专利名称：最小输送能耗的热源供热调节方法
技术领域：
本发明涉及一种热源供热调节方法。
技术背景现有热源供热其输送能耗较大，造成了能源的浪费，此浪费占采暖包烧费用的比例较大；再一个就是在热源供热过程中，难以知道用户调节阀门的 工作状况，变流量调节时容易造成最不利用户的流量失调。 发明内容本发明的目的是为解决现有热源供热其输送能耗较大，造成了能源的浪 费，此浪费占采暖包烧费用的比例较大；再一个就是在热源供热过程中，难 以知道用户调节阀门的工作状况，变流量调节时容易造成最不利用户流量失 调的问题，提供一种最小输送能耗的热源供热调节方法。本发明的技术方案 通过以下步骤实现 一、初运行时管网阻力系数辨识1、在供热初期，根据系统设计参数，确定热网的最大流量、最小流量，并按设计流量与扬程运行热网变频循环泵；2、各用户按设计工况下的所需流量调节阀门的开度；3、 调整变频循环泵转速使其工作在高效负荷区内；4、检测热网流量是否稳定， 否，则重复第2、 3步骤，是，则进行下一步；5、测量供、回水压差M、 循环流量《；再根据公式A/^SQ^计算管网的阻力系数S,.; 6、各用户的 调节阀门野度保持不变；7、然后按照10%的比例降低循环泵转速的设定值； 8、循环泵按照设定值调节转速；9、检测热网流量是否稳定，否，则重复第 8步骤，是，则进行下一步；10、检测热网流量是否到最小流量，否，则重 复第5、 6、 7、 8、 9步骤，是，则进行下一步；11、根据每次测量和计算的 数据，整理得到A^,S,，G,.的关系并且记录，以备调节时使用。二、运行时的最 佳阻力系数控制12、在热网正式开始运行或流量超限时，预报热网的供热 负荷，即预报供水温度、供水流量；13、热源按照预报的供水温度运行，按 预报流量确定变频循环泵的初始转速；14、各用户按照运行工况下的所需流 量自动调节阀门，调节量是进入到各用户的热水流量；15、检测热网流量是
否超限，是，则重复第12、 13、 14步骤，否，则进行下一步；16、根据测量 的流量A，根据记录的A^A,Gj计算得到A^A; 17、将得到的A^定为热网循 环泵的供、回水压差设定值；18、循环泵按此压差调节转速，热网流量稳定 后再计算阻力系数S; 19、检测阻力系数S是否为&或接近&,是，则转到 第21步骤，否，则进行下一步。20、重新修正A^，重新设定循环泵转速， 再转至第18步骤；21、测量系统始终循环检测热网循环流量G^ 22、检测热 网流量A是否发生较大变化，是，则转至第15步骤，再重复进行，否，则转 至第21步骤。本发明的特点是热源为用户提供的供热量公式为^=(7^(7^-7^) (1)， 其中g——热源供热量，『；G——热源供热热水流量，W、； c——热水定压比热容，J/fef力re——热源供水温度，r; rff——热源回水温度，r。当水泵输送流体的物理参数不变，密度相似系数也不变时，水泵消耗的 功率与转速的三次方成正比，即与流量的三次方成正比如下式(2)，式中/^，G分别代表循环水泵的功率、转速和流量。由(1)和(2)式明显看出输送同样的热量，加大供、回水温差，减小供水流量的供热输送方案是最节能的。但是采用大温差、小流量供热时特别 容易引起水力失调。尤其是在流量调节过程中不掌握用户处的情况，不知道 是否会产生水力失调的现象，因此变流量工况较难调节为最节能工况。本发明的主要优点是 定流量运行时在常规设计中循环水泵容量的选择是按照其最大负荷再加上一定的余量 后确定，而且在设备选型时又难以选到与设计参数完全一致的水泵，因此水 泵的实际安装容量往往偏大， 一般循环泵的额定负荷只占设备容量的60% 80%。循环水泵按照定流量工况运行时，实际运行流量即为水泵额定流量的60 % 80%。变流量运行时系统采用大温差小流量运行时，流量会在最小流量和最大流量之间进行M3
调节，最小流量一般定为40%(按较保守的值进行计算)。则年运行的流量变 化范围在循环泵额定负荷的40% 80%之间，年运行负荷的平均值为循环水 泵额定负荷的60%。 节能计算节电率按照GB12497《三相异步电动机经济运行》强制性国家标准实施 监督指南中的计算公式进行计算.<formula>formula see original document page 5</formula>式中《节电率，Ai^节电功率，^额定负荷下水泵电机的输入功率，《 水泵电机标牌的额定功率，^水泵年运行平均流量，Ov水泵年运行额定流量。 可得节能率为<formula>formula see original document page 5</formula>显然其节能效果非常显著，节电率可达66.67%。在供热系统中热网循环水泵电耗的费用是非常可观的，以某热力公司的 实例进行计算。东北某城市集中供热小区总供热面积为1278 (万m2)，系统 为定流量运行，实际记录的总运行流量为15267 (m3/h)。运行4台水泵，水 泵的扬程为65 (m)、流量为3846 (mVh)、电机额定功率为800 (kW)。电 动机选择10kV电压供电，电价按照高压用户电价0.76元/kWh，供热时间按 照180天进行计算，定流量运行需要的年电费为0.76 x 4 x 800 x 180 x 24 = 1050.6240(万元) 因为计算的流量与实际需要的流量很接近，故输入电机功率按照电机名牌功 率计算。如果采用变流量运行后节电率按照66.67%计算，则节约的电费为 0.76 x 4 x ■ x 180 x 24 x 0.6667 = 700.4510(万元)显然其节约效果是非常显著的。本发明的技术先进性本发明是过程辨识技术与热网调节技术的结合，
可以充分发挥计算机智能控制的优势，有效地利用监测系统的大量测量数据， 实现热力系统的节能控制。
图l是初运行时的管网阻力系数辨识方法的流程图，图2是运行时的最 佳阻力系数控制方法的流程图，图3是循环水泵与热网管道阻力特性关系曲 线图，图4是具体实施方式
二中用户使用电动调节阀时的调节示意图。图4 中的附图标记l-4是回水流量传感器，2-4是循环泵出口压力传感器，2-5是 热网供水压力传感器，2-6是热网回水压力传感器，5-l是热网供水温度传感 器，5-2是热网回水温度传感器，5-3是室外温度传感器；6-1、 6-2和6-3分 别是可调速循环泵，7-1是系统控制器(负责辨识系统阻力系数、预报供热负 荷、调节循环泵转速)，8-1、 8-2和8-3分别是供热锅炉，8-4、 8-6分别是锅 炉进、出水管，8-5、 8-7分别是热网供、回水管，9-l是热用户。
具体实施方式
具体实施方式
一(参见图l 图3)本实施方式的技术方案通过以下步 骤实现 一、初运行时管网阻力系数辨识1、在供热初期，根据系统设计参数，确定热网的最大流量、最小流量，并按设计流量与扬程运行热网变频循环泵。2、各用户(热力站等)也根据设计参数，确定各自的流量，并且按照 此流量调节阀门的开度。3、热网循环泵要按照热网所需流量将循环泵的转速 调至水泵的高效负荷区(如图3中的3-l及以下的区间)内。4、检测热网流 量是否稳定，否，则重复第2、 3步骤，是，则进行下一步。5、热网流量稳 定后，测量供、回水压差M (如图3中的2-2点)、循环流量G,(如图3中的 1-2点)，再根据公式A^=SD^ 计算管网的阻力系数S (如图3中的3-3点)。6、各用户的阀门开度保持不变。7、然后再将循环泵流量设定值降 低10%。 8、循环泵按照设定值调节转速。9、检测热网流量是否稳定，否， 则重复第S步骤，是，则进行下一步。10、检测热网流量是否到最小流量， 否，则重复第5、 6、 7、 8、 9步骤，是，则进行下一步；以此类推直至降低 的流量小于热网的最小流量(如图3中的1-3点，最小流量根据管网所需最 小压差、热源所需最小流量及循环水泵的高效区确定，综合考虑一般定为额 定流量的40%)后为止。11、此时根据每次测量和计算的数据。整理得到 A^,S,，G,的关系并且在计算机中记录，以备调节时使用。上述过程如图1所示。 二、运行时的最佳阻力系数控制12、在热网正式开始运行或流量超限时， 预报热网的供热负荷，即预报供水温度、供水流量。13、热源应该按照预报 的供水温度(如热源条件允许最好是按照最高供水温度)运行，热网循环泵 按照预报的流量进行运行。14、此时各用户(热力站)按照自己所需要的流 量进行自动调节，调节量是进入到各用户(热力站)的热水流量。15、检测 热网流量是否超限(超限的定义为低于最小流量即图3中的3-4点，或大 于最大流量即图3中的3-2点。)，是，则重复第12、 13和14步骤，否，则 进行下一步。16、各用户调节稳定后可以测量到热网的循环流量(此流量可 能与预报的流量不一致)，根据测量的流量G,，根据记录的A^,S,，G,计算得到 A^,&。 17、将得到的A^.定为热网循环泵的供、回水压差设定值。18、循环 泵按此压差设定值调节转速，热网流量稳定后再计算阻力系数5*。 19、检测 阻力系数S是否为Sy或接近S,(初步认定S与S;之差小于5%即认为接近&)， 是，则转到第21步骤，否，则进行下一步(此调节过程不易太快，要等待各 用户调节过程结束)。20、重新修正A^，重新设定循环泵转速，再转至第18 步骤。经过此方法调节可以保证管道的阻力特性始终在图3中的曲线3附近， 既保证系统的阻力系数最佳，热网的输送能耗最少。21、测量系统始终检测 热网循环流量G,; 22、检测热网流量g.是否发生较大变化(此变化值可根据 实际情况确定，初值定为A的5%),是，则转至第15步骤，再重复进行， 否，则转至第21步骤。上述过程如图2所示。
具体实施方式
二(参见图4)本实施方式是锅炉房供热按供水温度调节， 用户使用电动双通阀调节热网侧流量，从而调节用户负荷时的实施方案。在 系统进行调节前，先进行系统阻力系数辨识。(具体实施方式
一的第一阶段)。 在运行过程中的最佳阻力系数的辨识和控制过程(具体实施方式
一的第二阶 段)。在运行过程中热源与热用户的调节过程如下所述热用户9-1根据测温器9-3的测量温度，通过控制器9-4调节自动调节阀 门9-2的开度，实现用户根据需热量的独立调节。其他用户的调节过程与其 类似。第一供热锅炉8-l、第二供热锅炉8-2和第三供热锅炉8-3根据第一测 温器8-1-1、第二测温器8-2-1和第三测温器8-3-1的测量温度，通过第一锅 炉控制器S-l-2、第二锅炉控制器8-2-2和第三锅炉控制器8-3-2调节第一供 热锅炉8-l、第二供热锅炉8-2和第三供热锅炉8-3的供水温度，实现热源根 据反馈量的独立调节(运行锅炉的台数由锅炉调度系统决定，不在本专利范 围之内)。系统控制器7-l负责系统初运行时的管网阻力系数辨识，运行时的 最佳阻力系数控制及系统的负荷预报等工作。本实施方式所描述的所有算法 与调节都由系统控制器7-1实现,系统控制器7-1可以由工业控制计算机或者 专用控制器构成。系统控制器7-1与第一锅炉控制器8-1-2、第二锅炉控制器 8-2-2和第三锅炉控制器8-3-2之间要具有通讯联系，系统控制器7-1预报的 供水温度设定值要在每次预报后赋给第一锅炉控制器8-1-2、第二锅炉控制器 8-2-2和第三锅炉控制器8-3-2相应的值，以保证系统整体调节范围为最佳。 系统控制器7-1所计算得到的循环水泵的流量设定值可以赋给水泵电机的变 频控制器，也可以将循环水泵的流量设定值转换成电机频率设定值直接赋给 水泵电机的变频器。
权利要求
1、一种最小输送能耗的热源供热调节方法，其特征在于最小输送能耗的热源供热调节方法通过以下步骤实现一、初运行时管网阻力系数辨识(1)、在供热初期，根据系统设计参数，确定热网的最大流量、最小流量，并按设计流量与扬程运行热网变频循环泵；(2)、各用户按设计工况下的所需流量调节阀门的开度；(3)、调整变频循环泵转速使其工作在高效负荷区内；(4)、检测热网流量是否稳定，否，则重复第(2)、(3)步骤，是，则进行下一步；(5)、测量供、回水压差ΔPi、循环流量Gi；再根据公式ΔPi＝Si□Gi2计算管网的阻力系数Si；(6)、各用户的调节阀门开度保持不变；(7)、然后按照10％的比例降低循环泵转速的设定值；(8)、循环泵按照设定值调节转速；(9)、检测热网流量是否稳定，否，则重复第(8)步骤，是，则进行下一步；(10)、检测热网流量是否到最小流量，否，则重复第(5)、(6)、(7)、(8)、(9)步骤，是，则进行下一步；(11)、根据每次测量和计算的数据，整理得到ΔPi，Si，Gi的关系并且记录，以备调节时使用；二、运行时的最佳阻力系数控制(12)、在热网正式开始运行或流量超限时，预报热网的供热负荷，即预报供水温度、供水流量；(13)、热源按照预报的供水温度运行，按预报流量确定变频循环泵的初始转速；(14)、各用户按照运行工况下的所需流量自动调节阀门，调节量是进入到各用户的热水流量；(15)、检测热网流量是否超限，是，则重复第(12)、(13)、(14)步骤，否，则进行下一步；(16)、根据测量的流量Gj，根据记录的ΔPi，Si，Gi计算得到ΔPj，Sj；(17)、将得到的ΔPj定为热网循环泵的供、回水压差设定值；(18)、循环泵按此压差调节转速，热网流量稳定后再计算阻力系数S；(19)、检测阻力系数S是否为Sj或接近Sj，是，则转到第(21)步骤，否，则进行下一步；(20)、重新修正ΔPj，重新设定循环泵转速，再转至第(18)步骤；(21)、测量系统始终循环检测热网循环流量Gj；(22)、检测热网流量Gj是否发生较大变化，是，则转至第(15)步骤，再重复进行，否，则转至第(21)步骤。
全文摘要
最小输送能耗的热源供热调节方法，它涉及一种热源供热调节方法，本发明的目的是为解决现有热源供热输送能耗较大，在热源供热过程中难以知道用户调节阀门的工作状况，变流量调节时容易造成最不利用户流量失调的问题。本发明在供热初期，先根据设计参数确定供热网设计工况下的热源循环泵的流量、扬程，及确定各用户的流量，并且各用户按照此流量调节阀门的开度；热源循环泵按照热网所需流量将循环泵的转速调至水泵的高效负荷区内；然后再将流量降低10％，以此类推直至降低的流量小于热网的最小流量后停止。本发明的系统采用大温差小流量运行时，最小流量一般定为40％，年运行负荷的平均值为循环水泵额定负荷的60％。本发明采用变流量运行后节电率为66.67％。
文档编号G05B19/048GK101211169SQ20071014489
公开日2008年7月2日 申请日期2007年12月21日 优先权日2007年12月21日
发明者姜永成 申请人:哈尔滨工业大学