一種管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制裝置，包括控制箱體，所述控制箱體底部設(shè)有一器件安裝底板，其特征在于：所述控制箱體正面設(shè)置一人機(jī)界面，用于人與機(jī)器信息傳輸；所述控制箱體內(nèi)設(shè)置一電源總開關(guān)、直流電源模塊、調(diào)節(jié)控制器、通訊模塊、DI/DO模塊、AI模塊、AO模塊、MODBUS-RT模塊；所述直流電源模塊、調(diào)節(jié)控制器、通訊模塊、DI/DO模塊、AI模塊、AO模塊、MODBUS-RT模塊分別于所述電源電鏈接；所述控制箱體四周設(shè)置布線槽盒，用于布線；所述控制箱體設(shè)置安裝導(dǎo)軌，所述安裝導(dǎo)軌上設(shè)有接線端子組；所述控制箱體還設(shè)有一無線連接模塊，用于與外部無線連接。通過本發(fā)明的技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)既能保證各用戶群的所需熱能，又能保障熱能的有效均衡利用。
【專利說明】一種管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱平衡領(lǐng)域，特別是用于集中、分散供熱系統(tǒng)中分支管網(wǎng)的熱能分配與平衡的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國在供熱領(lǐng)域中，部分地域采用小型化分散供熱方式，隨著我國在節(jié)能領(lǐng)域的加大投入與管理，使部分小型化供熱單位改造為集中供熱群已經(jīng)成為供熱行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。
[0003]小型化供熱或集中供熱在運(yùn)行中，進(jìn)入用戶的分支管網(wǎng)常規(guī)作業(yè)為采用人工手動(dòng)調(diào)節(jié)供熱方式者多，眾所周知:人工調(diào)節(jié)特點(diǎn)其一熱工參數(shù)不能量化；其二人工具有惰性，遲緩性；其三人工作業(yè)操作具有隨意性、離散性、不可控性。由此造成供熱管網(wǎng)熱能失衡、用戶冷熱失調(diào)，熱能利用不均衡等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的是一種管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制裝置及其方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制裝置，包括控制箱體，所述控制箱體底部設(shè)有一器件安裝底板，其特征在于:所述控制箱體正面設(shè)置一人機(jī)界面，用于人與機(jī)器信息傳輸；所述控制箱體內(nèi)設(shè)置一電源總開關(guān)、直流電源模塊、調(diào)節(jié)控制器、通訊模塊、DI/D0模塊、Al模塊、AO模塊、M0DBUS-RT模塊；所述直流電源模塊、調(diào)節(jié)控制器、通訊模塊、DI/D0模塊、Al模塊、AO模塊、M0DBUS-RT模塊分別于所述電源電鏈接；所述控制箱體四周設(shè)置布線槽盒，用于布線；所述控制箱體設(shè)置安裝導(dǎo)軌，所述安裝導(dǎo)軌上設(shè)有接線端子組；所述控制箱體還設(shè)有一無線連接模塊，用于與外部無線連接。
[0006]優(yōu)選的，所述無線連接模塊為一 GPRS天線。
[0007]一種管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制方法，包括如下步驟:
步驟I，室外溫度采集單元采集室外溫度；
步驟2，二次供水溫度測(cè)量單元和二次回水溫度測(cè)量單元測(cè)量相應(yīng)的溫度值并與所述室外溫度測(cè)量差值并進(jìn)行比較；
步驟3，積算器自動(dòng)計(jì)算出用戶群的需要熱能值，用以驅(qū)動(dòng)管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制裝置自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)熱量。
[0008]優(yōu)選的，所述一種管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制方法，還包括以下步驟，
步驟4，將所述步驟3中的管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制裝置運(yùn)行參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫用于查閱。
[0009]優(yōu)選的，所述一種管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制方法，還包括以下步驟，
步驟5，將步驟4中的運(yùn)行參數(shù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至供熱計(jì)算機(jī)中心統(tǒng)一管理。
[0010]通過本發(fā)明的技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)既能保證各用戶群的所需熱能，又能保障熱能的有效均衡利用。【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1:管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制流程示意圖；
圖2:管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制裝置標(biāo)號(hào)圖；
圖3:管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制裝置供電原理圖；
圖4:調(diào)節(jié)控制器安裝圖；
圖5:溫度采集原理接線圖；
圖6:調(diào)節(jié)閥接線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]熱能工程專業(yè)中傳熱學(xué)基礎(chǔ)理論:分析供熱系統(tǒng)換熱過程，忽略輻射換熱過程，只討論對(duì)流換熱理論:
依靠流體的運(yùn)動(dòng)，把 熱量由一處傳遞到另一處的現(xiàn)象，稱為對(duì)流。如果對(duì)流過程中有質(zhì)量m(Kg/ m2.s)的流體由溫度tl的地方流到溫度t2處，則對(duì)流作用傳遞的熱量應(yīng)為:
q=m*c (t2-tl)量綱 W/m2............公式-1
式中:q:為單位面積放熱量量綱W/m2
m:為換熱介質(zhì)質(zhì)量量綱kg
c:為比熱量綱W/kg
t2-tl:換熱環(huán)境溫度差量綱。C對(duì)流換熱過程中是一個(gè)受許多因素影響的復(fù)雜過程，供熱熱載體在管道內(nèi)壁又處于傳導(dǎo)換熱過程，所以在熱交換過程中既有對(duì)流換熱又有導(dǎo)熱作用，所以把既有傳導(dǎo)換熱又有對(duì)流換熱同時(shí)存在的過程，成為對(duì)流換熱過程，簡稱放熱。它的基本計(jì)算公式是牛頓1701年提出的即:(推導(dǎo)過程略)
Q= Δ t/Ra 量綱 ff/ m2 *°C.....................公式-2
式中:Ra為對(duì)流放熱熱阻量綱V /W
依據(jù)牛頓對(duì)流換熱理論公式，討論“裝置”開發(fā)的工作原理:建筑物建設(shè)竣工后，其散熱損失基本恒定不變(年光照小時(shí)數(shù))，參照國家有關(guān)建筑物供熱期室內(nèi)溫度標(biāo)準(zhǔn)，以民用住房為例:室內(nèi)18-22°C。設(shè)定室內(nèi)溫度恒定18°C、二次網(wǎng)供熱溫度為95°C，根據(jù)公式-2可計(jì)算所需換熱量為Q放；但是供暖期受地域風(fēng)力、風(fēng)向、日照小時(shí)數(shù)、一天24小時(shí)室外溫度等氣象變化影響，所以為保持室內(nèi)18°C恒溫，供熱熱負(fù)荷會(huì)不斷發(fā)生變化，給供熱系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來較大的波動(dòng)，由此引用一個(gè)熱工儀表實(shí)時(shí)檢測(cè)室外溫度的變化，這個(gè)儀表稱之為:室外溫度傳感器，它將記錄一天的連續(xù)溫度變化趨勢(shì)，將溫度測(cè)量值連接成曲線，稱之為溫度曲線。根據(jù)溫度實(shí)時(shí)測(cè)量曲線制定調(diào)節(jié)控制運(yùn)行方案。
[0013]由于溫度調(diào)節(jié)與其他熱工參數(shù)調(diào)節(jié)控制有一定的區(qū)別，不像如壓力P、液位L等響應(yīng)速度那樣快，溫度上升與下降具有滯后特性，故在溫度調(diào)節(jié)過程中引用模糊PID控制理論應(yīng)用于供熱系統(tǒng)中，為了使供熱系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，熱能分配平衡減少波動(dòng)在調(diào)節(jié)控制策略上采用如下調(diào)節(jié)控制方案:
(1)分時(shí)段改變流量質(zhì)調(diào)節(jié)控制方案
(2)經(jīng)典手動(dòng)調(diào)節(jié)方案(不同于人工調(diào)節(jié))。[0014]以下結(jié)合附圖1-6進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)施例。
[0015]一種管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制裝置，包括控制箱體2，所述控制箱體底部設(shè)有一器件安裝底板13，所述控制箱體正面設(shè)置一人機(jī)界面1，用于人與機(jī)器信息傳輸；所述控制箱體內(nèi)設(shè)置一電源總開關(guān)3、直流電源模塊4、調(diào)節(jié)控制器5、通訊模塊6、DI/DO模塊7、Al模塊8、AO模塊9、M0DBUS-RT模塊14 ;所述直流電源模塊4、調(diào)節(jié)控制器5、通訊模塊6、DI/D0模塊
7、AI模塊8、A0模塊9、M0DBUS-RT模塊14分別于所述電源電鏈接；所述控制箱體四周設(shè)置布線槽盒10，用于布線；所述控制箱體設(shè)置安裝導(dǎo)軌11，所述安裝導(dǎo)軌上設(shè)有接線端子組12 ;所述控制箱體還設(shè)有一無線連接模塊15，用于與外部無線連接。
[0016]優(yōu)選的，所述無線連接模塊為一 GPRS天線。
[0017]一種管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制方法，包括如下步驟:
步驟I，室外溫度采集單元采集室外溫度；
步驟2，二次供水溫度測(cè)量單元和二次回水溫度測(cè)量單元測(cè)量相應(yīng)的溫度值并與所述室外溫度測(cè)量差值并進(jìn)行比較；
步驟3，積算器自動(dòng)計(jì)算出用戶群的需要熱能值，用以驅(qū)動(dòng)管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制裝置自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)熱量。
[0018]優(yōu)選的，所述一種管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制方法，還包括以下步驟，
步驟4，將所述步驟3中的管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制裝置運(yùn)行參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫用于查閱。
[0019]優(yōu)選的，所述一種管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制方法，還包括以下步驟，
步驟5，將步驟4中的運(yùn)行參數(shù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至供熱計(jì)算機(jī)中心統(tǒng)一管理。
[0020]通過本發(fā)明的技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)既能保證各用戶群的所需熱能，又能保障熱能的有效均衡利用。
[0021]分時(shí)段改變流量質(zhì)調(diào)節(jié)方案實(shí)施:
首先進(jìn)入人機(jī)界面HMI主畫面，在主畫面點(diǎn)擊分時(shí)段操作按鈕后，進(jìn)入分時(shí)段子畫面操作界面。
[0022]在本畫面中由室外溫度測(cè)量單元、二次供回水溫度測(cè)量單元、電動(dòng)閥調(diào)節(jié)單元組成，同時(shí)溫度采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可由溫度實(shí)時(shí)曲線圖查看；調(diào)節(jié)閥設(shè)定菜單包含:工作模式選擇，當(dāng)選擇手動(dòng)模式時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)調(diào)節(jié)閥不起調(diào)節(jié)作用，其開度大小只能通過開度給定模式進(jìn)行操作，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)閥實(shí)際開度大小通過開度反饋顯示。當(dāng)工作模式選擇自動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)閥的開度大小將根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)溫度采集值自動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度，此時(shí)開度給定不起作用。
[0023]時(shí)間設(shè)定菜單:時(shí)段A?時(shí)段D共分四個(gè)時(shí)間區(qū)段，在選擇自動(dòng)工作模式前，首先應(yīng)將四個(gè)時(shí)間區(qū)域值設(shè)定好后再將工作模式選擇在自動(dòng)位置，選擇后現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)閥將根據(jù)時(shí)間段設(shè)定值自動(dòng)調(diào)節(jié)其開度并進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。在運(yùn)行過程中如閱覽運(yùn)行時(shí)刻前的歷史過程數(shù)據(jù)可點(diǎn)擊數(shù)據(jù)查詢或歷史曲線按鈕進(jìn)行查閱。
[0024]如需紙質(zhì)數(shù)據(jù)可點(diǎn)擊報(bào)表打印按鈕，即可輸出紙質(zhì)報(bào)表運(yùn)行數(shù)據(jù)文件。
[0025]手動(dòng)調(diào)節(jié)方案:
手動(dòng)調(diào)節(jié)只作為本“裝置”在安裝施工完成后，對(duì)裝置與現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行初步調(diào)試之用一旦調(diào)試完成，基本失去其作用。另一個(gè)作用當(dāng)運(yùn)行過程中如現(xiàn)場(chǎng)溫度傳感器失效時(shí)或損壞，為防止管道結(jié)冰凍裂切換到手動(dòng)工作模式，也是配合自動(dòng)功能的一個(gè)輔助手段。
[0026]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運(yùn)用附屬在其他相關(guān)產(chǎn)品的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制裝置，包括控制箱體，所述控制箱體底部設(shè)有一器件安裝底板，其特征在于:所述控制箱體正面設(shè)置一人機(jī)界面，用于人與機(jī)器信息傳輸；所述控制箱體內(nèi)設(shè)置一電源總開關(guān)、直流電源模塊、調(diào)節(jié)控制器、通訊模塊、DI/DO模塊、Al模塊、AO模塊、M0DBUS-RT模塊；所述直流電源模塊、調(diào)節(jié)控制器、通訊模塊、DI/D0模塊、Al模塊、AO模塊、M0DBUS-RT模塊分別于所述電源電鏈接；所述控制箱體四周設(shè)置布線槽盒，用于布線；所述控制箱體設(shè)置安裝導(dǎo)軌，所述安裝導(dǎo)軌上設(shè)有接線端子組；所述控制箱體還設(shè)有一無線連接模塊，用于與外部無線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制裝置，其特征在于:所述無線連接模塊為一 GPRS天線。
3.—種管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制方法，包括如下步驟: 步驟I，室外溫度采集單元采集室外溫度； 步驟2，二次供水溫度測(cè)量單元和二次回水溫度測(cè)量單元測(cè)量相應(yīng)的溫度值并與所述室外溫度測(cè)量差值并進(jìn)行比較； 步驟3，積算器自動(dòng)計(jì)算出用戶群的需要熱能值，用以驅(qū)動(dòng)管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制裝置自動(dòng)調(diào)節(jié)補(bǔ)熱量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制方法，其特征在于:還包括以下步驟， 步驟4，將所述步驟3中的管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制裝置運(yùn)行參數(shù)存入數(shù)據(jù)庫用于查閱。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制方法，所述一種管網(wǎng)熱平衡調(diào)節(jié)控制方法，還包括以下步驟， 步驟5，將步驟4中的運(yùn)行參數(shù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至供熱計(jì)算機(jī)中心統(tǒng)一管理。
【文檔編號(hào)】F24D19/10GK103925642SQ201410180330
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年5月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月3日
【發(fā)明者】高建軍 申請(qǐng)人:天津君恒電氣自動(dòng)化科技有限公司