利用一次侧供水系统剩余压头的热力站系统及调控方法与流程

1.本发明涉及一种利用一次侧供水系统剩余压头的热力站系统及调控方法，属于集中供热系统节能技术领域。


背景技术：

2.我国北方城镇普遍采用集中供热系统为居民冬季供暖。目前，在典型设计模式下，热源端的循环水泵(也即一次网的循环水泵)选型取决于要满足最远端的最不利环路的阻力要求及用热需求，这种运行模式运行总会造成靠近热源端的热力站往往会有过高的资用压头。目前的系统方案通常是在热力站一次供水管路设置一道调节阀或者节流阀，用于控制一次管路的管道阻力及水流量，调节管路水力工况。而以上利用调节阀或者节流阀来调节局部水力工况的方式存在大量节流损失，常年累月损失了巨大的能量。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种利用一次侧供水系统剩余压头的热力站系统及调控方法，利用一次侧供水系统剩余压头为二次侧供水系统提供循环动力，回收一次管网节流损失能量，降低二次管网循环动力装置功耗，可以实现良好的经济效益和社会效益。
4.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
5.一种利用一次侧供水系统剩余压头的热力站系统，它包括：
6.换热器；
7.一次供水系统，所述一次供水管系统包括一次供水管以及设置在一次供水管上的涡轮机和电动调节阀，所述涡轮机的出口通过一次供水管与电动调节阀的入口相连，所述电动调节阀的出口通过一次供水管与换热器的一次供水接口相连，所述电动调节阀的入口设置有第一压力信号采集终端，所述电动调节阀的出口设置有第二压力信号采集终端；
8.二次供水系统，所述二次供水系统包括二次供水管以及设置在二次供水管上的第一循环泵和第二循环泵，所述换热器的二次供水接口通过二次供水管与第一循环泵的入口相连，所述第一循环泵的出口通过二次供水管与第二循环泵的入口相连，所述第二循环泵的入口设置有第三压力信号采集终端，所述第二循环泵的出口设置有第四压力信号采集终端，所述第一循环泵由一次侧涡轮机同轴驱动以利用一次侧的能量，所述第二循环泵由变频电动机驱动；
9.分析决策模块，所述分析决策模块用于采集第一压力信号采集终端、第二压力信号采集终端、第三压力信号采集终端以及第四压力信号采集终端的输出信号，并向控制模块发出调控信息；
10.控制模块，所述控制模块用于向电动调节阀以及变频电动机输出控制信号，调节电动调节阀的阀门开度以及变频电动机的工作频率。
11.进一步，所述换热器上还设置有一次回水接口和二次回水接口，所述一次回水接
口上连接有一次回水管，所述二次回水接口上连接有二次回水管。
12.一种利用一次侧供水系统剩余压头的热力站系统的调控方法，包括：
13.步骤s1、通过分析决策模块对热力站系统进行运行分析；
14.步骤s2、建立一次供水水力模型，通过一次供水水力模型对一次供水系统进行一次流量调控；
15.步骤s3、建立二次供水水力模型，通过二次供水水力模型对二次供水系统进行二次供水压力、流量调控。
16.进一步，所述步骤s1中通过分析决策模块对热力站系统进行运行分析，包括如下步骤：
17.s11、根据一次侧的站内流量设定一次供水管进入换热器的压力目标值，获取电动调节阀出口的第二压力信号采集终端的压力信号，对一次供水管进入换热器的压力是否达标进行判断，若达标则进入步骤s13继续运行；
18.s12、若一次供水管进入换热器的压力不达标，则进入步骤s2；
19.s13、根据二次侧目标流量设定二次供水管上的第二循环泵的出口压力目标值，获取第二循环泵的出口的第四压力信号采集终端的压力信号，对二次供水管上的第二循环泵的出口压力是否达标进行判断，若达标则返回步骤s11继续运行；
20.s14、若二次供水管上的第二循环泵的出口压力不达标，则进入步骤s3。
21.进一步，所述步骤s2中建立一次供水水力模型包括：
22.根据电动调节阀的压力流量特性曲线，制定模拟函数v
o
＝f(p
pt1
，p1)；
23.其中，v
o
为阀门开度，p
pt1
为第一压力信号采集终端采集的压力参数，p1为预设的一次供水管进入换热器的压力目标值。
24.进一步，所述步骤s3中建立二次供水水力模型包括：
25.根据第二循环泵的特性曲线，以及变频电动机的功率与电压频率关系，制定模拟函数f＝f(p
pt3
，p2)；
26.其中，f为变频电机电压频率，p
pt3
为压力信号采集终端pt3采集的压力参数，p2为预设的二次供水管上的第二循环泵的出口压力目标值。
27.采用了上述技术方案，本发明将涡轮机作为转化一次网供水系统剩余压头，作为二级网循环动力的部件，并结合一级网电动调节阀，调节一次网管路水力工况；同时在二次供水管中设置了由变频电动机驱动的第二循环泵，且通过分析决策模块、控制模块、压力信号采集终端组成的控制系统，智能控制电动调节阀及变频电动机的动作，从而控制一二次管路的水力工况。本发明回收了一次网节流能量损失，实现了智能调节一二次侧的水力工况，达到节能且稳定运行的目的，提高了经济效益。
附图说明
28.图1为本发明的一种利用一次侧供水系统剩余压头的热力站系统的原理框图；
29.图2为本发明的一种利用一次侧供水系统剩余压头的热力站系统的调控方法的流程图。
具体实施方式
30.为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
31.实施例一
32.如图1所示，本实施例提供一种利用一次侧供水系统剩余压头的热力站系统，它包括换热器12、一次供水系统、二次供水系统、分析决策模块6和控制模块7。
33.换热器12上设置有一次供水接口、二次供水接口、一次回水接口和二次回水接口，一次供水接口上连接有一次供水管h1，二次供水接口上连接有二次供水管h2，一次回水接口上连接有一次回水管hr1，二次回水接口上连接有二次回水管hr2。
34.一次供水管h1系统包括一次供水管h1以及设置在一次供水管h1上的涡轮机1和电动调节阀5，涡轮机1的出口通过一次供水管h1与电动调节阀5的入口相连，电动调节阀5的出口通过一次供水管h1与换热器12的一次供水接口相连，电动调节阀5的入口设置有第一压力信号采集终端pt1，电动调节阀5的出口设置有第二压力信号采集终端pt2。涡轮机1用于调节一次网管路阻力及流量，并利用一次供水系统剩余压头作为驱动力进行转动，驱动第一循环泵2做功。电动调节阀5用于可根据控制模块7的控制信号控制一次管路的综合阻力及流量。
35.二次供水系统包括二次供水管h2以及设置在二次供水管h2上的第一循环泵2和第二循环泵3，换热器12的二次供水接口通过二次供水管h2与第一循环泵2的入口相连，第一循环泵2的出口通过二次供水管h2与第二循环泵3的入口相连，第二循环泵3的入口设置有第三压力信号采集终端pt3，第二循环泵3的出口设置有第四压力信号采集终端pt4，第一循环泵2由涡轮机1驱动，第二循环泵3由变频电动机4驱动。第一循环泵2用于对二次供水进行加压，第二循环泵3用于对二次供水再次加压，保证二次供水水压及流量。变频电动机4用于给第二循环泵3提供驱动力，变频功能可根据控制模块7的控制信号控制电机工作频率，从而控制电动机输出功率。
36.分析决策模块6用于采集第一压力信号采集终端pt1、第二压力信号采集终端pt2、第三压力信号采集终端pt3以及第四压力信号采集终端pt4的输出信号，并向控制模块7发出调控信息。
37.控制模块7用于向电动调节阀5以及变频电动机4输出控制信号，调节电动调节阀5的阀门开度以及变频电动机4的输出功率。
38.实施例二
39.如图2所示，本实施例提供一种利用一次侧供水系统剩余压头的热力站系统的调控方法，包括：
40.步骤s1、通过分析决策模块6对热力站系统进行运行分析；
41.步骤s2、建立一次供水水力模型，通过一次供水水力模型对一次供水系统进行一次供水流量调控；
42.步骤s3、建立二次供水水力模型，通过二次供水水力模型对二次供水系统进行二次供水压力、流量调控。
43.其中，步骤s1中通过分析决策模块6对热力站系统进行运行分析，包括如下步骤：
44.s11、根据一次侧的站内流量设定一次供水管进入换热器的压力目标值，获取电动
调节阀出口的第二压力信号采集终端的压力信号，对一次供水管进入换热器的压力是否达标进行判断，若达标则进入步骤s13继续运行；
45.s12、若一次供水管进入换热器的压力不达标，则进入步骤s2；
46.s13、根据二次侧目标流量设定二次供水管上的第二循环泵的出口压力目标值，获取第二循环泵的出口的第四压力信号采集终端的压力信号，对二次供水管上的第二循环泵的出口压力是否达标进行判断，若达标则返回步骤s11继续运行；
47.s14、若二次供水管上的第二循环泵的出口压力不达标，则进入步骤s3。
48.其中，步骤s2中建立一次供水水力模型包括：
49.根据电动调节阀5的压力流量特性曲线，制定模拟函数v
o
＝f(p
pt1
，p1)；
50.式中v
o
为阀门开度，p
pt1
为第一压力信号采集终端pt1采集的压力参数，p1为预设的一次供水管h1进入换热器12的压力目标值。
51.其中，步骤s3中建立二次供水水力模型包括：
52.根据第二循环泵3的特性曲线，以及变频电动机4的功率与电压频率关系，制定模拟函数f＝f(p
pt3
，p2)；
53.式中f为变频电动机4的电压频率，p
pt3
为第三压力信号采集终端pt3采集的压力参数，p2为预设的二次供水管h2上的第二循环泵3的出口压力目标值。
54.以上的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。