换热站工艺控制理论详细介绍课件.ppt
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1、 换热站简介换热站简介 换热站和热水管网是连接热源和热用户的重要环节,在整个换热站和热水管网是连接热源和热用户的重要环节,在整个供暖系统中具有举足轻重的作用。供暖系统中具有举足轻重的作用。换热站是指连接于一次网与二次网并装有与用户连接的相关换热站是指连接于一次网与二次网并装有与用户连接的相关设备,仪表和控制设备的机房。它用于调整和保持热媒参数(压设备,仪表和控制设备的机房。它用于调整和保持热媒参数(压力,温度和流量),使供热、用热达到安全经济运行。力,温度和流量),使供热、用热达到安全经济运行。换热站的工作原理换热站的工作原理 热力公司下属的热源(热电厂)将供热区域内换热站的一次热力公司下属的
2、热源(热电厂)将供热区域内换热站的一次网回水(一次网回水网回水(一次网回水40左右)进行简单的加热后,将一次网左右)进行简单的加热后,将一次网回水的温度提升回水的温度提升10左右,然后通过一次网总供水管道输送到左右,然后通过一次网总供水管道输送到热力公司的各个首站,在首站内的管式换热器进行进一步的热交热力公司的各个首站,在首站内的管式换热器进行进一步的热交换后(将一次网回水再提升换后(将一次网回水再提升30左右,此时温度约为左右,此时温度约为80),),再输送到所属区域的换热站,通过在换热站内再次进行换热后,再输送到所属区域的换热站,通过在换热站内再次进行换热后,将一次热源交换到二次供热管道内
3、,二次供热管道引出至热用将一次热源交换到二次供热管道内,二次供热管道引出至热用户。户。二次回水经过过滤除污后,与一次供水混合或经由换热器二次回水经过过滤除污后,与一次供水混合或经由换热器进行热交换后再进行供热,一次侧蒸汽或高温水进行换热后,变进行热交换后再进行供热,一次侧蒸汽或高温水进行换热后,变成凝结水或低温回水,返回热源,进行一二次热交换循环。补水成凝结水或低温回水,返回热源,进行一二次热交换循环。补水泵将软水打入系统中以保持系统压力恒定泵将软水打入系统中以保持系统压力恒定。换热站的工作原理简图 换热站控制系统组成换热站控制系统组成换热站控制系统由以下三部分组成:换热站控制系统由以下三部分
4、组成:测量仪表及变送器测量仪表及变送器执行机构执行机构PLC和工控机和工控机换热站控制系统换热站控制系统用于对换热站的运行参数及室内外用于对换热站的运行参数及室内外温度进行测量,如一二次供水温度、温度进行测量,如一二次供水温度、二次侧供水流量、一二次压力等。二次侧供水流量、一二次压力等。用对于换热站运行的自动控用对于换热站运行的自动控制和运行参数进行监测控制、制和运行参数进行监测控制、记录、统计、报警、报表打记录、统计、报警、报表打印等。印等。对于换热站运行的各调节对于换热站运行的各调节机构进行电动调节,主要机构进行电动调节,主要由变频器和泵电机组成。由变频器和泵电机组成。控制系统整体框架图P
5、LC控控 制制 器器上位机上位机压力传感器压力传感器温度传感器温度传感器液位传感器液位传感器压力压力温度温度液位液位变频器变频器控制回路控制回路水泵电机水泵电机电调阀电调阀补水阀补水阀 换热站的分类换热站的分类n根据热网输送的热媒不同根据热网输送的热媒不同可分为热水供热换热站和蒸汽供热换热站;可分为热水供热换热站和蒸汽供热换热站;n根据供热形式的不同根据供热形式的不同可分为直接连接、间接连接和混水供热三可分为直接连接、间接连接和混水供热三种方式。种方式。三种供热形式应用分析三种供热形式应用分析n直接连接系统在运行中仅仅是进行流量分配,运行调节容易,直接连接系统在运行中仅仅是进行流量分配,运行调
6、节容易,但是受到供水温度不能太高的限制,使得一级网管径较大,但是受到供水温度不能太高的限制,使得一级网管径较大,首站循环泵也较大,运行起来相对弊病太多。首站循环泵也较大,运行起来相对弊病太多。n间接连接的特点是一、二次网互相隔离,彼此独立,运行调间接连接的特点是一、二次网互相隔离,彼此独立,运行调试相对简单,因此应用广泛。试相对简单,因此应用广泛。n混水供热处于直接和间接连接之间,运行工况比较复杂,在混水供热处于直接和间接连接之间,运行工况比较复杂,在实际运行中比较少见,但由于混水系统一方面能加大一次网实际运行中比较少见,但由于混水系统一方面能加大一次网供回水温差,另一发面,和直供及间供相比有
7、较大的节能空供回水温差,另一发面,和直供及间供相比有较大的节能空间,在有热网自动控制系统的配合下,其应用也得到了越来间,在有热网自动控制系统的配合下,其应用也得到了越来越广泛的认可。越广泛的认可。换热站分类图示换热站分类图示换热站汽水站水水站混水站混合型 汽水换热站工艺汽水换热站工艺 由热电厂生产的高温蒸汽经管网输送到换热站,送入到换由热电厂生产的高温蒸汽经管网输送到换热站,送入到换热器与冷介质(水)进行充分的热交换,蒸汽形成的凝结水,经热器与冷介质(水)进行充分的热交换,蒸汽形成的凝结水,经疏水器聚集到凝结水箱中,由热用户回来的二次低温回水在换热疏水器聚集到凝结水箱中,由热用户回来的二次低温
8、回水在换热器中与蒸汽进行热交换以后,进入到采暖管网中进行供暖,从管器中与蒸汽进行热交换以后,进入到采暖管网中进行供暖,从管网中回来的水,经除污器除污后进行下一轮的循环,补水泵及时网中回来的水,经除污器除污后进行下一轮的循环,补水泵及时补充因管网跑冒滴漏等所遗失的水量,以便保持一定的压力,形补充因管网跑冒滴漏等所遗失的水量,以便保持一定的压力,形成稳定的运行状态,控制台通过各种感应器对设备的运行情况的成稳定的运行状态,控制台通过各种感应器对设备的运行情况的监控,随时掌握、了解换热站的运行情况,并作出相应处理。监控,随时掌握、了解换热站的运行情况,并作出相应处理。汽水换热站分类汽水换热站分类 根据
9、循环泵放置位置的不同,汽水换热站可分为:根据循环泵放置位置的不同,汽水换热站可分为:汽水换热站供水直供汽水换热站回水直供汽水换热站 汽水换热站分类汽水换热站分类 根据循环泵放置位置的不同,汽水换热站可分为:根据循环泵放置位置的不同,汽水换热站可分为:供水直供汽水换热站原理图回水直供汽水换热站原理图 汽水换热站启动工作过程汽水换热站启动工作过程一一开启蒸汽主阀门进行管道暖管,其规程详见热网运行检修规开启蒸汽主阀门进行管道暖管,其规程详见热网运行检修规程。程。二二蒸汽压力稳定后,打开换热器疏水阀门,关闭疏水阀旁路阀,蒸汽压力稳定后,打开换热器疏水阀门,关闭疏水阀旁路阀,逐渐打开换热器进气阀门,使换
10、热器内冷水逐渐被加热至要逐渐打开换热器进气阀门,使换热器内冷水逐渐被加热至要求供水温度。求供水温度。三三当分水缸上供水温度达当分水缸上供水温度达70摄氏度时关小换热器蒸汽阀保持送摄氏度时关小换热器蒸汽阀保持送水温度最高不超过水温度最高不超过90摄氏度。摄氏度。四四根据天气变化情况可对供水温度进行调整,以达到节能降耗根据天气变化情况可对供水温度进行调整,以达到节能降耗的目的。的目的。五五当回水压力低于运行压力下限时,开启补水泵对系统进行补当回水压力低于运行压力下限时,开启补水泵对系统进行补水升压,但压力不允许超过其运行压力上限,应保持回水压水升压,但压力不允许超过其运行压力上限,应保持回水压力在
11、力在2-3kg/cm2,并应保证二次网所供热用户的最高建筑,并应保证二次网所供热用户的最高建筑的采暖系统充满水。的采暖系统充满水。一一 关闭换热器进气阀,停止对循环水加热关闭换热器进气阀,停止对循环水加热。二二 逐渐关闭循环水泵的出口门至全关,然后停循环逐渐关闭循环水泵的出口门至全关,然后停循环泵,注意二次侧水压的升高。如升高及时停补水,泵,注意二次侧水压的升高。如升高及时停补水,或放水或放水。三三 热水网停止后,应充水养护。如检修需放水时,热水网停止后,应充水养护。如检修需放水时,检修完毕后仍应充水。冲水压力以系统充满水为检修完毕后仍应充水。冲水压力以系统充满水为准(准(0.5 kg/cm2
12、)。)。汽水换热站停止工作过程汽水换热站停止工作过程 汽水站优缺点分析汽水站优缺点分析u汽水换热站的优点在于一次侧蒸汽介质的输送靠自身压力,汽水换热站的优点在于一次侧蒸汽介质的输送靠自身压力,不用循环泵,可降低输送成本;且汽水换热二次侧供水温度不用循环泵,可降低输送成本;且汽水换热二次侧供水温度相对更高,可减小用户取暖设备的大小,降低成本。相对更高,可减小用户取暖设备的大小,降低成本。u汽水换热站的缺点在于当二次侧的循环泵出现故障停止运行汽水换热站的缺点在于当二次侧的循环泵出现故障停止运行时,二次侧的水停止流动;若不能及时关闭一次供的蒸汽阀时,二次侧的水停止流动;若不能及时关闭一次供的蒸汽阀门
13、,则二次侧的水将会汽化,导致换热器二次侧的压力增大,门,则二次侧的水将会汽化,导致换热器二次侧的压力增大,因此,会有爆炸的危险。因此,会有爆炸的危险。汽水站的实际应用汽水站的实际应用n由于汽水站无论从运行还是安全等方面来看,都有由于汽水站无论从运行还是安全等方面来看,都有很大的弊端,所以现在应用已经很少。很大的弊端,所以现在应用已经很少。n回水直供汽水站可用于多层用户供热。回水直供汽水站可用于多层用户供热。n供水直供汽水站可用于小高层、高层用户供热。供水直供汽水站可用于小高层、高层用户供热。汽水站的自动控制汽水站的自动控制 通过调节一次侧蒸汽调节阀的流量来控制二次侧供水温度;通过通过调节一次侧
14、蒸汽调节阀的流量来控制二次侧供水温度;通过调节补水泵的频率来控制二次侧压力;通过调节循环泵的频率来控制调节补水泵的频率来控制二次侧压力;通过调节循环泵的频率来控制二次侧流量(压差)。二次侧流量(压差)。一次高温蒸汽管道上装有电动调节阀,由系统进行自动控制。系一次高温蒸汽管道上装有电动调节阀,由系统进行自动控制。系统将检测到的二次供水温度和设定值进行比较,并根据室外温度进行统将检测到的二次供水温度和设定值进行比较,并根据室外温度进行一定的温度补偿,然后自动调节电动阀门的开度,控制一次侧高温蒸一定的温度补偿,然后自动调节电动阀门的开度,控制一次侧高温蒸汽的流量,以保证二次侧供水温度的合理稳定。汽的
15、流量,以保证二次侧供水温度的合理稳定。系统在二次侧设置一台供回水差压变送器,将差压信号输送至循系统在二次侧设置一台供回水差压变送器,将差压信号输送至循环泵变频器,变频器根据给定值,通过内部环泵变频器,变频器根据给定值,通过内部PID控制,自动恒定供回控制,自动恒定供回水差压,差压值可以在变频器上设置,也可以由水差压,差压值可以在变频器上设置,也可以由PLC给定。给定。系统在二次回水处设置一台回水压力变送器,将回水压力信号输系统在二次回水处设置一台回水压力变送器,将回水压力信号输送至补水泵变频器,变频器根据回水压力设定值,通过内部送至补水泵变频器,变频器根据回水压力设定值,通过内部PID控制,控
16、制,自动恒定回水压力,设定值可以通过变频器设置,也可以通过自动恒定回水压力,设定值可以通过变频器设置,也可以通过PLC给给定。定。补水箱设置一台液位变送器,当液位低于最低设定值时,给水管补水箱设置一台液位变送器,当液位低于最低设定值时,给水管的电磁阀门开启,开始往补水箱内注水;当液位到达最高设定值时,的电磁阀门开启,开始往补水箱内注水;当液位到达最高设定值时,电磁阀门关闭,停止注水。电磁阀门关闭,停止注水。水水换热站工艺水水换热站工艺 由热力公司加热后的高温热水经管网输送到换热站,由热力公司加热后的高温热水经管网输送到换热站,送入到送入到换热器与流经用户的二次低温回水进行充分的热交换,交换后的
17、换热器与流经用户的二次低温回水进行充分的热交换,交换后的一次热水流经一次回水管道送回热力公司首站继续加热循环,加一次热水流经一次回水管道送回热力公司首站继续加热循环,加热后的二次回水热后的二次回水进入到采暖管网中进行供暖,从管网中回来的水,进入到采暖管网中进行供暖,从管网中回来的水,经除污器后进行下一轮的循环,补水泵及时补充因管网跑冒滴漏经除污器后进行下一轮的循环,补水泵及时补充因管网跑冒滴漏等所遗失的水量,以便保持一定的压力,形成稳定的运行状态,等所遗失的水量,以便保持一定的压力,形成稳定的运行状态,控制台通过各种感应器对设备的运行情况监控,随时掌握,了解控制台通过各种感应器对设备的运行情况
18、监控,随时掌握,了解换热站的进行情况,并作出相应处理。换热站的进行情况,并作出相应处理。水水换热站分类水水换热站分类 根据循环泵放置位置的不同,水水换热站可分为:根据循环泵放置位置的不同,水水换热站可分为:水水换热站供水直供水水换热站回水直供水水换热站供水直供水水换热站原理图回水直供水水换热站原理图一一缓慢打开高温水供水主阀门、换热器高温水供水阀门,向换缓慢打开高温水供水主阀门、换热器高温水供水阀门,向换热器内注入高温水,观察换热器进出口压力表,换热器内压热器内注入高温水,观察换热器进出口压力表,换热器内压力逐渐升至工作压力。力逐渐升至工作压力。二二换热器供水温度达到换热器供水温度达到70摄氏
19、度时,关小换热器高温水供水阀摄氏度时,关小换热器高温水供水阀保持供水温度最高不超过保持供水温度最高不超过90摄氏度,保证高温水回水温度不摄氏度,保证高温水回水温度不超过超过55摄氏度。摄氏度。三三根据天气变化情况可对供水温度进行调整,以达节能降耗的根据天气变化情况可对供水温度进行调整,以达节能降耗的目的。目的。四四当回水压力低于运行压力下限时,开启补水泵对系统进行补当回水压力低于运行压力下限时,开启补水泵对系统进行补水升压。但压力不允许超过其运行压力上限,应保持回水压水升压。但压力不允许超过其运行压力上限,应保持回水压力在力在2-3 kg/cm2,并应保证二次网热用户最高级住户的,并应保证二次
20、网热用户最高级住户的采暖系统充满水。采暖系统充满水。水水换热站启动工作过程水水换热站启动工作过程一一 关闭换热器高温水供水阀门,停止加热关闭换热器高温水供水阀门,停止加热。二二 逐渐关闭循环水泵的出口门至全关,然后停循逐渐关闭循环水泵的出口门至全关,然后停循环泵,注意二次侧水压的升高。如升高及时停环泵,注意二次侧水压的升高。如升高及时停补水,或放水。补水,或放水。三三 热水网停止后,应充水养护。如检修需防水时,热水网停止后,应充水养护。如检修需防水时,检修完毕后仍应充水。冲水压力以系统充满水检修完毕后仍应充水。冲水压力以系统充满水为准(为准(0.5 kg/cm2)。)。水水换热站停止工作过程水
21、水换热站停止工作过程 水水站优缺点及应用分析水水站优缺点及应用分析优点:热能利用率高,热损失小热水采暖系统的优点:热能利用率高,热损失小热水采暖系统的蓄热能力高,热稳定性好,因此现在多用水水换蓄热能力高,热稳定性好,因此现在多用水水换热站供热热站供热。缺点:造价高、消耗电能大。缺点:造价高、消耗电能大。水水站多用于高层用户供热,也可用于多层和小水水站多用于高层用户供热,也可用于多层和小高层用户供热。高层用户供热。水水站的自动控制水水站的自动控制 通过调节一次供水调节阀的流量来控制二次侧供水温度;通过调节补水通过调节一次供水调节阀的流量来控制二次侧供水温度;通过调节补水泵的频率来控制二次侧压力;
22、通过调节循环泵的频率来控制二次侧流量(压泵的频率来控制二次侧压力;通过调节循环泵的频率来控制二次侧流量(压差)。差)。一次供水管道上装有电动调节阀,由系统进行自动控制。系统将检测到一次供水管道上装有电动调节阀,由系统进行自动控制。系统将检测到的二次供水温度和设定值进行比较,并根据室外温度进行一定的温度补偿,的二次供水温度和设定值进行比较,并根据室外温度进行一定的温度补偿,然后自动调节电动阀门的开度,控制一次供水的流量,以保证二次侧供水温然后自动调节电动阀门的开度,控制一次供水的流量,以保证二次侧供水温度的合理稳定。度的合理稳定。系统在二次侧设置一台供回水差压变送器,将差压信号输送至循环泵变系统
23、在二次侧设置一台供回水差压变送器,将差压信号输送至循环泵变频器,变频器根据给定值,通过内部频器,变频器根据给定值,通过内部PID控制,自动恒定供回水差压,差压控制,自动恒定供回水差压,差压值可以在变频器上设置,也可以由值可以在变频器上设置,也可以由PLC给定。给定。系统在二次回水处设置一台回水压力变送器,将回水压力信号输送至补系统在二次回水处设置一台回水压力变送器,将回水压力信号输送至补水泵变频器,变频器根据回水压力设定值,通过内部水泵变频器,变频器根据回水压力设定值,通过内部PID控制,自动恒定回控制,自动恒定回水压力,设定值可以通过变频器设置,也可以通过水压力,设定值可以通过变频器设置,也
24、可以通过PLC给定。给定。补水箱设置一台液位变送器,当液位低于最低设定值时,给水管的电磁补水箱设置一台液位变送器,当液位低于最低设定值时,给水管的电磁阀门开启,开始往补水箱内注水;当液位到达最高设定值时,电磁阀门关闭,阀门开启,开始往补水箱内注水;当液位到达最高设定值时,电磁阀门关闭,停止注水。停止注水。混水换热站的原理混水换热站的原理 采用混水换热以后采用混水换热以后,系统一次侧和二次侧之间不再相互独立(补系统一次侧和二次侧之间不再相互独立(补水系统安装在首站即可),为避免换热站之间出现水力失衡,整个系水系统安装在首站即可),为避免换热站之间出现水力失衡,整个系统必然要保证一次网定压统必然要
25、保证一次网定压,然而然而,系统各个换热站地势标高不一样系统各个换热站地势标高不一样,而且而且,即使地势标高一样的地方即使地势标高一样的地方,各个站所带的楼层高度也不完全一各个站所带的楼层高度也不完全一样。样。系统既要保证一次网供回水定压系统既要保证一次网供回水定压,又要满足热负荷的供热需求,又要满足热负荷的供热需求,因此,如何选择一种合理的供热形式,是混水换热系统所要解决的首因此,如何选择一种合理的供热形式,是混水换热系统所要解决的首要问题。要问题。根据混水泵所在位置的不同,混水换热站可分为以下三种形式:根据混水泵所在位置的不同,混水换热站可分为以下三种形式:供水直供型、回水直供型和混水直供型
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