專利名稱：一種程序控制的變頻節(jié)能換熱站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種程序控制的變頻節(jié)能換熱站，特別是其控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在我國中部、北部地區(qū)的城鎮(zhèn)、小區(qū)建設(shè)中，采暖供熱是必不可少的，集中供熱作 為一種節(jié)約、方便的采暖方案，已經(jīng)成為了供熱的主力軍，但是現(xiàn)有技術(shù)的集中換熱站對換 熱器、循環(huán)水泵、補(bǔ)水泵、補(bǔ)水箱等設(shè)備缺乏自動控制系統(tǒng)，不能達(dá)到換熱站智能、節(jié)能的運(yùn) 行效果。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種程序控制的變頻節(jié)能換熱站，用以解決現(xiàn)有技術(shù)的 程序控制的變頻節(jié)能換熱站缺乏自動控制系統(tǒng)，不能使換熱站智能、節(jié)能運(yùn)行的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案是一種程序控制的變頻節(jié)能換熱站，包括換 熱管道系統(tǒng)與變頻節(jié)能控制系統(tǒng)，所述管道系統(tǒng)包括一次側(cè)循環(huán)水系統(tǒng)和二次側(cè)循環(huán)水系 統(tǒng)，一次側(cè)循環(huán)水系統(tǒng)和二次側(cè)循環(huán)水系統(tǒng)通過換熱器進(jìn)行熱交換，二次側(cè)回水路管上串 設(shè)有主循環(huán)泵，補(bǔ)水箱出口相連主補(bǔ)水泵，補(bǔ)水箱內(nèi)設(shè)有液位控制器，一次側(cè)給水管上還設(shè) 有電動閥；一次側(cè)給水管、二次側(cè)給水管的入口處，一次側(cè)回水管、二次側(cè)回水管的出口處 分別串設(shè)有對應(yīng)的溫度壓力傳感器；所述主循環(huán)泵與主補(bǔ)水泵分別并聯(lián)有備用循環(huán)泵與備 用補(bǔ)水泵；所述各泵均對應(yīng)設(shè)有控制電路，即主循環(huán)泵控制電路、備用循環(huán)泵控制電路，主 補(bǔ)水泵控制電路、備用補(bǔ)水泵控制電路；各控制電路與一個(gè)PLC自動化控制模塊一起構(gòu)成 所述變頻節(jié)能換熱站的變頻節(jié)能控制系統(tǒng)，所述PLC自動化控制模塊輸入采樣連接上述各 溫度壓力傳感器采集的信息，輸出驅(qū)動連接各控制電路與所述電動閥；所述主循環(huán)泵控制 電路、備用循環(huán)泵控制電路安裝在循環(huán)泵變頻柜中，所述主補(bǔ)水泵控制電路、備用補(bǔ)水泵控 制電路安裝在補(bǔ)水泵變頻柜中，所述PLC自動化控制模塊安裝在PLC自動化控制柜中。本實(shí)用新型的方案提供了一種帶有智能、節(jié)能控制系統(tǒng)的暖換熱站，使PLC自動 化控制與循環(huán)泵變頻控制、補(bǔ)水泵變頻控制相配合，控制系統(tǒng)化，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化節(jié)能運(yùn) 行，且無人值守，自動化程度高。所述各泵的控制電路結(jié)構(gòu)相同，均由相互隔離互鎖的變頻回路與備用工頻回路構(gòu) 成，所述變頻回路一端連接所述PLC自動化控制柜的對應(yīng)接線端子，另一端連接對應(yīng)水泵 的接線端子，兩端子之間依次連接第一空氣開關(guān)、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，所述備用工頻回路一端連接所述PLC自動化控制柜的對應(yīng) 接線端子，另一端連接對應(yīng)水泵的接線端子，兩端子之間依次連接第二空氣開關(guān)、第二接觸 器、熱繼電器。所述PLC自動化控制柜中的PLC，其輸出端口上分別通訊連接有觸摸屏，溫度儀 表、壓力儀表、液位儀表(YW)和電動閥調(diào)節(jié)儀(FW)，并采用RS485通訊方式，PLC與觸摸屏、 各儀表之間串設(shè)有用于提高測控精度、防止干擾的模擬信號隔離器組件(LYl)；所述PLC控制柜中還設(shè)有用于連接所述循環(huán)泵變頻柜和補(bǔ)水變頻柜的端子，所述端子上串接有開關(guān)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自動化控制柜面 板上部，觸摸屏安裝在柜體面板下部，柜體后門下部開有防塵格柵(LW)，柜體后門上部設(shè)有 冷卻風(fēng)扇(FS)；柜體中還設(shè)有用于控制信號線纜均穿過、防止高次諧波干擾的鐵氧體磁環(huán)。所述循環(huán)泵變頻柜與補(bǔ)水泵變頻柜內(nèi)均設(shè)有控制電源(KD)及配套浪涌組件 (11^)、防雷組件(訃0。所述各變頻柜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)；在變頻柜的上部安裝 有測溫?zé)犭娮?PT)；后柜門上側(cè)安裝有散熱風(fēng)扇，后柜門下側(cè)開有進(jìn)風(fēng)濾塵格柵；柜中還 設(shè)有用于控制信號線纜均穿過、防止高次諧波干擾的鐵氧體磁環(huán)。所述PLC采用西門子S7-200 CN系列226 CN AC。

圖1是本實(shí)用新型的程序控制的變頻節(jié)能換熱站系統(tǒng)框圖；圖2是PLC自動化控制柜面板示意圖；圖3是PLC自動化控制柜內(nèi)部布置示意圖；圖4是PLC與各儀表、變頻器連接系統(tǒng)圖；圖5是變頻柜面板圖；圖6是變頻柜電氣原理與內(nèi)部布置圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖1所示的程序控制的變頻節(jié)能換熱站，包括換熱管道系統(tǒng)和變頻節(jié)能控制系 統(tǒng)，換熱管道系統(tǒng)包括一次側(cè)循環(huán)水系統(tǒng)和二次側(cè)循環(huán)水系統(tǒng)，一次側(cè)循環(huán)水系統(tǒng)和二次 側(cè)循環(huán)水系統(tǒng)通過換熱器5進(jìn)行熱交換，二次側(cè)回水路管4上串設(shè)有主循環(huán)泵6，主補(bǔ)水泵 7與補(bǔ)水箱8出口相連，補(bǔ)水箱8內(nèi)設(shè)有液位控制器9，二次側(cè)的給水管3與回水管4通過換 熱器旁通管相連，一次側(cè)給水管1上還設(shè)有電動閥15 ；—次側(cè)給水管1、二次側(cè)給水管3的 入口處，一次側(cè)回水管2、二次側(cè)回水管4的出口處分別串設(shè)有對應(yīng)的溫度壓力傳感器(10、 11、12、18)，二次側(cè)回水管路4上還設(shè)有熱計(jì)量裝置13。主循環(huán)泵6與主補(bǔ)水泵7分別并聯(lián)有備用循環(huán)泵16與備用補(bǔ)水泵17 ；所述各泵 均對應(yīng)設(shè)有控制電路，即主循環(huán)泵控制電路、備用循環(huán)泵控制電路，主補(bǔ)水泵控制電路、備 用補(bǔ)水泵控制電路；各控制電路與一個(gè)PLC自動化控制模塊一起構(gòu)成所述變頻節(jié)能控制系 統(tǒng)，PLC自動化控制模塊輸入采樣連接上述各溫度壓力傳感器采集的信息，輸出驅(qū)動連接 各控制電路與所述電動閥；主循環(huán)泵控制電路、備用循環(huán)泵控制電路安裝在循環(huán)泵變頻柜 22中，主補(bǔ)水泵控制電路、備用補(bǔ)水泵控制電路安裝在補(bǔ)水泵變頻柜23中，PLC自動化控 制模塊安裝在PLC自動化控制柜中21。系統(tǒng)還設(shè)有室外溫度傳感器14。上述各泵的控制電路結(jié)構(gòu)相同，對于同一類主、備用水泵的安裝在一個(gè)變頻柜中， 所以整個(gè)系統(tǒng)由1臺PLC自動化控制柜、2臺變頻柜(1臺循環(huán)泵變頻柜、1臺補(bǔ)水泵變頻柜)組成。可編程控制器PLC采用了西門子S7-200 CN系列CPU 226 CN AC，觸摸屏采用 K-TP178micro，通過點(diǎn)對點(diǎn)連接(PPI或者M(jìn)PI)完成和S7-200 CN控制器的連接。其特點(diǎn)是 該組合具有良好的穩(wěn)定性和抗干擾性，通信速率可達(dá)187. 51ibaud，在組態(tài)時(shí)K-TP178micro 可以和S7-200 CN的I/O自動關(guān)聯(lián)，使得編程更加方便快捷。采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(yè)觸摸屏、數(shù)顯智能儀表等先進(jìn)的控制設(shè)備 和先進(jìn)的通訊技術(shù)。整個(gè)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對集中程序控制的變頻節(jié)能換熱站的循環(huán)泵、 補(bǔ)水泵進(jìn)行變頻調(diào)速控制，以及對換熱系統(tǒng)相關(guān)溫度、壓力、液位、電動閥的監(jiān)控。如圖2、3、4所示，PLC自動化控制柜中，設(shè)置有PLC，其輸出端口上分別連接有觸摸 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(diào)節(jié)儀FW，PLC與觸摸屏HMI及上述測控儀表之間采用RS485通訊，采用AIBUS協(xié) 議進(jìn)行組網(wǎng)，PLC與各儀表、觸摸屏HMI之間串接有用于提高測控精度、防止干擾的模擬信 號隔離器組件LYl ；PLC控制柜中還設(shè)有用于連接所述循環(huán)泵變頻柜和補(bǔ)水變頻柜的端子， 端子上串接有開關(guān)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 控制柜面板上部，觸摸屏HMI安裝在控制柜面板下部，柜體后門下部開有防塵格柵LWllJg 體后門上部設(shè)有冷卻風(fēng)扇(FS11、FS12);接各儀表的端子排DZll設(shè)置在模擬信號隔離組件 LYl上部，接變頻柜的端子排DZ12設(shè)置在開關(guān)信號隔離器組件LY2下部。柜體中還設(shè)有用 于控制信號線纜均穿過、防止高次諧波干擾的鐵氧體磁環(huán)。循環(huán)泵變頻柜與補(bǔ)水泵變頻柜電氣結(jié)構(gòu)與安裝結(jié)構(gòu)相似，均為雙變頻控制配置， 如圖6所示。以循環(huán)泵變頻柜為例，變頻柜中設(shè)置有2臺循環(huán)泵電氣控制主回路，分別控制 主循環(huán)泵和備用循環(huán)泵。每臺循環(huán)泵電氣控制主回路由變頻回路和備用工頻回路組成，變 頻回路與備用工頻回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回路損壞變頻器。接觸器的互鎖為雙重電氣互鎖，包括接觸 器常閉觸點(diǎn)互鎖及PLC程序設(shè)計(jì)互鎖。備用循環(huán)泵的變頻回路及工頻回路配置與主循環(huán)泵的相似，這里只簡單介紹主循 環(huán)泵的配置。如圖6所示，主循環(huán)泵的變頻回路由空氣開關(guān)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(huán)泵的備用工 頻回路由空氣開關(guān)2QL、接觸器KM2、熱繼電器KRl組成。當(dāng)PLC控制系統(tǒng)變頻運(yùn)行主循環(huán) 泵時(shí)，接觸器KMl接通，變頻器BPll控制主循環(huán)泵變頻運(yùn)行。當(dāng)變頻器BPll或主循環(huán)泵故 障時(shí)，PLC控制系統(tǒng)停止變頻器BPll運(yùn)行信號，斷開接觸器KM1，接通接觸器KM3，控制變頻 器BP22運(yùn)行，從而控制備用循環(huán)泵運(yùn)行。如圖5所示，變頻柜(循環(huán)泵與補(bǔ)水泵的變頻柜相同)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。在變頻柜的上部安裝測溫?zé)犭娮鑀T，信號送面板測溫儀表TGl監(jiān)控。變頻柜 的散熱采用冷卻風(fēng)扇FS冷卻，散熱風(fēng)扇安裝在后柜門上側(cè)，后柜門下側(cè)開有進(jìn)風(fēng)濾塵格柵 LW。柜內(nèi)還設(shè)有控制電源KD及配套浪涌組件1LY、防雷組件1FL，并設(shè)有零線排N、接地排 PE。柜內(nèi)左側(cè)固定有繼電器組件KK和控制線端子排DZl等。進(jìn)出變頻柜的控制線纜、信號 線纜等均采用屏蔽電纜，并穿鐵氧體磁環(huán)FE，以防高頻諧波干擾。循環(huán)泵變頻柜設(shè)有自動變頻和手動工頻兩種控制模式。手動工頻模式便于在自動 系統(tǒng)故障時(shí)仍可工頻運(yùn)行循環(huán)泵，確保采暖可靠性。自動變頻時(shí)，變頻器和可編程控制器PLC進(jìn)行通信，按照供熱要求設(shè)定的供回水溫差信號，調(diào)節(jié)變頻器運(yùn)行頻率，控制電機(jī)轉(zhuǎn) 速調(diào)節(jié)循環(huán)泵輸出流量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。補(bǔ)水泵變頻柜，也設(shè)有自動變頻和手 動工頻兩種控制模式。手動工頻模式便于在自動系統(tǒng)故障時(shí)仍可工頻運(yùn)行補(bǔ)水泵。自動變 頻時(shí)，變頻器和可編程控制器PLC進(jìn)行通信，變頻器設(shè)置為內(nèi)部PID控制模式及小流量 節(jié)能運(yùn)行模式，二次回水壓力信號送變頻器進(jìn)行PID處理，按照供熱要求設(shè)定的二次回水 壓力值，控制變頻器運(yùn)行頻率，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)補(bǔ)水泵流量，從而達(dá)到控制二次回水 管路壓力的目的。
權(quán)利要求1.一種程序控制的變頻節(jié)能換熱站，包括換熱管道系統(tǒng)與變頻節(jié)能控制系統(tǒng)，所述管 道系統(tǒng)包括一次側(cè)循環(huán)水系統(tǒng)和二次側(cè)循環(huán)水系統(tǒng)，一次側(cè)循環(huán)水系統(tǒng)和二次側(cè)循環(huán)水系 統(tǒng)通過換熱器進(jìn)行熱交換，二次側(cè)回水路管上串設(shè)有主循環(huán)泵，補(bǔ)水箱出口相連主補(bǔ)水泵， 補(bǔ)水箱內(nèi)設(shè)有液位控制器，一次側(cè)給水管上還設(shè)有電動閥，其特征在于一次側(cè)給水管、二次側(cè)給水管的入口處，一次側(cè)回水管、二次側(cè)回水管的出口處分別串 設(shè)有對應(yīng)的溫度壓力傳感器；所述主循環(huán)泵與主補(bǔ)水泵分別并聯(lián)有備用循環(huán)泵與備用補(bǔ)水泵；所述各泵均對應(yīng)設(shè)有控制電路，即主循環(huán)泵控制電路、備用循環(huán)泵控制電路，主補(bǔ)水泵 控制電路、備用補(bǔ)水泵控制電路；各控制電路與一個(gè)PLC自動化控制模塊一起構(gòu)成所述變 頻節(jié)能換熱站的變頻節(jié)能控制系統(tǒng)，所述PLC自動化控制模塊輸入采樣連接上述各溫度壓 力傳感器采集的信息，輸出驅(qū)動連接各控制電路與所述電動閥；所述主循環(huán)泵控制電路、備用循環(huán)泵控制電路安裝在循環(huán)泵變頻柜中，所述主補(bǔ)水泵 控制電路、備用補(bǔ)水泵控制電路安裝在補(bǔ)水泵變頻柜中，所述PLC自動化控制模塊安裝在 PLC自動化控制柜中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種程序控制的變頻節(jié)能換熱站，其特征在于，所述各泵的 控制電路結(jié)構(gòu)相同，均由相互隔離互鎖的變頻回路與備用工頻回路構(gòu)成，所述變頻回路一 端連接所述PLC自動化控制柜的對應(yīng)接線端子，另一端連接對應(yīng)水泵的接線端子，兩端子 之間依次連接第一空氣開關(guān)、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，所述備用工頻回路一端連接所述PLC自動化控制柜的對應(yīng)接線端子，另一端 連接對應(yīng)水泵的接線端子，兩端子之間依次連接第二空氣開關(guān)、第二接觸器、熱繼電器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種程序控制的變頻節(jié)能換熱站，其特征在于，所述PLC自 動化控制柜中的PLC，其輸出端口上分別通訊連接有觸摸屏，溫度儀表、壓力儀表、液位儀表 (YW)和電動閥調(diào)節(jié)儀(FW)，并采用RS485通訊方式，PLC與觸摸屏、各儀表之間串設(shè)有用于 提高測控精度、防止干擾的模擬信號隔離器組件(LYl)；所述PLC自動化控制柜中還設(shè)有 用于連接所述循環(huán)泵變頻柜和補(bǔ)水變頻柜的端子，所述端子上串接有開關(guān)信號隔離器組件 (LY2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種程序控制的變頻節(jié)能換熱站，其特征在于，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自動化控制柜面板上部，觸摸屏安裝 在柜體面板下部，柜體后門下部開有防塵格柵(LW)，柜體后門上部設(shè)有冷卻風(fēng)扇(FS)；柜體 中還設(shè)有用于控制信號線纜均穿過、防止高次諧波干擾的鐵氧體磁環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種程序控制的變頻節(jié)能換熱站，其特征在于，所述循環(huán)泵 變頻柜與補(bǔ)水泵變頻柜內(nèi)均設(shè)有控制電源(KD)及配套浪涌組件(1LY)、防雷組件(1FL)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種程序控制的變頻節(jié)能換熱站，其特征在于，所述各變 頻柜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)；在變頻柜的上部安裝有測溫?zé)犭娮?PT)；后 柜門上側(cè)安裝有散熱風(fēng)扇，后柜門下側(cè)開有進(jìn)風(fēng)濾塵格柵；柜中還設(shè)有用于控制信號線纜 均穿過、防止高次諧波干擾的鐵氧體磁環(huán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的一種程序控制的變頻節(jié)能換熱站，其特征在 于，所述PLC采用西門子S7-200 CN系列2 CN AC。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種程序控制的變頻節(jié)能換熱站，包括換熱管道系統(tǒng)和變頻節(jié)能控制系統(tǒng)，所述管道系統(tǒng)包括換熱器、循環(huán)水泵、補(bǔ)水泵、補(bǔ)水箱、電動閥，所述變頻節(jié)能控制系統(tǒng)包括PLC自動化控制柜，循環(huán)泵變頻柜、補(bǔ)水泵變頻柜，循環(huán)泵變頻柜與補(bǔ)水泵變頻柜分別控制各自對應(yīng)的泵與備用泵，并受控于PLC自動化控制柜，PLC自動化控制柜接收上述各溫度壓力傳感器采集的信息，并控制所述電動閥。本實(shí)用新型的方案提供了一種帶有智能、節(jié)能控制系統(tǒng)的暖換熱站，使PLC變頻控制與循環(huán)變頻控制、補(bǔ)水變頻控制相配合，控制系統(tǒng)化，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化節(jié)能運(yùn)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(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
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