換熱站系統(tǒng)的構(gòu)成及其工作原理
作者：admin 發(fā)布日期：2019-04-22 14:17:11
1.1 換熱站系統(tǒng)的構(gòu)成
在集中供熱系統(tǒng)中，熱源廠將一次熱源水處理至高溫高壓狀態(tài)，經(jīng)過一次熱源首站及熱網(wǎng)送至各個子換熱站處，經(jīng)過換熱站的熱交換，熱量被輸送到二次熱網(wǎng)循環(huán)水中，再由二次網(wǎng)將熱水送至各用戶處。冷卻后的二次網(wǎng)循環(huán)水通過二次回水網(wǎng)返回至換熱站中，換熱站的系統(tǒng)簡圖如圖2.1所示。
換熱站是連接熱源與網(wǎng)用戶端的重要樞紐，在集中供熱系統(tǒng)中占據(jù)非常重要的位置[28]。換熱站是利用一次熱網(wǎng)管道和二次熱網(wǎng)管道將熱源與用戶連接起來的，一次熱網(wǎng)管道是連接熱源首站與換熱站之間的管網(wǎng)；二次熱網(wǎng)管道是連接換熱站與用戶之間的管網(wǎng)。換熱站是除了連接一次熱網(wǎng)與二次熱網(wǎng)的管道之外，還包括了相關(guān)換熱設(shè)備、測量儀表與控制設(shè)備的綜合機房，是完成熱源與熱用戶的熱量交換、熱量分配、監(jiān)控、調(diào)節(jié)、及管理的重要樞紐。
換熱站的主要功能是作為整個集中供熱系統(tǒng)進(jìn)行熱量交換與分配的實施場所，通過控制系統(tǒng)來維持和調(diào)節(jié)一次熱網(wǎng)與二次熱網(wǎng)管道中的壓力、水溫及流量與熱量的穩(wěn)定，從而實現(xiàn)安全可靠的運行狀態(tài)，為用戶提供良好的供熱品質(zhì)。換熱站的主要設(shè)備包括：換熱器、循環(huán)水泵、離心式補水泵、軟化水裝置、軟化水箱、各類控制閥、調(diào)節(jié)閥、安全閥、自動排氣裝置以及控制需求相關(guān)的各類現(xiàn)場傳感器和儀表裝置[29]。
換熱站從控制角度可以細(xì)分為熱交換系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)和補水系統(tǒng)。換熱站的硬件原理圖如圖2.2所示
換熱站的主要功能是作為整個集中供熱系統(tǒng)進(jìn)行熱量交換與分配的實施場所，通過控制系統(tǒng)來維持和調(diào)節(jié)一次熱網(wǎng)與二次熱網(wǎng)管道中的壓力、水溫及流量與熱量的穩(wěn)定，從而實現(xiàn)安全可靠的運行狀態(tài)，為用戶提供良好的供熱品質(zhì)。換熱站的主要設(shè)備包括：換熱器、循環(huán)水泵、離心式補水泵、軟化水裝置、軟化水箱、各類控制閥、調(diào)節(jié)閥、安全閥、自動排氣裝置以及控制需求相關(guān)的各類現(xiàn)場傳感器和儀表裝置[29]。
換熱站從控制角度可以細(xì)分為熱交換系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)和補水系統(tǒng)。換熱站的硬件原理圖如圖2.2所示
1.2 換熱站的基本原理
換熱站的基本工作原理是：熱源廠提供的熱量經(jīng)過一次熱網(wǎng)管道輸送至換熱站中，經(jīng)過換熱站換熱后，并進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)再通過二次熱網(wǎng)管道輸送至熱用戶處。冷卻后的水則經(jīng)過二次管網(wǎng)返回至換熱站中，通過換熱加熱后再次循環(huán)至熱用戶處[30]。換熱站根據(jù)集中供熱系統(tǒng)的實際運行工況與熱用戶的負(fù)荷，通過對水溫和各類循環(huán)泵的控制，進(jìn)而控制二次熱網(wǎng)管道內(nèi)的水溫及流量、流速，從而實現(xiàn)對供熱量的實時調(diào)節(jié)。換熱站系統(tǒng)在運行過程中，因為管道的封閉性、用戶對熱水的消耗造成不可避免的循環(huán)水損失，因此就需要對補水泵進(jìn)行控制，保證循環(huán)水的充足；以及對循環(huán)泵進(jìn)行控制，從而保證供回水壓差的穩(wěn)定。換熱站對循環(huán)泵的控制是通過控制變頻器的頻率輸出，來控制循環(huán)泵的工作頻率，改變頻率會改變電機的轉(zhuǎn)速，最終決定循環(huán)泵水量的輸出。
溫度的控制是由二次網(wǎng)供水溫度來決定的，根據(jù)調(diào)節(jié)一次網(wǎng)供水閥門的開度，來改變一次網(wǎng)供水的流量，最終保持二次網(wǎng)供水溫度的恒定。溫度的控制策略基本采用的是溫差調(diào)節(jié)的辦法，即根據(jù)用戶的需求，例如西安地區(qū)暖氣片采暖供水溫度設(shè)定為65°C，地幅熱采暖供水溫度設(shè)定為55°C。將傳感器測得的二次熱網(wǎng)出水溫度作為實際值，將調(diào)節(jié)閥開度作為控制變量，控制系統(tǒng)會根據(jù)二次管網(wǎng)的實際值和參考值來調(diào)節(jié)電動閥開度，從而將二次網(wǎng)供水溫度保持在設(shè)定值附近。
從控制角度來講，集中供熱系統(tǒng)換熱站控制主要由3個控制回路組成，即：二次供水溫度調(diào)節(jié)控制回路、二次供回水壓差調(diào)節(jié)控制回路、二次定壓補水控制回路。
2 換熱站的運行調(diào)節(jié)
我國的集中供熱系統(tǒng)因為建筑物特性及管道特性的不同，經(jīng)常出現(xiàn)有的用戶室內(nèi)溫度過高，有的用戶室內(nèi)溫度不達(dá)標(biāo)。為了解決這個問題，我們需要引入換熱站供熱系統(tǒng)理論，選擇合適的供熱調(diào)節(jié)方式，來保證用戶舒適性統(tǒng)一的體驗。2.1 換熱站供熱調(diào)節(jié)的基本理論
換熱站供熱系統(tǒng)調(diào)節(jié)的本質(zhì)是根據(jù)外界氣溫的變換，來調(diào)節(jié)換熱站的輸出熱量，使用戶室內(nèi)溫度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在不計二次熱網(wǎng)管道損耗的前提下，換熱站系統(tǒng)穩(wěn)定運行時，用戶的熱負(fù)荷值與房間內(nèi)的取暖熱負(fù)荷相同，也等于換熱站的熱量輸出。由熱平衡理論可得知下列方程[31]：
