小区供暖换热站监控系统设计.pdf

《小区供暖换热站监控系统设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、小区供暖换热站监控系统设计1，22熊新民，曹毅（1，华中科技大学控制科学与工程系，湖北武汉，430074）(2，河南工业大学电气工程学院，河南郑州450007)摘要：根据城市小区供暖恒温恒压的控制要求，采用计算机、工业智能前端模块、传感器和执行器，组成一个温度和压力双重闭环结构的供暖控制系统，通过组态控制方法和PI控制策略，设计了组态画面和监控程序，实现了对小区供暖系统温度、压力、流量参数的现场采集和实时调节，从而提高了供暖系统的控制精度，改善了供暖效果。关键词：供暖换热站，监控系统，控制策略，组态软件中图分类号：TP2

2、72文献标识码：B0引言随着城市建设的迅速发展，我国北方地区冬季集中供暖成为城市现代化的必然选择。随着供暖面积的不断扩大，如何科学有效地控制和管理供暖系统，提高供暖的经济效益和社会效益，就是急需解决的重要课题。目前我国许多城市的集中供暖系统还只在一次主网由热力公司进行集中监控，对居民小区的供暖热力站多半仍由人工看管，因此，二次供热管网的压力和温度常常不能达到预期要求。为了改善这种状况，本文按照恒温恒压的供暖要求，设计了一套小区供暖热力站监控系统。1小区供暖系统管网配置和功能分析城市供暖通常是几个小区共用一个供暖换热站，每

3、个小区都有一个独立的供暖回路。尽管每个小区供暖的范围和规模可能不同，但其供暖系统的管网配置都是一样的。每个换热站分别包括一次供暖回路和二次供暖回路，两者之间通过换热器实现热交换。供暖热源为经过热力主管循环的一次高温热水，经过换热器对二次回水或冷水加热后，作为供给小区的二次热水，经小区家庭取暖装置循环后变成二次回水。在一次高温热水从主网分支进入换热器之前，加装有电动调节阀和一次热水流量测量变送器；为了给二次回路增压，在二次循环管网中换热器之前加有变频器驱动的增压泵。由于供暖中必然存在少量水损，所以必须进行适量补水。为此在增

4、压泵之前和储水箱之间加有变频补水泵，以稳定二次供暖回路的压力。同时在二次管网中还装有温度变送器和压力变送器。为了便于控制和管理，小区换热站供暖系统的功能包括对集中供暖换热站的的一次高温热水流量进行监测、记录和调节，对输送到小区的二次热水温度和压力进行监测和控制，并且要求输送到小区的热水温度和压力能够基本保持稳定，对检测的数据能够进行记录、存储和打印。如果联网，还可以实现网络监控和信息传输。2系统总体控制方案本系统以计算机为核心，采用工业I/O模块，加上电动调节阀、变频水泵、流量变送器、压力变送器、温度变送器、串行通讯转换

5、模块及其它元器件构成。系统首先通过压力、温度和流量变送器对现场信息进行采集并传送给前端I/O模块进行A/D转换，然后通过RS485总线送到串行通讯模块，转换成RS232信号后送到计算机的串行口。计算机利用组态王软件编制的程序对数据进行定时采集、记录和分析，并可在计算机的屏幕上直观地显示出来；再通过计算机对给定信号和反馈信号进行比较运算，将运算结果作为控制信号发送到前端I/O模块，由I/O模块转换成模拟量去控制电动调节阀和变频器动作，从而实现对现场的控制。系统总体结构如图1所示。1图1系统总体结构3供暖控制策略从控制的角度

6、，供暖系统包括两个控制回路。一是恒温控制回路，二是恒压控制回路。首先，供热系统在运行时，二次回路供出的热水温度应该始终保持设定值，因此运行中必须不断进行适度调节。这是通过改变一次高温热水供应流量来实现的。系统采用电动调节阀调节一次高温热水的注入流量，从而通过换热器间接改变二次循环热水的温度，温度单回路控制方框图如图2所示。图中，T*(t)表示温度设定值，T(t)表示流出换热器的热水实际温度值，e(t)表示偏差。T*(t)e(t)T(t)高温热水调节器换热器调节阀—二次热水温度变送器图2恒温调节闭环结构图其次，在本系统中要

7、求供给用户的热水是恒压的，即当用户量发生改变时系统能够自动调节热水供给流量，从而保持供给用户的热水压力是恒定的。这里采用变频器改变给水泵的供水量，并通过补水泵进行必要的补水，压力单回路控制方框图如图3所示。P*(t)表示设定的压力，P(t)为经过换热器后的输出热水压力，f(t)为管网压力损耗及其他压力干扰。f(t)P*(t)e(t)P(t)调节器变频水泵换热器—二次热水压力变送器图3恒压控制闭环结构图4硬件系统设计本系统的计算机配置采用奔4以上计算机，用RS-232C串口与外部设备通讯，用并行口插入组态王加密锁，操作系统

8、采用Win2000/WinNT/WinXP均可。本系统的输入通道包括检测元件三个，分别是流量、压力和温度测量变送器，其输出信号都是4-20mA的标准模拟信号；输出通道包括执行元件三个，分别是一次高温热水电动调节阀、变频给水泵和变频补水泵，输出给它们的控制信号也是4-20mA的标准模拟信号。这样，系统中共有3组4-20