CN203215856U - 一种换热站自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种换热站自动控制系统，该系统包括智能控制柜、补水箱、板式换热器、循环泵、蒸汽调节阀、温度仪表、压力仪表、补水变频器、一次供水管网、一次回水管网、二次供水管网、二次回水管网；该系统以智能控制柜为控制核心，以板式换热器为供、回水管网核心，通过压力、温度仪表与变送器将现场压力、温度信息传送至智能控制柜，智能控制柜根据此信息对循环泵、补水变频器、蒸汽调节阀进行调节，改变二次供水管网水流量及一次供水管网热量供给大小，最终实现对二次供水管网温度、气压的恒温、恒压控制；本实用新型主要是提供一种具有自动化程度高，稳定性强、可靠性高的一种换热站自动控制系统。

Description

一种换热站自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种换热站，具体涉及一种换热站自动控制系统。 

背景技术

目前换热站大都采用人工监控，一方面浪费人力，另一方面出现事故时操作人员难以发现，容易造成设备事故，且换热站供热不稳定，对温度和压力的掌控程度也达不到要求，造成热力失衡，影响供热效果和造成能源的浪费；利用先进的工业自控技术、计算机技术、通讯技术构成的换热站及远程监控管理系统来加大对换热站供热的稳定性与可靠性已经成为必然，这将极大的提高换热站供热的效率和稳定性，减少资源浪费，增加供热的均衡性和可靠性，具有极大的经济价值和社会效益。 

实用新型内容

本实用新型主要是提供一种具有自动化程度高，稳定性强、可靠性高的一种换热站自动控制系统。 

一种换热站自动控制系统包括智能控制柜、补水箱、板式换热器、循环泵、蒸汽调节阀、温度仪表、压力仪表、补水变频器、一次供水管网、一次回水管网、二次供水管网、二次回水管网，所述的蒸汽调节阀安装在一次供水管网上，板式换热器分别与一次供回水管网、二次供回水管网连接，循环泵安装在二次回水管网上，补水变频器分别与补水箱、二次回水管网连接，蒸汽调节阀、温度仪表一、温度仪表二、压力仪表、循环泵、补水变频器分别与智能控制柜连接。其中，蒸汽调节阀、温度仪表一构成蒸汽阀开度调节闭环回路，温度仪表二、循环泵构成循环泵转速调节闭环回路，压力仪表、补水变频器构成回水压 力调节闭环回路。补水箱水量亦通过浮球及电磁阀进行自动上水控制，无需人工干预。 

一种换热站自动控制系统以智能控制柜为控制核心，以板式换热器为供、回水管网核心，通过压力、温度仪表与变送器将现场压力、温度信息传送至智能控制柜，智能控制柜根据此信息对循环泵、补水变频器、蒸汽调节阀进行调节，改变二次供水管网水流量及一次供水管网热量供给大小，最终实现对二次供水管网温度、气压的恒温、恒压控制。 

一种换热站自动控制系统由三个闭环控制回路构成，以PLC为三个闭环控制回路的中央处理部分；二次回水温度与二次供水管网流量构成一个逻辑控制回路，反馈信号由温度传感器与温度变送器获取，通过4～20mA标准电流信号的方式传送至PLC，PLC根据该信号按照设定程序控制循环泵的输出频率，进而改变循环泵转速，实现对二次供水管网水流量的调节；二次供水温度与一次供水管网水流量构成一个逻辑控制回路，反馈信号由温度传感器与温度变送器获取，通过4～20mA标准电流信号的方式传送至PLC，PLC根据该信号按照设定程序控制一次测供水管网中蒸汽调节阀的开度大小，从而实现对一次供水管网流量的调节；二次回水压力与补水变频器调节作为一个控制回路，反馈信号由压力变送器获取，通过4～20mA标准电流信号的方式传送至PLC，PLC根据该信号按照设定程序控制补水变频器的启停及输出频率，进而实现恒压供水及对管网的自动补水功能。 

一种换热站自动控制系统采用闭环控制的方式，所有变量可实现完全自动调节，无需人工干预。系统以西门子PLC作为控制核心，通过模拟扩展模块与变频器及蒸汽调节阀对温度、压力等变量采用PID控制，达到按需供热，节能降耗的目的。所有变量均采用一体式变送器检测并将信号通过双绞屏蔽线输入 至PLC模块，准确性可靠性大大提高。PLC通过扩展模块控制循环泵、补水变频器频率输出，同时循环泵、补水变频器将输出信号反馈至PLC以决定系统下一步动作。 

该系统自动决定投入运转的循环泵数量及运转频率，可以选择从任意一台循环泵作为主泵启动，投入运转的循环泵数量及运转频率完全根据用户供热需求自动分配，可提供从一台循环泵变频运转到三台循环泵满负荷运转的大范围流量。当用户供热需求较低时，投入一台循环泵根据供热需求变频运转；当气温降低，用户供热需求上升，自动提高该循环泵的运转频率，当达到工频仍然不能满足需求时，该泵自动切换到工频电源运转，同时变频器带动第二台循环泵开始变频运转；第二台循环泵达到工频仍然不能满足需求，则该泵自动切换到工频电源运转，同时变频器带动第三台循环泵开始变频运转，直至三台循环泵全部达到满负荷运转。当气温升高或供热需求降低，则依次切断最先投入运转的循环泵。当换热站与用户达到供需平衡的时候，保持当前运转状态，并可按照用户预设循环时间定时切换主泵次泵，以平衡各泵运转时间，最大限度延长设备寿命。用户也可关掉该功能，采用手动切换的方式，支持不关机热切换。 

该系统自动调节一次供水管网中蒸汽调节阀的开度大小，根据二次供水温度变化自动调节一次供水管网中蒸汽调节阀的开度大小。该控制模块与循环泵控制模块共同实现气候补偿功能。当外界温度升高，用户换热需求减少，二次回水温度将会升高，此时循环泵会自动减少投入运转的循环泵数量及其运转频率，二次供水温度瞬时升高，系统自动控制一次供水管网中蒸汽调节阀减小其开度大小，减少进入换热器内的流量，达到该室温条件下一个新的供需平衡，在满足供热需求的前提下实现节能降耗。 

补水变频器根据水压变化自动变频启动，根据当前水压与设定值的差距自 动决定投入运行的水泵数量，并可根据每台水泵的负载变化自动切换主泵次泵，以均衡多台补水变频器的平均运行时间。当回水压力低于设定值下限自动启动第一台补水变频器，当达到工频压力仍低于设定值，则自动切换到工频电源，由变频器带动第二台补水变频器变频运转，直至全部达到工频状态。当水压升高，第二台补水变频器运转频率将为零，自动切断率先投入运转的补水变频器，由第二台补水变频器变频运转，当压力达到设定值，自动切断补水变频器电源，停止补水。也可选择手动补水模式，当检测到补水箱为低水位时，停止补水变频器工作。 

该系统可由触摸屏开启定时开关机功能，并可自由设定定时启动、定时关闭时间，实现系统定时启停。在按下启动键之后首先启动循环泵，延时n分钟再开启一次供水管网中蒸汽调节阀；在按下停止按键之后首先关闭一次供水管网中蒸汽调节阀，延时n分钟关闭循环泵。该功能用以防止换热器温度过高致其损坏。当室外温度低于设定值n℃，同时系统停机时间过长(可设定为n小时)，控制系统自动开机运行n分钟然后自动关闭，对供暖管网系统提温防冻。在系统停机时，如果一次供水管网中蒸汽调节阀关闭不严而使换热器内水温升高，当温度达到设定上限时，系统自动开启循环泵运行n分钟后自动关闭，防止换热器因温度过高而损坏。在系统运行过程中如果突然断电，蒸汽调节阀会马上自动关闭一次供水管网热源，保护设备及人身安全。 

该系统改变了传统的人工操作温度、气压稳定性低的缺陷，实现了供热温度、气压的恒定，该系统的自动化程度很高，也实现了节约能源。 

附图说明

附图1：一种换热站自动控制系统结构示意图。 

具体实施方式

一种换热站自动控制系统包括智能控制柜(8)、补水箱(2)、板式换热器(9)、循环泵(4)、蒸汽调节阀(1)、温度仪表、压力仪表(7)、补水变频器(3)、一次供水管网(10)、一次回水管网(11)、二次供水管网(12)、二次回水管网(13)，所述的蒸汽调节阀(1)安装在一次供水管网(10)上，板式换热器(9)分别与一次供回水管网、二次供回水管网连接，循环泵(4)安装在二次回水管网(13)上，补水变频器(3)分别与补水箱(2)、二次回水管网(13)连接，蒸汽调节阀(1)、温度仪表一(5)、温度仪表二(6)、压力仪表(7)、循环泵(4)、补水变频器(3)分别与智能控制柜(8)连接。其中，蒸汽调节阀(1)、温度仪表一(5)构成蒸汽阀开度调节闭环回路，温度仪表二(6)、循环泵(4)构成循环泵(4)转速调节闭环回路，压力仪表(7)、补水变频器(3)构成回水压力调节闭环回路。补水箱(2)水量亦通过浮球及电磁阀进行自动上水控制，无需人工干预。 

一种换热站自动控制系统以智能控制柜(8)为控制核心，以板式换热器(9)为供、回水管网核心，通过压力、温度仪表与变送器将现场压力、温度信息传送至智能控制柜(8)，智能控制柜(8)根据此信息对循环泵(4)、补水变频器(3)、蒸汽调节阀(1)进行调节，改变二次供水管网(12)水流量及一次供水管网(10)热量供给大小，最终实现对二次供水管网(12)温度、气压的恒温、恒压控制。 

一种换热站自动控制系统由三个闭环控制回路构成，以PLC为三个闭环控制回路的中央处理部分；二次回水温度与二次供水管网(12)流量构成一个逻辑控制回路，反馈信号由温度传感器与温度变送器获取，通过4～20mA标准电流信号的方式传送至PLC，PLC根据该信号按照设定程序控制循环泵(4)的输出频率，进而改变循环泵(4)转速，实现对二次供水管网(12)水流量的调节； 二次供水温度与一次供水管网(10)水流量构成一个逻辑控制回路，反馈信号由温度传感器与温度变送器获取，通过4～20mA标准电流信号的方式传送至PLC，PLC根据该信号按照设定程序控制一次测供水管网中蒸汽调节阀(1)的开度大小，从而实现对一次供水管网(10)流量的调节；二次回水压力与补水变频器(3)调节作为一个控制回路，反馈信号由压力变送器获取，通过4～20mA标准电流信号的方式传送至PLC，PLC根据该信号按照设定程序控制补水变频器(3)的启停及输出频率，进而实现恒压供水及对管网的自动补水功能。 

一种换热站自动控制系统采用闭环控制的方式，所有变量可实现完全自动调节，无需人工干预。系统以西门子PLC作为控制核心，通过模拟扩展模块与变频器及蒸汽调节阀(1)对温度、压力等变量采用PID控制，达到按需供热，节能降耗的目的。所有变量均采用一体式变送器检测并将信号通过双绞屏蔽线输入至PLC模块，准确性可靠性大大提高。PLC通过扩展模块控制循环泵(4)、补水变频器(3)频率输出，同时循环泵(4)、补水变频器(3)将输出信号反馈至PLC以决定系统下一步动作。 

该系统自动决定投入运转的循环泵(4)数量及运转频率，可以选择从任意一台循环泵(4)作为主泵启动，投入运转的循环泵(4)数量及运转频率完全根据用户供热需求自动分配，可提供从一台循环泵(4)变频运转到三台循环泵(4)满负荷运转的大范围流量。当用户供热需求较低时，投入一台循环泵(4)根据供热需求变频运转；当气温降低，用户供热需求上升，自动提高该循环泵(4)的运转频率，当达到工频仍然不能满足需求时，该泵自动切换到工频电源运转，同时变频器带动第二台循环泵(4)开始变频运转；第二台循环泵(4)达到工频仍然不能满足需求，则该泵自动切换到工频电源运转，同时变频器带动第三台循环泵(4)开始变频运转，直至三台循环泵(4)全部达到满负荷运 转。当气温升高或供热需求降低，则依次切断最先投入运转的循环泵(4)。当换热站与用户达到供需平衡的时候，保持当前运转状态，并可按照用户预设循环时间定时切换主泵次泵，以平衡各泵运转时间，最大限度延长设备寿命。用户也可关掉该功能，采用手动切换的方式，支持不关机热切换。 

该系统自动调节一次供水管网(10)中蒸汽调节阀(1)的开度大小，根据二次供水温度变化自动调节一次供水管网(10)中蒸汽调节阀(1)的开度大小。该控制模块与循环泵(4)控制模块共同实现气候补偿功能。当外界温度升高，用户换热需求减少，二次回水温度将会升高，此时循环泵(4)会自动减少投入运转的循环泵(4)数量及其运转频率，二次供水温度瞬时升高，系统自动控制一次供水管网(10)中蒸汽调节阀(1)减小其开度大小，减少进入换热器内的流量，达到该室温条件下一个新的供需平衡，在满足供热需求的前提下实现节能降耗。 

补水变频器(3)根据水压变化自动变频启动，根据当前水压与设定值的差距自动决定投入运行的水泵数量，并可根据每台水泵的负载变化自动切换主泵次泵，以均衡多台补水变频器(3)的平均运行时间。当回水压力低于设定值下限自动启动第一台补水变频器(3)，当达到工频压力仍低于设定值，则自动切换到工频电源，由变频器带动第二台补水变频器(3)变频运转，直至全部达到工频状态。当水压升高，第二台补水变频器(3)运转频率将为零，自动切断率先投入运转的补水变频器(3)，由第二台补水变频器(3)变频运转，当压力达到设定值，自动切断补水变频器(3)电源，停止补水。也可选择手动补水模式，当检测到补水箱(2)为低水位时，停止补水变频器(3)工作。 

该系统可由触摸屏开启定时开关机功能，并可自由设定定时启动、定时关闭时间，实现系统定时启停。在按下启动键之后首先启动循环泵(4)，延时n 分钟再开启一次供水管网(10)中蒸汽调节阀(1)；在按下停止按键之后首先关闭一次供水管网(10)中蒸汽调节阀(1)，延时n分钟关闭循环泵(4)。该功能用以防止换热器温度过高致其损坏。当室外温度低于设定值n℃，同时系统停机时间过长(可设定为n小时)，控制系统自动开机运行n分钟然后自动关闭，对供暖管网系统提温防冻。在系统停机时，如果一次供水管网(10)中蒸汽调节阀(1)关闭不严而使换热器内水温升高，当温度达到设定上限时，系统自动开启循环泵(4)运行n分钟后自动关闭，防止换热器因温度过高而损坏。在系统运行过程中如果突然断电，蒸汽调节阀(1)会马上自动关闭一次供水管网(10)热源，保护设备及人身安全。 

Claims (6)

1.一种换热站自动控制系统包括智能控制柜(8)、补水箱(2)、板式换热器(9)、循环泵(4)、蒸汽调节阀(1)、温度仪表、压力仪表(7)、补水变频器(3)、一次供水管网(10)、一次回水管网(11)、二次供水管网(12)、二次回水管网(13)，其特征是：所述的蒸汽调节阀(1)安装在一次供水管网(10)上，板式换热器(9)分别与一次供回水管网、二次供回水管网连接，循环泵(4)安装在二次回水管网(13)上，补水变频器(3)分别与补水箱(2)、二次回水管网(13)连接，蒸汽调节阀(1)、温度仪表一(5)、温度仪表二(6)、压力仪表(7)、循环泵(4)、补水变频器(3)分别与智能控制柜(8)连接。

2.根据权利要求1所述的一种换热站自动控制系统，其特征在于：蒸汽调节阀(1)、温度仪表一(5)构成蒸汽阀开度调节闭环回路，温度仪表二(6)、循环泵(4)构成循环泵(4)转速调节闭环回路，压力仪表(7)、补水变频器(3)构成回水压力调节闭环回路；补水箱(2)水量亦通过浮球及电磁阀进行自动上水控制，无需人工干预。

3.根据权利要求1所述的一种换热站自动控制系统，其特征在于：一种换热站自动控制系统由三个闭环控制回路构成，以PLC为三个闭环控制回路的中央处理部分；二次回水温度与二次供水管网(12)流量构成一个逻辑控制回路，反馈信号由温度传感器与温度变送器获取，通过4～20mA标准电流信号的方式传送至PLC，PLC根据该信号按照设定程序控制循环泵(4)的输出频率，进而改变循环泵(4)转速，实现对二次供水管网(12)水流量的调节；二次供水温度与一次供水管网(10)水流量构成一个逻辑控制回路，反馈信号由温度传感器与温度变送器获取，通过4～20mA标准电流信号的方式传送至PLC，PLC根据该信号按照设定程序控制一次测供水管网中蒸汽调节阀(1)的开度大小，从而实现对一次供水管网(10)流量的调节；二次回水压力与补水变频器(3)调节作为一个控制回路，反馈信号由压力变送器获取，通过4～20mA标准电流信号的方式传送至PLC，PLC根据该信号按照设定程序控制补水变频器(3)的启停及输出频率，进而实现恒压供水及对管网的自动补水功能。

4.根据权利要求1所述的一种换热站自动控制系统，其特征在于：PLC通过扩展模块控制循环泵(4)、补水变频器(3)频率输出，同时循环泵(4)、补水变频器(3)将输出信号反馈至PLC以决定系统下一步动作。

5.根据权利要求1所述的一种换热站自动控制系统，其特征在于：该系统自动调节一次供水管网(10)中蒸汽调节阀(1)的开度大小，根据二次供水温度变化自动调节一次供水管网(10)中蒸汽调节阀(1)的开度大小。

6.根据权利要求1所述的一种换热站自动控制系统，其特征在于：补水变频器(3)根据水压变化自动变频启动，根据当前水压与设定值的差距自动决定投入运行的水泵数量，并可根据每台水泵的负载变化自动切换主泵次泵，以均衡多台补水变频器(3)的平均运行时间。