CN219346421U - 一种波动蒸汽的储热与换热装置控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种波动蒸汽的储热与换热装置控制系统，包括输入单元、处理器、输出单元；所述输入单元并联连接在处理器的输入端，所述输出单元并联连接在处理器的输出端；所述输入单元包括温度测量单元、压力测量单元、流量测量单元、液位测量单元；所述输出单元包括放散阀、蒸汽调节阀、连接阀、排污阀、水泵。本实用新型用于非连续性波动蒸汽余热回收设备的控制，可实现设备全自动化运行，精准控制循环水流量，增加温差控制、平均温度控制，提高设备储热换热效率，保证设备运行安全，且兼顾设备的经济性、节能性和高效性。

Description

一种波动蒸汽的储热与换热装置控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种控制系统，特别是一种波动蒸汽的储热与换热装置控制系统。

背景技术

钢铁行业在生产过程中产生大量余热，目前，中高品位的余热已被利用殆尽，而低温余热资源的利用率则较低。例如在钢渣有压热闷处理过程中产生的大量非连续性波动蒸汽，由于其温度低、含杂质，无法并入全厂低压蒸汽管网，且该热闷蒸汽的间断性和腐蚀性则对其回收利用造成一定难度，目前只能对空排放。不仅污染环境，且造成水资源和热能资源的极大浪费。

本实用新型基于波动蒸汽储热与换热设备，用于回收非连续性波动的污浊蒸汽，提供一种控制系统，解决其全自动化安全高效运行的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种波动蒸汽的储热与换热装置控制系统，包括储热塔液位控制、储热塔压力控制、上循环流量控制、下循环流量控制、平均温度控制、换热器出口水温控制，以解决波动蒸汽储热与换热设备如何全自动化安全高效运行的问题。

本实用新型采用以下技术方案：

提供一种波动蒸汽的储热与换热装置控制系统，包括输入单元、处理器、输出单元；所述输入单元并联连接在处理器的输入端，所述输出单元并联连接在处理器的输出端；

所述处理器包括运算模块、控制模块、输入端口、输出端口；输入单元测得的信号由输入端口传输至运算模块，经运算处理后传输至控制模块，控制模块将指令由输出端口发送至输出单元执行；

所述输入单元包括温度测量单元、压力测量单元、流量测量单元、液位测量单元；所述输出单元包括放散阀、蒸汽调节阀、连接阀、排污阀、水泵。

优选地，本实用新型控制系统用于控制波动蒸汽的储热与换热装置，所述波动蒸汽的储热与换热装置包括储热塔，换热器，喷淋装置，所述喷淋装置设置于储热塔内上部，所述换热器设置于储热塔内下部；

所述储热塔底部通过第二提升管路分别由第二上管段经第二上循环入口连接至喷淋装置、由第二下管段经下循环入口连接至储热塔中部；

所述储热塔中部开设蒸汽入口，蒸汽管道连接蒸汽入口；

所述换热器为液态换热器，包括底部的换热器进管和顶部的换热器出管。

优选地，所述温度测量单元包括设置在所述储热塔上部、中部、下部的第一温度测量单元、第二温度测量单元、第三温度测量单元，设置在所述换热器进管上的第四温度测量单元，设置在所述换热器出管上的第五温度测量单元，设置在所述第二提升管路上的第七温度测量单元；

所述压力测量单元和放散阀设置在储热塔顶部；所述液位测量单元设置在储热塔中部；

所述流量测量单元包括设置在蒸汽管道上的第四流量测量单元、设置在所述换热器出管上的第三流量测量单元、设置在第二提升管路上的第二流量测量单元；

所述蒸汽调节阀设置在蒸汽管道上；

所述连接阀包括用于连接第二提升管路、第二上管段、第二下管段的第二连接阀；

所述排污阀设置在第二提升管路下部；

所述水泵包括设置在换热器进管上的第三水泵、设置在第二提升管路上的第二水泵。

优选地，所述波动蒸汽的储热与换热装置还包括第一提升管路，由第一上管段经第一上循环入口连接至喷淋装置、由第一下管段经第一下循环入口连接至储热塔中部。

优选地，所述连接阀还包括连接第一提升管路、第一上管段、第一下管段的第一连接阀；

所述水泵还包括设置在第一提升管路的第一水泵；所述流量测量单元还包括设置在第一提升管路的第一流量测量单元；所述温度测量单元还包括设置在第一提升管路的第六温度测量单元。

优选地，所述控制系统的控制包括，

储热塔压力控制：压力测量单元将测量的压力信号传输至处理器，由处理器控制放散阀、第一连接阀、第二连接阀的开度及第一水泵的频率和第二水泵启停；

储热塔液位控制：液位测量单元将测量的液位信号传输至处理器，由处理器控制排污阀、蒸汽调节阀的开度及第二水泵的启停；

上循环流量控制：第四流量测量单元将测得的蒸汽流量信号传输至处理器，由处理器控制第一水泵的频率、第二水泵的启停及第一连接阀、第二连接阀的开度；

下循环流量控制：第二温度测量单元和第三温度测量单元所测温度信号传输至处理器，处理器控制第一水泵的频率、第二水泵的启停、第一连接阀和第二连接阀的开度；

平均温度控制：第二温度测量单元、第三温度测量单元所测温度信号传输至处理器，处理器控制排污阀的开度和第二水泵的启停；

换热器出口水温控制：第五温度测量单元所测温度信号传输至处理器，处理器控制第三水泵的启停；

第一水泵为变频泵，第二水泵、第三水泵为定频泵。

优选地，所述处理器包括运算模块、控制模块、输入端口、输出端口；下循环流量控制中，第二温度测量单元和第三温度测量单元所测温度信号传输至处理器的运算模块计算差值并将差值传输至控制模块，控制模块将指令传输至输出端口，控制排污阀的开度和第二水泵的启停。

优选地，所述处理器包括运算模块、控制模块、输入端口、输出端口；平均温度控制中，第二温度测量单元、第三温度测量单元所测温度信号传输至处理器的运算模块计算均值并将均值传输至控制模块，控制模块将指令传输至输出端口，控制排污阀的开度和第二水泵的启停。

优选地，所述第一连接阀、第二连接阀、排污阀均为三通阀；所述第一连接阀、第二连接阀、排污阀均为电动阀。

本实用新型提供的控制系统具体包括：

储热塔压力控制：由储热塔顶部压力测量单元、放散阀、第一连接阀、第二连接阀、第一水泵和第二水泵协同配合，使储热塔在一定安全压力范围内运行，当压力超过系统安全阈值时，系统停车，保证设备安全；

储热塔液位控制：由储热塔上液位测量单元、排污阀、蒸汽调节阀及第二水泵协同配合，实现储热塔的液位控制。该设计不仅可定期排除储热塔底部污垢，并且可将储热塔内液位高度控制在合理范围内运行；

上循环流量控制：根据蒸汽入口处第四流量测量单元测得蒸汽流量大小，控制变频水泵——第一水泵的频率和第二水泵的启停，并配合第一连接阀、第二连接阀上行通道的开启和关闭，精准控制上循环流量。该控制可根据蒸汽流量大小调整储热塔上循环水的流量，实现上循环流量的精准控制；

下循环流量控制：温差为储热塔中部第二温度测量单元和底部温度第三测量单元所测温度的差值，根据温差变化控制第一水泵的频率和第二水泵的启停，并配合第一连接阀、第二连接阀下行通道的开启和关闭，从而控制下循环回路的流量；

平均温度控制：平均温度为储热塔中部第二温度测量单元和底部第三温度测量单元所测温度的均值，通过平均温度的变化来控制排污阀和第二水泵的启停，精准控制液位，保证储热水的储热温度；

换热器出口水温控制：根据换热器出管处第五温度测量单元所测温度控制第三水泵的启停。

本实用新型具有如下技术效果：

本实用新型为波动蒸汽储热与换热系统提供控制系统，包括储热塔液位控制、储热塔压力控制、上循环流量控制、下循环流量控制、平均温度控制、换热器出口水温控制，实现了设备的全自动安全运行。两条循环管路水泵一台定频、一台变频的设计，既实现了循环水流量的精准控制，又兼顾设备经济性与节能性。

附图说明

图1为本实用新型的波动蒸汽储热与换热装置及控制系统安装结构示意图；

图2为本实用新型的波动蒸汽储热与换热装置的控制系统连接关系示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

参考图1、2，本实用新型提供一种波动蒸汽的储热与换热装置控制系统，包括输入单元、处理器、输出单元；所述输入单元并联连接在处理器的输入端，所述输出单元并联连接在处理器的输出端；

所述处理器包括运算模块、控制模块、输入端口、输出端口；输入单元测得的信号由输入端口传输至运算模块，经运算处理后传输至控制模块，控制模块将指令由输出端口发送至输出单元执行。

所述输入单元包括温度测量单元、压力测量单元11、流量测量单元、液位测量单元13；所述输出单元包括放散阀6、蒸汽调节阀7、连接阀、排污阀16、水泵。

进一步地，本实用新型用于控制波动蒸汽的储热与换热装置，所述波动蒸汽的储热与换热装置包括储热塔1，换热器102，喷淋装置103，所述喷淋装置103设置于储热塔1内上部，所述换热器102设置于储热塔1内下部；

所述储热塔1底部通过第二提升管路分别由第二上管段经第二上循环入口14-2连接至喷淋装置103、由第二下管段经下循环入口15-2连接至储热塔1中部；

所述储热塔1中部开设蒸汽入口，蒸汽管道2连接蒸汽入口；

所述换热器102为液态换热器，包括底部的换热器进管4和顶部的换热器出管5。

进一步地，所述温度测量单元包括设置在所述储热塔1上部、中部、下部的第一温度测量单元10-1、第二温度测量单元10-2、第三温度测量单元10-3，设置在所述换热器进管4上的第四温度测量单元10-4，设置在所述换热器出管5上的第五温度测量单元10-5，设置在所述第二提升管路上的第七温度测量单元10-7；

所述压力测量单元11和放散阀6设置在储热塔1顶部；所述液位测量单元13设置在储热塔1中部；

所述流量测量单元包括设置在蒸汽管道2上的第四流量测量单元12-4、设置在所述换热器出管5上的第三流量测量单元12-3、设置在第二提升管路上的第二流量测量单元12-2；

所述蒸汽调节阀7设置在蒸汽管道2上；

所述连接阀包括用于连接第二提升管路、第二上管段、第二下管段的第二连接阀8-2；

所述排污阀16设置在第二提升管路下部；

所述水泵包括设置在换热器进管4上的第三水泵9-3、设置在第二提升管路上的第二水泵9-2。

进一步地，所述波动蒸汽的储热与换热装置还包括第一提升管路，由第一上管段经第一上循环入口14-1连接至喷淋装置103、由第一下管段经第一下循环入口15-1连接至储热塔1中部。

进一步地，所述连接阀还包括连接第一提升管路、第一上管段、第一下管段的第一连接阀8-1；

所述水泵还包括设置在第一提升管路的第一水泵9-1；所述流量测量单元还包括设置在第一提升管路的第一流量测量单元12-1；所述温度测量单元还包括设置在第一提升管路的第六温度测量单元10-6。

进一步地，所述控制系统的控制包括，

储热塔压力控制：压力测量单元将测量的压力信号传输至处理器，由处理器控制放散阀6、第一连接阀8-1、第二连接阀8-2的开度及第一水泵9-1的频率和第二水泵9-2启停；

储热塔液位控制：液位测量单元13将测量的液位信号传输至处理器，由处理器控制排污阀16、蒸汽调节阀7的开度及第二水泵9-2的启停；

上循环流量控制：第四流量测量单元12-4将测得的蒸汽流量信号传输至处理器，由处理器控制第一水泵9-1的频率、第二水泵9-2的启停及第一连接阀8-1、第二连接阀8-2的开度；

下循环流量控制：第二温度测量单元10-2和第三温度测量单元10-3所测温度信号传输至处理器，处理器控制第一水泵9-1的频率、第二水泵9-2的启停、第一连接阀8-1和第二连接阀8-2的开度；

平均温度控制：第二温度测量单元10-2、第三温度测量单元10-3所测温度信号传输至处理器，处理器控制排污阀16的开度和第二水泵9-2的启停；

换热器出口水温控制：第五温度测量单元10-5所测温度信号传输至处理器，处理器控制第三水泵9-3的启停；

第一水泵9-1为变频泵，第二水泵9-2、第三水泵9-3为定频泵。

进一步地，所述处理器包括运算模块、控制模块、输入端口、输出端口；下循环流量控制中，第二温度测量单元10-2和第三温度测量单元10-3所测温度信号传输至处理器的运算模块计算差值并将差值传输至控制模块，控制模块将指令传输至输出端口，控制排污阀16的开度和第二水泵9-2的启停。

进一步地，所述处理器包括运算模块、控制模块、输入端口、输出端口；平均温度控制中，第二温度测量单元10-2、第三温度测量单元10-3所测温度信号传输至处理器的运算模块计算均值并将均值传输至控制模块，控制模块将指令传输至输出端口，控制排污阀16的开度和第二水泵9-2的启停。

本实用新型提供的控制系统具体包括：

储热塔压力控制：由储热塔1顶部压力测量单元、放散阀6、第一连接阀8-1、第二连接阀8-2、第一水泵9-1和第二水泵9-2协同配合，使储热塔1在一定安全压力范围内运行，当压力超过系统安全阈值时，系统停车，保证设备安全；

储热塔液位控制：由储热塔1上液位测量单元13、排污阀16、蒸汽调节阀7及第二水泵9-2协同配合，实现储热塔的液位控制。该设计不仅可定期排除储热塔1底部污垢，并且可将储热塔内液位高度控制在合理范围内运行；

上循环流量控制：根据蒸汽入口处第四流量测量单元12-4测得蒸汽流量大小，控制变频水泵——第一水泵9-1的频率和第二水泵9-2的启停，并配合第一连接阀8-1、第二连接阀8-2上行通道的开启和关闭，精准控制上循环流量。该控制可根据蒸汽流量大小调整储热塔1上循环水的流量，实现上循环流量的精准控制；

下循环流量控制：温差为储热塔1中部第二温度测量单元10-2和底部温度第三测量单元10-3所测温度的差值，根据温差变化控制第一水泵9-1的频率和第二水泵9-2的启停，并配合第一连接阀8-1、第二连接阀8-2下行通道的开启和关闭，从而控制下循环回路的流量；

平均温度控制：平均温度为储热塔1中部第二温度测量单元10-2和底部第三温度测量单元10-3所测温度的均值，通过平均温度的变化来控制排污阀16和第二水泵9-2的启停，精准控制液位，保证储热水的储热温度；

换热器出口水温控制：根据换热器出管5处第五温度测量单元10-5所测温度控制第三水泵9-3的启停。

进一步地，所述第一连接阀8-1、第二连接阀8-2、排污阀16均为三通阀；所述第一连接阀、第二连接阀、排污阀均为电动阀。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利保护范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种波动蒸汽的储热与换热装置控制系统，其特征在于，包括输入单元、处理器、输出单元；所述输入单元并联连接在处理器的输入端，所述输出单元并联连接在处理器的输出端；

所述处理器包括运算模块、控制模块、输入端口、输出端口；输入单元测得的信号由输入端口传输至运算模块，经运算处理后传输至控制模块，控制模块将指令由输出端口发送至输出单元执行；

所述输入单元包括温度测量单元、压力测量单元(11)、流量测量单元、液位测量单元(13)；所述输出单元包括放散阀(6)、蒸汽调节阀(7)、连接阀、排污阀(16)、水泵。

2.如权利要求1所述的一种波动蒸汽的储热与换热装置控制系统，用于控制波动蒸汽的储热与换热装置，其特征在于，所述波动蒸汽的储热与换热装置包括储热塔(1)，换热器(102)，喷淋装置(103)，所述喷淋装置(103)设置于储热塔(1)内上部，所述换热器(102)设置于储热塔(1)内下部；

所述储热塔(1)底部通过第二提升管路分别由第二上管段经第二上循环入口(14-2)连接至喷淋装置(103)、由第二下管段经下循环入口(15-2)连接至储热塔(1)中部；

所述储热塔(1)中部开设蒸汽入口，蒸汽管道(2)连接蒸汽入口；

所述换热器(102)为液态换热器，包括底部的换热器进管(4)和顶部的换热器出管(5)。

3.如权利要求2所述的一种波动蒸汽的储热与换热装置控制系统，其特征在于，

所述温度测量单元包括设置在所述储热塔(1)上部、中部、下部的第一温度测量单元(10-1)、第二温度测量单元(10-2)、第三温度测量单元(10-3)，设置在所述换热器进管(4)上的第四温度测量单元(10-4)，设置在所述换热器出管(5)上的第五温度测量单元(10-5)，设置在所述第二提升管路上的第七温度测量单元(10-7)；

所述压力测量单元(11)和放散阀(6)设置在储热塔(1)顶部；所述液位测量单元(13)设置在储热塔(1)中部；

所述流量测量单元包括设置在蒸汽管道(2)上的第四流量测量单元(12-4)、设置在所述换热器出管(5)上的第三流量测量单元(12-3)、设置在第二提升管路上的第二流量测量单元(12-2)；

所述蒸汽调节阀(7)设置在蒸汽管道(2)上；

所述连接阀包括用于连接第二提升管路、第二上管段、第二下管段的第二连接阀(8-2)；

所述排污阀(16)设置在第二提升管路下部；

所述水泵包括设置在换热器进管(4)上的第三水泵(9-3)、设置在第二提升管路上的第二水泵(9-2)。

4.如权利要求3所述的一种波动蒸汽的储热与换热装置控制系统，其特征在于，所述波动蒸汽的储热与换热装置还包括第一提升管路，由第一上管段经第一上循环入口(14-1)连接至喷淋装置(103)、由第一下管段经第一下循环入口(15-1)连接至储热塔(1)中部。

5.如权利要求4所述的一种波动蒸汽的储热与换热装置控制系统，其特征在于，

所述连接阀还包括连接第一提升管路、第一上管段、第一下管段的第一连接阀(8-1)；

所述水泵还包括设置在第一提升管路的第一水泵(9-1)；所述流量测量单元还包括设置在第一提升管路的第一流量测量单元(12-1)；所述温度测量单元还包括设置在第一提升管路的第六温度测量单元(10-6)。

6.如权利要求5所述的一种波动蒸汽的储热与换热装置控制系统，其特征在于，所述控制系统的控制包括，

储热塔压力控制：压力测量单元将测量的压力信号传输至处理器，由处理器控制放散阀(6)、第一连接阀(8-1)、第二连接阀(8-2)的开度及第一水泵(9-1)的频率和第二水泵(9-2)启停；

储热塔液位控制：液位测量单元(13)将测量的液位信号传输至处理器，由处理器控制排污阀(16)、蒸汽调节阀(7)的开度及第二水泵(9-2)的启停；

上循环流量控制：第四流量测量单元(12-4)将测得的蒸汽流量信号传输至处理器，由处理器控制第一水泵(9-1)的频率、第二水泵(9-2)的启停及第一连接阀(8-1)、第二连接阀(8-2)的开度；

下循环流量控制：第二温度测量单元(10-2)和第三温度测量单元(10-3)所测温度信号传输至处理器，处理器控制第一水泵(9-1)的频率、第二水泵(9-2)的启停、第一连接阀(8-1)和第二连接阀(8-2)的开度；

平均温度控制：第二温度测量单元(10-2)、第三温度测量单元(10-3)所测温度信号传输至处理器，处理器控制排污阀(16)的开度和第二水泵(9-2)的启停；

换热器出口水温控制：第五温度测量单元(10-5)所测温度信号传输至处理器，处理器控制第三水泵(9-3)的启停；

第一水泵(9-1)为变频泵，第二水泵(9-2)、第三水泵(9-3)为定频泵。

7.如权利要求6所述的一种波动蒸汽的储热与换热装置控制系统，其特征在于，下循环流量控制中，第二温度测量单元(10-2)和第三温度测量单元(10-3)所测温度信号传输至处理器的运算模块计算差值并将差值传输至控制模块，控制模块将指令传输至输出端口，控制排污阀(16)的开度和第二水泵(9-2)的启停。

8.如权利要求6所述的一种波动蒸汽的储热与换热装置控制系统，其特征在于，平均温度控制中，第二温度测量单元(10-2)、第三温度测量单元(10-3)所测温度信号传输至处理器的运算模块计算均值并将均值传输至控制模块，控制模块将指令传输至输出端口，控制排污阀(16)的开度和第二水泵(9-2)的启停。

9.如权利要求6所述的一种波动蒸汽的储热与换热装置控制系统，其特征在于，所述第一连接阀(8-1)、第二连接阀(8-2)、排污阀(16)均为三通阀；所述第一连接阀(8-1)、第二连接阀(8-2)、排污阀(16)均为电动阀。

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