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热源及换热站节能运行控制系统研究

作　者: 刘坤
导　师: 马云峰
学　校: 山东轻工业学院
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 供暖节能模糊PID复合控制现场总线主监控中心 GPRS
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

在我国北方地区的城镇居民冬季采暖中，以大型燃煤锅炉集中供暖和区域锅炉集中供暖为主要的供暖方式。但是目前国内的锅炉供暖控制系统自动化水平还比较低，大部分还停留在人工手动控制的阶段，锅炉的运行效率低下，造成了能源的大量浪费，同时环境污染也很严重，供热品质也得不到保证。这有悖于我国的“节能减排”政策和国家“十二五”规划纲要对降低能耗的要求。鉴于以上在供暖中存在的浪费严重、能耗大的问题，本课题针对区域集中供热的特点设计了由锅炉控制装置、泵房监控装置、管网和换热站监控装置以及上位机主监控中心组成的集中供暖节能监控系统；该监控系统解决了从热源到供热管网的整体节能问题。集中供暖系统是一个多输入多输出、非线性、大时滞、强耦合复杂系统，各调控参数之间存在着交互耦合性，很难建立供热的数学模型，对供暖锅炉进行有效的热负荷控制。针对于此，本文提出了一种模糊PID复合控制算法来解决锅炉热负荷输出的控制。针对传统锅炉控制设备和上位机监控中心之间的通信问题，本文采用了PROFIBUS-DP现场总线通信技术，该通信方式具有组网快速、通讯可靠性高、抗干扰性强的优点。而对于监控中心与各个换热站和管网控制设备之间存在空间分布跨度大，难以进行有效通信的难题，本文对主监控中心与远程管网和换热站控制装置之间采用了Internet+GPRS的通信模式，这很好的解决了有线通信距离远，布线困难的问题，而且通信实时性好、实现成本比较低。最后，本文以潍坊学院锅炉节能改造项目为背景，从系统软硬件设计和项目改造为了进行了分析。实际运行情况表明本课题设计的供暖节能监控系统，既减轻了锅炉工人的劳动强度又减少了系统的故障率，在保障了供暖品质的同时实现了系统节能，具有很好的社会效益和经济效益。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第1章绪论  11-17
  1.1 课题的研究背景及研究意义  11-12
  1.2 集中供暖的国内外研究现状  12-14
    1.2.1 国外集中供热现状  12-13
    1.2.2 国内集中供热研究现状  13-14
  1.3 本课题主要的研究内容及课题的章节安排  14-17
    1.3.1 本课题主要的研究内容  14-15
    1.3.2 本课题的章节安排  15-17
第2章节能监控系统组成及节能装置工作原理  17-33
  2.1 系统总体设计方案  17-21
    2.1.1 方案论证  17-18
    2.1.2 集中供暖节能控制系统的基本构成  18-21
  2.2 锅炉节能运行原理  21-23
    2.2.1 锅炉运行的调节方式  21-22
    2.2.2 锅炉调节的理论分析  22-23
  2.3 锅炉运行的热负荷控制算法研究  23-27
    2.3.1 控制算法原理  24-25
    2.3.2 锅炉的模糊 PID 自动调节  25-27
  2.4 风机水泵的变频调速节能运行原理  27-29
  2.5 智能管网分时分区控制的节能原理  29-31
    2.5.1 分时分区控制的理论依据  29-30
    2.5.2 分时分区控制的节能量分析  30-31
  2.6 本章小结  31-33
第3章节能监控系统的硬件设计  33-43
  3.1 锅炉控制子系统的设计  33-36
    3.1.1 锅炉控制子系统的构成  33
    3.1.2 控制装置硬件设计  33-35
    3.1.3 控制系统主控电路设计  35-36
  3.2 泵房控制系统的设计  36-39
    3.2.1 循环泵控制的改进  36-38
    3.2.2 补水定压控制设计  38-39
  3.3 智能管网控制系统设计  39-41
    3.3.1 系统整体结构和控制功能  39-40
    3.3.2 系统的硬件设计  40-41
  3.4 本章小结  41-43
第4章控制系统通信网络的构建  43-53
  4.1 监控系统通信网络组网  43
  4.2 PROFIBUS-DP 总线组网的构建  43-49
    4.2.1 PROFIBUS 总线技术简介  43-44
    4.2.2 PROFIBUS 通讯介质  44-45
    4.2.3 PROFIBUS-DP 的通信方式  45-46
    4.2.4 系统组网配置和测试  46-49
  4.3 GPRS 无线网络的构建  49-50
    4.3.1 GPRS 通信技术概述  49-50
    4.3.2 GPRS 数据传输的网络通信调试  50
  4.4 无线数据传输的通信协议  50-51
  4.5 本章小结  51-53
第5章系统软件编程和主监控中心设计  53-67
  5.1 PLC 软件程序设计  53-57
    5.1.1 锅炉监控装置的程序设计  53-55
    5.1.2 泵房装置程序设计  55-56
    5.1.3 管网控制装置程序设计  56-57
  5.2 触摸屏组态设计  57-60
    5.2.1 触摸屏组态界面结构  57-58
    5.2.2 触摸屏组态界面设计  58-60
  5.3 主监控中心上位机组态设计  60-65
    5.3.1 组态软件简介  60-61
    5.3.2 主监控中心软件界面设计  61-65
  5.4 本章小结  65-67
第6章潍坊学院供暖节能改造及经济效益分析  67-73
  6.1 潍坊学院供暖概况  67
  6.2 原有供暖系统存在问题  67-68
    6.2.1 锅炉供暖中存在的问题  67
    6.2.2 供热管网中存在的问题  67-68
  6.3 供暖系统改造方案  68-70
    6.3.1 锅炉房改造方案  68-69
    6.3.2 供热管网改造方案  69-70
  6.4 经济效益与社会效益分析  70-71
    6.4.1 经济效益分析  70
    6.4.2 社会效益分析  70-71
  6.5 本章小结  71-73
第7章总结与展望  73-75
参考文献  75-78
致谢  78-79
在学期间主要科研成果  79
  一、发表学术论文  79
  二、其他科研成果  79

热源及换热站节能运行控制系统研究

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