一种供热系统一级管网平衡控制系统
技术领域
本实用新型涉及热力技术领域，尤其涉及一种水力调节技术，具体是指一种供热系统一级管网平衡控制系统。
背景技术
目前很多供热管网由于设计、施工等各方面的原因，大部分输配环路及热源环路存在水力失调，使得流经用户与热源的流量与设计要求不符。再加上水泵选型偏大、水泵运行在不合适的工作点等原因，导致水系统处于大流量、小温差的运行工况。水泵运行效率低，不同远近的用户冷热不均现象严重。所谓水力失衡主要包含以下两方面：
静态水力失衡：主要由于系统在设计、产品选型、施工等过程中的种种误差迭加产生的，设计需要的系统管道阻力特性与实际系统管道阻力特性不相符，所造成的实际流量与设计流量不一致的水力失调状态。
动态水力失衡：在供暖水系统上安装了很多调控设备，应用了变流量技术，从而使系统的瞬时阻力特性与设计所需阻力特性不符，而造成了系统的瞬时失调状况。
目前为了保证供热效果，现有方案一般简单地采用增大热源，增大水泵流量、扬程，“大流量，小温差”运行方式来为了保证供热效果，不仅造成投资的浪费，更造成了能源的很大浪费。为了减少能源浪费，采用的管网平衡方式有：孔板节流法、平衡阀调整法、自力式平衡阀等。
供热管网型式有两种，一种是异程式管网，一种是同程式管网。异程式管网常采用支状布置方式，管道从热源到最远的用户逐步变细，供回水管道直径相同，这种方式使得热水流经近端用户的路程近，而流经远端用户的路程长，使得近端用户作用压差大，而远端用户作用压差小，这种管网如果设计、调节不合理就会造成近端用户流量远超过设计流量，远端用户流量远小于设计流量，造成近热远冷的现象。在同程式管网中，由于各热用户之间供热管道长度基本相等，水流动的距离基本相等，由于管道的比摩阻相近，所以水的阻力也基本相等。各用户之间流量基本平衡，即管网基本上可达到水力平衡状态，各用户之间也就基本上处于热力平衡状态。
供热用户分布利于管网环状布置时可采用同程式管网，这时管道初投资比采用异程式管网的初投资略高，甚至可相当。实际工程中由于地形的限制，若采用同程式供热管网，需要敷设三根管道，管网初投资增大50%左右，为节约投资，这种情况下管网一般采用异程式布置，但是这就带来了管网的平衡调节问题。
而供热管网水力平衡调节就是通过调节管路的阻力使各用户的流量最接近于设计流量。对于简单管路来说，压力降和阻力数流量之间有下列关系：
可见，作用压力一定情况下，管路阻力数与流量的平方成反比。对于供热管网来说，各用户之间是并联关系，存在如下流量分配关系：
阻力数S大的支管其流量小，阻力数S小的支管其流量大。由于设计是受管道规格、流速等的限制，各并联支路之间所需流量与支路阻力数之间难以达到上述关系，必然使有些支路流量大于所需流量，有些支路流量小于所需流量，出现水力失调现象，从而导致冷热不匀现象。所以，供热管网水力平衡调节的实质就是调节各支路阻力，使各支路所需流量与阻力数之间满足上述关系。
国内现有的管网平衡方式有：孔板节流法、平衡阀调整法、自力式平衡阀等。其优点、缺点介绍如下：
孔板截流法：就是在各个支线、每个用户回水口安装一只精密计算好的孔板来平衡管网。孔板截流法原理上平衡管网非常有效也非常节能，是调整管网平衡的上上选。但孔板的计算相当复杂，尤其是比较大的管网其计算难度难以想象。众多孔板的加工也是一道难题，因此这一方法很难推广。只是应用在管网的各大支线。
平衡阀调整法：就是在各个支线、每个楼栋回水口安装一只平衡阀用来调整管网。此种平衡阀设有刻度，有标尺的、有数字的，依据刻度调整管网平衡。该阀寿命长、调整方便、并设有阀锁装置。缺点是此种平衡阀的刻度并不线性，依据刻度调网不能知道流过该阀的准确水量，需依据温度反复试调。因此调网的劳动强度过大不太理想。
自力式平衡阀、自力式压差平衡阀调整法：自九十年代出现自力式平衡阀以来，经过近二十年的使用改进，现已基本完善。 优点和缺点都非常明显。它有别于普通平衡阀，可以自动平衡管网，解决了调网劳动强度过大问题。并大大的改善了热网失衡，基本做到了平稳供热，是目前供热管网普遍采用的方法。但它的缺点也很突出。如该阀门阻力较大、水道狭窄易堵、出现故障不易发现排除等。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种安装方便、操作简单、节省人工、安全易用易维护的全自动水力调节自动平衡系统。
本实用新型是通过如下技术方案实现的，提供一种供热系统一级管网平衡控制系统，包括数据控制中心、数据传输层和现场控制层，所述的数据控制中心包括数据服务器、程序服务器、主操作电脑、工程师站以及通过通讯网络连接的远程移动终端，所述的数据传输层将数据通过无线或/和有线通讯方式与数据控制中心和现场控制层连接，其特征在于，所述的现场控制层包括换热站控制单元，所述换热站控制单元包括换热站控制器，与所述换热站控制器连接的包括有流量计、压力传感器、温度传感器、平衡调节阀和通过变频器驱动控制的循环泵与补水泵，所述的平衡调节阀安装于一级管网近端支路回水管，所述循环泵和补水泵安装于一级管网远端支路供水管。
作为优选，所述的换热站控制器还连接有串接在管路中的热量表。
作为优选，所述的换热站控制器连接有用于人机交互的触摸屏。
作为优选，所述数据传输层采用包括GPRS、4G、VPN和宽带中的一种或一种以上的组合的方式进行数据传输。
采用以上方案后，本实用新型中，管网平衡控制器在各一级管网支路完成以下功能：各分支供回水的温度、压力、阀门位置、流量、热量等信号的采集与控制。在阀门现场控制箱里，通过触摸屏简单易行的完成人机交互，控制各种设备稳定运行、按需分配各支路的流量或热量，同时将采集来的数据通过网络传递到数据采集服务器，进入数据控制中心；集中监控层：由数据采集服务器、监控工作站、工程师工作站等组成，完成监控管理、工程师管理及维护等任务，对现场调节阀实现各种控制，设计了就地控制、远程调度中心控制两种方式。
综上所述，本实用新型通过一级管网水力控制分成现场控制层、数据传输层和数据控制中心，通过数据控制中心可实现对一级管网水力平衡实现自动调节和控制，具有安装方便、操作简单、节省人工、安全易用易维护的有益效果。
附图说明
图1为本实用新型一种供热系统一级管网平衡控制系统的整体结构示意图。
具体实施方式
为能清楚说明本实用新型方案的技术特点，下面结合附图，并通过具体实施方式，对本方案进一步阐述。
如图1中所示，一种供热系统一级管网平衡控制系统，包括数据控制中心、数据传输层和现场控制层，所述的数据控制中心包括数据服务器、程序服务器、主操作电脑、工程师站以及通过通讯网络连接的远程移动终端，所述的数据传输层将数据通过无线或/和有线通讯方式与数据控制中心和现场控制层连接，所述的现场控制层包括换热站控制单元，所述换热站控制单元包括换热站控制器，与所述换热站控制器连接的包括有流量计、压力传感器、温度传感器、平衡调节阀和通过变频器驱动控制的循环泵与补水泵，所述的平衡调节阀安装于一级管网近端支路回水管，所述循环泵和补水泵安装于一级管网远端支路供水管。
在本实施例中，所述的换热站控制器还连接有串接在管路中的热量表，所述的换热站控制器连接有用于人机交互的触摸屏，所述数据传输层采用包括GPRS、4G、VPN和宽带中的四种组合的方式进行数据传输。
最后，还应说明，上述举例和说明也并不仅限于上述实施例，本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本实用新型的技术方案并非是对本实用新型的限制，参照优选的实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本实用新型的宗旨，也应属于本实用新型的权利要求保护范围。
