建筑设备自动化总结

供热系统的控制与管理技术总结摘要：供热系统是通过热媒（如热水或蒸汽）向具有多种热负荷形式需求的用户提供热能的系统，它的设计是基于稳定传热和重要参数——室外计算温度进行计算、设计的。由于供热系统在实际运行期间，其热负荷的大小受到气候条件的影响，并非一成不变。其中生产工艺用热和生活用热与气候条件的关系不大，其变化较小，属于常年热负荷。供热通风空调系统的热负荷与气候条件（如室外温度、湿度、风速、风向及太阳辐射强度等）密切相关，尤其是室外温度起着决定性作用，变化较大，属于季节性热负荷。所以，对于供热系统不但要求设计正确，而且需要设置相应的控制系统，使得供热系统在整个实际运行期间，能够按照室外气象条件的变化，实时调节供热系统的热负荷（尤其是季节性热负荷）大小。既确保供热系统输出的热负荷与用户要求的热负荷匹配，室温达标，提高供热能量，又实现供热系统的经济运行，节能降耗。供热监控系统的任务是对整个供热系统的运行热工参数、设备的工作状态等进行监控，监控重点在于向供热通风空调系统供应热能的供热系统，监控对象主要包括热源、热力站、热力管网等部分。本文主要介绍换热器和供热管网的监控。关键词：监控、控制、调节引言:能源是人类赖以生存的五大要素之一，是国民经济和社会发展的重要战略物资。我国人口众多，能源资源相对匮乏，人均能源资源占有量不到世界平均水平的一半。“开发与节约并重，近期把节约放在优先地位”是能源发展方针，节能已成为国家发展经济的一项长远战略方针。近年来，集中供热作为城市基础设施，在节约能源，减少环境污染，改善人民生活质量等方面的优点早已经成为社会的共识。正文：1、换热器的监控换热器的作用是将一次蒸汽或高温水的热量，交换给二次网的低温水，供采暖空调、生活用。热水通过水泵送到分水器，由分水器分配给采暖空调与生活系统，采暖空调的回水通过集水器集中后，进入换热器加热后循环使用。热交换站计算机监控系统的主要任务是保证系统的安全性，对运行参数进行计量和统计，根据要求调整运行工况。1.1、蒸汽-水换热器的监控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6-1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器一次侧、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6-1蒸汽-水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-热水换热器1.监测内容1）换热器的蒸汽温度TT1、流量FT1及压力PT1。2）供水温度TT2、流量FT2及压力PT2。3)空调采暖回水温度TT3、流量FT3及压力PT3。4)凝结水水箱的水位监测LT。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。（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Q=qmcp（t2-t3）（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触点作故障报警信号，当水泵有故障时，自动起动备用泵。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。1.2水-水换热器的监控图6-4为水-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。主要检测内容一次热媒侧供、回水温度t1（T1)、t5（T5)；二次热水流量qm2、热水供水温度t2（T2)、回水温度t3(T3)；供回水压差(PdT)；供热水泵工作、故障及手/自动状态。控制内容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。图6-4水-水换热器的监控原理图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，计算用户侧实际耗量。根据室外温度的平均值，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的大小，计算出循环热水流量的多少，并进行供水温度的再设定。4)供热泵停止运行，一次热媒电动调节阀关闭。5）根据排定的工作序表，按时起停设备。2、供热管网的集中控制集中供热网可以分成两部分，热源至各热力站间的一次网，热力站至各用户建筑的二次网。后者的控制调节已在前面讨论，本节讨论热源至各热力站间的一次网的监控管理。2.1安供热面积收费体制下热网和热源的调节方法1.控制方法的分类和特点热源至各热力站间的一次网调节，其热网调节方案在现有的按面积收费体制下，调节方法分为以下几种：量调节调节方法是供水温度不变，只改变水流量。调节特点是节省电耗，但由于室外温度的改变而改变热网流量，将会使热用户系统水力失调。质调节调节方法是循环水量不变，仅改变供回水温度。调节特点是网路水力稳定性好，运行管理方便。但由于水量不变，增加电耗；当水温过低时，对暖风机系统和热水供应系统均不利。阶式质-量综合调节调节方法是供水温度变化的同时，热网水流量也发生阶段变化。调节特点为上述两种方法为最佳。间歇调节调节方法是供水温度不变，只改变水流量在供暖初期或末期，不改变热网水流量和供水温度，而改变每天的供热时数来调节供热量。调节特点是建筑物应有较好的蓄热能力。正常供热的技术措施从技术角度看，一个热网运行做到正常供热，只要保证以下两点：流量分配均匀在初调节时把整个热网的水流量分配调整到用户所要求的设计流量，即流量按供热面积分配均匀即可。保证合适的供水温度对于一次网，由热源处根据室外温度的高低来控制热源出口的供水温度；对于二次网，只要热力站设计及初调节合理，在一次网供水温度调节适当的情况下即可保证二次网的合适供水温度。2.2热计量体制下的调节方法随着我国供热与用热制度改革和国民用热观念的改变，热量由福利转变为商品，归用户自行调控、使用，并且按照实际用热量进行收费，已成为我国供热/用热的发展趋势。同时，为了实现建筑节能目标和用热量的合理收费，调动供热/用热两方面的积极性，促进供热事业的发展，要求采用依据热量计量收费这一新的收费体制。热量计量下用户的调节方法和特点每一户都安装热量计和温度阀，用户将根据自己的需求调整温控阀来控制室内温度。这种调节本质上是通过调节散热器的流量大小来调节散热器的供热量多少，从而控制室温。依据热量计量收费后热网调节方案热网调节的原则是在保证充分供应的基础上尽量降低运行成本。为保证充分供应，就要保证在任何时候用户都有足够的资用压头。为此可以采用以下两种控制方法：供水定压力控制把热网供水管路上的某一点选作压力控制点，在运行时使该点的压力保持不变——压力控制点。供回水定压差控制把供热网某一处管路上的供回水压差作为压差控制点，保持该点的供回水压差始终保持不变。无论哪种控制方法，都要做到以下两点:正确选择控制点的位置和设定值。控制点的位置及设定值大小的选择主要是考虑降低运行能耗和保证热网调节性能的综合效果。在设定值大小相同的条件下，控制点位置离热网循环泵出口越近，滞后越小，调节能力越强，但越不利于节约运行费用；离热网循环泵出口越远，情况正好相反。供水温度的调节方法、供水温度和控制点的设定值根据具体工程而定。直连网的调节（1)供水压力控制供水采用定压力控制的方法，即将供水管路上的某一点选作压力控制点，在运行时保证该点的压力不变。该方法的关键点是选择压力控制点及设定值。供水压力控制方法有资用压头相同与资用压头不相同两种情况。各个用户所要求的资用压头相同。其特点是为保证在任何时候都能满足所有用户的调节要求，把压力控制点确定在最远用户n的供水入口处。各用户所要求的资用不相同，此时压力控制点的选择比较复杂。（2)压差控制方法压差控制点的位置和设定值压差控制方法的原理图如图6-8所示。图6-8直连网压差控制原理图（3）热源供水温度计量供热条件下，热源供水温度的调节方案是热源的供水温度仍随室外温度变化而变化，相当于原来的质调节。（4）热源总流量的调节热源总流量的控制系统也就是供水压力控制系统。热源处循环泵的总流量用变频控制，根据压力控制点的压力变化而控制变频泵的转速。间连网的调节间连网不同于直连网，其一次网和二次网的调节方案不同。二次网的调节压力控制和压差控制的原理相似，把间连网的热换站看成一个热源，这样间连网的每一个二次网就相当于一个独立的直连网，则二次网的调节中关于控制点位置及设定值大小的选取也就和直连网相同。间连网压力控制原理图T1—二次网供水温度P1—二次网定压点P2—为一次网定压点T3—一次网供水温度一次网调节把热换站看作一次网的一个用户，由上述二次网供水温度的调节要求知，一次网调节阀V1的调节，使一次网也成为变流量运行而不是定流量运行。1)供水温度的控制。根据室外温度设定二级官网侧的供水温度，通过调节一级管网侧的流量来控制。2)二级官网的流量控制。二级官网侧的循环水泵采用变频水泵。3)系统定压控制。混连网的调节混连网压力控制原理如图所示。混连网压力控制原理图（1）控制点的位置及设定值混连网的一次、二次网水力工况并不相互独立，因此混连网的压力控制点位置和控制压力值的选取不能像间连网那样一次、二次网分别设置，而应该只设置一套压力控制点和控制值。（2）混连站出水温度及其流量的调节混连站出水温度与混水比有关，当某一用户调节其流量后，混连站的出水温度T1即发生变化，为保证出水温度仅与室外温度有关而不随用户的调节而变化，此时调节混水泵的转速，使出水温度达到