水水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化Word文档下载推荐.docx

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摘要

本论文所设计的热力交换站是为某单位冬季采暖供应，一次热源从市政热力管道取得，二次系统有循环水泵、补水泵、除污器等附属设备。

本文介绍了热力交换站的监控系统的组成、功能和工作过程。

设计所使用的换热方式是水-水换热，用对水循环温度的控制达到设计所要求的供热温度。

通过热力交换站的室内温度的监测控制和对各参数的分析，达到热力交换站节能设计的要求。

通过对循环水温度的控制达到冬季采暖供水所需的温度，用于提高室内空气温度。

本次设计通过对热交换站原有设备及环境进行分析，生成优化方案，在满足用户要求的基础上，达到优化控制和节能的目的。

本文详细介绍了水-水换热站的设备构成及监控原理，附有监控原理图和DDC计算机监控图，并根据所需监控内容对相应的几种传感器执行器的监控方式进行了介绍。

本设计要达到的目标，使单位冬季的集中供暖安全可靠，经济合理，使热交换的设计更加节能，降低消耗。

关键词水-水热力交换站/传感器、执行器/DDC控制/参数优化

Analysisandoptimizationofwater-waterheatexchangestationDDCcontrolparameters

ABSTRACT

ThisthesisdiscussesstandingcontrolsystemisheatfortheUnitofthewinterheatingsupply.

theonceheatsourcecomefromthemunicipalheatpipe,theSecondarysystemhavecirculatingpump,watersupplypump,decontaminationandotherancillaryequipment.Thisarticledescribesthecomposition,functionsandworkprocessesofheatexchangestationmonitoringsystem.Theheatexchangerofdesignuseswater-waterheatexchanger,usingthecontrolofthetemperatureofthewatercycletodesigntherequiredheatingtemperature.Throughmonitoringandcontroltheheatexchangestationofindoortemperatureandanalysisofvariousparameters,achievetheenergy-efficientdesignoftheheatexchangestation.

Thedesignofheatexchangestationoriginalequipmentandtheenvironment,generateoptimizedprogramsonthebasisthatmeetuserrequirements,toachieveoptimalcontrolandenergysaving.Thedetailsofwater-waterheatexchangerstationequipmentandmonitoringprinciple,attachedtothemonitorschematicandDDCcomputermonitorFigure,andintroducedseveralsensorstocarryoutthemonitoringrequiredtomonitorthecontent.

Keywords:

water-waterheatexchangestation/sensors,actuators/DDCcontrol/parameteroptimization

6.节能分析30

1.绪论

供热系统是一种热传递系统，通过一些媒介，如水、蒸汽等将热量由热源传递给对热负荷有多种要求的用户。

热力交换站是连接用户和热源的重要组成，在整个供热系统中占举足轻重的作用。

其中在日常生活和工作中，水-水换热系统又是很普遍的一种系统。

它是通过热水管网将热进行传递。

热水管网分为一次网和二次网，一次网是指连接在热源管网和热力交换站之间的管网，二次网是连接在热负荷用户和热力交换站之间的管网，热力交换站就是连接在一次网与二次网之间的，还安装有相关的监控设备，与用户相连接。

随着全球气候的变化和季节的更替，设计时在对室外气温的设定往往留有很大的误差，导致热指标偏大，造成资源浪费的现象。

对于热力交换站的设计不但要求设计正确而且要求能准确的根据室外温度的变化进行自动的监控，实时调节供热系统的热负荷，从而达到节能的目的。

热交换站控制系统是现在很多工厂不可缺少的辅助系统，它给设备生产带来了很大的影响。

早期的热交换站控制系统都很简单，而且都是人工控制的，根据不同的生产要求由工人手动控制，保持供水的温度适合生产的要求。

而且这种人工控制精确度很低，操作性差，最重要的是安全行很差。

当设备发生故障时，工人不可能在第一时间到达事故现场，而且没有可靠的事故显示装置，很难判断事故的位置，会给生产带来很大的不便，甚至造成不必要的经济损失。

由于热交换站采用人工监控，浪费人力，事故隐患还难以及时发现，同时各热交换站都独立运行，难以达到供热系统整体最佳状态，易造成热力失衡，影响供热效果而造成极大浪费。

特别是集中供热的管线，线路覆盖地域范围大，动态生产数据实时性要求高，人工手动调节存在着较大偏差，只能够进行初步调节，不能够满足居民对室内温度恒定的要求，为了改变这一情况，应用现代工业现场控制技术对热网进行集中监控和量化管理已是当前发展的趋势。

2.热力交换站的换热型式

2.1蒸汽-水型换热站

对于利用大型集中锅炉房或热电厂作为热源，通过换热站向小区供热的系统来说，换热站的作用就同供暖锅炉房一样，只是用换热器代替了锅炉。

图2-1为蒸汽-水换热器的监控原理图。

热交换站的监控对象为换热器、供热水泵、分水器和集水器。

蒸汽-水型换热器的监控功能包括换热一次侧、二次侧热媒（蒸汽和循环热水）的温度、流量、压力的实时检测及二次侧出水温度的自动控制。

图2-1蒸汽-水型换热器的监控原理图

TT-温度变送器PT-压力变送器FT-流量变送器

1-热水换热器2-蒸汽-水换热器

2.1.1.检测内容

●换热器的蒸汽温度TT1、流量FT1以及压力PT1；

●供水温度TT2、流量FT2以及压力PT2；

●空调采暖回水温度TT3、流量FT3以及压力PT3；

●凝结水水箱的水位监测LLT1。

2.1.2.控制内容

（1）供水温度的自动控制根据装设在热水出水管处的温度传感器TT2检测的温度值与设定值之偏差，以比例积分控制规律自动调节蒸汽侧电动阀的开度。

蒸汽电动阀实际上是控制进入换热器的蒸汽压力，从而决定了冷凝温度，也就确定了传热量。

（2）换热器与循环水泵的台数控制通过实时检测循环热水流量和供/回水的温度，确定实际的供热量，用户侧的供热量Q为（2-1）

Q=qc（t-t）（2-1）

式中Q——供热量（W）；

q——质量流量（kg/h）;

c——比定压热容[J/（kg·

℃）]；

t、t—用户侧供、回水温度（℃）。

根据室外温度（24h）的平均值，利用供热系统的运行曲线图，得到以下指标：

●实际运行所要求的供水温度。

●循环热水流量值。

●蒸汽换热器以及循环水泵运行台数。

●供水温度的设定值。

供水温度t的设定值可由调整后测出的循环水量q、要求的热量Q及实测回水温度t确定，其公式为式2-2

t=t+Q/（cq）（2-2）

随着供水温度t的改变，回水温度t也会缓缓变化，从而使要求的供水温度同时相应地改变，以保证供出的热量与要求的热量设定值一致。

蒸汽计量可以通过测量蒸汽温度t（TT1）、压力p（PT1）和流量FT1实现，流量计可以选用涡街流量计测定，它测出的流量是体积流量，通过t和p由水蒸气性质表可查出相应的状态下水蒸气比体积，从而由体积流量换算出质量流量。

为了能由t和p查出比体积，要求水蒸气为过热蒸汽。

为此将减压调节阀移至测量元件的前面，这样即使输送来的蒸汽为饱和蒸汽，经调节阀等焓减压后，也可成为过热蒸汽。

（3）补水泵的控制实时检测回水压力PT3的大小，自动控制补水泵的起、停，及时对热水循环系统进行补水。

（4）水泵运行状态显示及故障报警采用流量开关FS1、FS2、FS3分别作为热水水泵、凝结循环水泵与补水泵的运行状态显示，水泵停止时电动阀自动关闭。

采用泵的主电路热继电器辅助点作故障报警信号，当水泵有故障时，自动起动备用泵。

2.1.3.换热器传热量的控制方法

如果一次侧蒸汽的压力较平稳，一般以供水温度TT2作为被控参数，蒸汽流量FT1作为操作量，可采用简单控制系统对换热器的传热量进行控制。

自动控制系统实时检测换热器的出水温度，送至温控器与工艺设定值进行比较，将偏差进行比例积分控制运算，输出控制指令给蒸汽流量调节阀，自动的改变阀门的开度，即改变进入换热器的蒸汽流量，以改变换热器的家热量，控制出水温度，满足工艺设定值的要求。

2.2水-水型换热站

图2-2为水-水换热器的监控原理图。

热交换站的监控对象为供热器、供热水泵、分水器和集水器。

图2-2水—水换热器监控图

2.2.1主要检测内容

一次热媒侧供、回水温度T1、T5；

二次热水流量F1、热水供水温度T2、回水温度T3；

供回水压差PdT；

供热水泵工作、故障及手/自动状态。

2.2.2控制内容

（1）根据装设在热水出水管处的温度传感器T3检测的温度值与设定值之偏差，以比例积分控制方式自动调节一次热媒侧电动阀的开度V1。

（2）测量供、回水压差PdT，控制其旁通阀的开度V3，以维持压差设定值。

（3）根据二次侧供水温度、回水温度和流量（F1），计算用户侧实际耗量。

根据室外温度（前24h）的平均值，利用供热系统的运行曲线图，得到实际运行所要求供水温度大小，计算出循环热水流量的多少，并进行供水温度的再设定。

（4）供水泵停止运行，一次热媒电动调节阀关闭。

（5）根据排定的工作序表，按时启停设备。

测量高温水侧供回水压力可了解高温侧水网的压力分布状况，以指导高温侧水网的调节。

在实际工程中，高温水网侧的主要问题是水力失调，由于各支路通过干管彼此相连，一个热力站的调整往往会导致邻近热力站流量的变化。

另外，高温水侧管网总的循环水量也很难与各换热站所要求的流量变化相匹配，于是往往造成室外温度降低时各换热站都将高温侧水阀TV-101开大，试图增大流量，结果距热源近的换热站流量得到满足，而距热源远的换热站流量反而减少，造成系统严重的区域失调。

解决这种问题的方法就是采用全网的集中控制，由管理整个高温水网的中央控制管理计算机统一制定各热力站的调节阀TV-101的阀位活流量，各换热站的DCU侧仅是接收通过通信网送来的关于调整阀门TV-101的命令，并按此命令进行相应的调整。

3.热力交换站控制系统

本毕业设计中模拟的系统为热力交换站对某单位进行冬季采暖供应，供热面积为10万平方米，单位最高为4层，负荷为采