一种用于区域供冷的用户变频分布式混水接入系统论文和设计-王明超

全文摘要

本实用新型公开的一种用于区域供冷系统的用户变频分布式混水接入系统，包括分布式变频水泵、静态流量平衡阀、自力式压差控制阀、比例积分电动阀、温度变送器、PID控制器、混水管；其中，分布式变频水泵根据用户需求安装于各用户混水管或用户供水管上，比例积分电动阀分别安装在各用户支路供冷一次侧管网的供水管级混水管上，温度变送器安装在各用户冷水二次侧管网的回水管上，温度变送器将检测的温度信息传输至PID控制器，PID控制器据此控制变频水泵运行频率及比例积分电动阀的阀门开度。本实用新型将管网输送冷水入户流量、压力调节至比例积分电动阀工作范围内，方便自动控制。

主设计要求

1.一种用于区域供冷系统的用户变频分布式混水接入系统，其特征在于：包括分布式变频水泵、静态流量平衡阀、自力式压差控制阀、比例积分电动阀、温度变送器、PID控制器、混水管；所述区域供冷系统包括区域供冷一次侧管网及用户二次侧管网；所述区域供冷一次侧管网包括各用户支路的供冷一次侧管网，所述用户二次侧管网包括各用户冷水二次侧管网；其中，所述PID控制器分别与分布式变频水泵、比例积分电动阀及温度变送器连接，比例积分电动阀分别安装在各用户支路的供冷一次侧管网的供水管及混水管上，温度变送器安装在各用户冷水二次侧管网的回水管上；静态流量平衡阀安装在区域供冷一次侧管网的供水管上，自力式压差控制阀安装在区域供冷一次侧管网的回水管上。

设计方案

其中，所述PID控制器分别与分布式变频水泵、比例积分电动阀及温度变送器连接，比例积分电动阀分别安装在各用户支路的供冷一次侧管网的供水管及混水管上，温度变送器安装在各用户冷水二次侧管网的回水管上；静态流量平衡阀安装在区域供冷一次侧管网的供水管上，自力式压差控制阀安装在区域供冷一次侧管网的回水管上。

2.根据权利要求1所述用于区域供冷系统的用户变频分布式混水接入系统，其特征在于：所述分布式变频水泵设置于混水管上，或者设置于用户二次侧供水管上。

3.根据权利要求1所述用于区域供冷系统的用户变频分布式混水接入系统，其特征在于：所述用户支路的供冷一次侧管网，包括一次侧供水管、一次侧电动比例调节阀、一次侧回水管；所述一次侧电动比例调节阀安装在一次侧供水管上，与PID控制器连接。

4.根据权利要求1所述用于区域供冷系统的用户变频分布式混水接入系统，其特征在于：所述用户冷水二次侧管网，包括二次侧供水管、二次侧电动蝶阀、二次侧回水管、二次侧回水温度传感器；其中，二次侧电动蝶阀设置于二次侧供水管上，二次侧回水温度传感器设置于二次侧回水管上。

5.根据权利要求1所述用于区域供冷系统的用户变频分布式混水接入系统，其特征在于：所述各用户支路的供冷一次侧管网的供水管与回水管之间安装有手动蝶阀；各用户支路的供冷一次侧管网的回水管安装有电动蝶阀；各用户支路的供冷一次侧管网的供水管安装有Y型过滤器；各用户支路的供冷一次侧管网的供水管安装有电磁式冷量计；各用户支路的供冷一次侧管网以及各用户冷水二次侧管网的供水管、回水管均同时安装有温度变送器、压力变送器；各用户支路的供冷一次侧管网的回水管、各用户冷水二次侧管网的供水管均安装有泄水阀。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及区域供冷领域，特别涉及一种用于区域供冷的用户变频分布式混水接入系统。

背景技术

区域供冷作为一种资源集约化、规模化利用的手段，同时具有“削峰填谷”“提升能源利用率”等节能减排作用，正逐渐在国内推广。与集中供热不同，区域供冷因供应空调冷冻水，供回水温差较小，因而相同情况下输送水量大，水泵输送能耗及管网冷损失较大，覆盖半径较小。

考虑区域供冷中常采用枝状管网，多个用户水力工作状况不同，同时受循环水二级泵能耗影响，供冷管网与用户主要采用板式换热器间接换热的方式连接。与集中供热常采用的直接连接方式相比，采用板式换热器间接连接，保证主管网与用户系统相对独立，运行工况及水质均互不影响；但也存在换热效率较低、占地面积较大，且板式换热器两侧流体存在换热端差，势必造成不必要的能量浪费，此外，二级泵与用户循环泵均要承担换热器阻力损失，影响系统运行效率。同时由于采用枝状管网，二级泵扬程需满足最不利用户资用压头，导致采用板换隔开的近端用户需采用减压措施消除富余的二级泵压头，进一步造成能量浪费，且增加系统复杂度，不利于维护及运行管理。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于区域供冷的用户变频分布式混水接入系统，将管网输送冷水入户流量、压力调节至比例积分电动阀工作范围内，方便自动控制。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：

一种用于区域供冷系统的用户变频分布式混水接入系统，包括分布式变频水泵、静态流量平衡阀、自力式压差控制阀、比例积分电动阀、温度变送器、PID控制器、混水管；所述区域供冷系统包括区域供冷一次侧管网及用户二次侧管网；所述区域供冷一次侧管网包括各用户支路的供冷一次侧管网，所述用户二次侧管网包括各用户冷水二次侧管网；

其中，所述PID控制器分别与分布式变频水泵、比例积分电动阀及温度变送器连接，比例积分电动阀分别安装在各用户支路的供冷一次侧管网的供水管及混水管上，温度变送器安装在各用户冷水二次侧管网的回水管上，温度变送器将检测的温度信息传输至PID控制器，PID控制器据此控制分布式变频泵运行频率及比例积分电动阀的阀门开度，根据用户负荷调节用户侧流量；静态流量平衡阀安装在区域供冷一次侧管网的供水管上，自力式压差控制阀安装在区域供冷一次侧管网的回水管上；所述静态流量平衡阀用于限制用户支路最大流量，所述自力式压差控制阀用于维持用户支路供回水压差稳定并限制在预设范围内，从而满足比例积分电动阀工作所需流量及压力要求。

所述分布式变频水泵设置于混水管上，或者设置于用户二次侧供水管上，作为接力泵使用。当部分用户循环阻力大于区域供冷管网资用压头时，可将分布式变频水泵设置于用户二次侧供水管上，作为接力泵使用。

所述用户支路的供冷一次侧管网，包括一次侧供水管、一次侧电动比例调节阀、一次侧回水管；所述一次侧电动比例调节阀安装在一次侧供水管上，与PID控制器连接。

所述用户冷水二次侧管网，包括二次侧供水管、二次侧电动蝶阀、二次侧回水管、二次侧回水温度传感器；其中，二次侧电动蝶阀设置于二次侧供水管上，二次侧回水温度传感器设置于二次侧回水管上。

所述各用户支路的供冷一次侧管网的供水管与回水管之间安装有手动蝶阀，可根据需要手动关闭或旁通；各用户支路的供冷一次侧管网的回水管安装有电动蝶阀，可根据需要自动关闭；各用户支路的供冷一次侧管网的供水管安装有除去水中杂物的Y型过滤器；各用户支路的供冷一次侧管网的供水管安装有高精度电磁式冷量计，用于冷量计量；各用户支路的供冷一次侧管网以及各用户冷水二次侧管网的供水管、回水管均同时安装有温度变送器、压力变送器，以实行远程集中自动控制；各用户支路的供冷一次侧管网的回水管、各用户冷水二次侧管网的供水管均安装有泄水阀，用于检修泄水及排污。

本实用新型的工作过程如下：

根据设计工况下区域供冷一次侧供回水温度(一般为定值)及用户二次侧供回水温度(一般为定值)，设定设计工况下混水比，通过调节分布式变频水泵运行频率及比例积分电动阀开度，使流量运行在设计工况；

当用户负荷发生变化时，通过设立于用户二次侧回水管上温度变送器监测用户二次侧回水温度变化情况，调节变频泵运行频率及电动阀开度，调节用户侧流量，使用户供回水温度保持稳定，提升系统运行稳定性；区域供冷一次侧通过监测一次侧回水管温度变化情况，调节二级泵运行频率，来适应用户侧负荷变化情况。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

区域供冷用户以空调制冷为主，所需冷冻水参数相同，且一次、二次侧温度相近，因而有条件使用采用变频泵的混水接入系统。采用带混水系统的直接连接方式时，首先，可取消占地面积较大、系统复杂且换热效率较低的间接换热系统；其次，将间接换热系统变为直接混水系统，取消换热端差，可提升区域供冷侧供水温度与用户回水温度，提升制冷与换热效率；第三可节省二级泵及用户循环水泵扬程；第四，把原靠二级泵提供循环动力的供应方式改为变频分布式混水泵按需从管网抽取，进一步减少二级泵及用户循环泵扬程；第五，近端用户可充分利用管网富余压头，节省混水系统运行能耗；最后，减少各用户接入系统复杂度，提升系统响应速度，有利于节省运行能耗及运行维护。

本实用新型利用变频分布式混水系统将常规采用板式换热器间接换热的用户接入系统改为直接混水系统，在减小用户接入系统复杂度，提升运行可靠性的同时，提升区域供冷侧及用户侧运行效率，并可提升系统运行相应速度与灵敏度，方便自动控制，有利于运行维护。

附图说明

图1为本实用新型所述一种用于区域供冷系统的用户变频分布式混水接入系统的用户入口与管网接驳处结构示意图；需要说明的是，图1中的虚线并非是错误，而是反映控制关系。

图2为所述分布式变频水泵位于混水管上时混水接入系统的结构示意图。

图3为所述分布式变频水泵位于用户二次侧供水管上时混水接入系统的结构示意图。

其中，标记含义具体如下：

图1中，1-手动蝶阀、2-压力表、3-Y型过滤器、4-温度计、5-静态流量平衡阀、6-电动蝶阀、7-自力式压差控制阀、8-冷量计；

图2、图3中具有相同符号的组件与本图中所表达意义相同；

图2：A-供冷一次侧管网、B-用户二次侧管网；

图3：E-供冷一次侧管网、F-用户二次侧管网，其余组件与图2中相同。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1、2、3，一种用于区域供冷系统的用户变频分布式混水接入系统，包括分布式变频水泵、静态流量平衡阀、自力式压差控制阀、比例积分电动阀、温度变送器、PID控制器、混水管；所述区域供冷系统包括区域供冷一次侧管网及用户二次侧管网；所述区域供冷一次侧管网包括各用户支路的供冷一次侧管网，所述用户二次侧管网包括各用户冷水二次侧管网；

所述区域供冷用变频分布式混水系统包括区域供冷一次侧管网、混水装置及用户二次侧管网，混水装置包含变频混水泵及控制系统，混水装置分别与所述区域供冷一次侧管网以及所述用户二次侧管网相连接，所述控制系统通过，调节实际混合比；所述控制系统通过改变变频泵运行频率及比例积分电动阀开度，调节系统流量。

所述供冷一次侧管网A，包含一次侧供水管A10，一次侧电动比例调节阀；一次侧回水管A20。

所述用户二次侧管网B，包含二次侧供水管B10，二次侧电动蝶阀B11；二次侧回水管B20，二次侧回水温度传感器B21。

所述混水装置C，包含混水管C10，电动比例调节阀C11，PID控制器C12；所述分布式变频泵D位于混水管C10上。

所述分布式变频泵可根据用户循环阻力及一次侧资用压头，调整位置，将分布泵设置于用户二次侧供水管，作为接力泵使用。

所述区域供冷用变频分布式混水系统，还包含且不限于图中编号为1～7的管路附件。

所述区域供冷用变频分布式混水系统可根据用户分区情况设立多个并联子系统，各子系统之间运行工况相对独立，仅在用户入口处并联接入主管网。

本实施例的变频分布式混水系统用于区域供冷系统。所述区域供冷一次侧管网输送的高压低温大流量冷水，通过静态流量平衡阀及自力式压差控制阀，将冷水调节至比例积分电动阀工作压力、流量范围内，温度变送器B21安装在各用户冷水二次侧管网的回水管B20上，温度变送器B21将检测的温度信息传输至PID控制器，PID控制器据此控制变频泵D运行频率及电动阀A11及C11开度。设计工况下，混水系统根据设计工况下区域供冷一次侧供回水温度(一般为定值)及用户二次侧供回水温度(一般为定值)，设定设计工况下混水比，通过调节变频泵D运行频率及电动阀A11及C11开度，使系统流量运行在设计工况。当用户负荷发生变化时，通过设立于用户二次侧回水管上温度传感器B21监测用户二次侧回水温度变化情况，调节变频泵D运行频率及电动阀A11及C11开度，调节用户侧流量，使用户供回水温度保持稳定，来适应用户侧负荷变化情况。

用户B为分布式变频水泵位于用户混水管情况，用户F为分布式变频水泵位于用户二次侧供水管情况，两种情况根据用户循环阻力与区域供冷管网一次侧提供的资用压头相对值确定，资用压力大时适用情况B，资用压力小时适用情况F。

图1中图例的含义及主要功能如表1所示：

表1

设计图

一种用于区域供冷的用户变频分布式混水接入系统论文和设计

一种用于区域供冷的用户变频分布式混水接入系统论文和设计-王明超

全文摘要

主设计要求

设计方案

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