水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化

水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 4.3 一级泵换热系统的监控

（1） 压差控制 用户侧属变流量系统，热源侧需要定流量运行。因此，在供、回水管之间 需加一个旁通阀。当负荷流量发生变化时，供、回水干管间压差将发生变化，通过压差信号调节旁通阀的开度，改变旁通水量，一方面恒定压差，使压力工况稳定，同时也保证了热源侧的定水量运行。图4-1为一级泵压差控制原理图。控制元件由压差传感器、压差控制器PdA和旁通电动两 通阀（简称“旁通阀”）V组成。在系统处于设计状态下，所有的设备满负荷运行，压差旁通阀开度为零，压差传感器 图4-1 一级泵压差控制原理图 两端接口处的压差为控制 器的设定值 ?p0；当末端负荷变小后，末端的两通阀关小，供、回水压差?p将会提高而超过设定值，在压差控制器的作用下，旁通阀将自动打 开，它的开度加大将使总供、回水压差减小至到达?p0时，才停止继续开大[10]。若热水的旁通量超过了单台供水循环泵流量时，则自动关闭一台供水循环泵。压差传感器的两端接管应尽可能的靠近旁通阀两端并设于水系统中压力较稳定的地方，以减少水流量的波动，提高控制的精确性。 （2） 采暖循环泵的台数控制 对于多台机组，其控制方法主要有操作指导控制、压差控制、恒定供回水压差的流量旁通控制法、回水温度控制与热量控制。 ① 操作指导控制。这种控制方式根据实测热负荷，一方面显示、记录实际热负荷；另一方面由操作人员对数据进行分析、判断，实施供暖循环泵运行台数控制及相关联动设备的控制。这是一种开环控制结构，其优点是结构简单、控制灵活，特别适合对于热负荷变化规律尚不清楚和对大型水泵的启、停要求严格的场合。其缺点是人工操作，控制过程慢、实时性差，节能效果受到限制。 ② 压差旁通阀位置控制。一级泵压差旁通流量控制如图4-2所示。旁通阀的流量为一个换热器的流量，其限位开关用于指示10﹪～90﹪的开度。低负荷时启动一个换热器，旁通阀在某一调节位置。负荷增加时，调节阀趋向关的位置，当达到一定负荷时，限位开关闭合，自动启动第二台水泵；负荷继续增加，则进一步启动第三台21

PdA用户侧V热源侧分水器集水器T水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 水泵。当负荷减小时，以相反的方向进行。 1003分分分C66.6分分分分2分分分?F分分分分分分分分分?P分分分(%)33.31分分分50分分分分分(%)100 图4-2 一级泵旁通流量控制 ③ 恒定供回水压差的流量旁通控制法。恒定供回水压差的流量旁通控制法是在旁通管上再增设流量计，以旁通流量控制换热器和水泵的启停。例如，某热交换站安装有三台机组，当由满负荷降至66.6﹪负荷时，停到一个换热器和水泵，当负荷降至33.3﹪，停掉两组换热器和水泵负荷。一级泵旁通流量控制如图4-1所示。途中⊿F为流量传感器，C为控制器。 ④ 回水温度控制。换热器的供热量可以由下式计算 Q?qmc(t1?t2) （4-1） 式中 qm为回水流量，其值为（kg/s）； c为水的比热容，其值为4.1868kJ/kg； t1,t2为换热站供、回水温度（℃）。 一级泵的温度控制如图4-3所示。它的控制原理是将回水温度传感器信号送至温度控制器，控制器根据回水温度信号控制换热器及水泵的启停。 22

水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 T1T3分分分分分?P分分分分分分分分分分分分C分分分分分分分分T2T分分分分分T4分分分分分分分TC图4-3 一级泵温度控制法 ⑤ 热量控制。热量控制的原理是通过测量用户侧的供回水温度及供水流量，按式（4-1）计算时间所需热量，由此决定换热器的运行台数。采用这种控制方式，各传感器的设置位置是非常重要的。设置位置应保证回水流量qm传感器测量的是用户侧来的总回水流量，不包括旁通流量；回水温度传感器t2应给是测量用户侧的总回水温度，不应是回水与旁通水的混合温度。该方法是工程中常用的一种方法。 4.4 次级泵系统的控制

次级泵控制可分为台数控制、变速控制和联合控制三种。 （1） 次级泵台数控制

采用这种方式时，次级泵全部为定速泵，同时还应对压差进行控制，因此设有压差旁通电动阀。应注意，压差旁通阀旁通的水量是次级泵总供水量与用户侧需水量的差值；而连通管的水量是初级泵组与次级泵组供水量的差值。

压差控制旁通阀的情况与一级泵系统相类似。

① 压差控制。当系统需水量小于次级泵组运行的总水量时，为了保证次级泵的工作点基本不变，稳定用户环路，应在次级泵环路中设旁通电动阀，通过压差控制旁通水量。当旁通阀全开，而供、回水压差继续升高时，则应停止一台次级泵运行。当系统需水量大于运行的次级泵组总水量时，反映出的结果是旁通阀全关且压差继续下降，这时应增加一台次级泵。因此，压差控制次级泵台数时，转换边界条件如下：停泵过程，压差旁通阀全开，压差仍超过设定值时，则停一台泵；启泵过程，压差旁通

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 阀全关，压差仍低于设定值时，则启动一台泵。

由于压差的波动较大，测量精度有限（5﹪～10﹪），很显然，采用压差控制次级泵时，精度受到一定限制，且由于必须了解两个以上的条件参数[12]（旁通阀的开、闭情况及压差值），因而使控制变得较为复杂。

② 流量控制。既然用户侧必须设有流量传感器，因此，比较此流量测定值与每台次级泵设计流量即可方便地得出需要运行的次级泵台数。由于流量测量的精度较高，因此这一控制是更为精确的方法。此时旁通阀仍然需要，但塔只是作为输水量旁通用，并不参与次级泵台数控制。

（2） 变速控制

变速控制是针对次级泵为全变速泵而设置的，其被控参数既可以是次级泵出口压力，又可以是供、回水管的压差。通过测量被控参数并与给定值相比较，改变水泵电动机频率，控制水泵转速。

（3） 联合控制

联合控制是针对定-变速系统而设的，热交换站系统采用一台变速泵与多台定速组合，其被控参数既可以是压差也可以是压力。这种控制方式，既要控制变速泵转速，又要控制定速泵的运行台数，因此相对来说此方式比上述两种更为复杂。同时，从控制和节能要求来看，任何时候变速泵都应保持运行状态，且其参数会随着定速泵台数启停时发生较大的改变。

在变速过程中，如果无控制手段，在用户侧，供、回水压差的变化将破坏水路系统的水力平衡，甚至使得用户的电动阀不能正常工作。因此，变速泵控制时，不能采用流量为被控参数而必须用压力或压差。

还可以根据用户侧最不利端进回水压差来调整加压泵启动台数或通过变频器改变其转速。实际上供热管网若分成许多支路，很难判断哪个是最不利支路。尤其当部分用户停止运行，系统流量分配在很大范围内变化时，实际最不利末端也会从一个支路变为另一个支路。这时可以将几个有可能是最不利末端的支路末端均安装压差传感器，实际运行时根据其最小者确定加压泵的工作方式。

无论是变速控制还是台数控制，在系统初投入时，都应先手动启动一台次级泵（若有变速泵则应先启动变速泵），同时监控系统供电并自动投入工作状态。当实测热量大于单台换热器的最大热量时，则联锁启动一台换热器及相关设备。

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 4.5 电机的调节

能量调节系统的目的是使换热器的换热量实时与外界所需要的热负荷箱匹配。由于外界所需要的热负荷不可能一直恒定，因此就要求换热器的换热量也要作出相应的改变。对电机的调节可以改变系统的供热量，从循环的角度分析，利用变转速的方法进行能量调节有很好的经济性[15]。感应式电动机改变转速的方法虽有多种，但适宜的方法是采用变频调速。

在本热交换站控制系统中，我使用的是PowerFlex 400的变频器。罗克韦尔自动化推出的PowerFlex 4系列交流变频器是PowerFlex家族中尺寸最小且效率最高的成员，它设计紧凑、节省空间，给用户提供了强大的电机转速控制能力。PowerFlex 4系列变频器包括三种产品PowerFlex 4、PowerFlex 40和PowerFlex 400。他们是设备级速度控制的理想产品，提供多样性应用，满足了全球最终用户对灵活性、节省空间和使用方便的要求。它们同样可以作为机械工具、风扇、水泵、传送机和物料处理系统中速度控制的廉价替代品。其中Power Flex 400变频器专门针对风机水泵和食品加工行业的应用，特别是其内置的多种功能特性可保证与楼宇控制系统间的无缝连接。功率分为2.2-110kW@380-480V AC，2.2-37kW@200-240V AC。它的主要特点如下： ? 集成的PID控制器可自动调整输出频率，调节过程变量。

? 三个可编程的跳变频率段防止了变频器在共振频率中连续运行，避免机械损坏。 ? 可选的风扇/泵类曲线针对离心风扇和泵类负载提供降电压模式。

? 独特的休眠功能在系统需求降低到预先设定标准时，自动关闭机器；当系统需求

增加时，自动起动机器。

? 针对某些无人看管运行环境，系统断电而后恢复时，变频器将自动重起运行 ? Freeze/Fire和Purge等特定输入，可直接连接到消防等紧急安全系统。 ? 集成到变频器中的RS485通讯。

? 内置的Modbus RTU和JohnsonMetasys N2协议为可选参数，不需要额外的软件

和硬件支持驱动串行接口(DSI)通讯模块和附件。

? 使用DriveExplorer和DriveTools可方便地用于编程、监视和控制变频器 ? 成套变频器满足UL标准，增强了安装的灵活性，允许变频器直接安装在开关柜

中。

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化

本科毕业设计（论文）

题 目 学生姓名 专业班级 学 号 院 （系）指导教师 完成时间

水-水热力交换站DDC监控系统设计与

参数优化

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 摘 要

本论文所设计的热力交换站是为某单位冬季采暖供应，一次热源从市政热力管道取得，二次系统有循环水泵、补水泵、除污器等附属设备。本文介绍了热力交换站的监控系统的组成、功能和工作过程。设计所使用的换热方式是水-水换热，用对水循环温度的控制达到设计所要求的供热温度。通过热力交换站的室内温度的监测控制和对各参数的分析，达到热力交换站节能设计的要求。通过对循环水温度的控制达到冬季采暖供水所需的温度，用于提高室内空气温度。

本次设计通过对热交换站原有设备及环境进行分析，生成优化方案，在满足用户要求的基础上，达到优化控制和节能的目的。本文详细介绍了水-水换热站的设备构成及监控原理，附有监控原理图和DDC计算机监控图，并根据所需监控内容对相应的几种传感器执行器的监控方式进行了介绍。本设计要达到的目标，使单位冬季的集中供暖安全可靠，经济合理，使热交换的设计更加节能，降低消耗。

关键词 水-水热力交换站/传感器、执行器/DDC控制/参数优化

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化

Analysis and optimization of water - water heat exchange

station DDC control parameters

ABSTRACT

This thesis discusses standing control system is heat for the Unit of the winter heating supply.

the once heat source come from the municipal heat pipe, the Secondary system have circulating pump, water supply pump, decontamination and other ancillary equipment. This article describes the composition, functions and work processes of heat exchange station monitoring system. The heat exchanger of design uses water-water heat exchanger, using the control of the temperature of the water cycle to design the required heating temperature. Through monitoring and control the heat exchange station of indoor temperature and analysis of various parameters, achieve the energy-efficient design of the heat exchange station.

The design of heat exchange station original equipment and the environment, generate optimized programs on the basis that meet user requirements, to achieve optimal control and energy saving. The details of water - water heat exchanger station equipment and monitoring principle, attached to the monitor schematic and DDC computer monitor Figure, and introduced several sensors to carry out the monitoring required to monitor the content.

Keywords: water - water heat exchange station / sensors, actuators / DDC control / parameter optimization

III

水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 目 录

中文摘要 .............................................................................................................................................. II 英文摘要 ............................................................................................................................................. III 1.绪论 ................................................................................................................................................... 1 2.热力交换站的换热型式 ......................................................................................................... 2 2.1蒸汽-水型换热站 .......................................................................................................... 2 2.2水-水型换热站 ................................................................................................................ 4 3.热力交换站控制系统 .............................................................................................................. 6

3.1换热器 .................................................................................................................................. 9 3.2传感器与变送器 ........................................................................................................... 12 3.3 执行器 ............................................................................................................................... 16 3.4 控制器 ............................................................................................................................... 17 4.热力交换站水泵节能控制系统设计 ............................................................................ 19

4.1 循环泵节能设计 .......................................................................................................... 19 4.2补水泵节能设计 ........................................................................................................... 19 4.3 一级泵换热系统的监控 .......................................................................................... 21 4.4 次级泵系统的控制 .................................................................................................... 23 4.5 电机的调节 .................................................................................................................... 25 5.DDC控制系统简介 ................................................................................................................... 26

5.1工作原理 ........................................................................................................................... 26 5.2功能介绍 ........................................................................................................................... 26 5.3 DDC控制系统的网络结构 ...................................................................................... 27

水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 5.4 DDC控制系统的优点 ................................................................................................ 28 6.节能分析 ....................................................................................................................................... 30 7.结束语 ............................................................................................................................................ 31 致 谢 ............................................................................................................................................... 32 参考文献 ............................................................................................................................................ 33

水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 涡轮流量计主要用于管道中的液体流量测量，但它易受磨损和卡塞，特别不适用于污浊的流体的测量。

② 漩涡流量计

漩涡流量计适用于液体测量并具有很高的精度，其工作原理是基于漩涡而产生压力波动的频率，漩涡是由于液体冲击垂直挡体而产生的，其频率是与流体的流速成比例关系。但是仪表价格比较昂贵。

③ 电磁流量计

使用一个缠绕管线或输入一个交变电流，穿过流体建立一个电磁场。如果流体是导电的，那么电磁场就以与流速成比例的速率被切割，在导体中产生感应电动势，电磁流量计正是基于这个原理工作的。电磁流量计适用于水流体或泥浆流量的测量，不能用来测量气体流量。

④ 超声波流量计

超声波流量计测量的原理是基于多普勒效应，通过流体微粒中反射声波频率的变化来测量流量。

3.3 执行器

执行器是控制系统的执行部件，控制系统的末端控制单元，它的输出影响被调参数。控制器输出信号作为执行器的输入信号，执行器的输出与输入的关系是该执行器的特性，正确选取执行器的特性有利于改善自动控制的调节精度。下面介绍几种本控制系统用的执行器。

3.3.1 电磁阀

电磁阀是用电磁控制的工业设备，用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀是用电磁的效应进行控制，主要的控制方式由继电器控制。这样，电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。

电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油腔，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 体的移动来挡住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置，这样通过控制电磁铁的电流通断就控制了机械运动。

3.4 控制器

控制器是建筑环境与设备自动控制中确保熟工参数达到要求的检测和控制器件。根据工程需要，一般可使用模拟控制器和软件控制器对过程进行控制。

3.4.1 变频器

变频器集成了高压大功率晶体管技术和电子控制技术，得到广泛应用。变频器的作用是改变交流电机供电的频率和幅值，因而改变其运动磁场的周期，达到平滑控制电动机转速的目的。变频器的出现，使得复杂的调速控制简单化，用变频器+交流鼠笼式感应电动机组合替代了大部分原先只能用直流电机完成的工作，缩小了体积，降低了维修率，使传动技术发展到新阶段。

变频器主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，其大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“滤波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。

(1) 整流器

最近大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。

(2) 滤波回路

在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。

(3) 逆变器

同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型PWM逆变器为例示出开关时间和电压波形。

控制电路是给异步电动机供电（电压、频率可调）的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。

? 运算电路：将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运

算，决定逆变器的输出电压、频率。

? 电压、电流检测电路：与主回路电位隔离检测电压、电流等。

? 驱动电路：驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。 ? 速度检测电路：以装在异步电动机轴机上的速度检测器的信号为速度信号，送入

运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。

? 保护电路：检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防

止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 4.热力交换站水泵节能控制系统设计

水泵的实际工作点不是完全由水泵本身决定的，而是由水泵及其管路系统共同决定的。管路系统的特性由包括管路系统在内的整个水泵装置及实际工况决定，与水泵本身的特性无关。所以循环水泵的流量应与采暖系统的计算流量相匹配，扬程应与管网系统的总阻力损失相符合；过大或过小都会影响水泵的运行效率。

4.1 循环泵节能设计

（1）选择循环水泵时首先应对各个水泵制造厂家样本的参数分析对比，选择高效节能型，即在相同（或接近）流量和扬程的前提下，配用的电机功率较低的泵型。

（2）根据热负荷认真计算统计系统总流量，所选水泵的流量不应大于设计流量的10%。

（3）认真计算热力站内、室外管网系统及最远（最不利点）用户的系统总阻力，所选水泵的扬程按管网系统总阻力最多加15～30KPa。

（4）如果热力站供热区域的用户热负荷固定不变时，所选水泵的运行台数最好为一台，另加一台备用即可。考虑到当两台以上相同规格型号的水泵并联工作时，流量不会等于单台水泵单独运行时流量的累加；而是会有流量减小的因素，所以并联台数不宜过多。

（5）水泵制造厂家的样本上，一般同一规格型号的水泵列出了三组流量和扬程等参数，在选配水泵时依据计算的系统流量和扬程参数，应选择中间一组最接近设计参数的泵型，因为这组的效率最高。 4.2补水泵节能设计

热水采暖系统热力站中的补水泵的作用有两个，一是向系统管道内补水，二是系统的定压。

采暖管网系统的最高点低于40米时可采用单级单吸离心式水泵；超过40米时，建议选用多级单吸离心式水泵。因为查水泵样本得知，水泵扬程高于40米，在相同的扬程和流量下，多级水泵配用的电机功率要比单极水泵配用的电机小一个等级。为了节约电能，补水泵的启停（补水和定压）控制宜采用变频调速器控制。

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 4.2.1补给水箱节能设计

补给水箱的有效容积可按15min～30min 的补水能力考虑，所以，配置水箱的有效容积不可太大，以免造成投资高和浪费。

站内补给水箱的制作材料目前常用有两种，一种是用钢板焊制，另一种是采用玻璃钢预制板组装。由于玻璃钢材料耐腐蚀性好，安装方便快捷，不用防腐刷漆保养，使用寿命比钢板长等优点；所以推荐选用玻璃钢组装型水箱。

本交换站采暖循环泵采用SLZD150-250型，其转速是2950r/min，性能范围是流量＜1500m/h，扬程＜80m。低速低噪声泵输、送清水及物理化学性质类似清水的各种液体之用。使用介质温度95℃以下，若采用高温轴承及其它相应措施，可达到150℃。适用于工业和城市给水、高层建筑增压给水、空调、采暖、消防及循环增压等。泵的口径从40mm到500mm，可以广泛满足各种需要。采暖补水泵及生活热水循环泵分别使用SLS20-160型和SLS20-110型，SLS型单级单吸立式离心泵流量范围1.5～1200m3/h，扬程范围8～150m，分量本型、扩流型、A、B、C切割型等250多种规格。根据流量介质和温度不同，设计制造成同性能参数的SLR型热水泵、SLH型化工泵、SLY（YG）型油泵和SLHY型立式防爆化工泵系列产品。

产品特点：

（1） 结构紧凑、体积小、外形美观。其立式结构重心较低且重心重合于泵脚中心，增强了泵的运行稳定性和寿命。

（2） 安装方便。进出口径相同并在同一中心线上，可像阀门一样直接安装在管路任何部位。电机加上防雨罩可以置于户外使用。泵设有安装底脚，以便泵的安装稳定。

（3） 运行平稳、噪音低、足见同心度高。电机采用低噪音轴承，并设有不停机加油装置，泵叶轮具有极有好的动静平衡，运行无振动，改善使用环境。

（4） 无渗漏。轴封采用耐腐硬质合金机械密封，解决了离心泵填料密封渗漏严重的问题，延长了使用寿命，确保了运行场地干净整洁。

（5） 维修方便。勿需拆卸管道，只要拆下泵盖螺母，取出电机及传动组件即可进行检修维护。

（6）可根据现场使用条件，泵机可立式、卧式、多方式安装，根据流量扬程要求，采用并、串联方法，增加所需流量扬程。

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 3.热力交换站控制系统

本毕业设计中模拟的系统为热力交换站对某单位进行冬季采暖供应，供热面积为10万平方米，单位最高为4层，负荷为采暖供水，采暖供水温度控制在60℃～85℃之间，它是给单位的工作人员提高热的气体，在冬天时提供暖风，保证良好的工作条件。一次热源从市政热力管道取得，一次网提供的供、回水温度为95℃/70℃。交换站设有二台板式换热器，二次系统有循环水泵、补水泵、除污器等附属设备。本设计采用水-水换热，其换热方式及其原理图在以上内容中已有介绍，热交换站采用DDC监控系统，其监控原理如图3-1所示。

分分分TTE-201FFE-101PPdT101分分分TTE-202PdV-102分分分TV-203TFV-1011分分分分分TV-101TE-101TE-102TTAC112分分分分分AC12分分分分DABCEFGJHIKLMNROPQDIDIDOAIAO

图3-1 水-水换热器监控图

热交换站的监控对象为换热器、供热水泵、分水器和集水器。主要外部线路见表3-1。

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化

表3-1 外部线路

代号 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R 用途 一次热媒侧供水温度 一次热媒侧回水温度 一次热媒电动调节阀 换热器供水温度 热水供水温度 换热器供回水流量信号 换热器电动蝶阀 换热器供回水压差信号 换热器供水旁路电动调节阀 1号供热水泵启停控制信号 1号供热水泵工作状态信号 1号供热水泵故障状态制动信号 1号供热水泵手/自动转换信号 2号供热水泵启停控制信号 2号供热水泵工作状态信号 2供热水泵故障状态制动信号 2号供热水泵手/自动转换信号 热水回水温度

状态 AI AI AO AI AI AI DI、DO AO AO DI DI DI DI DI DI DI DI AI 导线数量 2 2 4 2 2 2 5 2 4 2 2 2 2 2 2 2 2 2

供暖系统由热源、热网、热换站、热用户组成，根据热用户循环水量变化与否可分为定流量系统和变流量系统。定流量系统的末端采用三通阀调节，根据室内温度信号控制三通阀旁通流量，以维持室内温度恒定。但水泵大部分时间在满负荷下工作，耗能严重。而变流量系统中，用户末端采用二通调节阀，依据室内温度信号控制二通阀门的开度，改变负荷侧的水流量，以维持室内温度恒定。

当用户侧水系统为变流量系统时，热交换站供、回干管的连接方式及测量组建系

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 统如图4-2所示，有以下四种方案： FTTE1分分分TE2分分分分分分TE1PT1aPT2PT1bTE21FT1FT2TE22分分分PT2分分分PT1TE1分分分PT2TE2FT分分分PT1TE1分分分PT2TE2FTdc 图3-2 热交换站测量系统的组建方案 a) 方案1 b) 方案2 c) 方案3 d) 方案4 方案1：在分水器与集水器之间连接压差旁通管，由分水器引出一条供水管。由用户侧回来的回水管接到集水器上。这种连接方法可以用一个流量变送器测量用户回水流量，且较容易满足流量变送器直管段的要求，可从安装条件保证测量精度和稳定性，可测性好。同时由于旁通管连接到集水器与分水器之间，对稳定地调节供回水压差有利。 方案2：方案2与方案1不同的是在集水器安装两根回水管，故需要采用两个回水流量变送器和两个回水温度传感器，按下式计算热负荷Q Q?qmc(t1?t2) （3-1） 式中qm是总回水量，qm?q1?q2 t2是回水温度，t2?(q2t21?q1t22)/(q1?q2)，q1，q2为回水管1、2对应的流量，分别由流量变送器FT1、FT2测量，t21，t22为回水管的1、2对应的回水温度，分别由温度变送器TE1、TE2测量。 方案3：方案3的特点是压差旁通管连接在供、回水干管上。按这种连接方法，8

水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 无论集水器连接多少个回水管，均可采用一台流量变送器和一支回水温度传感器测量，减少了硬件投资。但其压差调节的稳定性不如方案1和方案2好。

方案4：方案4的回水流量计和回水温度传感器安装错误，TE2、FT测量的是混水流量，而不是用户的回水温度和回水流量。

3.1换热器

换热器是将热流体的部分热量传递给冷流体，使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备，又称热交换器。换热器作为传热设备被广泛用于锅炉暖通领域，随着节能技术的飞速发展，换热器的种类越来越多。

3.1.1换热器的介绍

（1）板式换热器

最典型的间壁式换热器，它在工业上的应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。主体结构由换热板片以及板间的胶条组成。长期在市场占据主导地位，但是其体积大，换热效率低，更换胶条价格昂贵（胶条的更换费用大约占整个过程的1/3-1/2）.主要应用于液体-液体之间的换热，行业内常称为水水换热，其换热效率在5000w/m2.K。

为提高管外流体给热系数，通常在壳体内安装一定数量的横向折流档板。折流档板不仅可防止流体短路，增加流体速度，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍动程度大为增加。常用的档板有圆缺形和圆盘形两种，前者应用更为广泛.。

目前，由于中国新版GMP的推出，板式换热将逐渐退出食品，饮料，制药等卫生级别高的行业。

（2）管壳式换热器

管壳式(又称列管式) 换热器是管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行管束或者螺旋管，管束两端固定于管板上。在管壳换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动，其行程称为管程；一种在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。管子的型号不一，过程一般为直径16mm 20mm或者25mm三个型号，管壁厚度一般为1mm，1.5mm，2mm以及2.5mm。进口换热器，直径最低可以到8mm，壁厚仅为0.6mm。大大提高了换热效率，今年来

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 也在国内市场逐渐推广开来。管壳式换热器，螺旋管束设计，可以最大限度的增加湍流效果，加大换热效率。内部壳层和管层的不对称设计，最大可以达到4.6倍。这种不对称设计，决定其在汽-水换热领域的广泛应用。最大换热效率可以达到14000w/m2.k，大大提高生产效率，节约成本。

同时，由于管壳式换热器多为金属结构，随着中国新版GMP的推出，不锈钢316L为主体的换热器，将成为饮料，食品，以及制药行业的必选。

（3）浮头式换热器

一端管板与壳体固定，而另一端的管板可在壳体内自由浮动，壳体和管束对膨胀是自由的，故当两张介质的温差较大时，管束和壳体之间不产生温差应力。浮头端设计成可拆结构，使管束能容易的插入或抽出壳体。（也可设计成不可拆的）。这样为检修、清洗提供了方便。但该换热器结构较复杂，而且浮动端小盖在操作时无法知道泄露情况。因此在安装时要特别注意其密封。

浮头换热器的浮头部分结构，按不同的要求可设计成各种形式，除必须考虑管束能在设备内自由移动外，还必须考虑到浮头部分的检修、安装和清洗的方便。

（4）陶瓷换热器

陶瓷换热器是一种新型的列管式高温热能回收装置，主要成份为碳化硅，可以广泛用于冶金、机械、建材、化工等行业，直接回收各种工业窑炉排放的850－1400℃高温烟气余热，以获得高温助燃空气或工艺气体。

研制成的这种装置的换热元性材料系一种新型碳化硅工程陶瓷，它具有耐高温和抗热冲击的优异性能，从 1000 ℃ 风冷至室温，反复50 次以上不出现裂纹；导热系数与不锈钢等同；在氧化性和酸性介质中具有良好的耐蚀性。在结构上成功地解决了热补偿和较好地解决了气体密封问题。该装置传热效率高，节能效果显著，用以预热助燃空气或加热某些过程的工艺气体，可节约一次能源，燃料节约率可达30 %－55%，并可强化工艺过程，显著提高生产能力。

陶瓷换热器的生产工艺与窑具的生产工艺基本相同，导热性与抗氧化性能是材料的主要应用性能。它的原理是把陶瓷换热器放置在烟道出口较近，温度较高的地方，不需要掺冷风及高温保护，当窑炉温度1250-1450℃时，烟道出口的温度应是1000-1300℃，陶瓷换热器回收余热可达到450-750℃，将回收到的的热空气送进窑炉与燃气形成混合气进行燃烧，这样直接降低生产成本，增加经济效益。

陶瓷换热器在金属换热器的使用局限下得到了很好的发展，因为它较好地解决了

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 耐腐蚀，耐高温等课题。它的主要优点是：导热性能好，高温强度高，抗氧化、抗热震性能好。寿命长，维修量小，性能可靠稳定，操作简便。

结合以上对比而言，本设计采用板式换热器。

3.1.2板式换热器的技术优势和特点

传热系数高：传热板片上的特殊波纹设计，可使流体在极低的流速下产生强烈的湍流，湍流的自净效应又可防止污垢的产生，使得板式换热器的传热系数为管壳式换热器的3-5倍。

经济性：相同换热量的前提下，与管壳式比较：投资少、运行费用低、维修费用低。

可调整性：只需增加和减少板片即可满足工艺过程改变的需求。 结构紧凑：在相同换热量的前提下，占用空间仅为管壳式的1/2～l/3。 易于洁洗维修。

本系统选用Tranter公司的GX-26型板式换热器。其P=1.6MPa，F=21.25m。Tranter（原舒瑞普）公司已有70多年的历史，是板式换热器行业的知名制造商和市场的领先者。致力于为全球客户提供最为精良板式换热器产品，1987年将可拆式板式换热器推广至中国市场并广泛应用于暖通空调、石油天然气、化工、电厂、纺织及食品等行业。

舒瑞普板式换热器是由框架、传热板片组及夹紧螺栓等主要部件组成。框架包括一个固定压紧板和一个活动压紧板，由上导杆与下导杆支承，在另端有一支柱。压制成的波纹板片悬挂在两板之间的上导杆上，移动活动压紧板将板片组压紧，再用一组夹紧螺柱将固定压紧板和活动压紧板夹紧至一定尺寸。两种介质经固定(或活动)压紧板上法兰孔流入由波纹板片组成的各自通道，热交换后介质再由固定(或活动)压紧板上的法兰孔流出。同定压紧板、活动压紧板、支柱及导杆均为低碳钢。考虑到用户的多种使用要求，框架设计有多种型式，主要有双支撑框架式和常用的落地式等，也可根据用户的要求更改框架的型式。

传热板片是板式换热器的核心部件之一。波纹板片通过一次压制成型，合理的波纹设计增加了板片有效传热面积，使流体顺波纹通过时形成湍流，强化了传热过程。

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3水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 装配时波纹与波纹相交成大量接触抗点，大大提高了板片组的刚度，因此能承受较高的压力。每块板片作为一个传热面，在密封垫的作用下，板片的两侧分别有冷热介质通过，进行换热。板片上有四个分配液体的孔，孔及板片四周装有密封垫片，限制介质在板片组内流动，各板片形成平行的通道，流经里面的两种介质，作最佳换热效果的方向流动，为适应多种腐蚀性较强的介质，波纹板片材料有：工业纯钛，用于海水或其它腐蚀性介质；多种不锈钢，用于淡水、饮用水、油类及其它非腐蚀性介质。

在波纹板片的密封槽上装有密封垫片，密封垫片设计成双道密封结构，并且有信号孔。当介质如从第一道密封泄露时，可从信号孔泄出设备之外，便能及早发现问题加以解决，不会造成两种介质的混合。密封垫片可根据不同的流体和操作温度选用不同的胶种。

3.2传感器与变送器

在建筑设备自动化系统中，为了对各种变量进行检测或控制，首先要把这些变量转变成容易比较且便于传送的信息，这就要用到传感器。

测量传感器是提供与输入量有确定关系的输出量的器件。变送器是从传感器发展而来的，凡是能将传感器输出的信号转换为标准信号的器件就称为变送器。标准信号是物理量的形式和数值范围都符合国际标准的信号。例如直流电流4～20mA、直流电压0～5V，空气压力20～100kPa都是当前通用的标准信号[11]。

水暖系统中常用的传感器有：温度传感器、压力传感器、流量传感器、流速传感器、舒适传感器等。

3.2.1 传感器的常规技术指标

（1）线性度：输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度。 （2）灵敏度：在稳态下输出增量与输入增量的比值。

（3）重复性：输入量按同一方向作全程多次测试时，所得特性曲线不一致的程度。

（4）迟滞（回差滞环）现象：传感器在正向行程和反向行程期间，输出—输入

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 特性曲线不重合的程度。

（5） 漂移：在外界的干扰下，输出量发生与输入量无关的、不需要的变化。漂移包括零点漂移和灵敏度漂移。

（6）分辨率与阈值：分辨率传感器在规定的范围所能检测输入量的最小变化量。阈值是使传感器的输出端产生可测变化量的最小被测输入量值，即零点附近的分辨力。

（7）稳定性：在室温条件下，经过相当长的时间间隔，传感器的输出与起始标定时的输出之间的差异。

（8）静态误差（精度）：静态误差是传感器在其全量程内任一点的输出值与其理论输出值的偏离程度。

3.2.2 传感器的一般要求

? 足够的容量：传感器的工作范围或量程足够大；具有一定的过载能力。 ? 灵敏度高，精度适当：即要求其输出信号与被测信号成确定的关系（通常为线

性），且比值要大。

? 响应速度快，工作稳定，可靠性好。

? 使用性和适应性强：体积小，重量轻，动作能量小，对被测对象的状态影响小；

内部噪声小而又不易受外界干扰的影响；便于与系统对接。 ? 使用经济:成本低，寿命长，便于使用、维修和校准。

3.2.3 传感器要点简述

(1) 温度传感器

温度是供暖系统中重要的控制参数，因为它与人体的舒适程度具有密切关系。通常采用的三类温度传感器是：热电偶、热电阻和热敏电阻。

① 热电偶

热电偶温度计是以热电效应为基础的测温仪表。它的测量范围很广、结构简单、使用方便、测温准确可靠，便于信号的远传、自动记录和集中控制，应用极为普遍。

热电偶温度计组成：热电偶(感温元件)；测量仪表(动圈仪表或电位差计)；连接热电偶和测量仪表的导线(补偿导线及铜导线)。目前工业上最常用的（以标准化）几

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 种热电偶： ? 铂铑—铂铑热电偶(也称双铂铑热电偶)：测量范围为300—1600oC，短期可测1800oC。 ? 铂铑—铂热电偶：测量范围为-20—1300oC，短期测量1600oC；耐高温，不易氧化；具有较高测量精度。 ? 镍铬—镍硅(镍铬—镍铝)热电偶测量范围为-50—1000oC，短期可测量1200oC，其热电势大，线性好，测温范围较宽，造价低，因而应用很广。 ? 镍铬—考铜热电偶测量范围为-50~600℃，短期可测800℃；价格便宜。 ? 此外，用于各种特殊用途的热电偶还很多。如红外线接收热电偶；用于2000C ? 高温测量的钨铼热电偶；用于超低温测量的镍铬—金铁热电偶；非金属热电偶等。 图3-3 热电偶温度计测温系统示意图 1-热电偶 2-导线 3-测温仪 o321 ② 热电阻 利用金属电阻值对应于温度变化而发生改变的原理。在热电阻中铂是最常用的金属。由于铂的温度阻值系数在整个量程范围内近似线性，所以它可提供一个从氢的三态点（-259℃）到锑的融化点（630℃）的很宽的测量范围[3]。它的主要缺点是造价较高。 ③ 热敏电阻 热敏电阻是利用半导体的温度与电阻值关系曲线，其工作原理与热电阻相类似，半导体呈现一个负的电阻温度系数。热敏电阻通常采用的金属氧化物有镍、锰、铜及14

水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 铁的氧化物。这些金属氧化物与热电阻相比具有很高的灵敏度，热敏电阻也相对便宜，由于这些优点，热敏电阻被广泛用于空调系统的闭环控制系统中。 (2) 压力传感器 对于水暖系统，水管的压力也是很重要的监控参数，一般有电容式压力传感器、电感式压力传感器、压电式压力传感器、压阻压力传感器及谐振式压力传感器。我们在此重点讨论前两类压力传感器。 ① 电容式压力传感器 一个金属膜片作为电容器的一个极板，与膜片并列的另一侧安装另一个极板，如图3-2所示。电容式压力传感器作为一个震荡器中的阻容（RC）或感容（LC）网络的组成部分，也作为一个AC（交流）桥路中的电抗元件，这些元件体积小、具有高频响应，能在高温下工作并允许静态和动态测量。 固定板 可移动的隔膜板图3-4 电容式压力传感器 ② 电感式压力传感器 电感式压力传感器是通过移动一个机械部件而改变电感量来感受压力。该机械部件是基于铁磁芯与电感线圈的相对运动。具有两个线圈的传感器是比较理想的，因为两个线圈可以消除通常由于单个线圈传感器产生的温度敏感性问题。电感式压力传感器大约0.08mm的移动就可产生10mV的输出电压[3]。因此，对于静态和动态测量，这种类型的传感器能产生一个很高的输出、分辨能力强以及具有较高的信噪比。 (3) 流量传感器 在水暖系统中，水的流量测量是非常重要的，因为它的精度直接影响控制作用的性能。常用的流速传感器一般有涡轮流量计、漩涡流量计、电磁流量计及超声波流量计。但每一种都有专门的使用场合。 ① 涡轮流量计 15

水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 5.DDC控制系统简介

直接数字控制器(Direct Digital Controller)简称为DDC，是内含微处理器、内存、输入输出信号通道和网络通讯的一种可编程微型计算机[8]。DDC控制系统代替了传统控制组件，如温度开关、接收控制器或其它电子机械组件,并且优于PLC等，特别成为各种建筑环境控制的通用模式。DDC系统是利用微信号处理器来做执行各种逻辑控制功能，它主要采用电子驱动，但也可用传感器连接气动机构。DDC系统的最大特点就是从参数的采集、传输到控制等各个环节均采用数字控制功能来实现。同时一个数字控制器可实现多个常规仪表控制器的功能，可有多个不同对象的控制环路。

5.1工作原理

DDC控制系统所有的控制逻辑均由微信号处理器，并以各控制器为基础完成，这些控制器接收传感器、常用融点或其它仪器传送来的输入信号，并根据软件程序处理这些信号，再输出信号到外部设备，这些信号可用于启动或关闭机器，打开或关闭阀门，或按程序执行复杂的动作。这些控制器可用手操作中央机器系统或终端系统。

DDC控制器是整个控制系统的核心。是系统实现控制功能的关键部件。它的工作过程是控制器通过模拟量输入通道(AI)和数字量输入通道(DI)采集实时数据，并将模拟量信号转变成计算机可接受的数字信号(A/D转换)，然后按照一定的控制规律进行运算，最后发出控制信号，并将数字量信号转变成模拟量信号(D/A转换)，并通过模拟量输出通道(AO)和数字量输出通道(DO)直接控制设备的运行。

5.2功能介绍

DDC控制器的软件通常包括基础软件、自检软件和应用软件三大块。其中基础软件是作为固定程序固化在模块中的通用软件，通常由DDC生产厂家直接写在微处理芯片上，不需要也不可能由其它人员进行修改。各个厂家的基础软件基本上是没有多少差别的。设置自检软件和保证DDC控制器的正常运行，检测其运行故障，同时也可便于管理人员维修。应用软件是针对各个空调设备的控制内容而编写的，因此这部分软件可根据管理人员的需要进行一定程度的修改。它通常包括以下几个主要功能：

（1）控制功能

提供模拟的P、PI、PID的控制特性，有的还具备自动适应控制的功能。

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 （2）实时功能

使计算机内的时间永远与实际标准时间一致。 （3）管理功能

可对各个空调设备的控制参数以及运行状态进行再设定，同时还具备显视和监测功能，另外与集中控制电脑可进行各种相关的通讯。

（4）报警与连锁功能

在接到报警信号后可根据已设置程序连锁有关设备的启停，同时向集中控制电脑发出警报。

（5）能量管理控制

它包括运行控制(自动或编程设定空调设备在工作日和节假日的启停时间和运行台数)、能耗记录(记录瞬时和累积能耗以及空调设备的运行时间)、焓值控制(比较室内外空气焓值来控制新回风比和进行工况转换)。

评价一个DDC控制器的功能主要看其容量和配套的软件。DDC控制器的容量是以其所包含的控制点的数量来衡量的，即其可接受的输入信号或可发出输出信号的功能和数量。也就是说其有几个模拟量输入点，几个开关量输入点，有多少个模拟量输出点和多少个开关量输出点。点数多少是评价一个DDC控制器的重要指标，一般来讲点数越多表明其功能越强，可控制和管理的范围越大，当然其价格也会越高。

5.3 DDC控制系统的网络结构

DDC一般具有较强的网络通讯功能，各种流行的现场通讯总线都有相关的DDC 支持，如支持BACnet、Lontalk、Modbus 等通讯协议的DDC。当然只支持私有协议的DDC 是大多数的，如江森自控、西门子、施耐德等自控厂商生产的DDC，但它们自己的DDC控制器之间的通讯功能也是强大的，以达到分散独立控制，集中管理的功效。

DDC控制器的小型化、开关量/模拟量输入输出通道的高集成度使控制器成本较低。

DDC控制器内置许多控制功能块，这些功能块常常应用于实时性要求不高的过程控制，如：温湿度控制、风量调节、节假日管理、趋势图记录、报警管理等。这使得工程技术人员对复杂的过程控制编程十分容易，可靠性也很高。

多个DDC联网的控制系统往往有监控终端作为人机界面，网络化、图形化的设备

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 操作管理，鼠标、键盘替代了传统的开关、按钮、指示灯和一、二次仪表等电器元件。

基于现代的通讯技术（TCP/IP），有些生产厂商提供的DDC可被互联网（Internet）访问，意味着客户可以在任何地方、任何时间上网查看到DDC中数据，由于DDC中的数据是实时采集的现场受控设备的状态，所以客户也就了解到这些设备的运行情况。如果给予权限，客户甚至可以远距离启停设备、修改参数。

由于DDC控制器以上这些优点，故广泛运用于民用、工业控制等领域，且其内含丰富的过程控制功能块十分适合空调暖通控制，所以在该工程中选用了DDC作为主要的控制设备。

5.4 DDC控制系统的优点

专门使用的DDC系统具有很多优点，以下列出其中最重要的几点： （1）操作

终端DDC系统是建筑物管理的有力工具，它的操作系统可方便地管理一个或多个岗位，可及时按客户要求或程序要求做出反应，DDC系统允许控制器在操作时间内同时具有其它功能，这一点是区别于传统系统的。

（2）降低费用

一个良好设计的DDC系统可在能源和人力方面降低费用。由于所有区域都经中心调度和控制可通过能量的转移而使之不会浪费，而且，系统可自动启动或停止机械设备，使其在不必要时不运转。它还可通过操作终端自动诊断和处理许多问题，而无需维修人员亲临现场，从而省去许多费用，降低维修成本。处于不同位置的多个建筑，可由一个中心控制室统一管理和监控，而不必单独控制，从而节省了人力。

（3）提高舒适性

由于DDC系统比传统系统具有更高的精确度，温度可保持在更接近于设定值的值，为此改善居住环境。

（4）无需校准

多数DDC系统无需校准，可减少维修保养费用，并长期保持精度，而传统系统校准后就开始降低精度。

（5）改善控制方式

DDC系统允许更复杂的控制方式以完成整栋大楼的基本管理，这样可减少执行费

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 用并改善其居住的舒适性。DDC系统可根据建筑各部分的实际制冷量，调节冷水机组的供冷量，以达到冷却水温要求又不致过冷，当建筑冷量需求变化时，还可随之调整冷水机组。

（6）提高房产价值

一套配有DDC系统的设备比未配DDC的设备具有更高的价值，它经常作的一个完整施工计划的重要组成部分，当一栋建筑预售时，预购者常之考虑该建筑是否装有最新管理系统。

（7）更优越的控制

由于DDC系统可完成各种逻辑功能，可按建筑操作的客观情况做出复杂而精确的控制。因而更具优越性。

（8）高度灵活的控制

建筑物的各种参数往往不是一成不变的，新的客户或旧客户的新要求往往需要改变大楼的控制要求，多数DDC系统可按新要求重新编写程序，而不必改变硬件。而且，DDC系统是模式化系统，便于以后大楼扩建，如大楼改建时，该系统可随之扩展。

（9）改善居住条件

许多大楼的所有者使用DDC系统以鼓励租期已到的客户留在大楼中，当客户看到他们住处具有有效管理系统时，他们对大楼就更满意。

（10）改善维护和服务

整栋建筑采用DDC系统后，维护工作可通过系统自动做到，并纪录需要服务的设备和地点，如需要，DDC系统还可纪录各部分机械的运转性能曲线和各房间的温度变化，这些在分析和诊断机械系统或控制器问题时十分有益，因为系统能发展操作中的许多偏差，故许多问题可在客户察觉前解决。

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 6.节能分析

I在供热工程中，为了计算简便，采用估算或经验粗算供暖面积热指标QZ，由于

人们存在“宁大勿小”的心理因素，往往给出的供热面积热指标偏大。一般应用中都

I是按照QZ匹配设备的，如定流量的循环水泵，以这一偏大的热指标供暖势必会造成

冬季供暖电能浪费, 且不能科学地变负荷运行造成热量的浪费。

供热系统在冬季运行期间，当室外气象条件改变如温度升高时，维护结构耗热量就随之减小，锅炉供热量也应相应减小。运行热负荷与室内外温差变化成正比。即

IQy=QZtn?tw ltn?tw （5-1）

式中Qy——运行热负荷；

l tn、tw——室内、外设计计算温度；

tw——室外日平均温度。

由式（5-1）可知，如果运行热负荷随室外温度的变化而变化，使供热量动态地跟踪热负荷的变化，则在整个供暖期间可达到节约热能的目的。

另外，供热系统循环水量决定于系统所需的热负荷、设计计算供回水温差，并考虑网络的漏水系数等等。

G=

QyC(t?t)lghgL?QZtn?twlllC(tn?tw)(tg?th)

（5-2）

ll式中 tg、th——设计供、回水温度。

式（5-2）中说明循环水量与供暖热量成正比，当供暖量减小时需要的相应的减少循环水量。采用PI调节方法，并通变频调节装置将循环水量稳定在计算流量上，实现供暖系统的量调节，同时降低了水泵的转速。

泵是一种平方转矩负载，其转速n与流量G、扬程H及泵的轴功率N之间的关系如下：

3G1n1H1n12N1n1 ?,?2,? 3G2n2H2n2N2n2 （5-3）

式（5-3）中，泵的流量与其转速成正比，泵的扬程与其转速的平方成正比，泵的轴功率与其转速的立方成正比。

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 7.结束语

经过四个月的学习和工作，我终于完成了我这次的毕业设计。从接到课题，认真思考，准备参考资料到设计方案的确定，最终毕业论文的完成，每一步对我来说都是意义重大。特别是设计方案方面，终于体会到独立完成一个工程是多么艰巨的一个任务，需要考虑到方方面面。在这段时间里，我学到了很多的知识也有很多的体会。特别是通过这一次的设计，让我开始独立的学习、探索和思考，查阅相关的书籍，资料的搜集和整理。一步一步的理清头绪，逐渐清楚本次设计的核心，最终完成，让我受益匪浅。

虽然我的设计还很不成熟，有许多地方都有不足之处。但是我付出了自己的劳动，这是我引以为自豪的地方。老师说的没错，路要一步一步的走出来，只有自己经历过体会过，才能真正的明白其中的苦辣酸甜。明天自己的优势和劣势，体会这种成就感。

这次毕业设计，是一个结束也是一个开始。大学的生活就要这样的离去，有深深的不舍,有深深的依恋。这也是一个新的开始，从这一步走向社会，走上我的工作岗位。这样的毕业设计是一笔巨大的财富,这样的过程是一段美好的回忆，没有学习就不可能有探索研究的能力，没有探索思考就没有进步和提高。希望这次设计的成功能够激励我勇往直前。

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 致 谢

在毕业设计期间，首先要感谢的是我的指导老师王干一老师。无论是方案的讨论和确定、资料的搜集、论文的指导，都离不开王老师的帮助和耐心的指导。王老师学识渊博，治学严谨，在对待学问上一丝不苟，在对待我们平易近人。在此，特别感谢王老师。

大学几年的生活这就要结束了，这几年是我人生中最重要最充实的时光，也是我最重要的学习阶段。在大学的校园里，我不仅学到了丰富的知识，最重要的，是学会了生活。乐观积极，活泼开朗的同学；一丝不苟，认真负责的老师，这些都是我学习和生活中的榜样。4年的相识、相知、相伴，教会我的是要学什么，怎样去学，怎样才能学好学透。通过对课程的学习和与相关专业老师的沟通，使我感受颇深，获益甚多。所以，我还要谢谢我的所有任课老师。是你们教会了我这些，让我对电气专业有了更多、更丰富的认识，为今后的学习和工作打下了坚实的基础。

此时此刻，我还要感谢的。那就是我的同学，我的朋友。大学的4年，因为有你们的陪伴让我不孤单，学习和生活，因为有了你们而丰富多彩。回首过往，我不知怎么去表达。只能说一声谢谢。

这次设计，每当我遇到困惑和不明白的问题。都是老师和同学给我解答，告诉我解决的方法。毕业设计的完稿，离不开你们对我的帮助，再次表示感谢。在不久的将来，我将站在我的工作岗位，成为一名优秀的技术人才。

最后感谢母校和各位老师对我四年的栽培和帮助，谢谢。

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水-水热力交换站DDC监控系统设计与参数优化 参考文献

[1].李玉云.建筑设备自动化[M].北京：机械工业出版社，2006.162-182 [2].薄永君.自动化及仪表技术基础[M].北京：化学工业出版社，2008.94-114 [3].贺平.供热工程[M].北京：中国建筑工业出版社，1985.42-122

[4].顾洁.暖通空调设计与计算方法[M].北京：化学工业出版社，2007.89-137 [5].李向东.现代住宅暖通空调设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.121-79 [6].钱濒江.简明传热手册[S].北京：高等教育出版社，1983.11-23 [7].白莉.建筑设备概论[M].北京：机械工业出版社，2008.95-113

[8].北京市热力工程设计公司.热交换站工程施工图集(05R103)[Z].北京：中国建筑标准设计研究院，2005.32-42

[9].梁静,浅谈热交换站中供暖系统循环泵变频控制的节能应用[J].数字化期刊，2006,No.5 [10].齐维贵,王艳敏,李站赠.智能建筑设备自动化系统[M].北京：机械工业出版社，2010.68-90 [11].闫秋会,赵建会,张联英.供热工程[M].北京：科学出版社，2008.58-86

[12].Marriott J.Where and how to use plate heat exchangers[M]. Chmical Engineering,1971.127-133

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