分布式变频泵热水供热系统换热站运行控制研究

摘要

进入二十一世纪以来,随着我国工业化、城镇化进程的加快,城市集中供热系统也获得了长足的发展。作为耗能大户,城市集中供热系统的发展对能源的需求也将持续走高,同时亦对城市环境的影响越来越明显。供热系统新技术、新方法在工程实践中的大力推广与应用,提高供热系统的运行管理水平,加强能源的综合利用效率,使有限的资源尽可能得到充分的利用,是我国集中供热事业发展的方向。
　　分布式变频水泵集中供热系统作为一种新的供热系统运行方式,由于其在能耗方面的明显优势,在我国集中供热系统中得到了越来越多的应用。本文以杨凌示范区分布式变频集中供热系统为研究对象,通过对热水供热系统特性以及分布式系统的分析,确定出了分布式系统的水泵布置形式以及一次热网供热调节方式。本工程一次热网采用热源循环水泵加热用户循环水泵的分布式水泵布置形式,一次热网集中运行调节采用量调节方式,运行调节时保持其供水温度不变,通过调节设在换热站一次热网侧变频水泵的电机频率来改变一次热网的热水循环流量,从而保证二次热网供、回水平均温度保持在某一特定的值,做到一次热网对二次热网的按需供热。
　　在分布式变频水泵集中供热换热站控制系统中,二次热网供回水温度作为被控对象,具有不确定、非线性、变参数等特征,针对此特征,本文提出应用模糊PID算法来实现该控制系统的自动控制。该算法利用模糊推理实现了PID控制的参数Kp、KI、KD的在线整定,并且利用MATLAB仿真工具对所设计的自整定模糊PID控制器进行了仿真试验,仿真试验表明自整定模糊PID控制器相对于传统PID控制具有更加优良的控制效果。本文还给出了以PLC为主机的控制系统硬件和软件的设计,通过WINcc组态软件实现了系统软硬件的匹配运行。本论文的研究成果,对于集中供热热力站的运行调节具有一定的指导意义。

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第一章绪论

1.1国外集中供热现状

1.2国内集中供热现状

1.3本课题研究的背景和问题的提出

1.4本课题研究的意义

第二章 热水供热系统的特性研究

2.1集中供热系统简介

2.2供热系统的水力工况

2.3供热系统热力工况

2.4供热系统的运行调节

2.5本章小结

第三章 杨凌示范区集中供热一次热网系统控制方案

3.1杨凌示范区集中供热热网规划方案

3.2规划供热管网形式及运行连接方式介绍

3.3规划一次热网动力布置形式的节能性分析

3.4规划一次热网的运行原理及控制方案

3.5本章小结

第四章 控制算法的研究和仿真

4.1常规PID控制

4.2模糊控制

4.3模糊PID控制在换热站温控系统中的实现

4.4控制器仿真试验

4.5本章小结

第五章 控制系统软硬件设计

5.1可编程控制器的组成和工作原理

5.2 PLC系统硬件设计

5.3 PLC系统软件设计

5.4系统可以实现的功能

5.5本章小结

总结与展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢