CN212057782U - 一种应用于真空锅炉的节能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及真空锅炉技术领域，特别涉及一种应用于真空锅炉的节能控制系统。控制系统包括中央主控制单元、检测单元、燃烧器比例调节及启停控制单元、故障报警保护单元和人机界面，追加气候补偿节能单元和余热回收利用单元，中央主控制单元分别与检测单元、气候补偿节能单元、燃烧器比例调节及启停控制单元、故障报警保护单元、余热回收利用单元和人机界面电连接。本实用新型气候补偿节能单元中存储有为锅炉提供的最佳运行曲线，能够做到根据环境温度控制燃烧器的负荷比例调节，选择合适的供暖曲线，能确保室内温度维持恒定，做到一体化、高效、智能、精确控制，余热回收利用单元，在不影响锅炉本身热效率的前提下，再提高锅炉热效率3～12％。

Description

一种应用于真空锅炉的节能控制系统

技术领域

本实用新型涉及真空锅炉技术领域，特别涉及一种应用于真空锅炉的节能控制系统。

背景技术

目前市场上的真空锅炉普遍存在用能效率低下的问题，原因如下：

1.忽视环境温度变化

常见供暖系统不考虑环境温度的变化，仅仅依据出水温度设定值来调节燃烧机火力，当环境温度升高时，散热器的热交换率下降，回水温度便会与出水温度接近，用户的热需求量减少，而锅炉仍然会以较快的速度对水进行加热，由于水的热吸收速度有限，多余的热将被排放到空气中去，这一过程将持续至锅炉温控器检测到温度达到上限值暂时关闭，这样必然造成燃料的浪费，散热器中滞留的热量将使用户端温度继续上升，因而产生附加的温度超调，结果导致燃料的浪费和用户的不舒适。

2.忽视供暖系统综合因素

单变量控制难以达到系统热需求与热供给的动态平衡，单变量控制就是根据出水温度控制燃烧器的"点燃-熄灭"或"开大-开小"，这是一种最简单的控制方式，是多数燃油、燃气锅炉的一种基本控制方式，然而，就一个制热系统而言，影响系统效率的因素有很多，如末端负荷的变化、环境温度的变化、日间与夜间温差及负荷的变化等，如果仅仅根据出水温度来决定燃烧器的火力调节方式，难免降低锅炉的整体用能效率，因为出水温度只是单一的参数，而且通常都是滞后于用户负荷变化的。

3.人工调节的误差

人工调节的误差更是造成能源浪费和采暖空间不舒适的主要原因，在运行中，管理人员需要根据经验调整温度和温差带的设置，但气候、负荷等动态因素的变化是不可估计的，或是锅炉运行管理人员不能及时掌握的，这样人为判断的方法往往造成设定值偏高或偏低，而且日常温度变化很大，但在实际工作中对应的精确调节不能连续完成，这样既不能准确的满足节能运行的要求，同时也会影响采暖用户的舒适性。

4.忽视锅炉烟气温度的利用

根据对普通锅炉房的调查了解，锅炉的排烟温度较高，一般在150-250℃左右，其中的烟气余热及水蒸汽的凝结热尚没有得到有效利用即排到大气，将这样的高温烟气直接排向大气，对能源利用而言是一种浪费，如果能回收这部分热能，将使锅炉房的运行能耗降低。

基于上述原因，如何使真空锅炉机组运行在最佳状态，使系统优化节能，并使烟气余热得到较好的利用就成为了当前的一个课题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决目前市场上的真空锅炉普遍存在用能效率低下的技术问题，提供一种应用于真空锅炉的节能控制系统，可以实现机房系统的节能、安全、自动和连续运行，做到一体化、高效、智能、精确控制。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种应用于真空锅炉的节能控制系统，包括中央主控制单元、检测单元、燃烧器比例调节及启停控制单元、故障报警保护单元和人机界面，所述检测单元包括出水温度传感器、回水温度传感器、炉水温度传感器、压力传感器和液位电极，所述出水温度传感器、回水温度传感器、炉水温度传感器、压力传感器和液位电极分别与中央主控制单元的信号输入端电连接，所述中央主控制单元的信号输出端分别与燃烧器比例调节及启停控制单元和故障报警保护单元电连接，所述中央主控制单元与人机界面双向连接，还包括气候补偿节能单元和余热回收利用单元，所述气候补偿节能单元内设有气候补偿控制器，所述余热回收利用单元内设有电磁阀和烟气冷凝器，所述检测单元内增设有室内温度传感器、室外温度传感器和排烟温度传感器，所述室内温度传感器和室外温度传感器分别与气候补偿控制器的信号输入端电连接，所述气候补偿控制器的信号输出端与中央主控制单元的信号输入端电连接，所述排烟温度传感器与中央主控制单元的信号输入端电连接，所述中央主控制单元的信号输出端与通往烟气冷凝器排烟管路上的电磁阀电连接。

进一步地，所述燃烧器比例调节及启停控制单元内设有燃烧器控制器，所述燃烧器控制器的信号输入端与中央主控制单元的信号输出端电连接，所述燃烧器控制器的信号输出端通过开关量信号与燃烧器启停开关电连接，所述燃烧器控制器的信号输出端通过模拟量信号与伺服电机电连接。

进一步地，所述故障报警保护单元内设有报警器、显示器和存储器，所述报警器、显示器和存储器分别与中央主控制单元的信号输出端电连接。

进一步地，所述中央主控制单元通过以太网通讯口与人机界面双向连接。

进一步地，所述中央主控制单元采用可编程PLC控制器。

进一步地，所述人机界面采用触摸屏。

本实用新型的有益效果：

(1)控制系统的气候补偿节能单元，为在室外温度补偿系统中存储有为锅炉提供的最佳运行曲线，根据实测的室外温度可计算出供水温度的最佳值，能够做到根据环境温度优化控制燃烧器的负荷比例调节，选择合适的供热曲线，能够确保室内温度维持恒定，做到一体化、高效、智能、精确控制。

(2)控制系统的余热回收利用系统，当检测到烟气温度大于150℃时，采用烟气冷凝热能回收系统，在不影响锅炉本身热效率的前提下，再提高锅炉热效率3～12％，是一种投入低、收益大的节能方式。

附图说明

图1为本实用新型真空锅炉节能控制系统的系统图。

图2为本实用新型真空锅炉节能控制系统在室外温度和供水温度之间建立的供暖曲线示意图。

图3为本实用新型真空锅炉节能控制系统通过调整供暖曲线获得更多热量或更少热量的示意图。

图中：T1.室外温度，T2.供水温度。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明，但本实用新型并不局限于具体实施例。

如图1所示的一种应用于真空锅炉的节能控制系统，包括中央主控制单元、检测单元、气候补偿节能单元，燃烧器比例调节及启停控制单元、故障报警保护单元、余热回收利用单元和人机界面，检测单元包括出水温度传感器、回水温度传感器、炉水温度传感器、压力传感器、液位电极、室内温度传感器、室外温度传感器和排烟温度传感器，气候补偿节能单元包括气候补偿控制器，出水温度传感器、回水温度传感器、炉水温度传感器、压力传感器、液位电极分别与中央主控制单元的信号输入端电连接，室内温度传感器和室外温度传感器与气候补偿控制器的信号输入端电连接，气候补偿控制器的信号输出端与中央主控制单元的信号输入端电连接，中央主控制单元的信号输出端分别与燃烧器比例调节及启停控制单元、故障报警保护单元和余热回收利用单元电连接，燃烧器比例调节及启停控制单元内设有燃烧器控制器，燃烧器控制器的信号输入端与中央主控制单元的信号输出端电连接，燃烧器控制器的信号输出端通过开关量信号与燃烧器启停开关电连接，燃烧器控制器的信号输出端通过模拟量信号与伺服电机电连接，故障报警保护单元内设有报警器、显示器和存储器，报警器、显示器和存储器分别与中央主控制单元的信号输出端电连接，余热回收利用单元内设有电磁阀和烟气冷凝器，检测单元中的排烟温度传感器与中央主控制单元的信号输入端电连接，中央主控制单元的信号输出端与通往烟气冷凝器排烟管路上的电磁阀电连接，中央主控制单元通过以太网通讯口与人机界面双向连接，中央主控制单元采用西门子可编程PLC控制器，人机界面采用触摸屏。

本实用新型真空锅炉的节能控制系统在使用时，中央主控制单元采集检测单元中锅炉的进出水温度、液位、压力等信号，采用高灵敏度的温度传感器连续检测锅炉的出水和回水温度，做到实时检测真空锅炉的运行状态和异常分析，气候补偿节能单元中储存有为锅炉房提供的最佳运行曲线，为随着室外温度的下降，供水温度则相应上升的供暖曲线，随着室外温度下降，建筑物的热损失增加，因而需要增加更多的热量以防止室内温度下降，气候补偿节能单元根据实测的室外温度参数，计算出供水温度的最佳值并送到中央主控制单元来控制燃烧器的负荷比例调节，进一步调节锅炉的出水口温度，做到根据环境温度控制燃烧器的负荷比例调节。

选择合适的供暖曲线，能够确保室内温度维持恒定，如果供暖曲线选的太低，则出水温度过低，会导致不足以供给足够的热量使房间温度上升；如果供暖曲线选的太高，则出水温度过高，会导致房间温度过热。

供暖曲线如图2所示，图中，WWSD STOP为温暖天气关闭点。

对于2.4曲线，室外温度每降低一度，供水温度提高2.4度，如果温暖天气关闭点＝21℃，且室外温度＝-1℃，则供水温度为74℃。

对于0.8曲线，室外温度每降低一度，供水温度提高0.8度，如果温暖天气关闭点＝21℃，且室外温度＝-1℃，则供水温度为34℃。

供暖曲线的选择：

a、操作界面上手动选择：操作人员可根据系统运行情况和环境变化来选择供暖曲线；

b、室内温度反馈的自适应选择：控制系统根据室内温度和室外温度来自动计算系统供暖曲线，供暖曲线斜率的计算公式为：

例如：指定室外温度＝5(-15℃)；

室内温度＝70(21℃)；

指定供水温度＝160(71℃)，

则供暖曲线斜率为＝(160-70)/(70-5)＝1.4

大部分建筑物都有内部热源，例如人、太阳光及一些供热装置，室内温度的反馈补偿了内部热量的获得，可通过移动供暖曲线，调节系统的供水温度，如果房间温度太低，则自动的将曲线向上移动，如果房间温度太高，则将供暖曲线向下移动，如图3所示。

为了机组运行更加节能，追加了余热回收利用单元，当控制器检测到排烟温度大于150℃时，控制器输出控制信号到通往烟气冷凝器管路上的电磁阀，使烟气进入到烟气冷凝器中进行换热，回水旁路支流进入冷凝器与高温烟气换热后，进入供水管路，通过烟气冷凝热能回收系统，在不影响锅炉本身热效率的前提下，再提高锅炉热效率3～12％，是一种投入最低、收益最大的节能方式。

另外，如发现机组运行异常，则故障报警保护单元进行前期预警或报警停机，并显示和记录报警时机组的所有运行数据，中央主控制单元采用彩色触摸屏作为显示和操作平台，可编程控制器PLC作为信息处理和中央控制单元，同时预留了标准的以太网通讯接口，可与中央机房连网实现楼宇自控及远程监控，需要时可实现多台机组联网，实现系统的节能、安全、自动和连续运行，做到一体化、高效、智能、精确控制。

真空锅炉控制系统是根据锅炉操作规程及控制要求设计的，可实现对燃烧器的测控，中央主控制单元采用PLC控制器，实现了热水锅炉的手/自动控制、定时自动控制、工况监控、参数保存、实时趋势等一般的监控要求，具备了丰富的故障检测、故障报警、故障处理等功能，最大限度的保证了锅炉安全可靠的运行。

以上内容是结合优选技术方案对本实用新型所做的进一步详细说明，不能认定实用新型的具体实施仅限于这些说明。对本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的构思的前提下，还可以做出简单的推演及替换，都应当视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种应用于真空锅炉的节能控制系统，包括中央主控制单元、检测单元、燃烧器比例调节及启停控制单元、故障报警保护单元和人机界面，所述检测单元包括出水温度传感器、回水温度传感器、炉水温度传感器、压力传感器和液位电极，所述出水温度传感器、回水温度传感器、炉水温度传感器、压力传感器和液位电极分别与中央主控制单元的信号输入端电连接，所述中央主控制单元的信号输出端分别与燃烧器比例调节及启停控制单元和故障报警保护单元电连接，所述中央主控制单元与人机界面双向连接，其特征在于：还包括气候补偿节能单元和余热回收利用单元，所述气候补偿节能单元内设有气候补偿控制器，所述余热回收利用单元内设有电磁阀和烟气冷凝器，所述检测单元内增设有室内温度传感器、室外温度传感器和排烟温度传感器，所述室内温度传感器和室外温度传感器分别与气候补偿控制器的信号输入端电连接，所述气候补偿控制器的信号输出端与中央主控制单元的信号输入端电连接，所述排烟温度传感器与中央主控制单元的信号输入端电连接，所述中央主控制单元的信号输出端与通往烟气冷凝器排烟管路上的电磁阀电连接。

2.根据权利要求1所述的一种应用于真空锅炉的节能控制系统，其特征在于：所述燃烧器比例调节及启停控制单元内设有燃烧器控制器，所述燃烧器控制器的信号输入端与中央主控制单元的信号输出端电连接，所述燃烧器控制器的信号输出端通过开关量信号与燃烧器启停开关电连接，所述燃烧器控制器的信号输出端通过模拟量信号与伺服电机电连接。

3.根据权利要求1所述的一种应用于真空锅炉的节能控制系统，其特征在于：所述故障报警保护单元内设有报警器、显示器和存储器，所述报警器、显示器和存储器分别与中央主控制单元的信号输出端电连接。

4.根据权利要求1所述的一种应用于真空锅炉的节能控制系统，其特征在于：所述中央主控制单元通过以太网通讯口与人机界面双向连接。

5.根据权利要求1所述的一种应用于真空锅炉的节能控制系统，其特征在于：所述中央主控制单元采用可编程PLC控制器。

6.根据权利要求1所述的一种应用于真空锅炉的节能控制系统，其特征在于：所述人机界面采用触摸屏。

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