集中供暖监控系统的设计.pdf

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1、化工自动化及仪表第38卷集中供暖监控系统的设计郭荣祥章鲁浩(内蒙古科技大学信息工程学院，内蒙古包头014010)摘要介绍了一种基于GPRS的供暖监控系统的设计，该系统一方面对整个供暖系统进行实时监测。另一方面对热源及换热站进行独立控制，做到分散控制、集中管理。同时系统采用GPRS无线通信，简化布线、节约成本，有利于大范围监测。关键词热水锅炉换热站GPRSWinCCPLC中图分类号TP29文献标识码A文章编号1000-3932(2011)11-1380-03集中供热的优越性是节约能源，保护环境，提高供热质量，节省分散供热时宝贵的城市建设用地和减小重复性投资⋯。

2、集中供热日益成为城市公共事业的一个重要组成部分，是国家大力推广的节能和环保措施。随着国民经济的飞速发展，我国的城市集中供热规模也不断扩大，合理的供暖系统控制方案和科学的管理方法具有非常重大的经济和社会效益。如何保证供暖系统的安全、高效、经济运行和保证供热质量是供热企业需首要解决的问题。考虑到供暖系统覆盖区域面积一般较大，和当今社会能源紧缺形势加剧这一实际状况，为了实现系统安全稳定运行和均衡供热，将计算机实时监测这一手段应用于集中供暖系统中愈发显得重要。鉴于城市内地形复杂，各个换热站距离分布较远，并从通信的可靠性、连接的方便性、速度、距离及经济性等方面考虑，G

3、PRS无线通信都是长距离通信最合适的方案嵋1。笔者以内蒙古某供暖项目为背景，结合实际，提出了基于GPRS网络的供暖监控系统的设计。将GPRS技术、自动控制技术、计算机技术和集中供暖技术充分揉和在一起，做到了对设备的自动控制和系统运行过程的实时监控。1系统工艺流程供暖系统由热源、热媒输送管道、换热机组和热用户组成。该供暖系统包括一个锅炉房、4个换热站和4个居民小区。锅炉房中有3台燃煤热水锅炉，这3台燃煤锅炉作为热源，以水为热媒将热能输送到各个换热站，各换热站均选用板式换热器，换热器以热媒非直接接触的方式将热能从换热器的～次侧传递到换热器的二次侧，然后通过管道将

4、热能输送给对应的4个小区的用户。2系统控制实现总体上讲，供暖系统属于高耦合、大时滞系统。首先为了热用户能保持较好的室内温度，各换热站需要根据室外环境(温度、风力)变化调节二次侧供水的温度和流量；其次3台锅炉要根据用户热量需求的变化及时调整工作功率和热能输出量。因此，根据系统各部分耦合度的大小，笔者把对系统的总体控制划分为对3台锅炉的控制和对换热站的控制两大块。2．1热水锅炉相关控制锅炉本身存在误差和延迟导致在一些精度要求较高的场合难以达到控制要求”1。热水锅炉是一个多输入、多输出、多回路、非线性的相互关联的系统，理想的锅炉自动控制系统应是多回路调节系统。当系

5、统受到扰动或者运行状态发生变化后，系统能够协调调节运行。这种调节相当复杂，不易实现。现实中，系统各部分参数之间的耦合性有较大差别，如，炉膛负压与鼓风量和引风量有直接联系而与锅炉出水温度、炉排转速联系就不那么密切。这样就能根据实际情况，把锅炉系统当作若干相对独立的小系统，直接控制这些小系统。事实验证，这种控制思想能简化系统控制，也是合适可行、符合实际情况的。在锅炉控制系统中，有几部分控制是首先要考虑的，这其中包括出水温度控制、炉膛负压的控制、回水压力控制、维持燃烧经济性控制(风煤比控制)。热水锅炉控制思路如图1所示。收稿日期：2011-08-06第11期郭荣祥

6、等．集中供暖监控系统的设计锅炉出水温度二IPID控制器烟气含氧量：I开环控制器炉排转速调节二次侧实际温奎!查整风量二次侧供水供、}日J水定值阀门开度供水定值循环泵调节曩奄萎釜差兰[亘豆匿亘要]型调节二次侧压垣匿豇堑：[叵亟妥匝至)——塑查至调节图1热水锅炉控制每台锅炉都有一个经济负荷范围，一般都在锅炉额定负荷的80％～90％，超过或低于此负荷的时候，锅炉效率要降低。每台锅炉的炉膛和烟道容积是固定的，当超出额定负荷时，会使燃料在炉膛停留时间过短，没有足够的时间燃尽，就被带出炉膛，造成燃料不完全燃烧，热损失增大。因烟气量大，烟气流速和烟温大于正常值，造成排烟损失

7、大，其效率降低。在低负荷运行时，由于炉膛温度下降很多，燃烧扰动减弱，燃料完全燃烧损失增加，锅炉效率也会降低。基于此，把供暖期划分为3个阶段：供暖初期、供暖中期和供暖末期。供暖初期和末期负荷相对较小，中期负荷较大，在初期和末期启用两台锅炉，中期启用3台锅炉，这样3台锅炉基本在每个阶段都能在经济状态下运行。2．2换热站相关控制为了维持用户室内温度的恒定，最直接的控制目标是将换热站二次侧的出水温度维持在一个合理的预设值左右，而二次侧出水温度的调节是通过改变一次侧的进水流量和进水温度来改变的。一次侧进水流量则是由一次侧进水阀门开度直接控制。而一次侧进水温度是由锅炉的

8、出水温度决定。在我国，有很多供暖系统还在采用“大流量