專利名稱：一種循環(huán)水泵實(shí)時(shí)量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及鍋爐供暖系統(tǒng)中一次水實(shí)時(shí)量調(diào)節(jié)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在鍋爐供暖系統(tǒng)中，一次水是指流經(jīng)鍋爐、將鍋爐生產(chǎn)的熱量傳輸出去的熱載體。在一次水與用戶循環(huán)水(二次水)的連接方式中，有的通過換熱設(shè)備間接相連，有的以混和的方式直接相連。
目前鍋爐供暖系統(tǒng)中“集中鍋爐房高溫水換熱供暖”的一次循環(huán)水泵普遍采用“質(zhì)調(diào)節(jié)”或“質(zhì)、量混合調(diào)節(jié)”的高電耗調(diào)節(jié)方法?！耙淮窝h(huán)水泵”是指在高溫水換熱供暖系統(tǒng)中將鍋爐生產(chǎn)的熱量輸送到各換熱站的動力設(shè)備。就其調(diào)節(jié)而言，“集中鍋爐房供暖”普遍采用“質(zhì)調(diào)節(jié)”或“質(zhì)、量混合調(diào)節(jié)”的調(diào)節(jié)方法，這兩種調(diào)節(jié)方法對一次水泵無最佳的節(jié)能調(diào)控措施，其缺欠在于1、一次循環(huán)水泵始終在相對“高負(fù)荷”下運(yùn)行。對供暖負(fù)荷來說，初寒期、嚴(yán)寒期、末寒期的負(fù)荷不一樣，而每天各時(shí)段的負(fù)荷也不一樣，沒有最佳的節(jié)能調(diào)節(jié)方法，一次循環(huán)泵始終在相對“高負(fù)荷”下運(yùn)行，增加電耗。有的鍋爐房雖然安裝了一次泵調(diào)速裝置，在低負(fù)荷時(shí)分時(shí)段調(diào)節(jié)，屬“質(zhì)、量混合調(diào)節(jié)”，節(jié)約了部分電能，但不能實(shí)現(xiàn)自動控制、實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，受人為因素影響，節(jié)電潛力還很大。有的鍋爐房采用關(guān)節(jié)門或安裝電動執(zhí)行閥門等提高阻力系數(shù)的辦法調(diào)節(jié)流量，以“犧牲”水泵的使用揚(yáng)程進(jìn)行調(diào)節(jié)，其效果是“事倍功半”(Δp＝sbQ2，Sb增大，Δp增大)。
2、二次水應(yīng)用“氣候補(bǔ)償”供暖方式時(shí)，一次管網(wǎng)調(diào)節(jié)難度大，且達(dá)不到最佳調(diào)節(jié)效果，造成階段性供暖質(zhì)量降低，增加熱能消耗增加電耗。
3、各換熱站距鍋爐房遠(yuǎn)近不一，一次水質(zhì)調(diào)節(jié)時(shí)，近端提溫快、遠(yuǎn)端降溫慢造成熱能浪費(fèi)；近端降溫快、遠(yuǎn)端升溫慢使供暖質(zhì)量降低；換熱站獨(dú)立調(diào)節(jié)時(shí)，由于各換熱站在一次網(wǎng)中相互影響，調(diào)節(jié)任一系統(tǒng)都會改變一次網(wǎng)的總阻力系數(shù)，致使其他換熱系統(tǒng)流量發(fā)生變化，因此要增加更多的人力、物力參與調(diào)節(jié)，但仍達(dá)不到及時(shí)、有效的調(diào)節(jié)效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改變一次水“質(zhì)調(diào)節(jié)”的調(diào)節(jié)方法為“實(shí)時(shí)量調(diào)節(jié)”，以實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能、保證供暖的目的。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種循環(huán)水泵實(shí)時(shí)量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，包括由鍋爐7組成的鍋爐組1、鍋爐出水管道組1-1、鍋爐入水管道組1-3、電動閥門組1-2、溫度控制器組4-2、溫度控制器6-2、溫度傳感器組4-1、溫度傳感器組5-2、溫度巡檢儀5-1、變速水泵6-1、換熱設(shè)備2、用戶3，還包括多通道水量分配裝置4、鍋爐控制裝置5、水泵控制裝置6，所述鍋爐組1的出水管道組1-1通過電動閥門組1-2與換熱設(shè)備2的入水口2-1連通，所述換熱設(shè)備2的出水口2-2與水泵控制裝置6中的變速水泵6-1的吸口6-1-1連通，所述變速水泵6-1的出水口6-1-2與鍋爐組1的入水管道組1-3連通，用戶3的出、入水口與所述換熱設(shè)備2的出、入水口連通，固置在鍋爐組1出水管道組1-1上的溫度傳感器組4-1將檢測到的溫度信號轉(zhuǎn)變成電信號通過溫度控制器組4-2和電動閥門組1-2控制鍋爐出水溫度，固置在鍋爐組1出水管道組1-1上的溫度傳感器組5-2將檢測到的溫度信號轉(zhuǎn)變成電信號并通過溫度巡檢儀5-1巡回檢測鍋爐組1中各臺鍋爐7的出水溫度，并將巡檢得到的最高溫度值轉(zhuǎn)化為電控信號通過溫度控制器6-2控制變速水泵6-1的轉(zhuǎn)速。
所述多通道水量分配裝置4由溫度控制器組4-2和固置在鍋爐組1出水管道組1-1上的溫度傳感器組4-1組成，所述溫度傳感器組4-1將鍋爐組1出水管道組1-1的溫度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柌⑼ㄟ^溫度控制器組4-2控制鍋爐組1出水管道組1-1的電動閥門組1-2，把鍋爐出水溫度控制在額定值。
所述鍋爐控制裝置5由一臺溫度巡檢儀5-1和固置在鍋爐1出水管道組1-1上的溫度傳感器組5-2組成，用以巡回檢測鍋爐組1中各臺鍋爐7的出水溫度，將巡檢得到的最高溫度值轉(zhuǎn)化為電控信號輸入至水泵控制裝置6中的溫度控制器6-2。
所述水泵控制裝置6由溫度控制器6-2和變速水泵6-1組成，溫度控制器6-2接收鍋爐控制裝置5中溫度巡檢儀5-1的電信號以控制變速水泵6-1的轉(zhuǎn)速。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)1、節(jié)電效果顯著，提高供暖質(zhì)量一次水采用量調(diào)節(jié)，鍋爐房輸出熱量隨流量的變化而變化，各換熱站的輸出熱量同時(shí)變化，實(shí)現(xiàn)了鍋爐房集中調(diào)控供暖負(fù)荷，提高了供暖質(zhì)量，又不浪費(fèi)熱能。
2、提高鍋爐運(yùn)行的安全性用鍋爐供水溫度控制循環(huán)水泵，又多了一套“超溫”保護(hù)裝置，使鍋爐運(yùn)行更安全、可靠。在分時(shí)段質(zhì)調(diào)節(jié)的供暖系統(tǒng)中，升溫時(shí)熱水膨脹，導(dǎo)致鍋爐超壓，本發(fā)明恒定一次水溫度，在連續(xù)運(yùn)行時(shí)，避免了這一現(xiàn)象的發(fā)生。


圖1本發(fā)明系統(tǒng)原理圖其中1-鍋爐組，1-1-鍋爐組1的出水管道組，1-2-電動閥門組，1-3-鍋爐組1的入水管道組，2-換熱設(shè)備，2-1-換熱設(shè)備2的入水口，2-2-換熱設(shè)備2的出水口，3-用戶，4-多通道水量分配裝置，4-1-溫度傳感器組，4-2-溫度控制器組，5-鍋爐控制裝置，5-1溫度巡檢儀，5-2-溫度傳感器組，6-水泵控制裝置，6-1-變速水泵，6-1-1-變速水泵6-1的吸口，6-1-2-變速水泵6-1的出水口，6-2-溫度控制器，7-鍋爐。
具體實(shí)施例方式
本系統(tǒng)的基本原理是排除人為因素，自動控制鍋爐出水溫度至其額定工作溫度，保證鍋爐的供、回水溫差最大，在輸送相同熱量時(shí)，流量最小，在滿足熱負(fù)荷的前提下，利用變頻調(diào)速裝置將由降低流量而減少的電能節(jié)省出來。
本發(fā)明節(jié)電的核心理論是“離心式水泵的功率相似定律”λN＝λρ·λn3·λL5即水泵的功率相似系數(shù)λN與流體的密度相似系數(shù)λρ、轉(zhuǎn)速相似系數(shù)的3次方λn3、葉輪幾何尺寸相似系數(shù)的5次方λL5成正比。
當(dāng)水泵輸送流體的物理參數(shù)不變、葉輪幾何尺寸不變時(shí)，即密度相似系數(shù)λρ和葉輪幾何尺寸相似系數(shù)λL不變，則消耗的功率與轉(zhuǎn)速的3次方成正比，即與流量的3次方成正比P1P2=(n1n2)3=(G1G2)3]]>式中P、n、G分別代表功率、轉(zhuǎn)速和流量。
由此公式可知，當(dāng)流量降低10％時(shí)，消耗的功率降低27.1％。流量降低20％時(shí)，消耗的功率降低48.8％。流量降低50％時(shí)，消耗的功率則降低87.5％。
故控制一次循環(huán)水泵，實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)量調(diào)節(jié)”，須具備以下三個(gè)條件1、一次循環(huán)水泵必須實(shí)現(xiàn)自動控制；2、保證鍋爐在額定工作溫度下運(yùn)行，安全、可靠；3、一次管網(wǎng)必須自然平衡(各換熱站間的流量平衡)；本發(fā)明一次水實(shí)時(shí)量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)由多通道水量分配裝置4、鍋爐控制裝置5、水泵控制裝置6組成。多通道水量分配裝置4根據(jù)鍋爐出水溫度按需要分配水量。鍋爐控制裝置5中的溫度巡檢儀5-1巡回檢測各臺鍋爐7(或其它通道)的出水溫度，將巡檢得到的最高溫度值轉(zhuǎn)化為電控信號，通過溫度控制器6-2控制變速水泵6-1的轉(zhuǎn)速。
當(dāng)鍋爐負(fù)荷增加，出水溫度升高至高于設(shè)定值(小于等于鍋爐的額定溫度)時(shí)，水泵控制裝置6控制變速水泵6-1加大轉(zhuǎn)速，增大流量，將增大的負(fù)荷熱量帶走，降低溫度至設(shè)定值。相反，當(dāng)鍋爐負(fù)荷降低，出水溫度低于設(shè)定值時(shí)，水泵控制裝置6控制變速水泵6-1降低轉(zhuǎn)速，減少流量，升高溫度至設(shè)定值。這樣，實(shí)時(shí)保證鍋爐設(shè)定溫度下運(yùn)行，在輸送同樣熱量時(shí)，水流量最小，實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能的目的。
多通道水量分配裝置4由溫度控制器組4-2和安裝在鍋爐出水管道1-1(或其它受熱通道)上的溫度傳感器4-1組成，通過控制鍋爐出水的電動閥門1-2把鍋爐出水溫度控制在額定值，使鍋爐的水流量正好滿足負(fù)荷的需要。
鍋爐控制裝置5由一臺溫度巡檢儀5-1和安裝在鍋爐出水管道(或其它受熱通道)上的溫度傳感器組5-2組成，巡回檢測鍋爐組1中各臺鍋爐7(或其它通道)的出水溫度，將巡檢得到的最高溫度值轉(zhuǎn)化為電控信號送至水泵控制裝置6以調(diào)節(jié)變速水泵6-1的轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明還可與其他鍋爐控制產(chǎn)品配套使用，在燃料品質(zhì)穩(wěn)定的燃油、燃?xì)夤┡到y(tǒng)應(yīng)用，可進(jìn)一步提高自動化水平和供暖質(zhì)量，節(jié)約電能。
本發(fā)明中，溫度控制器組4-2中的溫度控制器可以選用WD-1型溫度控制器，安裝在鍋爐出水管道1-1(或其它受熱通道)上的溫度傳感器4-1、5-2可以選用PT100型溫度傳感器，鍋爐控制裝置5中的溫度巡檢儀5-1可以選用XJ-1型的溫度巡檢儀，水泵控制裝置6中的變速水泵6-1可以選用BS-1型的變速水泵，溫度控制器6-2可以選用WD-1型的溫度控制器。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、控制精度高、節(jié)電安全、調(diào)節(jié)安裝方便，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會效益，及廣闊的發(fā)展前景。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或修飾為等效實(shí)施例，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案范圍。
權(quán)利要求
1.一種循環(huán)水泵實(shí)時(shí)量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，包括由鍋爐(7)組成的鍋爐組(1)、鍋爐出水管道組(1-1)、鍋爐入水管道組(1-3)、電動閥門組(1-2)、溫度控制器組(4-2)、溫度控制器(6-2)、溫度傳感器組(4-1)、溫度傳感器組(5-2)、溫度巡檢儀(5-1)、變速水泵(6-1)、換熱設(shè)備(2)、用戶(3)，其特征在于還包括多通道水量分配裝置(4)、鍋爐控制裝置(5)、水泵控制裝置(6)，所述鍋爐組(1)的出水管道組(1-1)通過電動閥門組(1-2)與換熱設(shè)備(2)的入水口(2-1)連通，所述換熱設(shè)備(2)的出水口(2-2)與水泵控制裝置(6)中的變速水泵(6-1)的吸口(6-1-1)連通，所述變速水泵(6-1)的出水口(6-1-2)與鍋爐組(1)的入水管道組(1-3)連通，用戶(3)的出、入水口與所述換熱設(shè)備(2)的出、入水口連通，固置在鍋爐組(1)出水管道組(1-1)上的溫度傳感器組(4-1)將檢測到的溫度信號轉(zhuǎn)變成電信號通過溫度控制器組(4-2)和電動閥門組(1-2)控制鍋爐出水溫度，固置在鍋爐組(1)出水管道組(1-1)上的溫度傳感器組(5-2)將檢測到的溫度信號轉(zhuǎn)變成電信號并通過溫度巡檢儀(5-1)巡回檢測鍋爐組(1)中各臺鍋爐(7)的出水溫度，并將巡檢得到的最高溫度值轉(zhuǎn)化為電控信號通過溫度控制器(6-2)控制變速水泵(6-1)的轉(zhuǎn)速。
2.如權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)水泵實(shí)時(shí)量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，其特征在于所述多通道水量分配裝置(4)由溫度控制器組(4-2)和固置在鍋爐組(1)出水管道組(1-1)上的溫度傳感器組(4-1)組成，所述溫度傳感器組(4-1)將鍋爐組(1)出水管道組(1-1)的溫度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柌⑼ㄟ^溫度控制器組(4-2)控制鍋爐組(1)出水管道組(1-1)的電動閥門組(1-2)，把鍋爐出水溫度控制在額定值。
3.如權(quán)利要求1所述的一種循環(huán)水泵實(shí)時(shí)量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，其特征在于所述鍋爐控制裝置(5)由一臺溫度巡檢儀(5-1)和固置在鍋爐(1)出水管道組(1-1)上的溫度傳感器組(5-2)組成，用以巡回檢測鍋爐組(1)中各臺鍋爐(7)的出水溫度，將巡檢得到的最高溫度值轉(zhuǎn)化為電控信號輸入至水泵控制裝置(6)中的溫度控制器(6-2)。
4如權(quán)利要求1或3所述的一種循環(huán)水泵實(shí)時(shí)量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，其特征在于所述水泵控制裝置(6)由溫度控制器(6-2)和變速水泵(6-1)組成，溫度控制器(6-2)接收鍋爐控制裝置(5)中溫度巡檢儀(5-1)的電信號以控制變速水泵(6-1)的轉(zhuǎn)速。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種循環(huán)水泵實(shí)時(shí)量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，它由多通道水量分配裝置、鍋爐控制裝置、水泵控制裝置組成。多通道水量分配裝置根據(jù)出水溫度按需要分配水量。鍋爐控制裝置巡檢最高溫度，當(dāng)鍋爐負(fù)荷增加，出水溫度升高至高于設(shè)定值(設(shè)定值要小于鍋爐的額定溫度)時(shí)，水泵控制裝置控制變速水泵加大轉(zhuǎn)速，增大流量，將增大的負(fù)荷熱量帶走，將溫度降低至設(shè)定值。相反，當(dāng)鍋爐負(fù)荷降低、出水溫度低于設(shè)定值時(shí)，水泵控制裝置控制變速水泵降低轉(zhuǎn)速，減少流量，升高溫度至設(shè)定值。這樣，實(shí)時(shí)保證鍋爐在設(shè)定溫度下運(yùn)行，在輸送同樣熱量時(shí)，水流量最小，實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能的目的。
文檔編號G05D23/00GK1667535SQ200510067858
公開日2005年9月14日 申請日期2005年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月29日
發(fā)明者王占斌 申請人:王占斌