智能控制在热网热量平衡中应用的研究

智能控制在热网热量平衡中应用的研究

赵一民

青岛西海岸公用事业集团能源供热有限公司，山东 青岛 266555

摘要：文章主要是分析了太阳能集中供热水系统工作原理，在此基础上讲解了其对智能控制系统的要求，最后探讨了智能控制系统具备的功能，望可以为有关人员提供到一定的参考和帮助。

关键字：热管集热器；集中供热水系统；智能化控制

1.课题研究的意义

为了改变落后的状况，提高热力站运行的经济性能，充分发挥现有供热系统的潜力，实行供热工程的科学化管理，对热力站进行自动化改造已是当务之急。设置自动控制系统相比人工调节则具有以下优点

（1）控制精度高：由于使用自动化装置对设备运行参数和生产现场条件实行在线监控，及时克服各种干扰因素的影响，实施最优控制，保证了设备在最佳工况下运行，运行参数满足生产工艺的要求；同时延长了设备的使用寿命，提高了设备利用率；

（2）提高劳动生产率，减低成本：由于使用自动化装置代替人的操作，使生产过程在最优条件下连续进行，加快了生产速度，节能降耗，降低成本，实现优质高产，从而增加企业的经济效益

（3）减轻劳动强度，改善劳动条件：生产过程的现场环境一般比较恶劣。实施自动控制后，操作人员只需在仪表室内观察自动化仪表的运行情况，必要时进行人工干预，避免了在现场从事大量且有害健康的操作；

（4）保证安全生产：对生产过程的关键参数设置自动信号和连锁保护装置。

一旦工况出现异常、系统运行参数越限，则发出声光报警信号，采取相应紧急处理措施，防止事故的发生或扩大；

5）减少大气污染：生产过程的自动化使得热工设备（如锅炉、高温热处理炉等）的燃烧工况得到极大地改善，产生的粉尘量、烟雾量急剧减少，大气环境中的空气品质得到改善和保障；综上所述，集中供热系统自动化是集中供热技术发展的必然趋势，同时也是提髙热源及热力站综合性能、保证供热质量的迫切需要。因而成为供热技术研究的热点之一，此举必将进一步推动集中供热系统现代化的普及和发展。

2.智能控制系统具备的功能

要达到能保证满足使用要求的供热质量，节约能源和体现输送的经济性，就需要调节供热系统，便于按需供热的实现。过去的城市供热，系统的最主要热负荷为供暖热负荷，故对于供暖系统，供热调节的根据常依照供暖的热负荷于室外温度影响中的变化规律。根据调节位置各异有个体的调节，局部的调节及集中调节，而集中调节较易实行，方便运行，在供热调节的方法中占主要。在热网中有不同热负荷时，则需在换热站或用户处加以局部调节，可满足要求。研究显示，对分户计量的供热系统，单管跨越式网可以看做定流量系统，而双管系统是计量供热室内供暖系统的设计上的首选，因在用户处装上温度调节装置，个体可做主动调节，热源就依用户和室外气温的变化做出被动调节。以下对各种调节方式的优缺点进行简单分析。如果稳定状态下运行的热水网络对管网途中热损失加以忽略，那么管网供热量就与用户的散热设备放热量相等，也与供暖热负荷相等。智能控制系统可根据系统的水温、温差、水量、时间、水位、压力等来确定泵、阀、辅助加热等执行机构运行或停止,实现水温、水位显示,运行设备的动态显示，自控温差集热循环,自控定温补水，自控双能源转换，自动变频恒压供水,供水系统自动恒温，故障分析,报警等功能,控制系统功能如下。

2.1水箱水位最低保护

为了保证系统在初次无水或其它意外缺水情况下能正常投入运行,PLC控制器自动检测水箱水位,当水箱水位低于水箱最低保护水位时，自动开启水箱补水电磁阀,直至水箱水位达到水泵运行最低保护水位时关闭。

2.2水箱分时段水位检测和水量最低保持

PLC控制器从早晨6时至晚间11时,根据需要设定10个时间段的用水量,每个时间段水箱实际用水量与设定水量进行比较,当水箱水量低于设定水量时,自动打开水箱补水电磁阀，此过程如遇水箱温度低于最低保持温度,则电磁阀关闭停止补水,等待水箱温度达到最低保持温度时重新开启电磁阀补水，直至达到设定水量。在该时段内因其它原因(如自来水水压过低或设定水量比前一个时间段水量差距太大)使水箱水量未能补充至设定水量,且实际时间已超过该时段时,控制器将刷新该时段的设定水量并按下一个时段的设定水量控制电磁阀的开闭。晚间11时至次日早晨6时,水箱水量按最低保持水量补充。

2.3自动变频恒压供水

PLC控制器每天按3个设定用水时间段运行太阳能热水系统配备的用户变频恒压供水系统。当水箱水量不低于最低保护水量,且水箱温度不低于设定温度时,供水变频泵按设定运行时间自动开启。如需全天运行,只需将3个设定时间段重叠即可。

2.4供水系统自动恒温

在用水时间段内,为使供水主管网回路保持恒温,确保用户打开淋浴头,立即出热水,又不使供水系统连续循环造成能源浪费,PLC控制器自动检测供水网回水最低点温度(一般为 409~509C),,当该温度低于设定温度值时，自动启动安装在供水网回水管道上的电磁阀，使供水网与水箱形成循环,当达到设定温度值时关闭。

2.5备用泵自动切换

供水变频泵、太阳能循环泵、换热器和水箱热交换泵分别装有备用泵,PLC控制器按时间自动切换或随时手动切换运行泵。当正在使用的水泵出现故障时,将自动切换至另一台水泵,同时发出警报。供水泵除具有自动切换功能外,备用泵还可以在用水量较大、供水压力不足时自动启动补充,当压力满足时自动退出运行。

2.6现场触摸屏运行状态和参数自动显示、自动控制

现场控制柜配备的6英寸显示触摸屏可方便地监视太阳能热水系统的设备、设施的运行状态以及各检测点的数据(包括温度、水位、压力),并可进行运行参数修改和控制系统运行。

2.7现场手动开关控制

现场控制柜配备的各种手动转换开关可以方便地手动操作泵阀的开启和关闭,以便调试和其它意外情况下手动操作。

结束语

由上可知，在热管太阳能集中供热谁系统中还配备了上位监控的计算机，而计算机可以通过使用到专用通讯电缆和特殊抗干扰通讯协议和现场控制器有效的连接在一起，然后记录到该系统的运行记录，这样才能够及时的对太阳能热水系统进行集中管理和数据分析，能有效的降低到其的运行成本。

参考文献

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