CN207515032U

CN207515032U - 一种供热***

Info

Publication number: CN207515032U
Application number: CN201721361605.9U
Authority: CN
Inventors: 师涌江; 鲜沐希; 孔蝉; 郑慧丹; 程鹏月; 李双燕; 田亚男; 刘锦; 李国明
Original assignee: Hebei University of Architecture
Current assignee: Hebei University of Architecture
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2017-10-20
Publication date: 2018-06-19
Anticipated expiration: 2027-10-20

Abstract

本申请属于控制***技术领域，尤其涉及一种供热***，包括：加热装置、蓄热装置、蓄热水泵、第一温度传感器、第二温度传感器、控制器以及供热管道；控制器分别与加热装置、蓄热水泵、第一温度传感器以及第二温度传感器电性连接；加热装置出口通过供热管道连接蓄热装置进口，蓄热装置出口通过供热管道连接加热装置进口；第一蓄热水泵连接在蓄热装置出口和加热装置进口之间的供热管道上；第一温度传感器安装在供热管道内蓄热装置出口一侧，第二温度传感器安装在供热管道内加热装置出口一侧；控制器通过采集不同温度传感器采集的蓄热介质的温度，控制蓄热水泵实际工作流量传输的大小，控制蓄热装置蓄热平稳升温至阈值温度。

Description

一种供热***

技术领域

本申请属于控制***技术领域，尤其涉及一种供热***。

背景技术

供热***多以加热装置及蓄热装置配套使用，加热装置通过加热蓄热介质将热量传送给蓄热装置；通常，蓄热装置容积一定，蓄热介质温度越高则供热***存储的热量越多。

传统供热***控制的蓄热装置的最高温度难以达到，加热装置会因为超过卸载温进行自动保护，加热开关跳闸，此时蓄热装置内蓄热介质还没有达到最高温度或刚暂时达到最高温度；故完成整个蓄热过程往往需要加热装置重复多次跳、合闸动作，造成供热***加热时间延长，热损耗相应增大，设备磨损过大，设备使用周期变短的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种供热***，以解决目前供热***加热时间延长，热损耗相应增大，设备磨损过大，设备使用周期变短的问题。

本申请实施例提供了一种供热***，包括：

加热装置、蓄热装置、第一蓄热水泵、第一温度传感器、第二温度传感器、控制器以及供热管道；

所述控制器分别与所述加热装置、所述第一蓄热水泵、所述第一温度传感器以及所述第二温度传感器电性连接；

所述加热装置出口通过所述供热管道连接所述蓄热装置进口，所述蓄热装置出口通过所述供热管道连接所述加热装置进口；所述第一蓄热水泵连接在所述蓄热装置出口和所述加热装置进口之间的所述供热管道上；所述第一温度传感器安装在所述蓄热装置出口一侧的供热管道内部，所述第二温度传感器安装在所述加热装置出口一侧的供热管道内部。

进一步地，所述供热***还包括第二蓄热水泵；

所述第二蓄热水泵连接在所述蓄热装置进口和所述加热装置出口之间的所述供热管道上；

所述第二蓄热水泵与控制器电性连接。

进一步地，所述第一蓄热水泵和第二蓄热水泵采用的型号相同。

进一步地，还包括第三温度传感器，所述第三温度传感器安装在所述加热装置进口一侧的供热管道内部；

所述第三温度传感器与控制器电性连接。

进一步地，所述第一温度传感器、第二温度传感器以及第三温度传感器采用相同的型号。

进一步地，所述供热***还包括：

第一流量控制阀、第二流量控制阀；

所述第一流量控制阀安装在所述蓄热装置出口和所述第一蓄热水泵之间的所述供热管道上；所述第二流量控制阀连接在所述加热装置出口和所述第二蓄热水泵之间的所述供热管道上；

所述第一流量控制阀和第二流量控制阀均与控制器电性连接。

进一步地，所述加热装置可以为电锅炉；

进一步地，所述蓄热装置可以为蓄热水箱。

进一步地，所述蓄热介质可以为水。

进一步地，所述控制器可以为可编程逻辑控制器。

本申请实施例技术方案与现有技术相比存在的有益效果是：

本申请实施例提供的供热***，控制器电性连接所述加热装置、所述变频蓄热水泵、所述第一温度传感器和所述第二温度传感器，控制器通过采集不同位置的温度传感器采集的蓄热介质的温度，控制所述蓄热水泵实际工作流量传输的大小，减少所述加热装置与所述蓄热装置之间的温度差异，控制蓄热装置蓄热平稳升温至阈值温度。所述供热***提高了蓄热效率，解决了之前加热时间过长，热损耗多，设备磨损严重，设备的使用周期不长的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提供的供热***结构示意图；

图2是本申请又一实施例提供的供热***结构示意图；

图3是本申请一实施例提供的供热***工作流程框图。

其中，图中各附图标记：

1-控制器；2-加热装置；21-电锅炉；3-蓄热装置；31-蓄热水箱；4-第一蓄热水泵；42-第二蓄热水泵；5-第一温度传感器；6-第二温度传感器；7-供热管道；71-加热装置出口供热管道；72-加热装置进口供热管道；8-第三温度传感器；9-第一流量控制阀；10-第二流量控制阀。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

参见图1所示，本申请一实施例提供的供热***结构示意图。

所述供热***包括：

控制器1，加热装置2、蓄热装置3、第一蓄热水泵4、第一温度传感器5、第二温度传感器6以及供热管道7；

所述控制器1与所述加热装置2、所述第一蓄热水泵4、所述第一温度传感器5以及所述第二温度传感器6电性连接；

所述加热装置2出水口通过所述供热管道7连接所述蓄热装置3进水口，所述蓄热装置3出口通过所述供热管道7连接所述加热装置2进口；所述第一蓄热水泵4连接在所述蓄热装置3出口和所述加热装置2进口之间的所述供热管道7上；所述第一温度传感器5安装在所述蓄热装置3出口一侧的供热管道内部，所述第二温度传感器6安装在所述加热装置2出口一侧的供热管道内部。

蓄热介质流动在所述加热装置2、所述蓄热装置3、所述第一蓄热水泵4 以及所述供热管道7之中。

所述蓄热介质为液态，通过所述蓄热水泵和所述供热管道流动在所述加热装置中和所述蓄热装置中；所述蓄热介质在所述加热装置内受热，所述蓄热介质在所述蓄热装置内蓄热。

具体的，所述控制器1通过所述第二温度传感器6获取所述加热装置2的出口处所述蓄热介质温度；所述控制器1通过所述第一温度传感器5获取所述蓄热装置3的出口处所述蓄热介质温度；所述控制器1将所述加热装置2的出口处所述蓄热介质温度与所述加热装置2进口处所述蓄热介质温度的差值和所述蓄热装置3的出口处所述蓄热介质温度与所述阈值温度的差值进行比较运算得控制系数；所述控制器1根据所述控制系数、所述加热装置2蓄热功率及所述第一蓄热水泵4的流量传输大小控制所述第一蓄热水泵4的实际工作流量传输大小；所述第一蓄热水泵4根据实际工作需要变化及时调节流量传输大小，直至所述蓄热装置3内蓄热介质达到阈值温度；

所述阈值温度一般是指所述蓄热装置内所述蓄热介质所能达到的最高温度，也可以是所述控制器设置的所述蓄热装置内所述蓄热介质的目标温度；

所述最高温度为所述加热装置不发生跳电，所述蓄热装置内所述蓄热介质蓄热所能达到的最高温度；

所述目标温度在所述蓄热装置内所述蓄热介质的初始温度和所述蓄热装置内蓄热介质所能达到的最高温度之间的任意值。

进一步地，所述供热***还包括第二蓄热水泵；

所述第二蓄热水泵与控制器电性连接。

所述第一蓄热水泵和第二蓄热水泵可采用变频蓄热水泵。

所述变频蓄热水泵，就是在普通水泵的基础上辅以单向阀、气压罐、变频器、恒压供水控制器、传感器等管阀或电气元件组成具有全自动功能，并且自动恒压的变频供水装置，并安装在供热***供热管道上。

所述第一蓄热水泵和所述第二蓄热水泵在所述控制器控制下同时以相同流量传输大小工作，满足所述加热装置与所述蓄热装置之间通过所述供热管道的蓄热介质热量交换速率要求；进一步地，还包括第三所述温度传感器，所述第三温度传感器安装在所述加热装置进口一侧的供热管道内部；

所述第三温度传感器与控制器电性连接。

进一步地，所述第一温度传感器、第二温度传感器以及第三温度传感器采用的相同型号。

所述第三温度传感器用于采集所述加热装置进口处所述蓄热介质的温度，便于和所述第二温度传感器采集的所述加热装置出口处所述蓄热介质的温度做差，便于直观得出所述加热装置的加热效率。

进一步地，所述供热***还包括：

第一流量控制阀、第二流量控制阀；

所述第一流量控制阀和第二流量控制阀均为电动流量阀。所述电动流量阀，就是用电动执行器控制阀门，从而实现阀门可以具体角度的开和关，达到控制所在管路流量的目的。其可分为上下两部分，上半部分为电动执行器，下半部分为阀门。

所述第一流量控制阀在所述第一蓄热水泵所在的所述供热管道内所述蓄热介质流动方向的上游位置；所述第二流量控制阀在所述第二蓄热水泵所在的所述供热管道内所述蓄热介质流动方向的上游位置；所述第一流量控制阀和第二流量控制阀配合所述第一蓄热水泵和所述第二蓄热水泵控制所述供热管道内所述蓄热介质的流量。

具体的，所述蓄热水泵在控制器控制下加大流量传输大小，所述相邻流量控制阀也随着增大阀门开启角度配合加大流量传输。例如，所述第一蓄热水泵和第二蓄热水泵常态流量传输所述蓄热介质时所述控制器控制所述第一流量控制阀和所述第二流量控制阀的阀门开启角为270°；所述第一蓄热水泵和第二蓄热水泵达到最大流量传输大小时，所述控制器控制所述第一流量控制阀和所述第二流量控制阀的阀门开启角为360°；所述蓄热装置内蓄热介质温度达到阈值温度后，所述控制器控制所述第一流量控制阀和所述第二流量控制阀均关闭。

进一步地，所述加热装置可以为电锅炉；

所述电锅炉也称电加热锅炉、电热锅炉，顾名思义，它是以电力为能源并将其转化成为热能，从而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体的锅炉设备。

进一步地，所述蓄热装置可以为蓄热水箱。

进一步地，所述蓄热介质可以为水，水为最常用蓄热介质，且比热容大。

进一步地，所述控制器可以为可编程逻辑控制器。

所述可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)是种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子***。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

具体的，参见图2所示，本申请又一实施例提供的供热***结构示意图。

所述供热***包括：

控制器1，电锅炉21、蓄热水箱31、第一蓄热水泵4、第二蓄热水泵42、第一温度传感器5、第二温度传感器6、第三温度传感器8、第一流量控制阀9、第二流量控制阀10、加热装置出口供热管道71以及加热装置进口供热管道72；

所述控制器1与所述电锅炉21、所述第一蓄热水泵4、所述第二蓄热水泵 42、所述第一温度传感器5、所述第二温度传感器6、所述第三温度传感器8、所述第一流量控制阀9以及所述第二流量控制阀10电性连接；

所述电锅炉21出口通过所述加热装置出口供热管道71连接所述蓄热水箱 31进口；所述第二流量控制阀10和所述第二蓄热水泵42均在所述加热装置出口供热管道71上。

所述蓄热水箱31出口通过所述加热装置进口供热管道72连接所述电锅炉21进口；所述第一流量控制阀9和所述第一蓄热水泵41均在所述加热装置进口供热管道72上。

所述第一温度传感器5安装在所述蓄热水箱31出口一侧的供热管道内部，所述第二温度传感器6安装在所述电锅炉21出口一侧的供热管道内部，所述第三温度传感器8安装在所述电锅炉21进口一侧的供热管道内部。

所述蓄热介质流动在所述电锅炉21、所述蓄热水箱31、所述第一蓄热水泵 4、所述第二蓄热水泵42、所述第一流量控制阀9、所述第二流量控制阀10、所述加热装置出口供热管道71以及所述加热装置进口供热管道72之中。

所述电锅炉除了通过所述加热装置出口供热管道71以及所述加热装置进口供热管道72连接所述蓄热水箱，还有其他进出口用于补充更换所述蓄热介质，并未在上述本申请又一实施例提供的供热***结构示意图中表示；同理，所述蓄热水箱除了通过所述加热装置出口供热管道71以及所述加热装置进口供热管道72连接所述电锅炉，还有其他进出口连接外接散热单元，并未在上述本申请又一实施例提供的供热***结构示意图中表示。

本申请实施例通过获取电锅炉的进口处所述蓄热介质温度、出口处所述蓄热介质温度、蓄热水箱的出口处所述蓄热介质温度、所述阈值温度、所述电锅炉蓄热功率、所述变频蓄热水泵的流量传输功率；将所述电锅炉的进口温度、出口温度的差值与所述蓄热水箱的出口温度、所述阈值温度的差值进行比较运算得控制系数；根据所述控制系数、所述电锅炉蓄热功率及所述变频蓄热水泵的流量传输大小控制第一蓄热水泵和第二蓄热水泵的实际工作流量传输大小；所述变频蓄热水泵根据所述控制系数变化在控制器控制下及时调节流量传输大小，同时控制器及时调节第一流量控制阀和第二流量控制阀开启角度，直至所述蓄热水箱内蓄热介质达到最高温度并保持；谷电时段，所述供热***所述电锅炉加热工作，所述控制器控制所述蓄热水箱内水达到阈值温度；峰电时段，所述蓄热水箱散热耗热。这样，能够通过调节变频蓄热水泵功率完成电锅炉和蓄热水箱之间温度匹配，减小温度差异，控制使蓄热水箱蓄热温度达到最高温度。所述供热***蓄热期间所述电锅炉无跳电动作，无重复加热过程，加热周期缩短，减少了能量损耗，减少了设备磨损。

图3是本申请一实施例提供的供热***工作流程框图，用来说明本申请一实施例提供供热***的工作过程。

如图所示所述工作过程包括以下步骤：

步骤S301，在预设条件下，启动加热装置对蓄热装置内的蓄热介质进行加热。

所述预设条件为处于谷电时段且所述蓄热装置内蓄热介质未达到阈值温度。

具体的，该方法用于在谷电时段通过所述蓄热介质进行蓄热，在峰电时段通过所述蓄热介质供热。

步骤S302，通过温度传感器获取加热装置进口处和出口处的蓄热介质的温度。

所述获取加热装置进口处和出口处的蓄热介质的温度包括：

通过安装在所述加热装置出口管道上的传感器获取所述蓄热装置出口处的蓄热介质的温度；

通过安装在所述加热装置进口管道上的传感器获取所述蓄热装置进口处的蓄热介质的温度。

所述传感器为温度传感器。

步骤S303，根据蓄热装置出口温度与阈值温度温差和加热装置加热温度的比较调节连接加热装置和蓄热装置的蓄热水泵的流量。

具体的，根据所述加热装置进口处和出口处的蓄热介质的温度以及所述蓄热装置的阈值温度获得流量控制系数；根据所述流量控制系数控制所述蓄热水泵的流量。

所述流量控制系数

其中，所述S表示所述流量控制系数，所述T表示所述蓄热装置的阈值温度，所述t₁表示所述加热装置出口处的蓄热介质温度，所述t₂表示所述加热装置进口处的蓄热介质温度。

当所述流量控制系数趋于1但不小于1时，所述控制器开始控制蓄热水泵使蓄热水泵增大流量并保证***安全运行；所述蓄热介质从加热装置流向蓄热装置的流速变大，使得蓄热装置内的蓄热介质温度逐步达到所述阈值温度。

具体的，根据所述流量控制系数控制所述蓄热水泵的流量大小为

其中，所述G表示所述蓄热水泵的流量大小，单位t/h；所述Q表示所述加热装置的蓄热功率，单位W；所述Δt表示所述加热装置进水口处与出水口处蓄热介质的温度差，Δt＝|t₁-t₂|，单位℃。

根据当所述加热装置蓄热功率Q不变时，所述蓄热水泵流量G 与所述加热装置进水口与出水口的温差Δt成反比，逐渐增大所述蓄热水泵流量G，Δt将逐渐减小，所述蓄热装置里的所述蓄热介质以小温差上升，防止所述加热装置因为超高温跳电停机保护。直到Δt₁～0时，达到所述蓄热装置的所述阈值温度T。所述控制器控制所述蓄热水泵和所述加热装置停止运行。

优选的，在启动加热装置对所述加热装置内的蓄热介质进行加热之前，还需要所述控制器计算并设置蓄热装置容纳蓄热介质的体积。

根据所述蓄热介质的比热容、初始温度、阈值温度和预设供热需求计算并设置所述蓄热装置内蓄热介质的体积：

其中，所述V表示所述蓄热装置内蓄热介质的体积，所述M表示所述预设供热需求的热量，所述C表示所述蓄热介质的比热容，所述ρ表示所述蓄热介质密度，所述t₃表示所述蓄热介质初始温度；所述预设供热需求的热量为在峰电时段对所述蓄热装置内所述蓄热介质蓄热的总热量需求。

所述外接散热单元的预设供热需求的热量M可以是根据统计记录未优化控制方法的相同规格的供热***在峰电时段通过外接散热单元对外散热的总热量的平均值，也可以是所述供热***通过控制器统计记录的单次峰电时段通过散热单元对外散热的总热量计算的平均值，并在下一谷电时段更新设置。

所述外接散热单元的预设供热需求的热量为在整个峰电时段外接散热单元对所述蓄热装置的内蓄热介质蓄热的总热量需求。

进一步地，在预设条件下，所述加热装置加热工作，所述控制器控制所述蓄热装置内所述蓄热介质达到阈值温度；非预设条件下，所述蓄热装置对外散热耗热。

具体的，所述预设条件为所述供热***处于谷电时段且所述蓄热装置内蓄热介质未达到阈值温度。所述非预设条件是在峰电时段，所述供热***的所述加热装置停止工作。

本申请实施例通过温度传感器获取加热装置进口处和所述加热装置出口处的蓄热介质的温度；根据所述加热装置进口处和出口处的蓄热介质的温度和阈值温度调节连接所述加热装置和所述蓄热装置的蓄热水泵的流量，所述蓄热介质从所述加热装置流向所述蓄热装置的流速变大，使得所述蓄热装置内的蓄热介质温度达到阈值温度；所述蓄热水泵及时调节所述加热装置与所述蓄热装置之间的流量大小，保证所述蓄热装置内蓄热介质的温度与所述加热装置内蓄热介质的温度之间温差在可控安全范围内，从而保证所述蓄热装置在所述加热装置做功情况下，平稳蓄热，直至所述蓄热装置内蓄热介质的温度达到阈值温度；所述供热***谷电时段蓄热，在峰电时段散热；所述控制器通过计算获得所述蓄热装置内所需存储的所述蓄热介质的体积，确定蓄热量。所述供热***蓄热期间所述加热装置无跳电动作，无重复加热过程，加热周期缩短，减少了能量损耗，减少了设备磨损并且使得外接耗能和蓄热热量都得到了的最大优化的使用利用，并节约成本。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种供热***，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的供热***，其特征在于，还包括第二蓄热水泵；

所述第二蓄热水泵与控制器电性连接。

3.如权利要求2所述的供热***，其特征在于，所述第一蓄热水泵和第二蓄热水泵采用的型号相同。

4.如权利要求1所述的供热***，其特征在于，还包括第三温度传感器，所述第三温度传感器安装在所述加热装置进口一侧的供热管道内部；

所述第三温度传感器与控制器电性连接。

5.如权利要求4所述的供热***，其特征在于，所述第一温度传感器、第二温度传感器以及第三温度传感器采用相同的型号。

6.如权利要求2所述的供热***，其特征在于，还包括：

第一流量控制阀、第二流量控制阀；

7.如权利要求1所述的供热***，其特征在于，所述加热装置为电锅炉。

8.如权利要求1所述的供热***，其特征在于，所述蓄热装置为蓄热水箱。

9.如权利要求1所述的供热***，其特征在于，所述加热装置、所述蓄热装置、所述第一蓄热水泵以及所述供热管道中的蓄热介质为水。

10.如权利要求1所述的供热***，其特征在于，所述控制器为可编程逻辑控制器。