瓦斯电厂冷却水余热利用控制的研究与设计

摘要

保护环境和节约能源已经变成了一个全球热点问题，因此利用电厂等工业生产中的余热以及一些可再生能源也变得越来越重要。热泵作为低温热源节能装置对进行余热回收和提高能源利用的效率具有重要意义。本文以鸡西一瓦斯电厂为研究对象，由于其冷却水带走了很多的热量。研究利用其冷却水带走的热量通过水源热泵系统来实现对附近居民区供热。　　本文在根据热电厂生产实际，研究了厂区办公楼以及附近居民的供热空调中应用热泵系统的可行性，给出了以电厂循环水为热源的水源热泵系统的设计方案。因为现在水源热泵采用的控制系统设备在温度控制器上不能实时的根据温度的变化来进行实时控制，从而达不到实时跟踪系统负荷而运行的目的，并且也不具备自适应能力。为了解决这些问题，在本文中将模糊控制技术引入水源热泵的控制系统中。由于模糊控制具有本身的缺陷，所以把模糊控制和PID控制进行了结合，设计了一个参数自适应模糊PID控制器，以达到对其进行供热和制冷过程进行精确的温度控制的目的，以此来提高热泵系统运行效率从而减少其维护成本。　　本文用Simulink仿真了所设计的水源热泵的温差控制器，然后对比了模糊控制、PID控制以及复合模糊控制和参数自适应模糊PID控制的仿真曲线，得出模糊控制与PID控制相结合后的控制效果比较好。　　本文研究的温度控制器设计很合理并且具有很好的实用应用价值，对促进水源热泵的广泛应用有重要意义。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景与意义

1．1．1 我国能源现状

1．1．2 瓦斯电厂的冷却水余热利用意义

1．2 国内外研究概况、水平和发展趋势

1．3 本文主要研究的内容

2 水源热泵系统的原理及系统方案设计

2．1 热泵的工作原理与性能评价

2．1．1 热泵基本原理

2．1．2 (火用)分析

2．2 冷却水利用的系统方案设计

2．2．1 水温分析

2．2．2 循环水作为热泵热源的优点

2．3 电厂冷却水和居民供暖系统结合

2．4 利用鸡西—瓦斯电厂循环水余热给附近居民供暖分析

2．4．1 工程概况

2．4．2 系统设计计算

2．4．3 经济性分析

2．5 本章小结

3 水源热泵控制系统的设计

3．1 计算机控制系统的基本组成

3．2 水源热泵系统计算机节能控制系统设计

3．2．1 控制系统总体设计思路

3．2．2 控制系统的主题结构

3．3 本章小结

4 水源热泵控制系统算法研究

4．1 PID控制在水源热泵控制系统中的应用

4．1．1 模拟PID的控制原理

4．1．2 数字PID的控制原理

4．1．3 PID控制参数的整定方法

4．2 模糊控制理论

4．2．1 模糊控制原理

4．2．2 设计模糊的逻辑的控制器的基本方法

4．2．3 水源热泵系统模糊控制器设计

4．3 复合模糊控制系统

4．4 自适应模糊PID控制在水源热泵控制系统中的应用

4．4．1 PID控制中模糊技术的引入

4．4．2 自适应模糊P1D控制器的结构

4．4．3 水源热泵系统温度模糊PID的控制器设计

4．5 本章小结

5 控制系统硬件及其软件设计

5．1 硬件电路设计

5．1．1 温度采集电路

5．1．2 A／D模块设计

5．1．3 开关量输入输出电路设计

5．1．4 电源模块设计

5．1．5 串行通信电路

5．2 系统的应用程序设计

5．2．1 主程序设计

5．2．2 温度检测的程序设计

5．2．3 温度控制运算设计

5．2．4 RS232串口程序设计

5．3 本章小结

6 控制算法在水源热泵温度控制系统中的应用仿真

6．1 水源热泵控制的对象数学模型建立

6．2 PID控制在水源热泵系统温度控制器中的应用仿真

6．3 模糊控制在水源热泵系统温度控制器中的应用仿真

6．4 复合模糊控制的应用仿真研究

6．5 自适应模糊PID控制器仿真与研究

6．6 仿真分析总结

6．7 本章小结

7 总结与展望

7．1 总结

7．2 不足与展望

参考文献

作者简历

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