城市集中供暖系统节能及换热站控制系统的设计

【摘要】：随着城市经济建设快速发展,人们的环保意识不断增强,节约能源成为越来越重要的问题,对于我国北方城市,集中供暖也成为城市供暖的大势所趋。如何使整个供暖系统运行在高效节能的状态下,成为了供暖系统研究的主要问题。 本文以旬邑集中供暖为研究背景,介绍了国内外供暖系统的发展现状,并根据我国供暖现状,详细分析了换热站中自动控制如何调节温度压力。从节能的角度,对供暖系统的能耗进行了分析,以此为依据做了以下几个方面工作:对于传统的恒温供暖所存在的能耗大问题,采用了变温供暖策略,针对不同的用户需求进行采暖规划分区,并对节能效果给予论证;对于运行设备耗电量大问题,在变频技术的基础之上,采用了分布式变频水泵的设计方案,并结合传统方案进行能耗比较;还介绍了不同的热计量方式,使用户可以自主决定用热量,提高了用户的节能意识。 再次,对基于PLC的换热首站控制系统进行了设计,文中选用西门子S7-300的PLC作为控制器,分别对软硬件进行了设计,编写了采暖系统的温度控制程序并对程序进行了仿真。在此基础之上,针对传统的PID算法在供暖系统的温度控制中所存在的问题,提出了带预估环节的模糊自整定PID,并对不同的算法进行了仿真研究,此外,还设计了基于MCGS组态画面的远程监控系统,并对楼宇内数据小无线传输和城市中各换热站的大无线传输,分别采用ZigBee和GPRS技术提出了组网方案。 目前,旬邑集中供暖首站系统已调试完毕,系统运行稳定,基本达到设计供暖需求。 【关键词】：供暖系统 节能 PLC 组态 GPRS
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TU995
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 课题背景及意义9-10
• 1.2 目前发展现状10-11
• 1.2.1 国外发展现状10
• 1.2.2 国内发展现状10-11
• 1.3 课题研究的内容11-13
• 2 城市集中供暖系统设计13-23
• 2.1 集中供暖系统的简述13-16
• 2.1.1 热源14-15
• 2.1.2 热网调节15-16
• 2.1.3 热用户16
• 2.2 换热站的总体结构16-17
• 2.3 换热站的工作原理17-21
• 2.3.1 供水温度控制18
• 2.3.2 供回水压差控制18-19
• 2.3.3 定压控制19-21
• 2.4 小结21-23
• 3 城市集中供暖系统的节能设计23-47
• 3.1 供暖系统的节能潜力23-25
• 3.2 分时段变室温调节25-30
• 3.2.1 质调节下量调节在系统中的应用25-27
• 3.2.2 工程应用实例27-30
• 3.3 集中供暖系统中的设备运行节能30-35
• 3.3.1 变频调速技术30-31
• 3.3.2 供暖系统中分布式变频循环泵的设计31-35
• 3.4 气候补偿35-38
• 3.4.1 室外温度补偿经验法36-37
• 3.4.2 室外温度补偿公式法37-38
• 3.5 热计量节能技术38-45
• 3.5.1 供暖热计量模式39-42
• 3.5.2 建筑室内系统及改造42-45
• 3.6 小结45-47
• 4 换热首站系统控制器的设计47-59
• 4.1 控制器硬件设计47-51
• 4.1.1 上位机硬件配置48
• 4.1.2 PLC 选型及模块配置48-51
• 4.2 控制器软件设计51-55
• 4.2.1 S7-300 编程软件 STEP7 简介51-52
• 4.2.2 硬件组态52
• 4.2.3 软件组态52-53
• 4.2.4 程序设计53-55
• 4.3 采暖水系统的温度控制程序实现及仿真55-58
• 4.3.1 程序设计55-56
• 4.3.2 程序仿真56-58
• 4.4 小结58-59
• 5 温度控制算法的选择59-71
• 5.1 PID 控制59-60
• 5.2 模糊自适应整定 PID 控制器的设计60-64
• 5.3 Smith 预估器64-66
• 5.4 系统仿真比较66-70
• 5.5 小结70-71
• 6 监控画面及通信71-85
• 6.1 组态软件介绍71-72
• 6.2 组态画面72-79
• 6.2.1 触摸屏画面72-74
• 6.2.2 上位机监控画面74-79
• 6.3 通信方式79-83
• 6.3.1 GPRS 通讯80
• 6.3.2 GPRS 组网方案80-82
• 6.3.3 ZigBee 小无线级联采集方案82
• 6.3.4 供热系统的网络结构82-83
• 6.4 小结83-85
• 结论85-86
• 致谢86-87
• 参考文献87-90
• 附录1 研究生期间的研究成果90-91
• 附录2 首站热力系统图91

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