高层直连供热循环系统的制作方法
【专利摘要】一种用于供热系统的高层直连供热循环系统，包括：高区供水管，高区散热设备，高区散热设备，高区回水管上安装：过滤器，温度计，压力表，变速增压循环水泵，备用变速增压循环水泵，导压管，止回阀，二级增压循环水泵，流量计，压力传感器，高区供水管与高区回水管之间安装旁通管，旁通管上安装止回阀，高区散热设备最高处安装排气阀，高区回水管上安装水轮发电机，电动调节阀，阻断器，恒流量调节阀，膨胀罐，安全阀，泄水池，温度计，压力表。本实用新型与已有技术相比，无需设置高区回水减压阀，高区回水势能直接由水轮发电机转换为电能，驱动二级增压循环泵，能量利用更加合理、方便，系统循环流量由恒流量调节阀控制，顶层散热设备压力由变速增压循环水泵控制，控制工艺更加合理，防止低区回水超压装置包括阻断器、膨胀水箱、安全阀，安全系数更高，整个系统的实用性更强。
【专利说明】
高层直连供热循环系统
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种用于流体调节和控制的高层直连供热循环系统。
【背景技术】
[0002]在集中供热(冷)等需要流体输送的系统中，需要考虑建筑物高度，根据系统运行压力，设计成不同压力等级的分区循环系统，例如高、中、低三个分区循环系统，如果集中供热(冷)源设计之初没有进行分区设计，该区域新建高层建筑的顶层将由于供水压力不足而无法保障供热(冷)效果，需要单独设置增压循环装置，保障高层建筑顶层的供水压力需求，同时需要消除高区回水的高静压，并且回收高区回水势能，防止低区回水超压。为了实现上述功能，已有的专利技术为“一种高层直连供暖装置”，CN201420123043.4，其工作原理是:将高区回水通过水轮机减压并且转化为动能，通过转动装置直接输送给一级增压循环栗，一级增压循环栗加压后的供水，通过二级变速增压循环水栗再次增压输送到高区循环管路，满足高层建筑顶层的供水压力需求。该技术的缺点是:1.水轮机的转速在实际应用中会发生波动，影响一级增压循环的转速，导致整个循环系统压力、流量不稳定，再次影响水轮机的转速，导致系统持续震荡；2.水轮机与一级增压循环栗之间的机械传动对换热站空间要求较高，需要单独定制，如果供回水管道间距过大或被其他设备隔开，则机械传动很难实施；3.系统缺少动态流量控制装置，二级变速增压循环水栗在稳定高层供水压力的时候会改变系统循环流量，造成动态水力失调，导致供热量的波动，也影响统一热网的其他用户;4.阻断器缺少保护装置，一旦阻断器失灵，直接导致低区回水超压，影响整个循环系统。
【发明内容】
[0003]为了克服现有的高层直连供热循环系统返能装置传动方式不合理、系统流量不可动态调控的问题，本发明的目的是提供一种结构合理、操作方便、可实施性更强的高层直连供热循环系统，采用水轮发电机将高区回水势能直接转换为电能，驱动二级增压循环栗，采用恒流量调节阀控制高区循环系统流量，采用阻断器、膨胀罐、安全阀防止低区回水超压，本发明更适合我国集中供热(冷)系统。
[0004]本实用新型解决其技术问题是这样实现的:
[0005]高层直连供热循环系统包括:高区供水管(I)，高区散热设备(12)，高区供水管(I)上安装:过滤器(2)，温度计(3)，压力表(4)，变速增压循环水栗(5)，备用变速增压循环水栗
[6]，导压管(17)，止回阀(7)，二级增压循环水栗(8)，流量计(9)，压力传感器(10)，高区供水管(I)与高区回水管(22)之间安装旁通管(13)，旁通管(13)上安装止回阀(7)高区散热设备(12)最高处安装排气阀(11)，高区回水管(22)上安装水轮发电机(14)，电动调节阀(15)，阻断器(18)，恒流量调节阀(16)，膨胀罐(19)，安全阀(21)，泄水池(20)，温度计(3)，压力表
(4)。系统运行时，热力入口供水由变速增压循环水栗(5)和二级增压循环水栗(8)增压输送到高区散热设备(12)，防止高区顶层管路及散热设备出现汽化和倒空，高区回水由水轮发电机(14)进行减压，高区循环流量由恒流量调节阀(16)控制，高区回水通过阻断器(18)、安全阀(21)、膨胀罐(19)流向热力入口回水管，防止低区循环系统超压，同时保障高区散热设备正常运行。
[0006]高区回水管(22)无需设置减压阀，由安装在高区回水管(22)上的水轮发电机(14)消除高区回水的高压静压势能，并进行发电，水轮发电机可以是混流式、轴流式、斜流式、贯流式，水轮发电机(14)可以并联多台使用，水轮发电机配有稳压装置，可驱动安装在高区供水管(I)上的二级增压循环水栗(8)，在系统流量、压力变化的情况下可以保持二级增压循环水栗(8)转速稳定，二级增压循环水栗(8)将吸入口高度的循环水增压输送到顶层，保证顶层循环水压力，防止出现汽化和倒空，水轮发电机(14)还可以为站内其他用电设备提供电能。
[0007]变速增压循环水栗(5)额定流量及扬程满足高层直连供热循环系统的流量及高区顶层压力需求，变速增压循环水栗(5)接收压力传感器(10)信号，通过自动调速，能够控制高区顶层的压力值。
[0008]二级增压循环水栗(8)的驱动电源来自市政供电和水轮发电机(14)，并且能够随时切换，二级增压循环水栗(8)可以设置在加压栗站，也可以设置在接近高区散热设备(12)的楼层，如果设置在接近高区散热设备(12)的楼层，二级增压循环水栗(8)额定流量及扬程需满足自身吸入口至高区顶层这部分管路的循环流量及高区顶层压力需求。
[0009]高区回水管(22)上安装恒流量调节阀(16)，应用自力式原理控制系统流量，当系统产生压力波动或变速增压循环水栗调整转速时，保持循环系统流量不变。
[0010]高区回水管(22)上安装阻断器(18)，阻断器(18)配有导压管(17)，导压管(17)与变速增压循环水栗(5)出口和止回阀(7)之间的管路联通，采集变速增压循环水栗(5)出口压力，阻断器(18 )内部设有平衡装置，平衡装置与关断阀瓣相连，平衡装置采集变速增压循环水栗(5)出口压力和阻断器(18)入口压力，在可调弹簧的作用力下，保持平衡，使关断阀瓣保持在开启位置，当变速增压循环水栗(5)由于故障停止运行时，变速增压循环水栗(5)出口的止回阀会屏蔽高区供水的静压，造成变速增压循环水栗(5)出口压力降低，阻断器(18)的导压管(17)采集压力降低，阻断器(18)内部的平衡装置受力不平衡，使关断阀瓣动作到关闭位置，快速切断高区回水，防止高静压的高区回水进入低区回水管路。
[0011]高区回水管(22)上安装膨胀罐(19)，膨胀罐(19)的下游回水管安装安全阀(21)，安全阀(21)与泄水池(20)连接，当阻断器(18)发生故障不能正常运行时，高静压的高区回水将先进入膨胀罐(19)，膨胀罐(19)将高静压的高区回水进行缓冲、减压处理，如果高区回水超过安全阀设定压力值，安全阀(21)将开启，把高区回水排入泄水池(20)，直到高区回水压力低于安全阀(21)设定压力值，防止高静压的高区回水进入低区回水管路。
[0012]高区散热设备(12)可以是散热器、地暖、风机盘管。
[0013]本发明可以应用在集中供热、中央空调、自来水、天然气和石油等领域的流体控制系统中。
[0014]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0015]【附图说明】:
[0016]图1是本实用新型一个实施例的结构示意图；
[0017]图2是阻断器的结构示意图
[0018]图中:1.高区供水管，2.过滤器，3.温度计，4.压力表，5.变速增压循环水栗，6.备用增压循环水栗，7.止回阀，8.二级增压循环水栗，9.流量计，10.压力传感器，11.排气阀，12.高区散热设备，13.旁通管，14.水轮发电机，15.电动调节阀，16.恒流量调节阀，17.导压管，18.阻断器，19.膨胀罐，20.泄水池，21.安全阀，22.高区回水管。
【具体实施方式】
[0019]图1中，市政热力管道进入热力入口后分为两套循环系统，低区循环系统和高区循环系统，高区循环系统的运行流程为:设定恒流量调节阀(16)的开度，达到高区循环系统所需的额定流量值，同时开启变速增压循环水栗(5)和二级增压循环水栗(8)，二级增压循环水栗(8)达到额定转速的时候，自动调速装置会调节变速增压循环水栗(5)的转速，直到安装在高区顶层的压力传感器(10)测量压力达到顶层所需压力值，并且通过自动调节变速增压循环水栗(5)转速来稳定顶层所需压力值。
[0020]高区回水驱动水轮发电机(14)达到稳定转速，水轮发电机通过稳压装置能够输出额定功率的电能，水轮发电机大幅降低高区回水压力，多余的压力被恒流量调节阀(16)消耗掉，使高区回水管(22)压力值与低区回水管压力值相同，系统达到稳定运行状态。
[0021]高区循环系统运行稳定后，将二级增压循环水栗(8)的市电供电切换为水轮发电机(14)供电，减少高层直连供热循环系统总电耗。
[0022]当系统需要变流量运行时，先设定恒流量调节阀(16)的流量达到目标流量值，水轮发电机(14)根据目标流量值大小开启匹配的台数，输出对应的发电功率，二级增压循环水栗(8)根据水轮发电机(14)运行的台数或发电功率自动调整转速，使二级增压循环水栗
(8)输出功率不超过水轮发电机(14)的发电功率，变速增压循环水栗(5)通过压力传感器
(10)和自动调速装置稳定高区顶层压力。
[0023]当变速增压循环水栗(5)出现故障停止运行时，止回阀(7)关闭，变速增压循环水栗(5)出口与止回阀(7)之间的压力大幅降低，约等于热力入口供水压力值，由于导压管
(17)在变速增压循环水栗(5)正常运行情况下采集的是高压，当变速增压循环水栗(5)出现故障停止运行时，导压管(17)采集的是低压，使得阻断器(18)内部的阀瓣产生不平衡力，阀瓣将在弹簧弹力的作用力下关闭，防止高区回水流入低区回水管。当变速增压循环水栗(5)排除故障继续运行或切换为备用变速增压循环水栗(6)运行时，导压管(17)采集高压，克服阻断器(18)内部弹簧弹力，使得阻断器(18)内部阀瓣开启，高区循环系统正常运行。
[0024]当阻断器(18)发生故障时，如果变速增压循环水栗(5)发生故障停止运行，阻断器
(18)将无法阻断高区的高压回水，高压回水将进入膨胀罐(19)减压，如果仍然超压，则安全阀(21)开启，将高区回水管(22)内的超压水排入泄水池(20)，直到高区回水压力低于安全阀设定压力值，防止高压回水流入低区回水管，保障低区循环系统正常运行。
【主权项】
1.一种用于高层直连供热循环系统，其特征在于:高层直连供热循环系统包括:高区供水管(I)，高区散热设备(12)，高区回水管(22)，高区供水管(I)上安装:过滤器(2)，温度计(3)，压力表(4)，变速增压循环水栗(5)，备用变速增压循环水栗(6)，导压管(17)，止回阀(7)，二级增压循环水栗(8)，流量计(9)，压力传感器(10)，高区供水管(I)与高区回水管(22)之间安装旁通管(13)，旁通管(13)上安装止回阀(7)高区散热设备(12)最高处安装排气阀(11)，高区回水管(22)上安装水轮发电机(14)，电动调节阀(15)，阻断器(18)，恒流量调节阀(16)，膨胀罐(19)，安全阀(21)，泄水池(20)，温度计(3)，压力表(4);系统运行时，热力入口供水由变速增压循环水栗(5)和二级增压循环水栗(8)增压输送到高区散热设备(12)，防止高区顶层管路及散热设备出现汽化和倒空，高区回水由水轮发电机(14)进行减压，高区循环流量由恒流量调节阀(16)控制，高区回水通过阻断器(18)、安全阀(21)、膨胀罐(19)流向热力入口回水管，防止低区循环系统超压，同时保障高区散热设备正常运行。2.根据权利要求1所述的高层直连供热循环系统，其特征在于:高区回水管(22)无需设置减压阀，由安装在高区回水管(22)上的水轮发电机(14)消除高区回水的高压静压势能，并进行发电，水轮发电机可以是混流式、轴流式、斜流式、贯流式，水轮发电机(14)可以根据高区循环水变流量运行情况选择并联多台运行，保证每台水轮发电机(14)运行的流量、压差、转速达到额定值，水轮发电机(14)配有稳压装置，可驱动安装在高区供水管(I)上的二级增压循环水栗(8)，二级增压循环水栗(8)将吸入口高度的循环水增压输送到顶层，保证顶层循环水压力，防止出现汽化和倒空，水轮发电机(14)还可以为站内用电设备提供电能。3.根据权利要求1所述的高层直连供热循环系统，其特征在于:变速增压循环水栗(5)额定流量及扬程满足高层直连供热循环系统的流量及高区顶层压力需求，变速增压循环水栗(5)接收压力传感器(10)信号，通过自动调速，能够控制高区顶层的压力值。4.根据权利要求1所述的高层直连供热循环系统，其特征在于:二级增压循环水栗(8)的驱动电源来自市政供电和水轮发电机(14)，并且能够随时切换，二级增压循环水栗(8)配有自动调速装置，根据水轮发电机(14)运行的数量或发电总功率自动设定二级增压循环水栗(8)的转速，二级增压循环水栗(8)可以设置在加压栗站，也可以设置在接近高区散热设备(12)的楼层，如果设置在接近高区散热设备(12)的楼层，二级增压循环水栗(8)额定流量及扬程需满足自身吸入口至高区顶层这部分管路的循环流量及高区顶层压力需求。5.根据权利要求1所述的高层直连供热循环系统，其特征在于:高区回水管(22)上安装恒流量调节阀(16)，应用自力式原理控制系统流量，当系统产生压力波动或变速增压循环水栗调整转速时，保持循环系统流量不变。6.根据权利要求1所述的高层直连供热循环系统，其特征在于:高区回水管(22)上安装阻断器(18)，阻断器(18)配有导压管(17)，导压管(17)与变速增压循环水栗(5)出口和止回阀(7)之间的管路联通，采集变速增压循环水栗(5)出口压力，阻断器(18)内部设有平衡装置，平衡装置与关断阀瓣相连，平衡装置采集变速增压循环水栗(5)出口压力和阻断器(18)入口压力，在可调弹簧的作用力下，保持平衡，使关断阀瓣保持在开启位置，当变速增压循环水栗(5)由于故障停止运行时，变速增压循环水栗(5)出口的止回阀会屏蔽高区供水的静压，使得变速增压循环水栗(5)出口压力大幅降低，阻断器(18)的导压管(17)采集压力降低，阻断器(18)内部的平衡装置受力不平衡，使关断阀瓣动作到关闭位置，快速切断高区回水，防止高静压的高区回水进入低区回水管路。7.根据权利要求1所述的高层直连供热循环系统，其特征在于:高区回水管(22)上安装膨胀罐(19)，膨胀罐(19)的下游回水管安装安全阀(21)，安全阀(21)与泄水池(20)连接，当阻断器(18)发生故障不能正常运行时，高静压的高区回水将先进入膨胀罐(19)，膨胀罐(19)将高静压的高区回水进行缓冲、减压处理，如果高区回水超过安全阀设定压力值，安全阀(21)将开启，把高区回水排入泄水池(20)，直到高区回水压力低于安全阀(21)设定压力值，防止高静压的高区回水进入低区回水管路。8.根据权利要求1所述的高区直连供热循环系统，其特征在于:高区散热设备(12)可以是散热器、地暖、风机盘管。
【文档编号】F24D3/02GK205425111SQ201620209395
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】高群淞
【申请人】北京天箭星机电技术有限公司, 柳箭