一种集中供热系统防用户失水装置及其实现方法

本发明涉及集中供热领域，尤其涉及集中供热系统的用户失水问题。

背景技术：

1、集中供热系统的用户失水，不仅会影响供热系统的正常运行和降低供热效果，而且会造成大量的水资源和热能浪费。由此给供热企业造成的经济损失也是非常巨大的。据统计，每损失1吨循环水，造成的热损失相当于80平方米的房子24小时的采暖需热量，加上自来水补充和水处理相关费用，直接经济损失可达15元左右。因此，热力企业均对此非常重视并投入大量的人力、物力和财力来改善用户失水问题。但由于缺少行之有效的技术方案，用户失水问题仍然没有得到有效治理。

2、中国专利申请号201610838973.1公开了一种集中供热防盗水智能控制阀，该技术提出，在用户供水流路分别设置控制阀和智能控制器，并在供水流路和回水流路分别设置流量检测元件；流量检测元件分别感知该用户节点处进水和回水的流量，智能控制器计算进水和回水的流量差，并设定控制阀的控制阈值；当进水和回水的流量差大于控制阈值时，控制阀的智能控制器发生动作关断该输入管路。该技术方案有以下几方面的缺陷：(1)以用户供回水流量差作为控制指标，容易出现失水状态误判问题。由于进水和回水的流量测量装置可能会存在误差，且误差可能会随着用户流量的变化和使用年限的延长而变化，由此可能会造成失水量与流量测量差值的不一致性，从而造成对失水现象的误判和失水控制装置的误动作。(2)不便于设定统一的控制阈值，运行管理繁琐。不同的用户需要的循环流量可能不同，不同用户的流量检测元件的精度和误差可能会存在差异，同一个用户在不同流量状态下的测量误差也可能不同。因此，以用户供回水流量差作为控制指标时，不同用户的控制阈值应根据用户的具体情况分别设定不同数值，从而导致系统运行管理不便。(3)不能有效治理用户失水问题。集中供热系统热用户的供水流路关断后，在回水侧压力的作用下，用户仍然能够从系统中放水，因而，仅在用户供水流路上设置智能控制阀，不能有效治理用户盗水和泄漏。

3、中国专利申请号201510264995.7公开了一种供暖系统失水检测与控制方法及系统，该技术提出，在采暖单元的单元进水管和单元回水管上分别设置单元进水阀门和单元回水阀门，自动检测单元进水阀门和单元回水阀门之间的管内压力和/或自动检测所述单元进水阀门的进水侧管内压力与所述单元进水阀门和单元回水阀门之间的管内压力之间的压力差，当单元进水阀门和单元回水阀门之间的管内压力明显下降时或者当单元进水阀门的进水侧管内压力与单元进水阀门和单元回水阀门之间的管内压力之间的压力差明显升高时，自动关闭单元进水阀。该技术方案的技术缺陷是，以“单元进水阀门和单元回水阀门之间的管内压力明显下降或者单元进水阀门的进水侧管内压力与单元进水阀门和单元回水阀门之间的管内压力之间的压力差明显升高”作为单元内用户是否存在失水问题的判定标准，容易对单元内用户是否存在失水问题产生误判。单元内的用户失水能否使“单元进水阀门和单元回水阀门之间的管内压力明显下降或者单元进水阀门的进水侧管内压力与单元进水阀门和单元回水阀门之间的管内压力之间的压力差明显升高”，取决于用户或单元失水量的大小。一般情况下，单元内个别用户的失水量与单元总循环相比较小，不足以造成上述压力或压差的明显变化。而且，集中供热中采用的压力探头，测量范围一般为0～1.6兆帕，而由于失水造成的阀门前后及相应管段的阻力变化，一般在几百帕左右，甚至不足以达到压力表数值变化的精度要求。因此，以“单元进水阀门和单元回水阀门之间的管内压力明显下降或者单元进水阀门的进水侧管内压力与单元进水阀门和单元回水阀门之间的管内压力之间的压力差明显升高”作为单元内用户失水的判定标准，从技术上是不可行的。

技术实现思路

1、为了克服现有技术中的上述缺陷，有效解决集中供热系统热用户失水问题，以减少水资源和能源浪费，提高集中供热系统的经济性，并保障集中供热系统安全稳定运行，本发明旨在提出一种稳定可靠、经济有效的集中供热系统防用户失水装置。

2、本发明同时提供该集中供热系统防用户失水装置的实现方法。

3、为达到上述目的，本发明采取的技术方案是；

4、一种集中供热系统防用户失水装置，它主要由分散设置在各热用户入口的用户供水管路流量检测装置和回水管路流量检测装置、用户供水管路电动阀和回水管路电动阀及集中设置在控制中心的智能控制模块组成。

5、其中：

6、所述分散设置在各热用户入口的用户供水管路流量检测装置和回水管路流量检测装置，分别安装在每个用户热力入口的供水和回水管路上，分别测量供水管路和回水管路的实时流量，并将流量信号实时传输到集中设置的智能控制模块；

7、所述集中设置在控制中心的智能控制模块，用于接收和存储每个用户供水管路和回水管路的实时流量信号，并进行相应的数据分析及数据处理，生成并输出失水用户供水管路和回水管路电动阀的调控指令；

8、所述分散设置的用户供水管路电动阀和回水管路电动阀，分别安装在每个用户热力入口的供水和回水管路上，接受来自集中设置的智能控制模块的调控指令并进行相应动作。

9、进一步：

10、所述的分散设置在各热用户入口的用户供水管路流量检测装置和回水管路流量检测装置，分别由流量测量装置、流量信号转换及传输装置组成，流量测量装置用于测量用户供水管路和回水管路的实时流量；流量信号转换及传输装置用于将测量装置测得的实时流量转化为流量信号，并利用传输装置将流量信号传输到集中设置在控制中心的智能控制模块的信号输入功能子模块。

11、所述的分散设置在各热用户入口的用户供水管路电动阀和回水管路电动阀，分别由阀体和电动执行装置组成，用于接受、执行并完成来自集中设置的智能控制模块的控制指令，即完成供、回水管路的关断或开启。

12、所述的集中设置在控制中心的智能控制模块主要由信号输入、数据处理、信号输出等功能子模块组成；信号输入功能子模块用于实时流量信号或其他有关数据的输入和存储；数据处理功能子模块用于对输入信号按规定的算法进行处理并生成控制指令；信号输出功能子模块用于将控制指令输出至各用户的电动执行装置。

13、进一步，所述的智能控制模块的控制方法是：

14、智能控制模块的数据处理子模块定时调用各用户当前时刻以及上一时刻的供、回水实时流量值，计算各用户当前时刻与上一时刻的供水流量差和回水流量差，根据各用户供水流量差和回水流量差的变化情况，判定哪些用户存在失水；

15、对于判定为存在失水的用户，数据处理子模块再判断该用户当前时刻的失水程度是否大于或等于预警值，若大于或等于预警值，则发出关闭该用户供水管路和回水管路电动阀指令；

16、自智能控制模块发出指令起经历设定时长后，智能控制模块重新发出开启该用户供回水管路电动阀指令，等该用户的流量稳定后重新调用其当前时刻供回水流量值，判断该用户的失水程度是否还大于或等于预警值，若仍大于或等于预警值，则再次发出关闭该用户供回水管路电动阀指令，如此往复，直到该用户失水程度低于预警值。

17、本发明集中供热系统防用户失水装置的实现方法如下：

18、第一步：在集中控制中心安装智能控制模块，在各热用户入口分别安装防用户失水装置相关设备及组件；

19、第二步：接通电源，设备及组件进入工作状态

20、接通智能控制模块，以及供回水管路流量测量装置和供回水管路电动阀执行机构电源，使设备进入正常工作状态；

21、第三步：在智能控制模块的控制界面输入相关控制参数

22、在智能控制模块的控制面板上输入失水率设定值k0、供水流量变化设定值δg0、回水流量变化设定值δh0、电动阀复位等待时长设定值t0等控制参数；

23、第四步：智能控制模块定时接受及存储数据

24、智能控制模块按固定时间间隔，定时接受及存储来自分散设置在各热用户入口的用户供水管路和回水管路的流量信号，并存储在指定的数据存储单元；

25、第五步：数据处理子模块调用并处理数据

26、数据处理子模块定时调用各用户当前时刻的供、回水实时流量数据qg2、qh2及上一时刻的实时流量数据qg1、qh1，并令：

27、δg＝qg2-qg1，δh＝qh1-qh2，

28、k2＝(qg2-qh2)/qg2

29、式中：

30、δg代表用户当前时刻与上一时刻的供水流量差；

31、δh代表用户上一时刻与当前时刻的回水流量差；

32、k2代表各用户当前时刻的失水率；

33、若某些用户的δg≥δg0与δh≥δh0同时成立，且k2≥k0，则可判定这些用户管网发生失水且失水量达到设定的强度，智能控制模块发出关闭这些用户供回水管路电动阀指令，并进行下一步操作；反之，智能控制模块重复第五步；

34、第六步：电动阀复位

35、自智能控制模块发出关闭这些用户供回水管路电动阀指令起，经历设定时长t0后，智能控制模块重新发出开启这些用户的供回水管路电动阀指令，等这些用户的流量稳定后重新调用其当前时刻供回水流量值，并计算其当前时刻的失水率，如果某些用户的失水率仍然大于或等于设定值，则智能控制模块将重新发出关闭这部分用户供回水管路电动阀指令，并重复第六步操作，直至这部分用户的失水率低于设定值；对于失水率已经低于设定值的用户，系统不再采取干预措施，智能控制重复第五步和第六步操作进行后续的监控。

36、下面根据本发明调节原理说明其优点：

37、(1)失水状态的判定方法准确可靠

38、以用户供回水流量差作为控制指标，容易出现失水状态误判问题。由于进水和回水的流量测量装置可能会存在误差，且误差可能会随着用户流量的变化和使用年限的延长而变化，由此造成失水量与流量测量差值的不一致性，从而对失水现象产生误判。本发明提出“根据失水前后供水管路流量增大，回水管路流量减小甚至反向流动”作为是否失水的判定依据，能准确可靠地确定管网是否存在失水现象。

39、(2)以用户失水率作为控制指标，便于设定统一的控制阈值。

40、以用户供回水流量差作为控制指标，不便于设定统一的控制阈值，运行管理繁琐。不同用户需要的循环流量可能不同，不同用户的流量检测元件的精度和误差可能存在差异，因此，控制阈值应根据用户的具体情况分别设定不同数值，从而导致系统运行管理不方便。本发明提出以失水率作为失水状态的判定及控制参数，便于设定统一的控制阈值，并减少失水现象误判和失水控制装置误动作的风险。

41、(3)能有效治理用户失水问题

42、集中供热系统的用户供水流路关断后，在回水侧压力的作用下，用户仍然能够从系统中放水，因而，仅在用户供水流路上设置智能控制阀，不能有效预防用户失水。本发明提出在用户供回水管路分别设置智能控制阀，能同时切断失水用户的供回水管路，有效解决用户失水问题。