一种相变储热式电磁供热装置自动控制系统

1.本实用新型涉及智慧供热、节能供热和自控控制领域，尤其涉及一种包括plc、温度变送器、压力变送器、电动阀门、变频器等的相变储热式电磁供热自动控制系统。


背景技术：

2.供热能耗偏高的一个重要原因是运行调节方式粗放，缺少精细化调节，非按需供热。自动控制技术在供热节能上展现了明显的优势，代替人工经验调节，可实现精细调控，智慧供热。因此，自控技术近年来在集中供热领域得到广泛应用。
3.相变储热式电磁供热装置，运行中采用多种运行模式，采用人工手动切换必然造成系统效率较为低下，操作过程繁琐，因此需要新的技术和设备，以至少部分解决现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

4.针对相变储热式电磁供热装置运行模式较多，操作较为复杂的特点，为实现相变储热式电磁供热装置的精细化调控与管理，同时达到无人值守全自动运行，精细调控，智慧供热的目的。本实用新型提出一种适用于相变电磁供热系统的自控装置。
5.为实现上述目标，具体实施方案如下：
6.根据本实用新型的一方面，提供一种相变储热装置的自控系统，主要包括：自控装置e4、温度变送器(s2、s4、s5、s7、s8、s11)、压力变送器(s1、s6、s9、s10)、电动球形调节阀(v1～v2)、电动球阀 (v3～v7)、变频器(fc1、fc2、fc3)、通讯连接线(l)、电磁阀(v8)、热量表(s3)、室外温度传感器(s13)等。
7.根据本实用新型的使用方案，自控装置(e4)可以包括由plc可编程逻辑控制器、通讯模块、him为人机交换界面以及连接线等组成。其中plc为可编程逻辑控制器，作为中央处理中心，可解析读取由压力室外温度变送器、变频器、电动阀门等设备测量的数据或者当前设备状态，根据写入内部程序，做出处理，发送命令到电动阀门、变频器、电磁阀、电磁加热器等调控设备，即完成整个控制闭环。其中，通讯模块支持5g无线通讯或者有线光纤，可将自控装置(e4)与用户控制中心进行通讯，可以进行数据传输与控制命令的下发。him为人机交换界面，可作为就地查看数据、编辑下发命令的窗口。
8.根据本实用新型的使用方案，温度变送器为有线探针型，输出信号为4-20ma，测量范围：0℃～120℃。
9.根据本实用新型的使用方案，压力变送器，输出信号为4-20ma，测量范围：0～120mpa。
10.根据本实用新型的使用方案，室外温度变送器，输出信号为 4-20ma，测量范围：-30℃～30℃。
11.根据本实用新型的使用方案，变频器，通讯方式rs485。
12.根据本实用新型的使用方案，热量表通讯方式rs485，通讯协议 modbus，测量参数
瞬时流量、供水温度、回水温度，可输出瞬时热量、瞬时流量、供水温度、回水温度、累计热量。
13.根据本实用新型的使用方案，电磁加热器功率可调，通讯方式为 rs485，功率调节范围为30％～100％。
14.根据本实用新型的使用方案，电动调节球阀，为v型球形调节阀，开度为0～100％，死区为3％，调节曲线为等比例型，通讯方式为rs485。
15.根据本实用新型的使用方案，电动球阀为浮点型，阀门状态为常开或者常闭，通讯方式为rs485。
16.根据本实用新型的使用方案，电动球阀为浮点型，阀门状态为常开或者常闭，通讯方式为rs485。
17.根据本实用新型的使用方案，液位计，输出信号为4-20ma，量程为0～3m。
18.基于上述自动控制，可实现相变储热式电磁装置的多种运行控制功能：
19.(1)实现相变储热式电磁供热装置无人值守自动运行。
20.(2)内嵌负荷预测功能，根据负荷预测自动确定在对应负荷下运行策略，其中包含相变装置蓄热量、电磁加热器运行参数、采暖质调节与量调节参数等。
21.(3)不同采暖季热负荷工况下，电磁加热器、相变储热装置之间组合运行调节与控制。
22.(4)机组自动补水、定压控制、超压保护等运行保护机制。
附图说明
23.图1为根据本实用新型实施方案的相变储热式电磁供热自控设备安装系统图；
24.图2为包括根据本实用新型实施方案的相变储热式电磁供热自控装置通讯连接示意图。
25.附图标记说明：e1为电磁加热器，e2为相变储热装置，e3为散热末端(风机盘管、低温地板辐射、散热器等形式)，p1为第一循环水泵1，p2第二为变频循环水泵2，p3为补水泵，v1、v2为电动球形调节阀，v3、v4、v5、v6、v7电动球阀，v8为电磁阀；s1、s6、 s9、s10为压力变送器，s2、s4、s5、s7、s8、s11、s13为温度变送器，s12为液位器，fc1、fc2、fc3分别为第1-3变频器；s3为热量表，l为通讯连接线。
具体实施方式
26.以下结合附图和实施实例对本实用新型做进一步的说明，所提及内容并不用于限制本实用新型。
27.如图1和2所示，相变储热式电磁供热装置可以包括e1为电磁加热器，e2为相变储热装置，e3为散热末端、将它们相互连接的各管道以及补水系统，在管道上可以设置各种检测器、阀门以及泵等，例如温度、压力、热量等传感器，自控装置e4与上述各种检测器、阀门以及泵等器件电连接，用于控制和调节流路。
28.更具体地，温度变送器(s2、s4、s5、s7、s8、s11)通过通讯线l与自控装置e4连接，plc通过解析电流信号，获得各环路的实时温度数据。压力变送器(s1、s6、s9、s10)通过通讯线与自控装置e4连接，plc通过解析电流信号，获得各环路的实时压力数据；热量表s3通过
通讯线与自控装置e4连接，plc通过解析热量表协议，获得热量表数据，得到瞬时流量、热量、温度，累计热量等数据。电动球阀(v3～v7)和电动球形调节阀(v1、v2)通过通讯线与自控装置e4连接，plc通过解析信号，获得电动两通阀状态、电动球形调节阀的开度反馈，同时plc也可下发控制命令到电动阀门，控制其状态或者开度。变频器(fc1～fc3)通过通讯线与自控装置e4 连接，plc可读取变频器运行频率，也下发命令调节变频器频率，从而调节水泵运行频率。液位计通过通讯线与自控装置e4连接，解析信号得到水箱液位信息。电磁阀通过通讯线与自控装置e4连接，当系统超压时，自控装置e4给定电磁阀通电，开启电磁阀泄水。
29.自控装置可实时读取压力变送器、温度变送器、液位计、变频器、电动两通阀、电动球形调节阀数据，获得系统实时运行数据，并可以上传到控制中心，同时也可以下发控制命令到变频器、电动两通阀、电动球形调节阀，进行运行调节。上述过程完成了相变储热电磁供热系统基本无人值守自动控制。
30.在plc可编程逻辑控制器中可以输入特定的控制函数，以相变装置和电磁加热器联合供热阶段为例，可输入供水温度与室外气温参数的函数，在plc控制器实时采集室外气温，即实时计算供水温度，根据内部输入供水温度的控制函数，做出计算，可实时调节电磁加热器的功率，在调节过程采用pid控制策略。类似地可实现其他精细调节过程。


技术特征：
1.一种相变储热式电磁供热装置自动控制系统，其特征在于，包括自控装置(e4)、多个温度变送器(s2、s4、s5、s7、s8、s11)、多个压力变送器(s1、s6、s9、s10)、多个电动阀(v1～v7)，第一变频器fc1、第二变频器fc2和热量表(s3)；其中，所述多个温度变送器(s2、s4、s5、s7、s8、s11)和多个压力变送器(s1、s6、s9、s10)设置在相变储热式电磁供热装置的管路上，用于测量管路中的流体的温度和压力参数；多个电动阀(v1～v7)设置在相变储热式电磁供热装置的管路上，用于管路的开关调节；第一变频器fc1与第二变频器fc2分别与相变储热式电磁供热装置中的第一循环泵p1和第二循环泵p2电连接；所述热量表(s3)设置在相变储热式电磁供热装置的管路上；其中，所述多个温度变送器(s2、s4、s5、s7、s8、s11)、多个压力变送器(s1、s6、s9、s10)、多个电动阀(v1～v7)，第一变频器fc1、第二变频器fc2和热量表(s3)与所述自控装置(e4)电连接，由此所述自控装置(e4)能够接收信号和发送指令，控制相变储热式电磁供热装置的运行。2.根据权利要求1所述的相变储热式电磁供热装置自动控制系统，其特征在于，所述自控装置(e4)包括plc可编程逻辑控制器。3.根据权利要求1所述的相变储热式电磁供热装置自动控制系统，其特征在于，所述多个电动阀包括电动球形调节阀门(v1-v2)和电动球阀(v3～v7)。4.根据权利要求1所述的相变储热式电磁供热装置自动控制系统，其特征在于，温度变送器(s2、s4、s5、s7、s8、s11)测量范围为0～120℃，输出信号4-20ma；压力变送器(s1、s6、s9、s10)测量值为绝对压力，测量范围0～1.6mpa，输出信号4-20ma。5.根据权利要求3所述的相变储热式电磁供热装置自动控制系统，其特征在于，电动球形调节阀门为v型球形调节阀，死区为3％，调节曲线为等比例型；电动球阀为浮点型，阀门状态为常开或者常闭。6.根据权利要求1所述的相变储热式电磁供热装置自动控制系统，其特征在于，还包括与热量表通讯方式rs485，通讯协议modbus，测量参数瞬时流量、供水温度、回水温度，可输出瞬时热量、瞬时流量、供水温度、回水温度、累计热量。7.根据权利要求1所述的相变储热式电磁供热装置自动控制系统，其特征在于，所述变储热式电磁供热装置还包括补水系统，所述补水系统包括补水泵p3和液位计s12，所述相变储热式电磁供热装置自动控制系统还包括与补水泵p3以及自控装置(e4)电连接的第三变频器fc3。8.根据权利要求1所述的相变储热式电磁供热装置自动控制系统，其特征在于，还包括与自控装置(e4)电连接的室外温度传感器(s13)。

技术总结
本实用新型提供一种相变储热式电磁供热装置自动控制系统，装置主要包括：自控装置E4、温度变送器(S2、S4、S5、S7、S8、S11)、压力变送器(S1、S6、S9、S10)、电动球形调节阀(V1～V2)、电动球阀(V3～V7)、变频器(FC1、FC2、FC3)、通讯连接线(L)、电磁阀(V8)、热量表(S3)、室外温度传感器(S13)等。温度变送器、压力变送器、电动阀门、变频器、室外温度传感器、热量表等为底层测量调控设备，通过通讯线与自控装置连接构成闭环控制，构成基本的自动控制功能。自控装置E4中的核心部件PLC可编辑逻辑控制器，可输入特定的控制函数，实现精细调控，达到按需供热，总体实现相变储热式电磁供热装置的智慧供热。体实现相变储热式电磁供热装置的智慧供热。体实现相变储热式电磁供热装置的智慧供热。


技术研发人员：李树谦 侯娜娜 冯连元 孟晨 朱旭 孙开元 杨江洪
受保护的技术使用者：河北水利电力学院
技术研发日：2021.08.25
技术公布日：2022/5/25