换热器控制中智能控制技术的研究

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摘要：摘要：该系统提高了现代化管理水平，减轻了生产管理人员的劳动强度，使其能科学有效地控制和管理换热站；作为值班人员的工具，使换热站能够安全、稳定、节能地运行，提高了热网的经济效益和社会效益。从监控系统结构上讲，本监控系统仍采用分布式结构，下位

　　摘要：该系统提高了现代化管理水平，减轻了生产管理人员的劳动强度，使其能科学有效地控制和管理换热站；作为值班人员的工具，使换热站能够安全、稳定、节能地运行，提高了热网的经济效益和社会效益。从监控系统结构上讲，本监控系统仍采用分布式结构，下位机PLC至现场为4-20mA标准电流信号，PLC至主控上位机之间采用工业以太网进行通讯。主控机和其它从机之间可以采用以太网相连，结构简单，成本低。
　　关键词：换热器控制,智能控制技术
　　1换热站系统结构及控制要求
　　换热站共控制三个区，每个区主要由数台水水换热器组成换热系统、两台循环水泵组成的循环水系统及两台补水泵组成的补水系统来构成（配有备用设备）。根据生产工艺设计要求，换热站的自控系统采用典型的两级监控方式。上位机以标准的工业控制计算机（IPC）作为主要的人机界面（HMI），为生产管理级，完成对下位机的监控、生产操作管理等，主要面向操作人员；下位机由可编程控制器（PLC）构成，为基础测控级，完成生产现场的数据采集及过程控制等，面向生产过程。系统主要功能如下：1）在生产过程中，存在大量的物理量，如一、二次网的压力、温度、流量等模拟量参数。需要通过PLC对这些参数进行实时采集和处理。2）换热站的自动控制，即实现整个供水过程的全自动控制，进行故障诊断，并在监控画面上显示各工况参数并控制设备运行状态。3）根据本地的气候条件以及供热对象的特性，给出一条室外温度与供水温度之间的对应曲线。控制器可以通过这条曲线根据室外温度传感器测量的室外温度对一次网供热流量进行控制，达到对供水温度的控制。此设计的特点在于能够通过室外温度对供水的温度进行控制，以达到节省能源，提高供热质量的目的。4）通过采用压力传感器、控制器以及变频器来实现对供水压力的自动控制，由于控制器可编程的灵活性，可以实现变频器的低频限制，以避免变频器、水泵长时间在低频运行，从而保护电机及变频器。5）采用手操器/自动控制。当上位机或下位机出现故障时切换手操器控制，确保供热水利工况准确稳定。
　　2智能控制技术在换热器控制中的研究
　　2.1换热站供水温度控制原理
　　图1为水水换热器原理图。供热热源为热电厂高温水（水温在90-110度）配合1-3个独立调峰热源构成，控制目标是通过调节高温水流量来保证换热器出口热水温度稳定在设定值。温度传感器测量换热器出口供水温度T，把信号传送至控制器，此为温度控制的主回路。同时，控制器还接受室外温度传感器T3发出的辅助信号，控制器根据预先设置的工作曲线，调整供水温度的设定值，并根据设定温度与实际温度的差值控制电动调节阀M的开度，调节换热站入口的一次网高温水流量，使得换热器出口供水温度随设定值变化。（T为热用户供水温度，T1为热用户回水温度，T2为换热器水温，T3为室外温度)。
　　2.2模糊控制的系统结构及设计
　　模糊控制器由于是采用数字计算机实现的，所以它具有下列三个重要的功能：
　　1）把系统的偏差从数字量转化为模糊量。2）对模糊量进行一定的给出规则推理。3）把推理的结果从模糊量转化为可用于实际控制的数字量。其功能的实现是要先把计算机观测控制过程得到的精确量转化为模糊输入信息，按照总结人的控制经验及策略取得的语言控制规则进行模糊推理和模糊决策，求得输出控制量的模糊集，再经模糊判决得出输出控制的精确量，作用于被控对象，即可在复杂的被控过程中取得良好的控制效果。因此模糊控制器的结构通常是由它的输入和输出变量、模糊化、模糊推理和决策算法、模糊判决等部分组成。
　　2.3工业以太网的通讯
　　工业以太网是一种符合IEEE802.3标准的开放式通信网络，专门设计它来经济地解决工业环境中所要求的通讯任务。这种子网的主要优点在于其传送数据的速度快、简单的扩展性和开放性以及其高利用率和其在全球的分布性，只需花费很小的力气就可以配置工业以太网子网。工业以太网的通讯在管理级，处理影响整个操作任务。它包括归档、处理、求值和过程值与消息的汇报。也可以从多个站点收集和处理操作数据，同时从管理级也可以访问其他站点，在这种网络中的站点数可以超过1000。因此，对于管理级，以太网是主要的网络类型。为了连接更远的距离，在绝大多数情况下使用TCP/IP协议。工业以太网是工业环境中最有效的子网之一，它既使用于管理级又使用于单元级。工业以太网使得在许多站点之间长距离传送大量数据成为可能。
　　［参考文献］
　　[1]李永汉,葛云启.集中供热管网的监控系统.煤气与热力,2003.
　　[2]李联友,李德英,陈红兵.供热监测系统的应用.煤气与热力,2004.

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