一种电锅炉自动控制装置的制作方法

本发明涉及锅炉控制技术领域，特别是涉及一种电锅炉自动控制装置，尤其是一种电锅炉水蓄热系统的自动控制装置。

背景技术：

集中供暖锅炉房过去常采用燃煤锅炉、燃气锅炉，其排放的烟气中的so2、nox和co2是大气污染的主要来源之一，因此需要一种高效环保的方式替代传统能源。电热水锅炉以电力为能源并将其转化成为热能，经过锅炉转换，向外输出高温水。电锅炉运行过程中没有烟气排放，是一种清洁能源。

电热水锅炉具有效率高、安全可靠、功能调节方便、噪音低、维护方便、场地整洁等优点。电锅炉配以蓄热水箱及附属设备即构成电锅炉水蓄热系统，适用于区域蓄能供热、电网移峰填谷、电力供给侧平衡等应用场合。电锅炉水蓄热系统在夜间利用低谷电进行蓄热，白天峰电时段放热，充分利用峰谷电价差，不同时段运行不同工况，可节省系统运行成本，经济效益显著。

然而，目前的电锅炉控制装置结构复杂，控制方式单一，严重制约了电锅炉供热效率的进一步提高。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的上述问题，本发明提供一种构成简单、控制方式灵活的电锅炉自动控制装置。

本发明的目的在于提供一种电锅炉自动控制装置，包括电锅炉水蓄热系统以及自动化控制装置，所述电锅炉水蓄热系统包括电锅炉(1)，所述电锅炉(1)与电锅炉出水管(100)和电锅炉进水管(110)分别连接，所述电锅炉出水管(100)以及电锅炉进水管(110)又与电锅炉板换(2)连接，所述电锅炉出水管(100)以及所述电锅炉进水管(110)之间通过一循环管路连接，所述循环管路上设置有电锅炉循环泵(3)，所述电锅炉循环泵(3)为工频水泵，所述电锅炉板换(2)与一次热水供水管(120)以及一次热水回水管(130)分别连接，所述一次热水供水管(120)以及一次热水回水管(130)又与一蓄热水箱(5)连接，所述一次热水供水管(120)以及一次热水回水管(130)还与供热板换(7)连接，所述一次热水供水管(120)与所述一次热水回水管(130)之间通过一循环管路连接，所述循环管路上设置有蓄热水泵(6)，所述蓄热水泵(6)为变频水泵，所述蓄热水箱(5)与蓄热(放热)工况供水管(180)以及蓄热(放热)工况回水管(190)分别连接，所述蓄热(放热)工况供水管(180)与所述蓄热(放热)工况回水管(190)之间通过一循环管路连接，所述循环管路上设置有放热水泵(9)，所述放热水泵(9)为变频水泵，所述供热板换(7)与二次热水供水管(140)以及二次热水回水管(150)分别连接，所述二次热水供水管(140)与二次热水回水管(150)通过一循环管路连接，所述循环管路上设置有供热水泵(8)和供热二级泵(10)，所述供热水泵(8)为工频水泵，所述供热二级泵(10)为变频水泵，所述二次热水供水管(140)和所述二次热水回水管(150)之间设置二次热水供回水连通管(160)以及二次热水供回水旁通管(170)；所述自动控制装置包括：保护盾(140)，设置在所述电锅炉(1)内；第一温度采集器(130)，设置在所述电锅炉出水管(100)上；以及plc控制器(29)，与所述保护盾(140)和所述第一温度采集器(130)分别连接。

优选的，还包括：

三通阀(16)，设置在所述电锅炉出水管(100)上；

第二温度采集器(15)，设置在所述电锅炉进水管(110)上；

其中所述三通阀(16)、所述第二温度采集器(15)与所述plc控制器(29)分别连接。

优选的，还包括：

第一变频器(30)，与所述蓄热水泵(6)连接；

第三温度采集器(20)，设置在所述二次热水供水管(140)上；

其中所述第一变频器(30)、所述第三温度采集器(20)与所述plc控制器(29)分别连接。

优选的，还包括：

第二变频器(31)，与所述放热水泵(9)连接；

其中所述第二变频器(31)、所述第三温度采集器(20)与所述plc控制器(29)分别连接。

优选的，还包括：

第二调节阀(27)，设置在所述蓄热(放热)工况供水管(180)上；

第三调节阀(28)，设置在所述蓄热(放热)工况回水管(190)上；

第三压力采集器(25)，设置在所述一次热水供水管(120)上；

第四压力采集器(26)，设置在所述蓄热(放热)工况供水管(180)上；

其中所述第二调节阀(27)、第三调节阀(28)、第三压力采集器(25)以及第四压力采集器(26)与所述plc控制器(29)分别连接。

优选的，所述供热水泵(8)设置在所述二次热水回水管(150)上。

优选的，还包括：

第四温度采集器(21)，设置在所述二次热水供水管(140)上；

第五温度采集器(22)以及第六温度采集器(23)，设置在所述二次热水回水管(150)上；

第七温度采集器(24)，设置在所述二次热水供回水连通管(160)上；

其中所述供热水泵(8)、第三温度采集器(20)、第四温度采集器(21)、第五温度采集器(22)、第六温度采集器(23)以及第七温度采集器(24)与所述plc控制器(29)分别连接。

优选的，还包括：

第三变频器(32)，与所述供热二级泵(10)连接；

第一压力采集器(17)，设置在所述二次热水供水管(140)上；

第二压力采集器(18)，设置在所述二次热水回水管(150)上；

其中所述第三变频器(32)、第一压力采集器(17)与第二压力采集器(18)与所述plc控制器(29)分别连接。

优选的，还包括：

第一调节阀(19)，设置在所述二次热水供回水旁通管(170)上，所述第一调节阀(19)与plc控制器(29)连接。

优选的，还包括：

膨胀水箱(4)，水处理系统(11)以及纯水补水泵(12)，所述纯水补水泵(12)为工频水泵，所述膨胀水箱(4)通过所述纯水补水泵(12)与所述电锅炉出水管(100)连接，所述水处理系统(11)一端与所述蓄热水箱(5)连接，另一端与所述二次热水供水管(140)连接。

本发明的工作原理：

通过第一温度采集器13，采集电锅炉出水管100的温度，当温度高于或低于设定值时，plc控制器29控制电锅炉1的保护盾14上升或下降，来调节锅炉功率，实现电锅炉出水管100温度稳定在设定值；

通过第二温度采集器15，采集电锅炉进水管110的温度，当温度高于或低于设定值时，plc控制器29控制三通阀16的阀位，来调节电锅炉进水管110温度；

通过第三温度采集器20，采集二次热水供水管140的温度，当温度高于或低于设定值时，plc控制器29控制第一变频器30的频率，来调节二次热水供水管140的温度；

通过第三温度采集器20，采集二次热水供水管140的温度，当温度高于或低于设定值时，plc控制器29控制第二变频器31的频率，来调节二次热水供水管140的温度；

通过第三压力采集器25和第四压力采集器26，采集一次热水供水管120的压力、蓄热(放热)工况供水管180的压力，当压力差高于或低于设定值时，plc控制器29控制第二调节阀27和第三调节阀28的开度，来调节电锅炉水蓄热系统的阻力；

通过第三温度采集器20、第四温度采集器21、第五温度采集器22、第六温度采集器23以及第七温度采集器24，采集二次热水供水管140的温度、二次热水回水管150的温度、二次热水供回水连通管160的温度，plc控制器29对二次热水供水管140、二次热水回水管150及二次热水供回水旁通管170的温度参数进行比对计算，控制供热水泵8的运行台数；

通过第一压力采集器17和第二压力采集器18，采集二次热水供水管140的压力和二次热水回水管150的压力，当压力差高于或低于设定值时，plc控制器29控制第三变频器32的频率，来调节二次热水供水管140和二次热水回水管150压力差；

通过第一压力采集器17和第二压力采集器18，采集二次热水供水管140的压力和二次热水回水管150的压力，当压力差高于或低于设定值时，plc控制器29控制第一调节阀19的开度，来调节二次热水供水管140和二次热水回水管150的压力差。

本发明的有益效果：

构成简单且控制方式灵活多样。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图的简要说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：

图1为根据本发明实施例的电锅炉水蓄热系统结构图；

图2为根据本发明实施例的电锅炉水蓄热系统的自动控制装置的结构框图；

图3为根据本发明实施例的电锅炉单供工况结构图；

图4为根据本发明实施例的边蓄边供工况结构图；

图5为根据本发明实施例的蓄热水箱单供工况结构图；

图6为根据本发明实施例的联合供热工况结构图；

图7为根据本发明实施例的自动控制装置进行电锅炉出水管温度t1调节的控制原理图；

图8为根据本发明实施例的自动控制装置进行电锅炉进水管温度t2调节的控制原理图；

图9为根据本发明实施例的自动控制装置进行二次热水供水管温度t3调节的控制原理图；

图10为根据本发明实施例的自动控制装置进行二次热水供水温度t3调节的控制原理图；

图11为根据本发明实施例的自动控制装置进行电锅炉水蓄热系统阻力调节的控制原理图；

图12为根据本发明实施例的自动控制装置进行供热水泵运行台数控制的控制原理图；

图13为根据本发明实施例的自动控制装置进行二次热水供回水压差(p1-p2)调节的控制原理图；

图14为根据本发明实施例的自动控制装置进行二次热水供回水压差(p1-p2)调节的控制原理图

其中，附图标记为：1-电锅炉；2-电锅炉板换；3-锅炉循环泵(工频)；4-膨胀水箱；

5-蓄热水箱；6-蓄热水泵(变频)；7-供热板换；8-供热水泵(工频)；9-放热水泵(变频)；

10-供热二级泵(变频)；11-水处理系统；12-纯水补水泵(工频)；13-第一温度采集器；

14-保护盾；15-第二温度采集器；16-三通阀；17-第一压力采集器；18-第二压力采集器；

19-第一调节阀；20-第三温度采集器；21-第四温度采集器；22-第五温度采集器；

23-第六温度采集器；24-第七温度采集器；25-第三压力采集器；26-第四压力采集器；

27-第二调节阀；28-第三调节阀；29-plc控制器；30-第一变频器；31-第二变频器；

32-第三变频器；100-电锅炉出水管；110-电锅炉进水管；120-一次热水供水管；

130-一次热水回水管；140-二次热水供水管；150-二次热水回水管；

160-二次热水供回水连通管；170-二次热水供回水旁通管；180-蓄热(放热)工况供水管；

190-蓄热(放热)工况回水管

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，但并不用来限制本发明的保护范围。

参阅图1及图2，本实施例的电锅炉自动控制装置与一电锅炉水蓄热系统连接。电锅炉水蓄热系统包括电锅炉1，电锅炉1与电锅炉出水管100和电锅炉进水管110分别连接。电锅炉出水管100与电锅炉进水管110又与电锅炉板换2连接。电锅炉出水管100和电锅炉进水管110之间通过循环管路连接，循环管路上设置有电锅炉循环泵3。电锅炉板换2与一次热水供水管120以及一次热水回水管130分别连接。一次热水供水管120与一次热水回水管130进而与蓄热水箱5连接。一次热水供水管120以及一次热水回水管130还与供热板换7连接。一次热水供水管120与一次热水回水管130之间通过循环管路连接，循环管路上设置有蓄热水泵6。蓄热水箱5与蓄热(放热)工况供水管180和蓄热(放热)工况回水管190分别连接。蓄热(放热)工况供水管180以及蓄热(放热)工况回水管190之间通过循环管路连接，循环管路上设置有放热水泵9。供热板换7与二次热水供水管140、二次热水回水管150分别连接。二次热水供水管140和二次热水回水管150通过循环管路连接，循环管路上设置有供热水泵8和供热二级泵10，二次热水供水管140和二次热水回水管150之间设置二次热水供回水连通管160以及二次热水供回水旁通管170。自动控制装置包括第一变频器30，与蓄热水泵连6接；第二变频器31，与放热水泵9连接；第三变频器32，与供热二级泵10连接；设置于电锅炉1内的保护盾14；设置于电锅炉出水管100的第一温度采集器13、三通阀16；设置于电锅炉进水管110的第二温度采集器15；设置于一次热水供水管120的第三压力采集器25；设置于蓄热(放热)工况供水管180的第四压力采集器26、第二调节阀27；设置于蓄热(放热)工况回水管190的第三调节阀28；设置于二次热水供回水旁通管170的第一调节阀19；设置于二次热水供水管140的第一压力采集器17、第三温度采集器20、第四温度采集器21；设置于二次热水回水管150的第二压力采集器18、第五温度采集器22、第六温度采集器23；设置于二次热水供回水连通管160的第七温度采集器24。

基于上述结构设置，本发明可进行如下调节：

1、电锅炉出水管温度t1调节

结合参阅图7，具体控制策略为：

通过第一温度采集器13，采集电锅炉出水管100的温度，当温度高于或低于设定值时，plc控制器29控制电锅炉1的保护盾14上升或下降，来调节锅炉功率，实现电锅炉出水管100温度稳定在设定值。

2、电锅炉进水管温度t2调节

结合参阅图8，具体控制策略为：

通过第二温度采集器15，采集电锅炉进水管110的温度，当温度低于设定值时，plc控制器29控制三通阀16的阀位，来调节电锅炉进水管110温度。

3、二次热水供水管温度t3调节

结合参阅图9，具体控制策略为：

通过第三温度采集器20，采集二次热水供水管140的温度，当温度高于或低于设定值时，plc控制器29控制第一变频器30的频率，来调节二次热水供水管140的温度。

4、二次热水供水管温度t3调节

结合参阅图10，具体控制策略为：

通过第三温度采集器20，采集二次热水供水管140的温度，当温度高于或低于设定值时，plc控制器29控制第二变频器31的频率，来调节二次热水供水管140的温度。

5、电锅炉水蓄热系统阻力调节

结合参阅图11，具体控制策略为：

通过第三压力采集器25和第四压力采集器26，采集一次热水供水管120的压力、蓄热(放热)工况供水管180的压力，当压力差高于或低于设定值时，plc控制器29控制第二调节阀27和第三调节阀28的开度，来调节电锅炉水蓄热系统的阻力。

6、供热水泵运行台数控制

结合参阅图12，具体控制策略为：

通过第三温度采集器20、第四温度采集器21、第五温度采集器22、第六温度采集器23以及第七温度采集器24，采集二次热水供水管140的温度、二次热水回水管150的温度、二次热水供回水连通管160的温度，plc控制器29对二次热水供水管140、二次热水回水管150及二次热水供回水连通管160的温度参数进行比对计算，判定二次热水供回水连通管160的水流向后结合各管道温度值进行分析。当回水从二次热水回水管150通过二次热水供回水连通管160流向二次热水供水管140时，开启一台供热水泵8。当供水从二次热水供水管140通过二次热水供回水连通管160流向二次热水回水管150，且2个二次热水回水管150温度差大于设定值时，关闭一台供热水泵8。以此用来自动控制供热水泵8的运行台数。

7、二次热水供回水管压差(p1-p2)调节

结合参阅图13，具体控制策略为：

通过第一压力采集器17和第二压力采集器18，采集二次热水供水管140的压力和二次热水回水管150的压力，当压力差高于或低于设定值时，plc控制器29控制第三变频器32的频率，来调节二次热水供水管140和二次热水回水管150压力差。

8、二次热水供回水管压差(p1-p2)调节

结合参阅图14，具体控制策略为：

通过第一压力采集器17和第二压力采集器18，采集二次热水供水管140的压力和二次热水回水管150的压力，当压力差高于或低于设定值时，plc控制器29控制第一调节阀19的开度，来调节二次热水供水管140和二次热水回水管150的压力差。

参阅图3-图6，在4种不同工况下，组合应用不同的自动控制装置，可以自动调节电锅炉出水管温度、电锅炉进水管温度、二次热水供水管温度、电锅炉水蓄热系统阻力、二次热水供回水管压差，自动控制供热水泵的运行台数，保证锅炉、水泵出力和用户侧用能需求相匹配，使电锅炉水蓄热系统自动、经济、稳定运行。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时本领域的一般技术人员，根据本发明的实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。