住宅小区供热采暖系统自动化控制

甘肃科技第20卷　第5期Vol. 20　No. 5

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

2004年5月May. 　2004G ansu Science and T echnology

住宅小区供热采暖系统自动化控制

李中元

(兰州有色冶金设计研究院, 甘肃兰州　730020)

摘　要:通过近几年对住宅小区采暖供热工程的设计, 及其实际运行效果的归纳、总结, 对住宅小区供热管网的控制自动化问题谈了一些粗浅的看法。关键词:自动化控制; 可靠性; 经济性中图分类号:TP273　TU976. 2

; 检测和、补、膨胀水箱、补水箱等、压力、流量、热量和报警信号等; 根据检测的数据, 经过控制系统的程序计算, 由控制中心手动或电动控制热源设备的运行时间及运行台数; 根据供热用户的实际热负荷调节电动阀门开度向外网供热, 平衡各供热用户负荷; 控制用户室内温度, 降低运行费用。

(3) 热网自动化控制系统还可对供热采暖系统进行实时监控, 显示运行参数及设备工作状态, 将各种运行参数、设备开启状态等进行及时记录、储存, 依据管理要求显示各种运行曲线及线图(如每天的供水温度曲线、负荷曲线等) ; 打印各种报表, 实时调节热力工况达到优化运行状态; 计算实时运行负荷及年运行负荷; 根据采集的参数, 控制系统进行系统自动识别, 作出故障诊断, 并自动切换到故障画面通知维修人员采取相应措施, 同时将故障原因同时记录等。

1　概述

面; 而建筑节能中, 大的比重。, 求设置; 但在实际使用过程中, 一方面, 住宅小区普遍存在着建设进度及入住率与供热系统总容量不匹配的问题; 另一方面, 随着住宅分户热计量采暖系统的推广应用, 小区原来的定流量供暖暖系统运行模式, 改变为现在的变流量供暖系统运行模式; 因此, 如果整个供暖系统, 不作相应的调节控制, 势必造成整个供暖系统的水利失调; 若仍靠传统的“大流量、小温差”的运行方式解决水力失调问题, 虽然这种运行方式能够使系统局部供热不足的状况得到一些改善, 但局部过热的状况更加严重, 造成耗热量成倍增加, 热量浪费严重; 随着市场经济的发展, 住房体制改革的进一步深化, 以及热量商品化的实施, 节能意识的提高, 这种落后的运行管理方式, 必将被高效、节能的自动化控制系统代替。

3　住宅小区供热采暖系统自动化控制的实

2　简介

(1) 热网自动化控制系统是集中供热系统可靠、

施

住宅小区供热采暖系统有两大类, 一类为分户热源供热采暖系统, 第二类为集中热源供热采暖系统; 其中, 集中热源采暖系统由三部分系统组成:热源系统、供热管网系统及室内采暖系统。系统自动化控制, 就是控制上述三个供热采暖部分能够协调工作, 从而达到高效节能、经济运行这一主要目的。3. 1　室内采暖系统

节能运行、提高运行效率和降低运行成的重要手段。

可以分为两大部分:一是通讯网络和中央控制机, 二是就地控制设备; 设计热网监控系统时, 应首先落实热源系统、热网系统与室内采暖系统之间的相互配合问题, 根据实际可行的运行管理条件, 设计相应的热网监控系统或其它的控制方式。

(2) 热网自动化控制系统监测和控制的对象主

根据《采暖通风与空气调节设计规范》的规定, 住宅建筑采暖设计应能满足分户计量及分室调节室

第5期　　　　　　　　　　　李中元:住宅小区供热采暖系统自动化控制温的要求; 采暖系统用户的散热器入口均安装温度控制阀或手动调节阀, 热用户自主调节室内温度; 住宅室内采暖系统由原来的定流量运行模式, 改变为变流量模式运行; 根据这一运行特点, 每个单元采暖入口及每套分户采暖系统入户干管上均应设置自力式流量或压差控制器, 保证任何一个采暖用户的运行参数, 不因其它用户的调整而改变, 实施就地控制。

3. 2　供热管网系统

由于供热管网末端热用户采暖系统的调节, 使供热管网的水力状况时时发生变化, 为了抑制供热管网的水利失调, 就要求在热力管网的每个控制点, 设置自力式流量(压差) 控制器或电动控制阀门, 就地或集中控制调节供热管网运行状态, 适应每个热用户的供热要求, 控制点配备温度、压力远传信号测量装置, 将控制点的运行参数传送至集中控制室, 每个控制点的运行参数, 及就地或遥控控制。3. 3　热源系统

目前, 形式:第一种为锅炉房供热系统; 第二种为区域换热站供热系统; 第三种为住户分散热源供热系统。其中, 第三种供热方式, 自控系统包含在各热用户热源系统内, 由用户自主调节。3. 3. 1　锅炉一级泵供热系统

热源及热网系统均阻力损失由一套水泵负担, 循环水泵供水量按系统额定循环水量设计, 其扬程按照系统最不利点阻力损失设计; 补水泵供水量按照系统额定补水量确定, 其扬程按照系统最不利点供热要求设计; 系统分、集水器之间设计压差旁路控制系统, 系统运行根据热力管网压力变化, 调节经过压差旁路的循环水流量, 控制供热热设备的运行台数, 及其相应电控阀门的开、关状态; 达到经济有效的供暖运行目的。

此种供热系统, 由于受到锅炉可调节性能的制约, 属阶梯式调节, 节约能源的效果不明显; 如果锅炉配置为模块组合形式, 循环水泵可采用变频调速泵, 可以进一步降低运行费用, 节约能源。3. 3. 2　锅炉二级泵供热系统

热源系统循环水泵为一级泵, 供热管网系统循环水泵为二级泵, 各自单独配置; 补水泵为共用一套; 一、二级水泵供水量均按系统额定循环水量设计; 一级水泵扬程按照克服热源系统内部循环阻力设计; 二级水泵扬程按照供热管网最不利点阻力损

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失设计, 不克服热源系统内部阻力损失。补水泵供水量按照系统额定补水量确定, 其扬程按照系统最不利点供热要求设计。

系统的初级供水采用定转速泵, 二级供水采用变频调速泵进行恒压控制; 初级和二级供水系统分、集水器之间设计压差旁路控制系统, 其旁通阀保持初级回路间的供、回水压差不变, 从而保证各台热水锅炉的供水流量保持不变; 其监测控制过程同锅炉一级泵供热系统。

该系统一级泵扬程大幅度降低, 不受供暖系统最不利点的制约; 二级泵采用变频调速泵, 根据供热管网的水力工况调节水泵的转速, 属无级调节, 能够更有效的降低运行成本3. 3. 3　, 热源及热网系, 循环水泵供水量按, 其扬程按照系统最不利点阻力损失设计; 补水泵供水量按照系统额定补水量确定, 其扬程按照系统最不利点供热要求设计;

热力站根据室外温度调节二次水供水温度, 并根据二次水供、回水温度, 调节一次水供水量及换热器与循环水泵运行台数; 集中控制室检测热网和热力站运行参数, 通过不利点用户压差控制和调节变频调速泵, 实施变流量运行。

此系统属无级调节, 能够达到经济有效运行的目的, 降低运行成本。

4　设计体会

(1) 在变频调节系统中, 主循环泵的选择很重

要; 其扬程选择合理, 可以降低变频调节系统的投资。从理论上讲, 在设计工况流量下, 使主循环泵向最高要求用户所提供的资用压头满足其要求即可。

(2) 住宅小区供热采暖系统采用变频调速泵节能, 但由于随着水泵转速的降低, 其扬程也相应的降低, 为满足用户资用压头的要求, 使用变频泵后的节能效果, 并不等于变速泵转速之比的三次方, 而是有所降低。另外, 调节设备的一些能耗也是无法消除的。

(3) 自动化控制是住宅小区供热采暖系统的组成部分, 其自动化程度的高低, 不仅影响到供热采暖系统的投资量的高低; 同时, 也将影响到供热采暖系统运行的可靠性。供热采暖系统自动化控制系统监控功能越多, 监控点越多, 其运行的自动化程度越高; 相应的, 初投资额度增加, 对运行(下转第38页)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　甘　肃　科　技　　　　　　　　　　　　　　　　第20卷38为如果共模噪声在整个系统中都保持共模形态, 则对系统的实际影响很小。但是由于幅度、相位和频率成分的变化不同, 原始的共模噪声总是会在系统的某一点变为差模噪声。一定要记住, 解决静电放电问题要从系统的角度考虑问题。静电放电解决方案应贯穿整个系统, 如果不将系统从概念上分解为若干部分, 分析将是十分困难的。但是, 系统问题绝不能通过仅对系统的部分进行处理来解决。系统的抗扰能力由其最薄弱的环节决定。因此, 必须对系统的所有部分采取防护措施。ES D 防护的关键, 一是防止静电荷的产生和积累, 再就是阻隔ES D 效应的发生。

ES D 的控制设计与实施主要从以下几个方面考虑:1.把静电保护设计到元件和产品内2. 消除产生静电的材料与过程3. 驱散或中和静电放电4. 提供对静电放电的物理保护。

, :

1. 屏蔽, ES D 部电路。ES D , 最初几毫秒会比保护地电压高出许多, 屏蔽外壳电压会随着ES D 电荷的转移而下降, 所以最初的几毫秒内会对内部电路产生二次ES D 冲击, 所以仅仅使用外部屏蔽还不够, 内部电路与屏蔽外壳必须共地, 或者把内部电路进行介质隔离。

2. 电气隔离。在PC B 板上安装光耦合器或者

件, 。串联电阻能够限制尖峰电流, 并联到地的电容则能限制瞬间的尖峰电压。这样做的成本低, 但是防护能力有限。ES D 的破坏力在一定程度上得到抑制, 但依然存在。因为阻容组件并不能降低尖峰电压的峰值, 仅仅是减少了电压上升的斜率, 而且阻容组件还会引起信号失真, 外接的电阻/电容也增加了电路板面积。

3. MOV 、T ransZ orb T M 或电压瞬变抑制器保护。在I/O 引脚上连接金属-氧化物压敏电阻或雪崩型抑制器是非常有效的保护措施。但仍有一些缺点:它们的价格通常较高, 外加器件会增加电路板面积, 而且在接口端增加了额外的容性。针对ES D 引起的共模干扰, T VS 阵列来解决, 在电路中共模扼,T 。

。这种方法是R 和C 保护

。RC 网络和铁氧体磁珠或磁环一起, 通常用于E MI 抑制。

3　结论

ES D 的防护设计除了本文所谈的防护措施之

外, 特别要注意整体电路的ES D 防护架构。ES D 的防护是整体电路的问题, 而不只是Input PAD ,Output PAD , 或P ower PAD 的问题, 即使各局部电路都有很好的ES D 防护能力, 不见得整体电路就有很高的ES D 防护能力。

变压器, 虽然不能完全消除ES D 的冲击, 但是结合介质隔离和屏蔽可以很好的抑制E DS 冲击, 光耦合器和变压器尤其适合电源部分。信号通路最好的隔离是光纤, 无线和红外线方式。在信号通路上使用的另一种保护方法是在每条信号线上外加阻容组

参考文献

[1]　E OS/ES D S tandard for ES D Sensitivity T esting , E OS/ES D Ass ocia 2

tion , NY, 1993.

[2]　E lectrostatic Discharge C ontrol , Owen J. M cAteer , M cG raw Hill.

1989.

[3]　栾成强,ES D 保护电路的设计,M AXI M 北京办事处.

(上接第47页)

管理水平的要求提高; 出现故障的概率增多。所以, 一个供热采暖自动化控制系统, 其自动化程度设置

的高低, 应根据具体工程及其管理情况来确定, 在其可靠性与自动化程度之间确定一个最佳平衡点, 而不应单一的追求其自动化程度的高低。

(4) 总之, 住宅小区供热采暖系统控制自动化的实现, 一方面, 实现了供热管理科学技术化、热量商

品化; 从而促进住宅节能工作的进展, 提高了住宅室

内环境的舒适度, 满足了热用户的多元化要求; 另一方面, 对供热采暖系统运行管理模式及管理人员的素质及业务水平提出了更高的标准和要求。参考文献

[1]　狄洪发, 袁涛。暖通空调,2003,2:90～91[2]　徐新举, 暖通空调,2003,2:94～95[3]　晋欣桥, 暖通空调,2003,5:17～20