制装置的温度控制器(6-2)和变速水泵(6-1)组成水泵控制装置(6)，所述锅炉组(1)的出水管道组(1-1)通过电动阀门组(1-2)与换热设备(2)的入水口(2-1)连通，所述换热设备(2)的出水口(2-2)与水泵控制装置(6)中的变速水泵(6-1)的吸口(6-1-1)连通，所述变速水泵(6-1)的出水口(6-1-2)与锅炉组(1)的入水管道组(1-3)连通，用户(3)的出、入水口与所述换热设备(2)的出、入水口连通，固置在锅炉组(1)出水管道组(1-1)上的多通道水量分配装置的温度传感器组(4-1)将检测到的温度信号转变成电信号并通过多通道水量分配装置的温度控制器组(4-2)和电动阀门组(1-2)控制锅炉出水温度，固置在锅炉组(1)出水管道组(1-1)上的锅炉控制装置的温度传感器组(5-2)将检测到的温度信号转变成电信号并通过温度巡检仪(5-1)巡回检测锅炉组(1)中各台锅炉(7)的出水温度，并将巡检得到的最高温度值转化为电控信号并通过水泵控制装置的温度控制器(6-2)控制变速水泵(6-1)的转速。

2、如权利要求1所述的一种循环水泵实时量调节控制系统，其特征在于：所述多通道水量分配装置的温度传感器组(4-1)将锅炉组(1)出水管道组(1-1)的温度转变为电信号并通过多通道水量分配装置的温度控制器组(4-2)控制锅炉组(1)出水管道组(1-1)的电动阀门组(1-2)，把锅炉出水温度控制在额定值。

3、如权利要求1所述的一种循环水泵实时量调节控制系统，其特征在于：所述温度巡检仪(5-1)将巡检得到的最高温度值转化为电控信号输入至水泵控制装置(6)中的水泵控制装置的温度控制器(6-2)。

4如权利要求1或3所述的一种循环水泵实时量调节控制系统，其特征在于：所述水泵控制装置的温度控制器(6-2)接收锅炉控制装置(5)中温度巡检仪(5-1)的电信号以控制变速水泵(6-1)的转速。