文档介绍：基于变流量设计的供热计量控制系统
技术研究报告
长春荣创能源有限公司
2010年9月
目录
概述……………………………………………………..2
立项背景………………………………………………….3
原理及结构…………………………………………………7
系统方案……….…………………………………………14
五、相关产品研究开发……………………………………….19
研究过程和工程实践……………………………………21
成果的创造性和先进性………………………………..22
与国内现有技术的比较………………………………..23
社会效益及直接经济效益分析…………………………24
基于变流量设计的供热计量控制系统技术研究报告
一、概述
基于变流量设计的供热计量控制系统,通过对区域管道阀开度的连续调节和对水泵转速的连续调节实现了对具有分户温度控制能力的集中供热系统的全参数变流量控制,并在系统动态建模和系统参数解耦方法的研究上采用了“试错算法”和“前馈线性补偿法”,解决了供热系统在热负荷和流量变化较大时管路系统出现的压力和流量的大范围扰动问题,本质地提高了系统的鲁棒性。同时,使集中供热系统的热系统、水系统的匹配更加合理,节能效果更加显著。
本控制系统在热力计量方法上采用了一种全新的具有压力和温度段补偿的时间面积分摊法,使计量更加准确,计费更加公平、合理。
该系统用于对现有供热系统的改造,可以达到舒适、节能、计量准确、收费合理的目的。
具有压力和温度段补偿的时间面积分摊法充分考虑到用户系统入口压力、温度和散热器面积不同带来的计量不合理性和有时是极大的计量误差,通过对管路高差的压力补偿计算、用户进回水温度的检测和管路总入水温度的时间段补偿计算,大大提高了分户计量的合理性和准确性。
本系统的设计基础是认为:集中供热系统在实施分户计量和控制时全系统是一个本质变流量系统。在目前的大部分系统设计中,在用户入口端增加控制阀后,为了保持系统楼栋主管系统为定流量系统会在用户进水和回水管之间安装三通阀和旁通阀,当用户入户阀关断时三通或旁通阀会开通。但是,由于旁通管的流阻与用户管路流阻完全
不同,因此,不能认为系统流量恒定,这时,楼栋平衡阀将不能保证压力恒定和平衡,造成整个系统流量和压力大幅度震荡,严重时系统将失去平衡,这是目前集中供热分户计量和控制系统面临的普遍问题,将在正式实施分户控制阶段体现出来。
本系统设计完全按照变流量系统设计和控制,楼栋阀将根据楼栋压力反馈和前馈模型实时调节电子阀的开度,同时对水泵进行变频控制(VVVF),在系统流量变化时控制管路压力恒定,保持管网压力和热力平衡,同时,在优化算法的支持下可以主动控制系统压力和流量参数,在保证舒适性的前提下达到更加节能的目的。
该系统采用无线温度控制器,使施工更加方便,并可保证温度采集点更加有效。该系统执行机构部件、数据节点、各子系统之间采用有线或无线通讯方式组成局域网络,并可通过宽带(ADSL)或GPRS无线数据交换网形成远程“云”管理平台,通过优化的网络结构实现网络化的监控、管理、控制和统计。
通过合理、准确的分户计费的实现,可以鼓励用户自觉按需使用暖气,促使用户自觉节约能源,同时可以尽可能地杜绝用户恶意欠费的概率。通过对集中供热的优化控制可以达到在保证用户供热需求的前提下,优化集中供热系统的系统工作点,达到更加节约能源、提高供热企业经济效益的目的。
经过多个项目的运行验证,本系统在计量上表现出了优异的合理性和准确性,全系统运行稳定,总体节能效果显著,获得了较好的社会和经济效益,积累了较丰富的系统设计、调试经验,为在全国的进一步的推广打下了良好的基础。
二、立项背景
我国是能源短缺国家,也是耗能大国。其中建筑能耗约为全国总能耗量的25%。相当于年耗2亿多吨标准煤,且目前还在增长。根据国家统计部门公布,我国每年城市采暖耗标煤1亿吨,-,,而采暖能耗是采暖地区家用能源耗的首位。%。这其中还未包括农村采暖耗能及城市其他能源的采暖(如电力、天然气、石油等)。因此,在城市采暖中大力进行节能技术推广,对我国降低总体能源消耗、减少各种污染排放具有重要战略意义。
在我国北方地区的绝大部城市,都采取集中供热方式,且供热收费按建筑面积计算采暖费。这种供热模式和收费方式使用户不会产生节能意识和行为,系统也没有做到按需供热、按照要求供热,形成了室温高就开窗,低了就投诉的现象,浪费了大量热能,造成了供热单位与用户的矛盾,既不利于国家和社会,也不利于企业和用户。
集中供热体系的节能技术推广的前提就是实现供热量的分户计量,用户按照实际热量消耗收取采暖费,使用户自觉做到按需用热,从而