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基于PLC供暖换热设备控制系统设计
图2.2我国早期供暖换热器
可以说是我国集中供热已进入基本成熟,逐步开始建立热独当一面的热源和加热网络系统设计、系统建设的项目。在这一阶段,由于增加的集中供热管道和供热单位,管理、控制和监测之间的矛盾也因而开始体现出来。专业人员认为实时监控运行状况是必要的环节,确保安全、经济和环境保护的要求。{9}那个时候的政治环境和当时的科学技术条件不好并且计划经济的体制占主导地位,所以如热经济来源,环境保护这两方面做的不好。热供应网络控制,没有获得很好的分析和论证从现实意义的方面,监测的目的只是为了确保在生产和使用过程中的安全以及供给用户有一个好的供暖质量，这并不能称作监测。那个时候只能通过人工巡视然后再通过无线电设备来给调度室反馈。虽然跟我们现在比起来还是很落后但对当时的那个年代还算是有所改善的,但没有巡视人员的信息反馈，调度人员对运行状况一无所知,只有等到信息传递回来才可以调度，这种靠人工反馈调节调度模式给有效及时调度带来很大的困难。
图2.3现代化供暖换热器
目前我国仍有大量早期人工控制的热交换站的运行,运行各换热器站网络数据需要工作人员采取,然后结合具体情况,通过调整设定参数来控制,但这种方式不仅浪费人力，还犹豫人本来就不如计算机检测调控精确所以在能源方面也会造成浪费。{10}进入第二十一个世纪后,随着中央供热和工业自动化的不断发展,我国供热管网的自动化水平也是水涨船高了。经过技术的发展，现代小区的供暖已经完全满足实际需要。换热站把有热电厂产生的高温蒸汽输送到各个居民小区和工作单位，然后换热站将高温蒸汽的热量传送到小区的供暖管网中。下图是普通居民家的暖气管道。
图2.4居民家暖气管道
3分析比较
总之，我国与国外供热先进技术相比，尚有较大差距。主要表现在：
1热源：分散小锅炉房较多，浪费能源，污染环境；而国家缺乏针对发展集中供热立法和强制政策措施；特大城市和大城市现有热电厂、区域锅炉房的单机容量偏低，能源利用率低，热能浪费严重，供热成本高；部门与地产的保护主义严重，在发展城市集中供热产业上不能协调一致共同发展，致使城市集中供热所占比重较小。2热力网和热用户应用技术与国外先进技术相比差距更大,同时大部分与集中供热管网相连接的用户供暖系统设计不尽合理，缺乏必要的调控设施，导致室内系统存在热力失调现象。{6}3规划设计水平低,制约节能工作的落实。现行的室内供暖设计标准未能系统地规定供暖装置的技术要求,也未反映当今实际节能技术水平,而规划、设计部门仍沿用旧的设计观念对待热用户,形成先天不足的状况,使节能不能落到实处。
4总结
全自动换热站自动控制系统,通过实时监控计算机应用技术,摆脱了对人们充分实现自动化管理的依赖,不仅减少了大量的人力,节省了成本,而且在全热交换站自动化系统中的各种参数更及时、准确的调整。换热器站监测系统主要有以下几点:(1)能实时准确检测参数,了解系统运行状态,监测系统的压力、温度等数据,进行系统的温度和其他数据的处理。全面和及时的调整。2。计算机在分析比较的基础上调整流量以保证合理分配;在加热系统运行过程中,计算机可以随时测量热交换站的远程传感器或热在入口给用户的回水温度,并调整均匀分布的流量,实现散热不均匀和均匀分布的现象。3。及时准确的故障诊断,使系统安全可靠运行;自动监测系统可以对故障诊断系统进行故障诊断,通过对供热系统运行参数的分析,可以及时排除故障及时发现故障,保证加热系统的安全可靠运行。
参考文献
[1]徐伟,邹瑜:供暖系统温控与热计量技术,中国计划出版社,2000
[2]贺平,孙刚:供热工程,第三版,中国建筑工业出版社,1996
[3]石兆玉:供热系统运行调节与控制,清华大学出版社,1994
[4]刘耀浩:空调与供热的自动化,天津大学出版社,1993
[5]唐卫:热力站自动监控系统基本思路与控制模式分析,区域供热N0.5,9一13,2001
[6]李智,马庭愉:微机控制对供热系统节能的影响,煤气与热力vol.19,No.3,63一64,1999
[7]王宁:供热系统质调节问题及分析,煤气与热力vo!.19,N0.2,53一55,1999
[8]张广:换热站的安全经济运行,煤气与热力vol.19,No.4,62一63,1999
[9]胡维俭:热力交换站温度的控制,煤气与热力Vol.16,No.2,47一51,19%
[10]寇群曹文权:区域锅炉房供热微机自动监控系统,区域供热N0.4,1一4,2002
[11]石宏伟:集中供热系统的自控,煤气与热力Vol.ZI,No.2,127一129,2001
[12]习寇群,李百红,余宝法:热力站系统的控制模型,煤气与热力Vol.19,N0.3,55一56,1999
[13]余宝法,李百红,赵海恒:供热系统的自动控制策略,西南交通大学学报vol.36,N.o4,448一451,2001
[14]赵俊国,李向兵,刘震,李有芳:热网分布式计算机监控系统,计算机测量与控制Vol.10,No.3,169一171,2002
[15]原贺新,马卫华,刘海英:热网计算机监控,煤气与热力vol.20,No.2,123一124,2000
摘要：本论文结合我国城市供暖的现状,设计了一套基于PLC的恒温，变频调速恒压自动控制系统。恒温，变频调速恒压自动控制系统由单片机、变频器、水泵电机组、压力传感器，温度传感器等构成。
关键字：恒温 恒压 变频调速 供暖
1前言
在我国,北方冬季寒冷的人们在关注冬季采暖的问题。随着科学技术的发展,加快城市化和现代化,能源短缺和环境问题日益严重,节能、环保、低碳的理念逐渐被大众化，另外人民生活的提高，对城市供暖质量要求越来越高。{1}过去的分散供热方式逐渐由中央供暖方式所取代。节约能源和减少碳排放,减少环境污染,提高经济效益是相当好的。通过使用一个或一个以上的热源供热管道、锅炉房通过管道把热水或者水蒸气传递到很多地区用户的家中,而不是那种自家烧锅炉自己取暖的那种供热方式，我们把这种式称为中央供暖。
换热站俗称锅炉房是中央供暖系统中扮演着很重要的角色一样,它的作用就像郑州站是铁路的交通枢纽一样，一旦郑州站陷入瘫痪通过郑州的各条线路就都会陷入瘫痪。热源、热网的动态变化往往是由不断变化的供热量的影响,对热用户,它有着平衡供热管道的功能。{2}计量工作的进展使热用户用热不断调整,以节约能源。但网络由于在动态变化的环境中经常调整,从而造成了不好的加热温度调节的问题,还可以使充水,泄压系统混乱,出现飞鸿现象,变频调速控制是不与实际要求相一致,这些问题的解决将使热交换站的安全、节能、舒适、经济出现了很多变化,保证了高质量的热效应。
同时,随着科学技术的发展和生活水平的提高,客户也开始密切关注热稳定性和舒适性。供热企业的目标是如何有效地监控各换热站的运行状况和其他有关信息,热交换站实时调整参数的收集信息和室外温度的变化,从而给用户提供一个高质量的供暖。
2国内外现状
2.1国外现状
自动化控制阶段之前的全面发展是对自动化控制阶段的一个早期准备,但当时并未能与科技保持同步,所以开始是靠人工调控的，形成了一个熟练工人手动部署和实时监控的调控系统,到后来革命性的变化发生在科学和技能技巧方面,最终到达不需要有人专门不时的去检测仪表而是依靠计算机去采集记录数据然后再进行合理的调整的自动化系统。{3}一些西方发展发达国家从设备、技术方面、管理等方面都领先于大多数发展中国家,他们中的大多数都将如天然气、垃圾、生物质、油、热泵作为集中供热的主要热源,使社会效益、节能效益、经济效益明显提高。
图2.1国外供暖换热器
一次网：热量供给量多少取决于热用户的需求,每年刚开始供热的时候因为天气原因需要较少的供暖需求,等到了加热需求高峰,主要热源接入网络,以提高加热产量,为用户提供充足的需求。在供热量不足的情况下，离换热站近的用户可以通过调节阀门的开度来提高温度，但离换热站远的用户就不能仅仅通过调节阀门开度来提高温度，因为远距离的的热量传输会有损耗的，这种情况得需要再加个换热站才行的{7}。
二次网:一次网络、二次网调节可以通过对加热的质量和数量调节。{4}这种调节方式不仅使二次网控制比较简单,同时也使得原边工作的温度严重滞后,大惯性和大量的干扰和强耦合,整个环境变化。这种控制策略忽视了换热系统的工作条件,整体协调难度会很难。
2.2国内现状
改革开放以来我国的供暖事业也开始进行改革发生了很大的变化。到目前为止，供暖系统经过前辈们这么多年的摸索实践已经适合目前我国的情况了。但与其他发达国家相比,目前我国的采暖系统在供热品质,供热效率,热能、电能消耗,安全性有效的保障等方面还是非常落后的。{5}现在取暖费的收取标准基本上还是按依据用户室内面积大小收费,社会群众的环保意识不但不能提高,反而造成能源得不到有效利用而被浪费。虽然我国国土辽阔地大物博,但是每年的供暖所消耗的能源也不容小觑。根据有关专家的调查发现,我国每年冬季供暖的能源消耗三倍于同等气候条件发达国家。
随着我国实施"五年"计划,努力发展工业和农业生产，随之而来的逐渐增加的需求,能源,特别是电力，电力与能源的综合利用相结合,发展也呈现良好的局面,电厂余热利用呈现独特的价值。{8}专业化的电动火力发电厂复合电站开始出现在北方小镇。早在1956年,建立了城市规划和建设委员会的中国共产党中央委员会,负责北京市的总体建设规划,具体制定出党中央所在地北京热化计划，各地区也建立了相应的规划和建设委员会,针对实际情况,开始规划他们的暖水设施。下图我国早期供暖换热器
图2.2我国早期供暖换热器
可以说是我国集中供热已进入基本成熟,逐步开始建立热独当一面的热源和加热网络系统设计、系统建设的项目。在这一阶段,由于增加的集中供热管道和供热单位,管理、控制和监测之间的矛盾也因而开始体现出来。专业人员认为实时监控运行状况是必要的环节,确保安全、经济和环境保护的要求。{9}那个时候的政治环境和当时的科学技术条件不好并且计划经济的体制占主导地位,所以如热经济来源,环境保护这两方面做的不好。热供应网络控制,没有获得很好的分析和论证从现实意义的方面,监测的目的只是为了确保在生产和使用过程中的安全以及供给用户有一个好的供暖质量，这并不能称作监测。那个时候只能通过人工巡视然后再通过无线电设备来给调度室反馈。虽然跟我们现在比起来还是很落后但对当时的那个年代还算是有所改善的,但没有巡视人员的信息反馈，调度人员对运行状况一无所知,只有等到信息传递回来才可以调度，这种靠人工反馈调节调度模式给有效及时调度带来很大的困难。
图2.3现代化供暖换热器
目前我国仍有大量早期人工控制的热交换站的运行,运行各换热器站网络数据需要工作人员采取,然后结合具体情况,通过调整设定参数来控制,但这种方式不仅浪费人力，还犹豫人本来就不如计算机检测调控精确所以在能源方面也会造成浪费。{10}进入第二十一个世纪后,随着中央供热和工业自动化的不断发展,我国供热管网的自动化水平也是水涨船高了。经过技术的发展，现代小区的供暖已经完全满足实际需要。换热站把有热电厂产生的高温蒸汽输送到各个居民小区和工作单位，然后换热站将高温蒸汽的热量传送到小区的供暖管网中。下图是普通居民家的暖气管道。
图2.4居民家暖气管道
3分析比较
总之，我国与国外供热先进技术相比，尚有较大差距。主要表现在：
1热源：分散小锅炉房较多，浪费能源，污染环境；而国家缺乏针对发展集中供热立法和强制政策措施；特大城市和大城市现有热电厂、区域锅炉房的单机容量偏低，能源利用率低，热能浪费严重，供热成本高；部门与地产的保护主义严重，在发展城市集中供热产业上不能协调一致共同发展，致使城市集中供热所占比重较小。2热力网和热用户应用技术与国外先进技术相比差距更大,同时大部分与集中供热管网相连接的用户供暖系统设计不尽合理，缺乏必要的调控设施，导致室内系统存在热力失调现象。{6}3规划设计水平低,制约节能工作的落实。现行的室内供暖设计标准未能系统地规定供暖装置的技术要求,也未反映当今实际节能技术水平,而规划、设计部门仍沿用旧的设计观念对待热用户,形成先天不足的状况,使节能不能落到实处。
4总结
全自动换热站自动控制系统,通过实时监控计算机应用技术,摆脱了对人们充分实现自动化管理的依赖,不仅减少了大量的人力,节省了成本,而且在全热交换站自动化系统中的各种参数更及时、准确的调整。换热器站监测系统主要有以下几点:(1)能实时准确检测参数,了解系统运行状态,监测系统的压力、温度等数据,进行系统的温度和其他数据的处理。全面和及时的调整。2。计算机在分析比较的基础上调整流量以保证合理分配;在加热系统运行过程中,计算机可以随时测量热交换站的远程传感器或热在入口给用户的回水温度,并调整均匀分布的流量,实现散热不均匀和均匀分布的现象。3。及时准确的故障诊断,使系统安全可靠运行;自动监测系统可以对故障诊断系统进行故障诊断,通过对供热系统运行参数的分析,可以及时排除故障及时发现故障,保证加热系统的安全可靠运行。
参考文献
[1]徐伟,邹瑜:供暖系统温控与热计量技术,中国计划出版社,2000
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[8]张广:换热站的安全经济运行,煤气与热力vol.19,No.4,62一63,1999
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[10]寇群曹文权:区域锅炉房供热微机自动监控系统,区域供热N0.4,1一4,2002
[11]石宏伟:集中供热系统的自控,煤气与热力Vol.ZI,No.2,127一129,2001
[12]习寇群,李百红,余宝法:热力站系统的控制模型,煤气与热力Vol.19,N0.3,55一56,1999
[13]余宝法,李百红,赵海恒:供热系统的自动控制策略,西南交通大学学报vol.36,N.o4,448一451,2001
[14]赵俊国,李向兵,刘震,李有芳:热网分布式计算机监控系统,计算机测量与控制Vol.10,No.3,169一171,2002
[15]原贺新,马卫华,刘海英:热网计算机监控,煤气与热力vol.20,No.2,123一124,2000