一种用于热网智能诊断系统的压力采集装置及方法与流程

本发明涉及智能热网智能诊断领域，特别是涉及一种用于热网智能诊断系统的压力采集装置及方法。

背景技术：

供热管道压力的测量对管网运行与维护有着重要的作用，在传统的供热系统中，测量压力用的最多的是机械式压力表。一般地，一个热力入口安装有多个压力表用以监测不同管道位置的压力，由于机械表具本身具有较低的精度，因此会造成较大的测量误差，尤其是随着智能热网的发展，热力管网远程诊断与故障排查需要更精确的压力数据，传统的压力表已无法满足测量要求。在热用户进出水管安装压力表时，可以排查热用户管网是否堵塞或漏水；在热力入口的除污器前后安装压力表时，可以排查除污器是否堵塞和清理。以上任何方面造成的压力反常都会引起管网的水力工况变坏，进而对供热造成影响，由此可见，管网压力数据的准确性对热网智能诊断有重要作用，这就要求管网具有更可靠的压力数据。

压力表的测量误差主要包括三方面：随机误差、系统误差以及粗大误差，这使得误差在测量工作上难以避免。以下是几种降低测量误差常用的方法：

1)在使用仪器仪表进行测量之前，通过选取准确程度更高的仪器进行校准，进而明确出仪器自身误差存在的原因和表现形式以方便在后续的测量工作中注意对误差进行消除。

2)测量原理误差可以通过在制造之初时设计误差修正即可有效的避免，制造误差只有在后期的使用过程中通过持续的修正以保证仪器仪表测量的准确性。

3)测量者在进行测量时应该要保持耐心和细心，以及测量方法的准确性，避免操作人员主观因素而导致的误差。

4)针对外部环境因素而产生的误差可以有意识的通过二次校准的方式对误差予以消除。

5)对于热工测量的工具来说，要选择合适精密度与量程的仪器。规范计量和测量仪表的管理，加强对标准计量设备的管理，建立标准表进出登记核对制度和标准压力表的零位偏移档案。

通过以上可知，若想降低供热管道压力表的测量误差，不仅要选择更加精密的测量仪表，同时也要对测量方式进行相应的改进。随着智能热网的发展，热网系统流量、温度、压力等参数的远传及热网的控制对改善热网的热力和水力工况有重要的作用，系统的评估分析需要更加准确的测量参数。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种用于热网智能诊断系统的压力采集装置及方法，压力采集装置使用一个压力变送器采集不同测压点的压力，在压力的计算中避免了由不同仪器测量引起的系统误差，有效提高了测量精度，同时可降低安装成本。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于热网智能诊断系统的压力采集装置，包括压力变送器、五通水管接头、电磁阀、波纹管和开关控制器；波纹管包括a、b、c、d四个接口，每个接口端均安装有所述电磁阀，且a、b、c、d四个接口分别对应连接a、b、c、d四个测压点；压力变送器的信号输出端与热网控制器连接；开关控制器用于控制电磁阀和压力变送器的开断，以依次测量不同测压点的压力。

进一步的，所述开关控制器为plc逻辑控制器；plc逻辑控制器的输出端有8个继电器实现对电磁阀和压力变送器的控制，其中4个继电器连接电磁阀，4个继电器连接压力变送器的信号输出端。

一种用于热网智能诊断系统的压力采集方法，包括以下步骤：

1)打开a测压点的电磁阀，同时将压力变送器的采集信号输出到热网控制器的a通道，对a测压点压力采集10秒后关闭a测压点的电磁阀和输出通道；

2)按照步骤1)依次对b、c、d测压点进行压力采集，d测压点的压力采集结束后，等待560秒；

3)等待560秒后重复步骤1)和步骤2)，实现对各个测点的循环实时采集。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

1、热力管网的诊断往往需要对换热站或热力入口的多个测压点布置压力表进行测量，再通过各个测压点的计算进行故障判断。该方案仅使用一个压力表进行多个压力点的测量，排除了不同测量仪表带来的测量差异，提高了热网诊断的可靠性。

2、压力变送器的大量安装具有较高的成本，该方案中，压力变送器仍是成本最高的部件，但该方案在每个换热站或热力入口安装一个压力变送器，与4个测压点全部安装压力传变送器相比，仅测量仪器的成本降低75％，可大大降低热网建设的费用。

3、该技术方案中，压力变送器可以采用任何厂家生产的仪器，采集压力后直接通过热网控制器进行信号的转换和传输，更容易实现设备的对标。

4、该技术方案每个换热站或热力入口使用一个压力变送器，在仪表发生故障后更容易维修或更换。

附图说明

图1是压力采集装置的结构示意图。

图2是plc控制开关程序梯形图。

图3是热网诊断与故障排查流程图。

图4是热力入口管件布置及测压点示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，新型的压力采集装置主体部分包括压力变送器1、五通水管接头2、电磁阀3、波纹管4和开关控制器5。另外，波纹管的a、b、c、d口连接4个测压点；压力变送器信号输出端连接热网控制器6，进而转化为压力值并远传；开关控制器负责控制电磁阀和压力变送器的开断，从而依次测量不同测压点的压力。

压力的测量主要由开关控制器控制，开关控制器为一plc逻辑控制器。应当保证plc输出端有8个继电器实现对电磁阀和压力变送器的控制，其中4个继电器连接电磁阀，4个继电器连接压力变送器的信号输出端。

压力采集装置的工作步骤为：

1)首先打开a测压点的电磁阀，同时将压力变送器的采集信号输出到热网控制器的a通道，对a点压力采集10秒后关闭a电磁阀和a输出通道；

2)按照步骤1依次对b、c、d测压点进行压力采集，d测压点的压力采集结束后，等待560秒；

3)等待560秒后重复步骤1和步骤2。

图2中是使用三菱fx2n系列plc进行压力采集的顺控程序，程序使用梯形图，其中y000-y003是控制电磁阀的继电器，y004-y007是控制压力变送器的继电器，t200-t203为10秒定时器，t0为560秒定时器。

图3是利用该压力采集装置进行管网诊断和故障排查流程图。在正常工况中，除污器两端的压差与除污器的正常阻力r1和通过的流量q有关，即为：

p1＝r1q²

同理，热用户在正常工况下两端的压差为：

p2＝r2q²

热用户在设计流量q0下的设计压差为：

p0＝r2q0²

压力变送器依次获得两个进水和两个回水测点的压力后，若进水或回水管除污器两端的压差大于p1，可初步判断除污器堵塞；若热用户两端的压差大于p2，可初步判断入户管道堵塞；若热用户两端压差小于p0，可初步判断该入户管道过流。

具体的，某高校供热管网的热力入口处有四个压力测量点，图4是一典型热力入口管件布置及测压点示意图，其中进水管道的压力测点测量除污器和流量计两端的压差；回水管道的压力测点测量测量除污器和电动阀两端的压差；进水测点2和回水测点1测量热用户两端的压差。该供热系统通过管网改造欲实现智能化供热，热力管网远程诊断与故障排查需要更精确的压力数据，原有的机械式压力表已不能满足误差要求。为了降低测量误差，可以在每个热力入口处安装4个压力变送器，既可以提高测量精度又可以实现数据远传，但采用该种测量方式仍存在一定的测量误差，且大量使用压力变送器使得成本高昂。若使用新型的压力采集装置可以同时克服以上两方面的问题。

该供热系统的压力测点管径为dn20，压力变送器采集四个测点的压力值后，通过压力信号继电器引出4个信号通道，该压力信号只需和plc控制器(运行参数采集和控制电动阀)连接后即可实现压力数据的远传或就地显示。未装压力变送器之前，热力入口采用机械式压力表，量程1.6mp，精度1.6级，安装压力变送器之后，传感器量程1.0mp，精度0.5级。下表比较了传统的机械表单点测压、压力变送器单点测压和新型压力采集装置测压在进行压力计算时的误差：

由表中数据可知，采用本发明的压力采集装置之后，虽然仪表存在一定的系统误差，但是在压差计算中这个误差可以消除；而采用传统单点测压方式无法消除不同仪表间的误差，因此采用该装置在进行压力计算时可有效地消除系统误差。

本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。