專利名稱：全自動(dòng)無人值守?fù)Q熱機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及供熱系統(tǒng)中設(shè)置在一、二次管網(wǎng)之間的換熱站使用的 換熱機(jī)組，特別是涉及一種對(duì)補(bǔ)水泵、循環(huán)泵以及流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)行自動(dòng)控制的無人值守?fù)Q 熱機(jī)組。
技術(shù)背景長期以來，對(duì)換熱站換熱機(jī)的控制如補(bǔ)水泵、循環(huán)泵以及流量調(diào)節(jié)閥等 都是采取人工手動(dòng)進(jìn)行，在集中供熱期間換熱站必須集中人員三班倒。由于人為因素較多 對(duì)供熱指標(biāo)不能科學(xué)合理控制，導(dǎo)致能源浪費(fèi)，增加供熱成本，影響供熱系統(tǒng)的收益。近年 來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和自動(dòng)化水平的不斷提高，市場(chǎng)對(duì)供熱品質(zhì)、環(huán)保節(jié)能的要求也越 來越高，原始、簡單的供熱方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代市場(chǎng)的需求。因此，研究出一種帶有智能 控制系統(tǒng)的換熱機(jī)組以提高環(huán)保節(jié)能效果、自動(dòng)化水平程度、系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，以及 維護(hù)管理的便利性，降低運(yùn)行維護(hù)成本，增加供熱系統(tǒng)的收益等都將是供熱系統(tǒng)發(fā)展的必 然趨勢(shì)與研究的重要課題。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種全自動(dòng)無人值守?fù)Q熱機(jī)組。主要是解 決現(xiàn)有換熱站原有換熱機(jī)組存在的操作手動(dòng)控制、人力能源浪費(fèi)，管理控制不科學(xué)，供熱成 本高，收益少的問題。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下所述該實(shí)用新型包括直流電源、交流電源、換熱機(jī) 組、還包括控制器、顯示屏、中間繼電器KA1-KA6、轉(zhuǎn)換開關(guān)、三相開關(guān)QF2、 QF5、交流接觸器 KM2、 KM4、循環(huán)泵變頻器、補(bǔ)水泵變頻器、指示燈ZD2、 ZD4-ZD7、溫度傳感器、壓力傳感器和 液位傳感器，它是通過設(shè)置控制器，將室外溫度傳感器、一次供、回水溫度傳感器、二次供回 水溫度傳感器、一次供、回水壓力傳感器、二次供、回水壓力傳感器、液位傳感器并行接入控 制器的十個(gè)信號(hào)輸入端，而將控制器輸出端控制信號(hào)分別與循環(huán)泵變頻器、補(bǔ)水泵變頻器 的模擬控制端、流量調(diào)節(jié)閥控制端、中間繼電器KA1-KA6及顯示屏相串聯(lián)，并在三相電源與 循環(huán)泵以及補(bǔ)水泵之間并聯(lián)由三相開關(guān)QF2、循環(huán)泵變頻器、交流接觸器KM2以及三相開關(guān) QF5、補(bǔ)水泵變頻器、交流接觸器KM4分別串聯(lián)的分支電路實(shí)現(xiàn)的。 本實(shí)用新型的有益效果由于該實(shí)用新型采取了上述結(jié)構(gòu)，尤其是采用西門子 X32型控制器作為處理器加上圖靈開物組態(tài)軟件的有機(jī)配合，使該實(shí)用新型在現(xiàn)有技術(shù)基 礎(chǔ)上大大減化了結(jié)構(gòu)，由全部的手動(dòng)操作變?yōu)樽詣?dòng)控制，不僅提高了自動(dòng)化程度，節(jié)省了大 量工作人員，有效提高了供熱效率，明顯降低了運(yùn)行維護(hù)成本，而且能根據(jù)一、二次供、回水 壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)水泵的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)恒壓補(bǔ)水，超壓自動(dòng)泄水，補(bǔ)水箱缺水時(shí)自動(dòng)停泵；根據(jù) 二次網(wǎng)供、回水壓差或供水壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，保證二次網(wǎng)出口壓力或供、回水壓 差穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)二次網(wǎng)的變流量自動(dòng)調(diào)節(jié)；還可根據(jù)二次網(wǎng)出口溫度以及戶外溫度變化，自動(dòng) 控制一次網(wǎng)流量調(diào)節(jié)閥的開度，保證二次網(wǎng)出口溫度穩(wěn)定；另外，可配備RS485或以太網(wǎng)遠(yuǎn) 程數(shù)據(jù)通訊接口或經(jīng)路由器、互聯(lián)網(wǎng)與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換、采集和控制，隨時(shí)對(duì)任意一 個(gè)換熱站進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制。真正實(shí)現(xiàn)換熱機(jī)組的無人值守。同時(shí)具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊合 理、設(shè)定值少操作簡便、工作性能穩(wěn)定可靠、維護(hù)管理更為便利、有效延長設(shè)備壽命、經(jīng)濟(jì)實(shí) 用節(jié)能高效、適合業(yè)內(nèi)大力推廣等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是全自動(dòng)無人值守?fù)Q熱機(jī)組的電路結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是全自動(dòng)無人值守?fù)Q熱機(jī)組的循環(huán)泵與補(bǔ)水泵控制圖； 圖3全自動(dòng)無人值守?fù)Q熱機(jī)組的網(wǎng)絡(luò)連接示意圖。
具體實(shí)施方式
由圖l-圖3所示的全自動(dòng)無人值守?fù)Q熱機(jī)組是在原有換熱站的換 熱機(jī)組基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，它保留了已有換熱機(jī)組和手動(dòng)控制部分，它以西門子X32型控制器l 作為處理器，將室外溫度傳感器2、一次供水溫度傳感器3、一次回水溫度傳感器4、二次供 水溫度傳感器5、二次回水溫度傳感器6、一次供水壓力傳感器7、一次回水壓力傳感器8、二 次供水壓力傳感器9、二次回水壓力傳感器10、液位傳感器11反饋信號(hào)并行接入控制器1 的十個(gè)信號(hào)輸入端，而將控制器1輸出端控制信號(hào)分別與循環(huán)泵變頻器12、補(bǔ)水泵變頻器 13的模擬控制端、流量調(diào)節(jié)閥14的控制端、中間繼電器KA1-KA6及顯示屏相串聯(lián)。并在三 相電源與循環(huán)泵15以及三相電源與補(bǔ)水泵16之間分別并聯(lián)了由三相開關(guān)QF2、循環(huán)泵變 頻器12、交流接觸器KM2以及三相開關(guān)QF5、補(bǔ)水泵變頻器13、交流接觸器KM4串聯(lián)的分支 電路。與此同時(shí)，還在單相交流電源中設(shè)置轉(zhuǎn)換開關(guān)17、18，(如圖2所示)，并將兩轉(zhuǎn)換開 關(guān)17、 18自動(dòng)檔分別與中間繼電器KA1 、KA2常開接點(diǎn)串聯(lián)，從而形成自動(dòng)與手動(dòng)雙重控制。 在循環(huán)泵15的自動(dòng)控制電路中先由交流接觸器KM2與指示燈ZD2并聯(lián)后，再與中間繼電器 KA1常開接點(diǎn)及轉(zhuǎn)換開關(guān)17自動(dòng)檔串聯(lián)，而在補(bǔ)水泵16的自動(dòng)控制電路中是將交流接觸器 KM4與指示燈ZD4并聯(lián)后再同中間繼電器KA6、交流接觸器KM3的常閉接點(diǎn)以及中間繼電器 KA2常開接點(diǎn)、轉(zhuǎn)換開關(guān)18自動(dòng)檔串聯(lián)。其手動(dòng)部分與現(xiàn)有技術(shù)大體相同。只不過是在對(duì) 補(bǔ)水泵16的控制中將轉(zhuǎn)換開關(guān)18手動(dòng)檔與交流接觸器KM4常閉接點(diǎn)串聯(lián)。在單相交流電 源中還并聯(lián)了4個(gè)分支電路，即為中間繼電器KA5常開接點(diǎn)與電磁閥19、中間繼電器KA3與 安全報(bào)警指示燈ZD5、中間繼電器KA4與維護(hù)報(bào)警指示燈ZD6、中間繼電器KA6與液位報(bào)警 指示燈ZD7。以上所述為每一換熱站的無人值守?fù)Q熱機(jī)組的控制部分，為了便于集中控制， 可通過本實(shí)用新型的控制器1上所設(shè)的RS485通訊接口或以太網(wǎng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊接口 ，或者 經(jīng)路由器、互聯(lián)網(wǎng)與供熱中心控制室上位機(jī)相連接(如圖3)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換、采集和對(duì) 多個(gè)換熱站的換熱機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)，以及根據(jù)設(shè)定的時(shí)間自動(dòng)進(jìn)行記錄，可在上位機(jī)上隨 時(shí)查詢、打印機(jī)組的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，并描繪、打印歷史溫度、壓力變化曲線，便于分析和掌握 機(jī)組的運(yùn)行狀況，對(duì)故障的解決等遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。 本實(shí)用新型在組裝完畢后，應(yīng)將圖靈開物組態(tài)軟件程序經(jīng)筆記本電腦輸入控制器 l，用戶使用時(shí)，接通控制電源(交流220V、兩組交流24V和直流24V)后應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況設(shè) 置基本參數(shù)，如壓力設(shè)定值、一、二次網(wǎng)溫度設(shè)定等等并能通過顯示屏直接顯示數(shù)據(jù)。調(diào)整 后全自動(dòng)無人值守?fù)Q熱機(jī)組開始進(jìn)入工作狀態(tài)。控制器1對(duì)被控對(duì)象如壓力、溫度、液位等 進(jìn)行檢測(cè)，首先把被控量轉(zhuǎn)變成統(tǒng)一的電信號(hào)，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)送入過程 控制器(工控機(jī)或PLC)內(nèi)。計(jì)算機(jī)將此測(cè)量值與設(shè)定值進(jìn)行比較，按一定的控制算法，產(chǎn)生 控制指令，再經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制被控對(duì)象， 達(dá)到預(yù)期的控制目標(biāo)。 其補(bǔ)水泵16采用變頻恒壓補(bǔ)水，當(dāng)二次網(wǎng)回水壓力其測(cè)量值低于系統(tǒng)的補(bǔ)水壓 力設(shè)定值時(shí)，由控制器1輸出控制端將控制信號(hào)送入補(bǔ)水泵變頻器13的模擬控制端，同時(shí) 接通中間繼電器KA2，中間繼電器KA2常開接點(diǎn)吸合，使交流接觸器KM4得電，交流接觸器KM4常開接點(diǎn)吸合接通補(bǔ)水泵16三相工作電源，補(bǔ)水泵16向管網(wǎng)補(bǔ)水。并通過控制系統(tǒng)自 動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)水泵16的轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)的回水壓力與設(shè)定壓力一致。在二次回水壓力低于最低下 限值時(shí)，控制器1接通中間繼電器KA4，同時(shí)控制中間繼電器KA2由接通轉(zhuǎn)為斷開，其常開 接點(diǎn)斷開，交流接觸器KM4失電，補(bǔ)水泵16停轉(zhuǎn)，此時(shí)中間繼電器KA4常開接點(diǎn)吸合，指示 燈ZD6發(fā)出維護(hù)報(bào)警指示。當(dāng)系統(tǒng)熱膨脹超壓時(shí)，控制器1輸出控制信號(hào)接通中間繼電器 KA5、KA3，使其常開接點(diǎn)吸合，自動(dòng)打開電磁閥19泄壓；保持壓力控制穩(wěn)定。達(dá)到恒壓補(bǔ)水 的目的。同時(shí)由指示燈ZD5發(fā)出安全報(bào)警指示。當(dāng)補(bǔ)水箱缺水時(shí)，補(bǔ)水泵變頻器13的模擬 控制端信號(hào)為0，交流接觸器KM4失電，交流接觸器KM4常開接點(diǎn)斷開而自動(dòng)停泵。以防補(bǔ) 水泵16空轉(zhuǎn)，對(duì)補(bǔ)水泵16起保護(hù)作用。此時(shí)在控制器1的控制下與其輸出端連接的中間 繼電器KA6通電，中間繼電器KA6常開接點(diǎn)吸合，指示燈ZD7發(fā)出液位報(bào)警指示。該自動(dòng)恒 壓補(bǔ)水可控制兩臺(tái)補(bǔ)水泵16同時(shí)工作，當(dāng)系統(tǒng)初次注水時(shí)，由于補(bǔ)水量大，可自動(dòng)控制兩 臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，縮短補(bǔ)水時(shí)間。正常運(yùn)行時(shí)還可定時(shí)自動(dòng)切換備用泵，防止備用泵長時(shí)間不 用而銹蝕。 循環(huán)泵15采用變頻壓力控制，循環(huán)泵變頻器12的控制有兩種方式一是根據(jù)二次 網(wǎng)的供水壓力或供、回水壓差；二是根據(jù)二次網(wǎng)的回水溫度或供、回水溫差；來自動(dòng)調(diào)節(jié)循 環(huán)泵15的轉(zhuǎn)速，第一種控制方式適合于比較大的供熱系統(tǒng)，第二種控制方式適合比較小的 供熱系統(tǒng)。啟動(dòng)循環(huán)泵15時(shí)仍由控制器1向循環(huán)泵變頻器12模擬控制端送入控制信號(hào)，交 流接觸器KM2得電其常開接點(diǎn)吸合，接通循環(huán)泵15三相工作電源使其進(jìn)入工作狀態(tài)。當(dāng)然 也可使用軟啟動(dòng)。本實(shí)用新型最多可控制三臺(tái)循環(huán)泵15自動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)一臺(tái)循環(huán)泵15不能 滿足二次網(wǎng)的供水壓力(或流量)要求時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將第一臺(tái)循環(huán)泵15從變頻狀態(tài)切換到 工頻狀態(tài)，然后變頻起動(dòng)第二臺(tái)循環(huán)泵15投入工作，當(dāng)兩臺(tái)泵滿負(fù)荷運(yùn)行還不能滿足系統(tǒng) 要求時(shí)，則依次起動(dòng)第三臺(tái)泵變頻投入工作。當(dāng)外網(wǎng)熱負(fù)荷減小時(shí)，系統(tǒng)將依次停掉先起動(dòng) 的循環(huán)泵15，保證外網(wǎng)壓力穩(wěn)定，當(dāng)二次網(wǎng)供水壓力超過二次網(wǎng)回水壓力設(shè)定值時(shí)，在控制 器1控制下中間繼電器KA1與交流接觸器KM2失電，循環(huán)泵15停止工作。這樣就實(shí)現(xiàn)了二 次網(wǎng)的變流量自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，達(dá)到自動(dòng)、節(jié)能的效果。由于采用變頻控制技術(shù)，大功率的循 環(huán)泵15啟動(dòng)和停止都由變頻器控制，對(duì)供電電網(wǎng)無浪涌沖擊，對(duì)供熱管網(wǎng)也無壓力沖擊， 大大降低了管道、閥門的損壞率，同時(shí)對(duì)換熱站的電力變壓器的容量要求也大大降低，明顯 節(jié)省投資和維護(hù)費(fèi)用。 其一次網(wǎng)熱源流量控制是根據(jù)二次網(wǎng)出口溫度自動(dòng)控制一次網(wǎng)流量調(diào)節(jié)閥14的 閥門開度，主要是由控制器l輸出電壓控制信號(hào)給流量調(diào)節(jié)閥14，并以電壓控制信號(hào)的大 小來控制調(diào)節(jié)閥14的閥門開度，為了保證二次網(wǎng)出口溫度為要求的恒定值，還根據(jù)戶外溫 度的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)二次網(wǎng)的出口溫度。戶外溫度越高，二次網(wǎng)出口溫度越低；戶外溫度越 低，二次網(wǎng)出口溫度越高。并對(duì)供水溫度進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，用來直接控制系統(tǒng)，以此去自動(dòng)調(diào) 整給定值，從而使供熱過程處于最優(yōu)狀態(tài)。 本實(shí)用新型除具有異地遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊功能外，還具有短信故障遠(yuǎn)程報(bào)警功能，通 過微電腦控制系統(tǒng)，可以將換熱站內(nèi)的故障情況通過手機(jī)短信的方式及時(shí)發(fā)送到一部或多 部手機(jī)上，便于維修人員及時(shí)處理故障。系統(tǒng)可以檢測(cè)的故障包括換熱站停電、換熱站跑 水、漏水、補(bǔ)水泵停泵、補(bǔ)水箱缺水、循環(huán)泵停泵、變頻器故障多路報(bào)警信息等等。
權(quán)利要求一種全自動(dòng)無人值守?fù)Q熱機(jī)組，包括直流電源、交流電源、換熱機(jī)組、還包括控制器(1)、顯示屏、中間繼電器(KA1-KA6)、轉(zhuǎn)換開關(guān)(18、19)、三相開關(guān)(QF2、QF5)、交流接觸器(KM2、KM4)、循環(huán)泵變頻器(12)、補(bǔ)水泵變頻器(13)、指示燈(ZD2、ZD4-ZD7)、溫度傳感器(2-6)、壓力傳感器(7-10)和液位傳感器(11)，其特征在于該換熱機(jī)組設(shè)有控制器(1)，將室外溫度傳感器(2)、一次供、回水溫度傳感器(3、4)、二次供、回水溫度傳感器(5、6)一次供、回水壓力傳感器(7、8)、二次供、回水壓力傳感器(9、10)、液位傳感器(11)并行接入控制器(1)的信號(hào)輸入端，而將控制器(1)輸出端控制信號(hào)分別與循環(huán)泵變頻器(12)、補(bǔ)水泵變頻器(13)的模擬控制端、流量調(diào)節(jié)閥(14)控制端、中間繼電器(KA1-KA6)及顯示屏相串聯(lián)，并在三相電源與循環(huán)泵(15)以及補(bǔ)水泵(16)之間并聯(lián)由三相開關(guān)(QF2)、循環(huán)泵變頻器(12)、交流接觸器(KM2)以及三相開關(guān)(QF5)、補(bǔ)水泵變頻器(13)、交流接觸器(KM4)分別串聯(lián)的分支電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動(dòng)無人值守?fù)Q熱機(jī)組，其特征在于中間繼電器(KA1、 KA2)的常開接點(diǎn)是分別設(shè)置連接在單相交流電源上的由交流接觸器(KM2)與指示燈(ZD2) 并聯(lián)后，再與中間繼電器(KA1)常開接點(diǎn)及轉(zhuǎn)換開關(guān)(17)自動(dòng)檔串聯(lián)，和將交流接觸器 (KM4)與指示燈(ZD4)并聯(lián)后再同中間繼電器(KA6)、交流接觸器(KM3)的常閉接點(diǎn)以及中 間繼電器(KA2)常開接點(diǎn)、轉(zhuǎn)換開關(guān)(18)自動(dòng)檔串聯(lián)的兩個(gè)并聯(lián)分支電路上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的全自動(dòng)無人值守?fù)Q熱機(jī)組，其特征在于中間繼電器 (KA3-KA6)常開接點(diǎn)分別設(shè)置在單相交流電源上由中間繼電器(KA5)常開接點(diǎn)與電磁閥 (19)、中間繼電器(KA 3)與安全報(bào)警指示燈(ZD5)、中間繼電器(KA4)與維護(hù)報(bào)警指示燈 (ZD6)、中間繼電器(KA6)與液位報(bào)警指示燈(ZD7)組成的四個(gè)并聯(lián)的分支電路上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了供熱系統(tǒng)的全自動(dòng)無人值守?fù)Q熱機(jī)組，它使用西門子X32控制器，將室外溫度傳感器、一、二次供、回水溫度傳感器、一、二次供、回水壓力傳感器、液位傳感器并行接入控制器輸入端，將控制器輸出端分別與循環(huán)泵變頻器、補(bǔ)水泵變頻器模擬控制端、流量調(diào)節(jié)閥控制端、中間繼電器KA1-KA6及顯示屏串聯(lián)，還在三相電源設(shè)置循環(huán)泵變頻器和補(bǔ)水泵變頻器。除自動(dòng)控制外，可配備遠(yuǎn)程通訊接口或互聯(lián)網(wǎng)與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并對(duì)多個(gè)換熱站進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制。真正實(shí)現(xiàn)換熱機(jī)組的無人值守。具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊合理、設(shè)定值少操作簡便、工作性能穩(wěn)定可靠、維護(hù)管理更為便利、有效延長設(shè)備壽命、降低成本增加收益、經(jīng)濟(jì)實(shí)用節(jié)能高效、適合業(yè)內(nèi)大力推廣優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F24D19/10GK201503063SQ20092009377
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日
發(fā)明者畢玉民, 王玄珣, 王震, 韓強(qiáng), 韓忠宇 申請(qǐng)人:四平艾維能源科技有限公司