[发明专利]供热二次管网分布式平衡控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种供热系统，具体地说，是一种供热二次管网分布式平衡控制系统及其控制方法。

背景技术

在比较寒冷的地区，居民住房、教室以及办公楼等建筑中均设置有采暖供热系统。中国专利CN2816635就公开了一种锅炉节能供热系统，对供热管网的分布及工作原理作了详尽介绍，同时采用温度传感器和智能控制器对各个用户的供热时间进行控制，达到节能的目的。

而为了实现管道的平衡控制，有人提出了前端差压控制技术，即在二次管网的前端，通过检测二次管网供热总管和回流总管之间的压差来控制总管的流速，从而实现管道内部流量平衡。也有人提出了最不利末端差压控制技术，即以一个最差的楼栋管网为检测点，通过调节供热总管的流速使得最差楼栋管网的压差满足要求，从而实现管道内部流量平衡。

但是，现有各种供热系统中，不管是采用前端差压控制还是最不利差压控制，管网平衡控制还不够理想，在部分端点压差满足的情况下，供热总管的流量与多条供热支管的流量并没有完全平衡，在某些管道内产生压力波动甚至引起管道振动，不但对用户造成不良影响，而且缩短了管道的使用寿命。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种供热二次管网分布式平衡控制系统，该系统能使供热总管的压差与每个供热支管之间的压差都能相互平衡，从而避免管道振动，提高用户的满意度。

为了实现上述目的，本发明所采用的方案是：

一种供热二次管网分布式平衡控制系统，包括设置在换热站处的前端控制系统和设置在每个楼栋管网处的末端控制系统，其中前端控制系统设置有总控机，末端控制系统设置有微控制器，其关键在于：所述总控机通过无线通信与多个微控制器连接，在总控机的输入端组上分别连接有第一压力变送器、第二压力变送器以及总管流量计，在总控机的输出端组上分别连接有变频泵和电动调节阀，在总控机的通信端组上还连接有用于实现无线通信的GPRS模块，在所述微控制器的输入端组上分别连接有第三压力变送器、第四压力变送器以及支管流量计，在微控制器的输出端组上连接有平衡调节阀，在微控制器的通信端组上也连接有用于实现无线通信的GPRS模块。

通过微控制器上的支管流量计可以检测每个楼栋管网所提供的热水/热气流量，各个微控制器将检测的流量值通过GPRS模块上传到总控机中，总控机通过各个楼栋管网的流量与总管流量计所检测的流量可以判断二次管网中流量是否平衡，从而判断管路是否完善，是否出现管道漏水现象等。

作为进一步描述，所述第一压力变送器安装在换热站供水端相连的供热总管上，所述第二压力变送器安装在换热站回水端相连的回流总管上，所述第三压力变送器安装在每个楼栋管网输入端相连的供热支管上，所述第四压力变送器安装在每个楼栋管网输出端相连的回流支管上。

所述变频泵、电动调节阀以及总管流量计依次安装在换热站供水端相连的供热总管上，所述平衡调节阀和支管流量计依次安装在每个楼栋管网输入端相连的供热支管上。

在末端控制系统中，微控制器通过第三压力变送器和第四压力变送器所检测的值可以判断出楼栋管网输入端与输出端之间的压差，通过改变平衡调节阀的阀门开度可以保证每个楼栋管网输入端与输出端之间的压差维持在某一平衡范围内。各个微控制器将其平衡调节阀的阀门改变量传送到前端控制系统中，总控机根据供热总管与供热支管之间的供水关系可以确定前端平衡调节阀所需的阀门改变量。

在前端控制系统中，总控机首先改变平衡调节阀的阀门，然后通过第一压力变送器和第二压力变送器所检测的值可以判断换热站处供热总管和回流总管之间的压差，通过改变变频泵的工作频率可以保证供热总管和回流总管之间的压差维持在某一平衡范围内。

根据具体的应用场景，所述楼栋管网为一整栋楼的供热管网、一个楼栋单元的供热管网或者几个楼栋的供热管网。

本发明的目的之二是提出了所述供热二次管网分布式平衡控制系统的具体控制方法，按照如下步骤进行：

第一步：前端初始化：

前端控制系统中的总控机按预设频率f0控制变频泵工作，同时按预设阀门开度K控制电动调节阀工作；

第二步：末端差压控制：

末端控制系统中的每个微控制器通过第三压力变送器和第四压力变送器检测楼栋管网输入端与输出端之间的压差，通过改变平衡调节阀的开度使得楼栋管网输入端与输出端之间的压差维持在末端预设压差范围内，每个所述平衡调节阀的阀门改变量分别记为ΔK₁，ΔK₂，…，ΔK_n；

第三步：前端衡流控制：