CN201992741U - 新型换热站自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新型换热站自动控制系统，其主要技术特点是：包括上位控制机、换热站控制器和现场设备，上位控制机和换热站控制器通过高速以太网相连接，换热站控制器与现场设备通过工业总线相连接。本实用新型设计合理，通过换热站控制器与现场设备之间的配合实现了全自动控制功能，保证了换热站运行质量，降低了热源和用电成本，提高了换热站供热效率及供热系统的自动化水平。

Description

新型换热站自动控制系统

技术领域

本实用新型属于换热站控制领域，尤其是一种新型换热站自动控制系统。

背景技术

集中供热系统是一中闭式系统，系统各个部分相互关联，具有以下特点：涉及区域较广，分散性较大；系统热惯性大，滞后很大，水力耦合强；系统扰动因素较多，如环境温度、风力、雨雪等的变化；实时调度、调峰能力手段落后等，随着外部环境的变化和热用户的增减或者供热管线的改动，使得供热系统处于一个不断变化的工况中，整个系统协调动作难度较大。如果不能及时地适当地调整供热系统运行参数，协调各个设备单元的运行，必然造成能源的大量浪费，供热质量的下降。随着我国集中供热面积的不断扩大，换热站的数量也将越来越多，由于集中供热系统运行调节手段落后，集中供热的能源利用率不高，供热质量不佳，这些严重制约着集中供热潜在效益的充分发挥。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、能够提高供热效率并提高供热质量的锅炉新型换热站自动控制系统。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种新型换热站自动控制系统，包括上位控制机、换热站控制器和现场设备，上位控制机和换热站控制器通过高速以太网相连接，换热站控制器与现场设备通过工业总线相连接。

而且，所述的换热站控制器由CPU模块与电源模块、扩展存储卡、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块和开关量输出模块连接在一起。

而且，所述的上位控制机由工业控制计算机及触摸屏连接构成。

而且，所述的现场设备包括直接连接到换热站控制器上的室外温度传感器、安装在换热器一次侧进水管上的电动阀和温度传感器、安装在换热器一次侧出水管上的温度传感器、安装在换热器二次侧出水管上的温度传感器、安装在换热器二次侧出水管上的压力传感器、安装在换热器二次侧进水管上的压力传感器、安装在换热器二次侧进水管上的循环泵和补水泵以及分别与循环泵和补水泵相连接的变频器。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本控制系统采用上位控制机和换热站控制器两级控制方式，通过采集与换热器有关温度、压力、流量等数据实现对换热器工作的控制，对换热器温度、循环水量及补水进行控制，能够有效地提高供热效率和供热质量。

2、本控制系统可以在现有换热器控制系统上增加一次侧的电动阀和二次侧的变频器即可实现换热站系统的改造功能，只需投入相对少量的资金，便能实现同样的功能，节省了改造成本，降低了设备投资，达到了节能、环保的目的，同时也节约许多人力、物力和财力。

3、本实用新型设计合理，通过换热站控制器与现场设备之间的配合实现了全自动控制功能，保证了换热站运行质量，降低了热源和用电成本，提高了换热站供热效率及供热系统的自动化水平。

附图说明

图1是本实用新型的系统连接示意图；

图2是本实用新型的温度调节控制原理图；

图3是本实用新型的循环水量控制原理图；

图4是本实用新型的补水定压控制原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：

一种新型换热站自动控制系统，如图1所示，包括上位控制机、换热站控制器和现场设备。上位机采用工业控制计算机(IPC)并使用触摸屏作为主要的人机操作界面(HMI)，完成对换热站控制器的监控、生产操作管理等功能；换热站控制器以SIMATIC S7-200可编程控制器(PLC)为核心并通过现场总线与现场设备相连接，完成现场数据采集及过程控制等功能；上位控制机和换热站控制器通过高速以太网相连接构成典型的两级监控系统。

换热站控制器由CPU模块与电源模块、扩展存储卡、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块和开关量输出模块连接构成，在CPU模块中安装有控制软件对现场设备进行数据采集和现场设备监控功能；模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块和开关量输出模块现场设备相连接实现对换热器数据采集和过程控制功能。本控制系统中的现场设备包括直接连接到换热站控制器上的室外温度传感器、安装在换热器一次侧进水管上的电动阀和温度传感器、安装在换热器一次侧出水管上的温度传感器、安装在换热器二次侧出水管上的温度传感器、安装在换热器二次侧出水管上的压力传感器、安装在换热器二次侧进水管上的压力传感器、安装在换热器二次侧进水管上的循环泵和补水泵以及分别与循环泵和补水泵相连接的变频器。

下面对本实用新型的控制原理做进一步说明：

温度调节控制原理，如图2所示。换热站系统对温度的调节控制就是要保证二次侧有一个恒定的预设定供水温度，控制元件是换热器一次侧的电动阀，该电动阀控制换热器的一次供汽量。将预设定温度作为给定值，测量温度值作为反馈值，电动阀的开度作为输出值，保证二次供水温度的恒定。当换热器的二次供水温度偏离设定值时，控制调节系统就自动调整执行器的动作，即改变电动调节阀的开度，从而改变进入换热器的一次热媒的流量，改变传送到换热器的热能，使二次的供水温度稳定在设定值附近。为了做到既经济运行又保证供热质量，采用如图2所示的二次供水温度自控系统对供热工况进行分阶段质调节，通过对各二次供热系统的温度检测、分析，结合外界干扰因素(室外天气温度)，算出最佳的供水温度，通过调节一次管网流量，使二次供水温度接近于它的设定值，这样在供热系统满足用户需求量的前提下，保证最佳工况。控制元件是换热器一次水出口的控制阀，该电动阀控制换热器的一次供水流量。将预设定温度作为给定值，测量温度值作为反馈值，电动阀的开度作为输出值，采用PID算法，保证二次供水温度的恒定。

循环水量控制原理，如图3所示。由于供暖系统供暖的热负荷是随室外温度等因素的变化而变化的，当室外温度偏高时，供暖热负荷就应当偏低，如果还按设计热负荷进行供暖就会造成不必要的浪费。针对上面出现的不必要浪费情况，对换热站二次侧采用分段改变流量的质调节方式。把室外温度分为二个阶段，当室外温度高于某个设定值时，循环泵就采用工频运行；当室外温度低于设定值时，循环泵将以0.6的工频运行，此时循环水量就会相应减小。

二次回水定压控制原理，如图4所示。换热站供暖系统中水循环系统与供水系统一样需要维持管网压力恒定。供暖系统中的水加热后经循环泵加压送到用户，再回来加热补充热损失，因此维持恒压点压力恒定是供热系统正常运行的基本前提。本方案采用补水泵补水维持二次回水压力来实现的，即通过控制变频器来(改变速度频率)控制补水泵的转速，从而改变系统的补水量，维持供水系统的恒压点压力恒定。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (4)

1.一种新型换热站自动控制系统，其特征在于：包括上位控制机、换热站控制器和现场设备，上位控制机和换热站控制器通过高速以太网相连接，换热站控制器与现场设备通过工业总线相连接。

2.根据权利要求1所述的新型换热站自动控制系统，其特征在于：所述的换热站控制器由CPU模块与电源模块、扩展存储卡、模拟量输入模块、模拟量输出模块、开关量输入模块和开关量输出模块连接在一起。

3.根据权利要求1所述的新型换热站自动控制系统，其特征在于：所述的上位控制机由工业控制计算机及触摸屏连接构成。

4.根据权利要求1或2或3所述的新型换热站自动控制系统，其特征在于：所述的现场设备包括直接连接到换热站控制器上的室外温度传感器、安装在换热器一次侧进水管上的电动阀和温度传感器、安装在换热器一次侧出水管上的温度传感器、安装在换热器二次侧出水管上的温度传感器、安装在换热器二次侧出水管上的压力传感器、安装在换热器二次侧进水管上的压力传感器、安装在换热器二次侧进水管上的循环泵和补水泵以及分别与循环泵和补水泵相连接的变频器。

Images