換熱站系統的構成及其工作原理
作者：admin 發布日期：2019-04-22 14:17:11
1.1 換熱站系統的構成
在集中供熱系統中，熱源廠將一次熱源水處理至高溫高壓狀態，經過一次熱源首站及熱網送至各個子換熱站處，經過換熱站的熱交換，熱量被輸送到二次熱網循環水中，再由二次網將熱水送至各用戶處。冷卻后的二次網循環水通過二次回水網返回至換熱站中，換熱站的系統簡圖如圖2.1所示。
換熱站是連接熱源與網用戶端的重要樞紐，在集中供熱系統中占據非常重要的位置[28]。換熱站是利用一次熱網管道和二次熱網管道將熱源與用戶連接起來的，一次熱網管道是連接熱源首站與換熱站之間的管網；二次熱網管道是連接換熱站與用戶之間的管網。換熱站是除了連接一次熱網與二次熱網的管道之外，還包括了相關換熱設備、測量儀表與控制設備的綜合機房，是完成熱源與熱用戶的熱量交換、熱量分配、監控、調節、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進行熱量交換與分配的實施場所，通過控制系統來維持和調節一次熱網與二次熱網管道中的壓力、水溫及流量與熱量的穩定，從而實現安全可靠的運行狀態，為用戶提供良好的供熱品質。換熱站的主要設備包括：換熱器、循環水泵、離心式補水泵、軟化水裝置、軟化水箱、各類控制閥、調節閥、安全閥、自動排氣裝置以及控制需求相關的各類現場傳感器和儀表裝置[29]。
換熱站從控制角度可以細分為熱交換系統、循環水系統和補水系統。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進行熱量交換與分配的實施場所，通過控制系統來維持和調節一次熱網與二次熱網管道中的壓力、水溫及流量與熱量的穩定，從而實現安全可靠的運行狀態，為用戶提供良好的供熱品質。換熱站的主要設備包括：換熱器、循環水泵、離心式補水泵、軟化水裝置、軟化水箱、各類控制閥、調節閥、安全閥、自動排氣裝置以及控制需求相關的各類現場傳感器和儀表裝置[29]。
換熱站從控制角度可以細分為熱交換系統、循環水系統和補水系統。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過一次熱網管道輸送至換熱站中，經過換熱站換熱后，并進行控制與調節再通過二次熱網管道輸送至熱用戶處。冷卻后的水則經過二次管網返回至換熱站中，通過換熱加熱后再次循環至熱用戶處[30]。換熱站根據集中供熱系統的實際運行工況與熱用戶的負荷，通過對水溫和各類循環泵的控制，進而控制二次熱網管道內的水溫及流量、流速，從而實現對供熱量的實時調節。換熱站系統在運行過程中，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水損失，因此就需要對補水泵進行控制，保證循環水的充足；以及對循環泵進行控制，從而保證供回水壓差的穩定。換熱站對循環泵的控制是通過控制變頻器的頻率輸出，來控制循環泵的工作頻率，改變頻率會改變電機的轉速，最終決定循環泵水量的輸出。
溫度的控制是由二次網供水溫度來決定的，根據調節一次網供水閥門的開度，來改變一次網供水的流量，最終保持二次網供水溫度的恒定。溫度的控制策略基本采用的是溫差調節的辦法，即根據用戶的需求，例如西安地區暖氣片采暖供水溫度設定為65°C，地幅熱采暖供水溫度設定為55°C。將傳感器測得的二次熱網出水溫度作為實際值，將調節閥開度作為控制變量，控制系統會根據二次管網的實際值和參考值來調節電動閥開度，從而將二次網供水溫度保持在設定值附近。
從控制角度來講，集中供熱系統換熱站控制主要由3個控制回路組成，即：二次供水溫度調節控制回路、二次供回水壓差調節控制回路、二次定壓補水控制回路。
2 換熱站的運行調節
我國的集中供熱系統因為建筑物特性及管道特性的不同，經常出現有的用戶室內溫度過高，有的用戶室內溫度不達標。為了解決這個問題，我們需要引入換熱站供熱系統理論，選擇合適的供熱調節方式，來保證用戶舒適性統一的體驗。2.1 換熱站供熱調節的基本理論
換熱站供熱系統調節的本質是根據外界氣溫的變換，來調節換熱站的輸出熱量，使用戶室內溫度達到穩定狀態。在不計二次熱網管道損耗的前提下，換熱站系統穩定運行時，用戶的熱負荷值與房間內的取暖熱負荷相同，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]：
