一種程序控制的變頻節能換熱站的製作方法
2023-12-04 06:59:11
專利名稱：一種程序控制的變頻節能換熱站的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種程序控制的變頻節能換熱站，特別是其控制系統。
背景技術：
在我國中部、北部地區的城鎮、小區建設中，採暖供熱是必不可少的，集中供熱作 為一種節約、方便的採暖方案，已經成為了供熱的主力軍，但是現有技術的集中換熱站對換 熱器、循環水泵、補水泵、補水箱等設備缺乏自動控制系統，不能達到換熱站智能、節能的運 行效果。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種程序控制的變頻節能換熱站，用以解決現有技術的 程序控制的變頻節能換熱站缺乏自動控制系統，不能使換熱站智能、節能運行的問題。為實現上述目的，本實用新型的方案是一種程序控制的變頻節能換熱站，包括換 熱管道系統與變頻節能控制系統，所述管道系統包括一次側循環水系統和二次側循環水系 統，一次側循環水系統和二次側循環水系統通過換熱器進行熱交換，二次側回水路管上串 設有主循環泵，補水箱出口相連主補水泵，補水箱內設有液位控制器，一次側給水管上還設 有電動閥；一次側給水管、二次側給水管的入口處，一次側回水管、二次側回水管的出口處 分別串設有對應的溫度壓力傳感器；所述主循環泵與主補水泵分別並聯有備用循環泵與備 用補水泵；所述各泵均對應設有控制電路，即主循環泵控制電路、備用循環泵控制電路，主 補水泵控制電路、備用補水泵控制電路；各控制電路與一個PLC自動化控制模塊一起構成 所述變頻節能換熱站的變頻節能控制系統，所述PLC自動化控制模塊輸入採樣連接上述各 溫度壓力傳感器採集的信息，輸出驅動連接各控制電路與所述電動閥；所述主循環泵控制 電路、備用循環泵控制電路安裝在循環泵變頻櫃中，所述主補水泵控制電路、備用補水泵控 制電路安裝在補水泵變頻櫃中，所述PLC自動化控制模塊安裝在PLC自動化控制櫃中。本實用新型的方案提供了一種帶有智能、節能控制系統的暖換熱站，使PLC自動 化控制與循環泵變頻控制、補水泵變頻控制相配合，控制系統化，能夠實現智能化節能運 行，且無人值守，自動化程度高。所述各泵的控制電路結構相同，均由相互隔離互鎖的變頻迴路與備用工頻迴路構 成，所述變頻迴路一端連接所述PLC自動化控制櫃的對應接線端子，另一端連接對應水泵 的接線端子，兩端子之間依次連接第一空氣開關、輸入電抗器、輸入濾波器、變頻器、輸出濾 波器、輸出電抗器、第一接觸器，所述備用工頻迴路一端連接所述PLC自動化控制櫃的對應 接線端子，另一端連接對應水泵的接線端子，兩端子之間依次連接第二空氣開關、第二接觸 器、熱繼電器。所述PLC自動化控制櫃中的PLC，其輸出埠上分別通訊連接有觸控螢幕，溫度儀 表、壓力儀表、液位儀表(YW)和電動閥調節儀(FW)，並採用RS485通訊方式，PLC與觸控螢幕、 各儀表之間串設有用於提高測控精度、防止幹擾的模擬信號隔離器組件(LYl)；所述PLC控制櫃中還設有用於連接所述循環泵變頻櫃和補水變頻櫃的端子，所述端子上串接有開關信 號隔離器組件(LY2)。所述溫度儀表、壓力儀表、閥位儀表、液位儀表均安裝在所述PLC自動化控制櫃面 板上部，觸控螢幕安裝在櫃體面板下部，櫃體後門下部開有防塵格柵(LW)，櫃體後門上部設有 冷卻風扇(FS)；櫃體中還設有用於控制信號線纜均穿過、防止高次諧波幹擾的鐵氧體磁環。所述循環泵變頻櫃與補水泵變頻櫃內均設有控制電源(KD)及配套浪湧組件 (11^)、防雷組件(訃0。所述各變頻櫃面板上均安裝有電量儀表(All、A12)、測溫儀表(TG1)、指示燈 (1GL、1BL、1HL、DY、BG、2GL、2BL、2HL)、控制按鈕(1SA、2SA、KSA、MSA)；在變頻櫃的上部安裝 有測溫熱電阻(PT)；後櫃門上側安裝有散熱風扇，後櫃門下側開有進風濾塵格柵；櫃中還 設有用於控制信號線纜均穿過、防止高次諧波幹擾的鐵氧體磁環。所述PLC採用西門子S7-200 CN系列226 CN AC。
圖1是本實用新型的程序控制的變頻節能換熱站系統框圖；圖2是PLC自動化控制櫃面板示意圖；圖3是PLC自動化控制櫃內部布置示意圖；圖4是PLC與各儀表、變頻器連接系統圖；圖5是變頻櫃面板圖；圖6是變頻櫃電氣原理與內部布置圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明。如圖1所示的程序控制的變頻節能換熱站，包括換熱管道系統和變頻節能控制系 統，換熱管道系統包括一次側循環水系統和二次側循環水系統，一次側循環水系統和二次 側循環水系統通過換熱器5進行熱交換，二次側回水路管4上串設有主循環泵6，主補水泵 7與補水箱8出口相連，補水箱8內設有液位控制器9，二次側的給水管3與回水管4通過換 熱器旁通管相連，一次側給水管1上還設有電動閥15 ；—次側給水管1、二次側給水管3的 入口處，一次側回水管2、二次側回水管4的出口處分別串設有對應的溫度壓力傳感器(10、 11、12、18)，二次側回水管路4上還設有熱計量裝置13。主循環泵6與主補水泵7分別並聯有備用循環泵16與備用補水泵17 ；所述各泵 均對應設有控制電路，即主循環泵控制電路、備用循環泵控制電路，主補水泵控制電路、備 用補水泵控制電路；各控制電路與一個PLC自動化控制模塊一起構成所述變頻節能控制系 統，PLC自動化控制模塊輸入採樣連接上述各溫度壓力傳感器採集的信息，輸出驅動連接 各控制電路與所述電動閥；主循環泵控制電路、備用循環泵控制電路安裝在循環泵變頻櫃 22中，主補水泵控制電路、備用補水泵控制電路安裝在補水泵變頻櫃23中，PLC自動化控 制模塊安裝在PLC自動化控制櫃中21。系統還設有室外溫度傳感器14。上述各泵的控制電路結構相同，對於同一類主、備用水泵的安裝在一個變頻櫃中， 所以整個系統由1臺PLC自動化控制櫃、2臺變頻櫃(1臺循環泵變頻櫃、1臺補水泵變頻櫃)組成。可編程控制器PLC採用了西門子S7-200 CN系列CPU 226 CN AC，觸控螢幕採用 K-TP178micro，通過點對點連接(PPI或者MPI)完成和S7-200 CN控制器的連接。其特點是 該組合具有良好的穩定性和抗幹擾性，通信速率可達187. 51ibaud，在組態時K-TP178micro 可以和S7-200 CN的I/O自動關聯，使得編程更加方便快捷。採用具有小流量功能的變頻 器、西門子S7-200CN可編程控制器及其配套專業觸控螢幕、數顯智能儀表等先進的控制設備 和先進的通訊技術。整個控制系統能夠實現對集中程序控制的變頻節能換熱站的循環泵、 補水泵進行變頻調速控制，以及對換熱系統相關溫度、壓力、液位、電動閥的監控。如圖2、3、4所示，PLC自動化控制櫃中，設置有PLC，其輸出埠上分別連接有觸摸 屏圓1，溫度儀表(311、512、521、522、^36)、壓力儀表(Pll、P12、P21、P22)、液位儀表 YW 和電動閥調節儀FW，PLC與觸控螢幕HMI及上述測控儀表之間採用RS485通訊，採用AIBUS協 議進行組網，PLC與各儀表、觸控螢幕HMI之間串接有用於提高測控精度、防止幹擾的模擬信 號隔離器組件LYl ；PLC控制櫃中還設有用於連接所述循環泵變頻櫃和補水變頻櫃的端子， 端子上串接有開關信號隔離器組件LY2。溫度儀表、壓力儀表、閥位儀表、液位儀表均安裝在 控制櫃面板上部，觸控螢幕HMI安裝在控制櫃面板下部，櫃體後門下部開有防塵格柵LWllJg 體後門上部設有冷卻風扇(FS11、FS12);接各儀表的端子排DZll設置在模擬信號隔離組件 LYl上部，接變頻櫃的端子排DZ12設置在開關信號隔離器組件LY2下部。櫃體中還設有用 於控制信號線纜均穿過、防止高次諧波幹擾的鐵氧體磁環。循環泵變頻櫃與補水泵變頻櫃電氣結構與安裝結構相似，均為雙變頻控制配置， 如圖6所示。以循環泵變頻櫃為例，變頻櫃中設置有2臺循環泵電氣控制主迴路，分別控制 主循環泵和備用循環泵。每臺循環泵電氣控制主迴路由變頻迴路和備用工頻迴路組成，變 頻迴路與備用工頻迴路通過接觸器互鎖隔離，如圖6中KMl和KM2互鎖，KM3和KM4互鎖， 防止工頻電源串入變頻器輸出迴路損壞變頻器。接觸器的互鎖為雙重電氣互鎖，包括接觸 器常閉觸點互鎖及PLC程序設計互鎖。備用循環泵的變頻迴路及工頻迴路配置與主循環泵的相似，這裡只簡單介紹主循 環泵的配置。如圖6所示，主循環泵的變頻迴路由空氣開關1QL、輸入電抗器T11、輸入濾波 器F11、變頻器BP11、輸出濾波器F12、輸出電抗器T12、接觸器KMl組成；主循環泵的備用工 頻迴路由空氣開關2QL、接觸器KM2、熱繼電器KRl組成。當PLC控制系統變頻運行主循環 泵時，接觸器KMl接通，變頻器BPll控制主循環泵變頻運行。當變頻器BPll或主循環泵故 障時，PLC控制系統停止變頻器BPll運行信號，斷開接觸器KM1，接通接觸器KM3，控制變頻 器BP22運行，從而控制備用循環泵運行。如圖5所示，變頻櫃(循環泵與補水泵的變頻櫃相同)面板安裝有電量儀表(All、 A12)、測溫儀表 丁61、指示燈(161^181^11、0￥、86、261^、281^、21)、控制按鈕(15六、25六、1 八、 MSA)器件。在變頻櫃的上部安裝測溫熱電阻PT，信號送面板測溫儀表TGl監控。變頻櫃 的散熱採用冷卻風扇FS冷卻，散熱風扇安裝在後櫃門上側，後櫃門下側開有進風濾塵格柵 LW。櫃內還設有控制電源KD及配套浪湧組件1LY、防雷組件1FL，並設有零線排N、接地排 PE。櫃內左側固定有繼電器組件KK和控制線端子排DZl等。進出變頻櫃的控制線纜、信號 線纜等均採用屏蔽電纜，並穿鐵氧體磁環FE，以防高頻諧波幹擾。循環泵變頻櫃設有自動變頻和手動工頻兩種控制模式。手動工頻模式便於在自動 系統故障時仍可工頻運行循環泵，確保採暖可靠性。自動變頻時，變頻器和可編程控制器PLC進行通信，按照供熱要求設定的供回水溫差信號，調節變頻器運行頻率，控制電機轉 速調節循環泵輸出流量，從而達到調節溫度的目的。補水泵變頻櫃，也設有自動變頻和手 動工頻兩種控制模式。手動工頻模式便於在自動系統故障時仍可工頻運行補水泵。自動變 頻時，變頻器和可編程控制器PLC進行通信，變頻器設置為內部PID控制模式及小流量 節能運行模式，二次回水壓力信號送變頻器進行PID處理，按照供熱要求設定的二次回水 壓力值，控制變頻器運行頻率，控制電機轉速調節補水泵流量，從而達到控制二次回水 管路壓力的目的。
權利要求1.一種程序控制的變頻節能換熱站，包括換熱管道系統與變頻節能控制系統，所述管 道系統包括一次側循環水系統和二次側循環水系統，一次側循環水系統和二次側循環水系 統通過換熱器進行熱交換，二次側回水路管上串設有主循環泵，補水箱出口相連主補水泵， 補水箱內設有液位控制器，一次側給水管上還設有電動閥，其特徵在於一次側給水管、二次側給水管的入口處，一次側回水管、二次側回水管的出口處分別串 設有對應的溫度壓力傳感器；所述主循環泵與主補水泵分別並聯有備用循環泵與備用補水泵；所述各泵均對應設有控制電路，即主循環泵控制電路、備用循環泵控制電路，主補水泵 控制電路、備用補水泵控制電路；各控制電路與一個PLC自動化控制模塊一起構成所述變 頻節能換熱站的變頻節能控制系統，所述PLC自動化控制模塊輸入採樣連接上述各溫度壓 力傳感器採集的信息，輸出驅動連接各控制電路與所述電動閥；所述主循環泵控制電路、備用循環泵控制電路安裝在循環泵變頻櫃中，所述主補水泵 控制電路、備用補水泵控制電路安裝在補水泵變頻櫃中，所述PLC自動化控制模塊安裝在 PLC自動化控制櫃中。
2.根據權利要求1所述的一種程序控制的變頻節能換熱站，其特徵在於，所述各泵的 控制電路結構相同，均由相互隔離互鎖的變頻迴路與備用工頻迴路構成，所述變頻迴路一 端連接所述PLC自動化控制櫃的對應接線端子，另一端連接對應水泵的接線端子，兩端子 之間依次連接第一空氣開關、輸入電抗器、輸入濾波器、變頻器、輸出濾波器、輸出電抗器、 第一接觸器，所述備用工頻迴路一端連接所述PLC自動化控制櫃的對應接線端子，另一端 連接對應水泵的接線端子，兩端子之間依次連接第二空氣開關、第二接觸器、熱繼電器。
3.根據權利要求2所述的一種程序控制的變頻節能換熱站，其特徵在於，所述PLC自 動化控制櫃中的PLC，其輸出埠上分別通訊連接有觸控螢幕，溫度儀表、壓力儀表、液位儀表 (YW)和電動閥調節儀(FW)，並採用RS485通訊方式，PLC與觸控螢幕、各儀表之間串設有用於 提高測控精度、防止幹擾的模擬信號隔離器組件(LYl)；所述PLC自動化控制櫃中還設有 用於連接所述循環泵變頻櫃和補水變頻櫃的端子，所述端子上串接有開關信號隔離器組件 (LY2)。
4.根據權利要求3所述的一種程序控制的變頻節能換熱站，其特徵在於，所述溫度儀 表、壓力儀表、閥位儀表、液位儀表均安裝在所述PLC自動化控制櫃面板上部，觸控螢幕安裝 在櫃體面板下部，櫃體後門下部開有防塵格柵(LW)，櫃體後門上部設有冷卻風扇(FS)；櫃體 中還設有用於控制信號線纜均穿過、防止高次諧波幹擾的鐵氧體磁環。
5.根據權利要求4所述的一種程序控制的變頻節能換熱站，其特徵在於，所述循環泵 變頻櫃與補水泵變頻櫃內均設有控制電源(KD)及配套浪湧組件(1LY)、防雷組件(1FL)。
6.根據權利要求5所述的一種程序控制的變頻節能換熱站，其特徵在於，所述各變 頻櫃面板上均安裝有電量儀表(All、A12)、測溫儀表(TGI)、指示燈(1GL、1BL、1HL、DY、BG、 2GL、2BL、2HL)、控制按鈕(1SA、2SA、KSA、MSA)；在變頻櫃的上部安裝有測溫熱電阻(PT)；後 櫃門上側安裝有散熱風扇，後櫃門下側開有進風濾塵格柵；櫃中還設有用於控制信號線纜 均穿過、防止高次諧波幹擾的鐵氧體磁環。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的一種程序控制的變頻節能換熱站，其特徵在 於，所述PLC採用西門子S7-200 CN系列2 CN AC。
專利摘要本實用新型涉及一種程序控制的變頻節能換熱站，包括換熱管道系統和變頻節能控制系統，所述管道系統包括換熱器、循環水泵、補水泵、補水箱、電動閥，所述變頻節能控制系統包括PLC自動化控制櫃，循環泵變頻櫃、補水泵變頻櫃，循環泵變頻櫃與補水泵變頻櫃分別控制各自對應的泵與備用泵，並受控於PLC自動化控制櫃，PLC自動化控制櫃接收上述各溫度壓力傳感器採集的信息，並控制所述電動閥。本實用新型的方案提供了一種帶有智能、節能控制系統的暖換熱站，使PLC變頻控制與循環變頻控制、補水變頻控制相配合，控制系統化，能夠實現智能化節能運行，且無人值守，自動化程度高。
文檔編號F24D19/10GK201858698SQ201020577150
公開日2011年6月8日 申請日期2010年10月26日 優先權日2010年10月26日
發明者常紅星, 李永剛, 潘建生, 雷衛華 申請人:漯河瑞來信節能科技有限公司