CN203131975U - 集中供热管网二次网水力平衡控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种集中供热管网二次网水力平衡控制系统，其特征是包括远程中央计算机控制单元及其控制的若干与各楼栋对应设置的水平水力失调控制单元，该控制单元包括与远程中央计算机控制单元连接的在楼栋入口的GPRS通讯器、本地测控终端、与测控终端连接的在楼栋入口楼栋供水管上的电动调节阀、分别设置在楼栋入口楼栋回水管上的回水温度传感器及楼栋自力式差压控制阀，楼栋自力式差压控制阀的两引压管分别连接在该阀的出水侧楼栋回水管和电动调节阀进水侧楼栋供水管上；在楼栋内各用户入口用户回水管上设置控制垂直水力失调的用户自力式差压控制阀。本实用新型的优点：保证均匀供热，节能降耗。

Description

集中供热管网二次网水力平衡控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种集中供热管网控制系统，尤其涉及一种集中供热管网二次网水力平衡控制系统。

背景技术

随着社会技术进步及经济的发展，集中供热管网发展迅速，为广大采暖用户提供了温暖舒适的生活环境，但在供热系统运行中尤其在二次网的水力平衡调整上仍存在调整不到位的问题，直接影响用户供热效果。水力平衡的调整包括对水平水力失调的调整和垂直水力失调的调整，水平水力失调是指各楼栋之间的水力失调，垂直水力失调是指楼栋上下层之间的水力失调。目前二次网水力平衡的调整主要依靠在楼栋及用户处加装自力式流量限制阀对用户的用热量进行最大限制，其结果只能实现二次网水力平衡的初步调整，不能进行适应实际运行工况变化的适应性调整，无法满足均匀供热的要求。尤其目前，随着国家对供热系统采取热计量方式的推广，基于对流量进行限制的自力式流量限制阀已失去使用的实用性，不能满足供热需求；此外，为实现节能降耗，避免因对用户供热量的差异造成的能量损耗，迫切需要解决二次网水力平衡的有效调整。

鉴于此，研发集中供热管网二次网水力平衡控制系统，提高二次网水力平衡的调整效果，满足采取热计量方式的供热系统的需求，并实现二次网水力平衡的自动适应调整，实现均匀供热，成为供热领域关注的课题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于针对上述问题，提供一种集中供热管网二次网水力平衡控制系统，通过采取手动控制装置与自动控制系统相结合对二次网水力平衡实现了自动适应调整，保证供热系统正常、均匀供热，进而提高用户用热的舒适性，并达到节能降耗效果。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种集中供热管网二次网水力平衡控制系统，其特征在于包括远程中央计算机控制单元及其控制的若干与各楼栋对应设置的水平水力失调控制单元，所述水平水力失调控制单元包括与所述远程中央计算机控制单元连接的设置在楼栋入口的GPRS通讯器、本地测控终端、与所述测控终端连接的设置在楼栋入口楼栋供水管上的电动调节阀、分别设置在楼栋入口楼栋回水管上的回水温度传感器及楼栋自力式差压控制阀，所述楼栋自力式差压控制阀的两引压管分别连接在该阀的出水侧楼栋回水管和电动调节阀进水侧楼栋供水管上；并在楼栋内各用户入口用户回水管上设置控制垂直水力失调的用户自力式差压控制阀，所述用户自力式差压控制阀的两引压管分别连接在该阀出水侧用户回水管和用户入口的用户供水管上。

本实用新型的有益效果是：在设置手动楼栋自力式差压控制阀对水平水力失调进行初步调整的基础上，通过设置楼栋回水温度传感器随时测量楼栋的回水温度，又采取了提供本地测控终端闭环控制和中央计算机控制单元远程实时控制的双重结构的控制系统对电动调节阀的开度进行调节，达到可靠及时的适应性调整；这里，由于自力式差压控制阀其机械结构的特性决定，在差压值设定后，不能根据实际运行工况的变化对设定值进行适应性的调整，因此不能真正满足水平水力失调调整的需求，但由于其具有工作可靠、稳定的性能，采用在设置自力式差压控制阀完成主体调整的基础上，配合电动调节阀进行适应性自动调整，可以获得更均匀的水平水力平衡效果。本实用新型中，还设置了用户手动自力式差压控制阀实现了二次网垂直水力失调的调整。此外，本实用新型中采用自力式差压控制阀代替传统的自力式流量限制阀，既可实现水平水力失调和垂直水力失调的调整，又能满足供热系统采取热计量方式的推广需要。通过本实用新型提供的控制系统的实施提高了供热系统二次网水力平衡性能，防止资源浪费，提高了供热均匀性、节能性，从而提高用户用热的可靠性、舒适性，同时提高了系统的经济性。

附图说明

图1是集中供热管网二次网水力平衡控制系统的结构框图；

图2是集中供热管网二次网水力平衡控制系统的自动适应调整水平水力失调方法的流程图。

图中：1中央计算机控制单元，2测控终端，20用户供水管，30用户回水管，3，GPRS通讯器，4球阀，5电动调节阀，6除污器，7楼栋自力式差压控制阀，71、72楼栋自力式差压控制阀引压管，8回水温度传感器，80楼栋供水管，90楼栋回水管，9用户自力式差压控制阀，91、92用户自力式差压控制阀引压管，A1-An楼栋，B1-Bm用户，C1-Cn水平水力失调控制单元。

以下结合附图和实施例对本实用新型详细说明。

具体实施方式

图1示出某供热居民区的集中供热管网二次网水力失调控制系统，本实施例中，图中的n为9，m为15。即该供热居民区有9个楼栋A1-A9，每个楼栋中有15个用户B1-B15，并对应楼栋A1-A9有9个水平水力失调控制单元C1-C9。

基于上述供热区域，该集中供热管网二次网水力平衡控制系统的特征在于包括远程中央计算机控制单元1及其控制的9个与各楼栋对应设置的水平水力失调控制单元C1-C9，上述水平水力失调控制单元C1-C9分别包括与上述远程中央计算机控制单元1连接的设置在楼栋入口的GPRS通讯器2、本地测控终端3、与上述测控终端3连接的设置在楼栋入口楼栋供水管80上的电动调节阀5、分别设置在楼栋入口楼栋回水管90上的回水温度传感器8及楼栋自力式差压控制阀7，上述楼栋自力式差压控制阀的两引压管71、72分别连接在该阀的出水侧楼栋回水管90和电动调节阀进水侧楼栋供水管80上；并在楼栋内各用户入口的用户回水管30上设置控制垂直水力失调的用户自力式差压控制阀9，上述用户自力式差压控制阀的两引压管91、92分别连接在该阀出水侧用户回水管30和用户入口的用户供水管20上。

如图1所示，在楼栋供水管80和用户供水管20及楼栋回水管90和用户回水管30上分别设有控制管路开、闭的球阀4，在在楼栋供水管80和用户供水管20上还设有对管路中的杂质进行除污净化的除污器6，这些设施是楼栋装置和入户热力小室中的标准配置设备。

楼栋自力式差压控制阀7采用了Honeywell公司的型号为Kombi-3-plus的自力式差压控制阀，其功能是⑴.对二次网水平水力失调进行初步调整。⑵.限制电动调节阀回路的差压值，保证电动调节阀5的正常工作。自力式差压控制阀的工作原理是当热水介质通过阀芯、阀座截流后，进入电动调节阀回路，而电动调节阀的压差通过引压管71、72分别引入自力式差压控制阀的上下膜室，在上下膜室内产生推动力，与其弹簧的反作用力相平衡，从而决定了阀芯与阀座的相对位置，而阀芯与阀座的相对位置确定了压差值的大小；当被控压差变化时，力的平衡被破坏，从而带动了阀芯运动，改变了阀的阻力系数，达到保证控制压差为设定值的作用,从而限制电动调节阀回路的差压值，确使工作压差不超过最大允许压差，保证电动调节阀的正常工作。

上述用户自力式差压控制阀9也采用了Honeywell公司的型号为Kombi-3-plus的自力式差压控制阀,其功能是消除二次网垂直水力失调。

电动调节阀5采用丹佛斯有限公司的VF2+AME55电动调节阀，其功能是对二次网水力失调进行水平失调适应性自动调整，其开度数据通过有线形式传至测控终端4。

设置在供热管网管理中心的中央计算机控制单元1为现有计算机硬件系统，主机内存储各楼栋回水温度设定值t的计算程序，该设定值为与室外温度相关的函数值；中央计算机控制单元1的功能是通过向各楼栋测控终端2提供楼栋回水温度设定值t控制电动调节阀5的开度，进而控制调整二次网水平水力失调达到水平水力平衡；同时通过分别设置在9个楼栋的GPRS通讯器3接收来自各楼栋测控终端2上传的该楼栋回水温度数据和电动调节阀开度反馈数据进行监测。

上述测控终端2采用了天津市蓝深科技发展有限公司的GT50测控终端，该测控终端是直接应用于工业现场的工控机，为包括多种模板的一体化设备，机内存储二次网水力失调控制程序、本地楼栋回水温度初始设定值t0、接受中央计算机控制单元1下传的楼栋回水温度设定值t，并计算采集的楼栋回水温度数值T和楼栋回水温度设定值t的偏差值△T，进而把计算的偏差值△T换算成控制量控制电动调节阀5进行开度调整，实现本地闭环控制；在远程通讯正常状态下，采取中央计算机控制单元下发的楼栋回水温度设定值t进行闭环控制；当远程通讯出故障时，采用通讯故障前中央计算机控制单元下发的最近时间的楼栋回水温度设定值t或本地楼栋回水温度初始设定值t0进行本地闭环控制。

GPRS通讯器的功能是实现测控终端与中央计算机控制单元的双向数据通讯的通讯设备，采用目前常规使用的APN虚拟专网的通讯方式,本例中选用了天津市蓝深科技发展有限公司的GPRS通讯器。

以下为采用上述集中供热管网二次网水力平衡控制系统进行水力平衡控制的方法，包括如下步骤：

A、手动初步调整水平水力失调：

通过手动设定楼栋回水管90上的楼栋自力式差压控制阀7的差压值，实现水平水力失调的初步调整；

B、自动适应调整水平水力失调，参见图2：

⑴.中央计算机控制单元1依据室外温度计算出楼栋回水温度设定值t,并判断通讯系统是否有故障：

(1.1).当通讯系统正常时，则启动远程控制，测控终端2接收中央计算机控制单元1的楼栋回水温度设定值t，并进入步骤⑵；

(1.2).当通讯系统有故障时，则启动本地控制，进入步骤⑶；

⑵.测控终端2通过温度传感器8采集楼栋回水温度T及电动调节阀5的开度数据并上传至中央计算机控制单元1；并将采集的楼栋回水温度T与接收的中央计算机控制单元1的楼栋回水温度设定值t进行偏差值计算，得到偏差值△T=T-t，并把偏差值△T转换成4-20ma的模拟控制信号，控制电动调节阀5的开度：

(2.1).当偏差值△T﹥0，调小电动调节阀5的开度；

(2.2).当偏差值△T﹤0，调大电动调节阀5的开度；

(2.3).当偏差值△T=0，电动调节阀5的开度维持原状态；

⑶.测控终端2采集楼栋回水温度T及电动调节阀5的开度数据；并判断是否接收过楼栋回水温度设定值t：

(3.1)当测控终端2接收过楼栋回水温度设定值t时，将采集的楼栋回水温度T与通讯故障前中央计算机控制单元1下发的最近时间的楼栋回水温度设定值t进行偏差值计算，得到偏差值△T=T-t，并把偏差值△T转换成4-20ma的模拟控制信号，控制电动调节阀5的开度：

(3.1.1).当偏差值△T﹥0，调小电动调节阀5的开度；

(3.1.2).当偏差值△T﹤0，调大电动调节阀5的开度；

(3.1.3).当偏差值=0，电动调节阀5的开度维持原状态；

(3.2)当测控终端2没接收过楼栋回水温度设定值t时，将采集的楼栋回水温度T与测控终端存储的本地楼栋回水温度初始设定值t0进行偏差值计算，这里回水温度初始设定值t0根据不同地区的不同气候情况进行设定，计算得到偏差值△T=T-t，并把偏差值△T转换成4-20ma的模拟控制信号，控制电动调节阀5的开度：

(3.2.1).当偏差值△T﹥0，调小电动调节阀5的开度；

(3.2.2).当偏差值△T﹤0，调大电动调节阀5的开度；

(3.2.3).当偏差值=0，电动调节阀5的开度维持原状态；

C、手动调整楼栋内垂直水力失调：

通过手动设定用户回水管30上的用户自力式差压控制阀9的差压值，实现楼栋内垂直水力失调的调整。

综上所述，本实用新型中，通过采用楼栋自力式差压控制阀对二次网进行手动水平水力失调初步调整，用电动调节阀进行水平水力失调的自动适应调整，同时结合采用用户手动自力式差压控制阀进行二次网垂直水力失调的调整，实现了对二次网水力平衡的综合调整，获得了更均匀的水力平衡效果。

尤其，在电动调节阀进行水平水力失调自动调整过程中通过楼栋回水温度传感器随时测量楼栋的回水温度，并采用了由中央计算机控制单元远程实时控制和本地测控终端闭环控制相结合的双重结构，实现了二次网水平水力平衡的可靠、及时、适应性调整。当检测的楼栋回水温度T高于中央计算机控制单元计算的楼栋回水温度设定值t或本地楼栋回水温度初始设定值t0时，说明该栋楼的供热流量较大，此时调小电动调节阀5的开度，直至楼栋回水温度T与楼栋回水温度设定值t或本地楼栋回水温度初始设定值t0一致后维持阀门开度；当检测的楼栋回水温度T低于楼栋回水温度设定值t或本地楼栋回水温度初始设定值t0时，说明该栋楼的供热流量较小，此时调大电动调节阀5的开度，直至楼栋回水温度T与楼栋回水温度设定值t或本地楼栋回水温度初始设定值t0一致后维持阀门开度；当检测的楼栋回水温度T与楼栋回水温度设定值t或本地楼栋回水温度初始设定值t0一致时，说明该栋楼的供热流量正常，因此电动调节阀维持开度不变。

通过本实用新型提供的控制系统的实施提高了供热系统二次网水力平衡性能，防止资源浪费，提高了供热均匀性、节能性，从而提高用户用热的可靠性、舒适性，同时提高了系统的经济性。

Claims (1)

1.一种集中供热管网二次网水力平衡控制系统，其特征在于包括远程中央计算机控制单元及其控制的若干与各楼栋对应设置的水平水力失调控制单元，所述水平水力失调控制单元包括与所述远程中央计算机控制单元连接的设置在楼栋入口的GPRS通讯器、本地测控终端、与所述测控终端连接的设置在楼栋入口楼栋供水管上的电动调节阀、分别设置在楼栋入口楼栋回水管上的回水温度传感器及楼栋自力式差压控制阀，所述楼栋自力式差压控制阀的两引压管分别连接在该阀的出水侧楼栋回水管和电动调节阀进水侧楼栋供水管上；并在楼栋内各用户入口用户回水管上设置控制垂直水力失调的用户自力式差压控制阀，所述用户自力式差压控制阀的两引压管分别连接在该阀出水侧用户回水管和用户入口的用户供水管上。

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