专利名称：全自动无人值守换热机组的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及供热系统中设置在一、二次管网之间的换热站使用的 换热机组，特别是涉及一种对补水泵、循环泵以及流量调节阀进行自动控制的无人值守换 热机组。
技术背景长期以来，对换热站换热机的控制如补水泵、循环泵以及流量调节阀等 都是采取人工手动进行，在集中供热期间换热站必须集中人员三班倒。由于人为因素较多 对供热指标不能科学合理控制，导致能源浪费，增加供热成本，影响供热系统的收益。近年 来，随着科学技术的发展和自动化水平的不断提高，市场对供热品质、环保节能的要求也越 来越高，原始、简单的供热方式已经不能满足现代市场的需求。因此，研究出一种带有智能 控制系统的换热机组以提高环保节能效果、自动化水平程度、系统运行的安全稳定性，以及 维护管理的便利性，降低运行维护成本，增加供热系统的收益等都将是供热系统发展的必 然趋势与研究的重要课题。 发明内容本实用新型的目的在于提供一种全自动无人值守换热机组。主要是解 决现有换热站原有换热机组存在的操作手动控制、人力能源浪费，管理控制不科学，供热成 本高，收益少的问题。 本实用新型的技术方案如下所述该实用新型包括直流电源、交流电源、换热机 组、还包括控制器、显示屏、中间继电器KA1-KA6、转换开关、三相开关QF2、 QF5、交流接触器 KM2、 KM4、循环泵变频器、补水泵变频器、指示灯ZD2、 ZD4-ZD7、温度传感器、压力传感器和 液位传感器，它是通过设置控制器，将室外温度传感器、一次供、回水温度传感器、二次供回 水温度传感器、一次供、回水压力传感器、二次供、回水压力传感器、液位传感器并行接入控 制器的十个信号输入端，而将控制器输出端控制信号分别与循环泵变频器、补水泵变频器 的模拟控制端、流量调节阀控制端、中间继电器KA1-KA6及显示屏相串联，并在三相电源与 循环泵以及补水泵之间并联由三相开关QF2、循环泵变频器、交流接触器KM2以及三相开关 QF5、补水泵变频器、交流接触器KM4分别串联的分支电路实现的。 本实用新型的有益效果由于该实用新型采取了上述结构，尤其是采用西门子 X32型控制器作为处理器加上图灵开物组态软件的有机配合，使该实用新型在现有技术基 础上大大减化了结构，由全部的手动操作变为自动控制，不仅提高了自动化程度，节省了大 量工作人员，有效提高了供热效率，明显降低了运行维护成本，而且能根据一、二次供、回水 压力自动调节补水泵的转速，实现恒压补水，超压自动泄水，补水箱缺水时自动停泵；根据 二次网供、回水压差或供水压力自动调节循环泵的转速，保证二次网出口压力或供、回水压 差稳定，实现二次网的变流量自动调节；还可根据二次网出口温度以及户外温度变化，自动 控制一次网流量调节阀的开度，保证二次网出口温度稳定；另外，可配备RS485或以太网远 程数据通讯接口或经路由器、互联网与上位机进行数据的交换、采集和控制，随时对任意一 个换热站进行实时监测与控制。真正实现换热机组的无人值守。同时具有结构设计紧凑合 理、设定值少操作简便、工作性能稳定可靠、维护管理更为便利、有效延长设备寿命、经济实 用节能高效、适合业内大力推广等优点。
图1是全自动无人值守换热机组的电路结构示意图； 图2是全自动无人值守换热机组的循环泵与补水泵控制图； 图3全自动无人值守换热机组的网络连接示意图。
具体实施方式
由图l-图3所示的全自动无人值守换热机组是在原有换热站的换 热机组基础上设计的，它保留了已有换热机组和手动控制部分，它以西门子X32型控制器l 作为处理器，将室外温度传感器2、一次供水温度传感器3、一次回水温度传感器4、二次供 水温度传感器5、二次回水温度传感器6、一次供水压力传感器7、一次回水压力传感器8、二 次供水压力传感器9、二次回水压力传感器10、液位传感器11反馈信号并行接入控制器1 的十个信号输入端，而将控制器1输出端控制信号分别与循环泵变频器12、补水泵变频器 13的模拟控制端、流量调节阀14的控制端、中间继电器KA1-KA6及显示屏相串联。并在三 相电源与循环泵15以及三相电源与补水泵16之间分别并联了由三相开关QF2、循环泵变 频器12、交流接触器KM2以及三相开关QF5、补水泵变频器13、交流接触器KM4串联的分支 电路。与此同时，还在单相交流电源中设置转换开关17、18，(如图2所示)，并将两转换开 关17、 18自动档分别与中间继电器KA1 、KA2常开接点串联，从而形成自动与手动双重控制。 在循环泵15的自动控制电路中先由交流接触器KM2与指示灯ZD2并联后，再与中间继电器 KA1常开接点及转换开关17自动档串联，而在补水泵16的自动控制电路中是将交流接触器 KM4与指示灯ZD4并联后再同中间继电器KA6、交流接触器KM3的常闭接点以及中间继电器 KA2常开接点、转换开关18自动档串联。其手动部分与现有技术大体相同。只不过是在对 补水泵16的控制中将转换开关18手动档与交流接触器KM4常闭接点串联。在单相交流电 源中还并联了4个分支电路，即为中间继电器KA5常开接点与电磁阀19、中间继电器KA3与 安全报警指示灯ZD5、中间继电器KA4与维护报警指示灯ZD6、中间继电器KA6与液位报警 指示灯ZD7。以上所述为每一换热站的无人值守换热机组的控制部分，为了便于集中控制， 可通过本实用新型的控制器1上所设的RS485通讯接口或以太网远程数据通讯接口 ，或者 经路由器、互联网与供热中心控制室上位机相连接(如图3)，以实现数据的交换、采集和对 多个换热站的换热机组的运行参数，以及根据设定的时间自动进行记录，可在上位机上随 时查询、打印机组的历史运行数据，并描绘、打印历史温度、压力变化曲线，便于分析和掌握 机组的运行状况，对故障的解决等远程实时监测和控制。 本实用新型在组装完毕后，应将图灵开物组态软件程序经笔记本电脑输入控制器 l，用户使用时，接通控制电源(交流220V、两组交流24V和直流24V)后应根据实际情况设 置基本参数，如压力设定值、一、二次网温度设定等等并能通过显示屏直接显示数据。调整 后全自动无人值守换热机组开始进入工作状态。控制器1对被控对象如压力、温度、液位等 进行检测，首先把被控量转变成统一的电信号，经模/数转换器转变成数字信号送入过程 控制器(工控机或PLC)内。计算机将此测量值与设定值进行比较，按一定的控制算法，产生 控制指令，再经数/模转换器将数字信号转换成电信号，然后通过执行机构控制被控对象， 达到预期的控制目标。 其补水泵16采用变频恒压补水，当二次网回水压力其测量值低于系统的补水压 力设定值时，由控制器1输出控制端将控制信号送入补水泵变频器13的模拟控制端，同时 接通中间继电器KA2，中间继电器KA2常开接点吸合，使交流接触器KM4得电，交流接触器KM4常开接点吸合接通补水泵16三相工作电源，补水泵16向管网补水。并通过控制系统自 动调节补水泵16的转速，使系统的回水压力与设定压力一致。在二次回水压力低于最低下 限值时，控制器1接通中间继电器KA4，同时控制中间继电器KA2由接通转为断开，其常开 接点断开，交流接触器KM4失电，补水泵16停转，此时中间继电器KA4常开接点吸合，指示 灯ZD6发出维护报警指示。当系统热膨胀超压时，控制器1输出控制信号接通中间继电器 KA5、KA3，使其常开接点吸合，自动打开电磁阀19泄压；保持压力控制稳定。达到恒压补水 的目的。同时由指示灯ZD5发出安全报警指示。当补水箱缺水时，补水泵变频器13的模拟 控制端信号为0，交流接触器KM4失电，交流接触器KM4常开接点断开而自动停泵。以防补 水泵16空转，对补水泵16起保护作用。此时在控制器1的控制下与其输出端连接的中间 继电器KA6通电，中间继电器KA6常开接点吸合，指示灯ZD7发出液位报警指示。该自动恒 压补水可控制两台补水泵16同时工作，当系统初次注水时，由于补水量大，可自动控制两 台泵同时运转，縮短补水时间。正常运行时还可定时自动切换备用泵，防止备用泵长时间不 用而锈蚀。 循环泵15采用变频压力控制，循环泵变频器12的控制有两种方式一是根据二次 网的供水压力或供、回水压差；二是根据二次网的回水温度或供、回水温差；来自动调节循 环泵15的转速，第一种控制方式适合于比较大的供热系统，第二种控制方式适合比较小的 供热系统。启动循环泵15时仍由控制器1向循环泵变频器12模拟控制端送入控制信号，交 流接触器KM2得电其常开接点吸合，接通循环泵15三相工作电源使其进入工作状态。当然 也可使用软启动。本实用新型最多可控制三台循环泵15自动运行，当一台循环泵15不能 满足二次网的供水压力(或流量)要求时，系统自动将第一台循环泵15从变频状态切换到 工频状态，然后变频起动第二台循环泵15投入工作，当两台泵满负荷运行还不能满足系统 要求时，则依次起动第三台泵变频投入工作。当外网热负荷减小时，系统将依次停掉先起动 的循环泵15，保证外网压力稳定，当二次网供水压力超过二次网回水压力设定值时，在控制 器1控制下中间继电器KA1与交流接触器KM2失电，循环泵15停止工作。这样就实现了二 次网的变流量自动调节功能，达到自动、节能的效果。由于采用变频控制技术，大功率的循 环泵15启动和停止都由变频器控制，对供电电网无浪涌冲击，对供热管网也无压力冲击， 大大降低了管道、阀门的损坏率，同时对换热站的电力变压器的容量要求也大大降低，明显 节省投资和维护费用。 其一次网热源流量控制是根据二次网出口温度自动控制一次网流量调节阀14的 阀门开度，主要是由控制器l输出电压控制信号给流量调节阀14，并以电压控制信号的大 小来控制调节阀14的阀门开度，为了保证二次网出口温度为要求的恒定值，还根据户外温 度的变化，自动调节二次网的出口温度。户外温度越高，二次网出口温度越低；户外温度越 低，二次网出口温度越高。并对供水温度进行优化计算，用来直接控制系统，以此去自动调 整给定值，从而使供热过程处于最优状态。 本实用新型除具有异地远程数据通讯功能外，还具有短信故障远程报警功能，通 过微电脑控制系统，可以将换热站内的故障情况通过手机短信的方式及时发送到一部或多 部手机上，便于维修人员及时处理故障。系统可以检测的故障包括换热站停电、换热站跑 水、漏水、补水泵停泵、补水箱缺水、循环泵停泵、变频器故障多路报警信息等等。
权利要求一种全自动无人值守换热机组，包括直流电源、交流电源、换热机组、还包括控制器(1)、显示屏、中间继电器(KA1-KA6)、转换开关(18、19)、三相开关(QF2、QF5)、交流接触器(KM2、KM4)、循环泵变频器(12)、补水泵变频器(13)、指示灯(ZD2、ZD4-ZD7)、温度传感器(2-6)、压力传感器(7-10)和液位传感器(11)，其特征在于该换热机组设有控制器(1)，将室外温度传感器(2)、一次供、回水温度传感器(3、4)、二次供、回水温度传感器(5、6)一次供、回水压力传感器(7、8)、二次供、回水压力传感器(9、10)、液位传感器(11)并行接入控制器(1)的信号输入端，而将控制器(1)输出端控制信号分别与循环泵变频器(12)、补水泵变频器(13)的模拟控制端、流量调节阀(14)控制端、中间继电器(KA1-KA6)及显示屏相串联，并在三相电源与循环泵(15)以及补水泵(16)之间并联由三相开关(QF2)、循环泵变频器(12)、交流接触器(KM2)以及三相开关(QF5)、补水泵变频器(13)、交流接触器(KM4)分别串联的分支电路。
2. 根据权利要求1所述的全自动无人值守换热机组，其特征在于中间继电器(KA1、 KA2)的常开接点是分别设置连接在单相交流电源上的由交流接触器(KM2)与指示灯(ZD2) 并联后，再与中间继电器(KA1)常开接点及转换开关(17)自动档串联，和将交流接触器 (KM4)与指示灯(ZD4)并联后再同中间继电器(KA6)、交流接触器(KM3)的常闭接点以及中 间继电器(KA2)常开接点、转换开关(18)自动档串联的两个并联分支电路上。
3. 根据权利要求l所述的全自动无人值守换热机组，其特征在于中间继电器 (KA3-KA6)常开接点分别设置在单相交流电源上由中间继电器(KA5)常开接点与电磁阀 (19)、中间继电器(KA 3)与安全报警指示灯(ZD5)、中间继电器(KA4)与维护报警指示灯 (ZD6)、中间继电器(KA6)与液位报警指示灯(ZD7)组成的四个并联的分支电路上。
专利摘要本实用新型公开了供热系统的全自动无人值守换热机组，它使用西门子X32控制器，将室外温度传感器、一、二次供、回水温度传感器、一、二次供、回水压力传感器、液位传感器并行接入控制器输入端，将控制器输出端分别与循环泵变频器、补水泵变频器模拟控制端、流量调节阀控制端、中间继电器KA1-KA6及显示屏串联，还在三相电源设置循环泵变频器和补水泵变频器。除自动控制外，可配备远程通讯接口或互联网与上位机进行数据交换，并对多个换热站进行实时监测控制。真正实现换热机组的无人值守。具有结构设计紧凑合理、设定值少操作简便、工作性能稳定可靠、维护管理更为便利、有效延长设备寿命、降低成本增加收益、经济实用节能高效、适合业内大力推广优点。
文档编号F24D19/10GK201503063SQ20092009377
公开日2010年6月9日 申请日期2009年6月9日 优先权日2009年6月9日
发明者毕玉民, 王玄珣, 王震, 韩强, 韩忠宇 申请人:四平艾维能源科技有限公司