环保型电锅炉系统的控制设计
电锅炉设计方案
电锅炉设计方案1. 简介电锅炉是一种使用电能作为热能源的锅炉设备，它通过电能转化为热能来加热水或蒸汽。
电锅炉具有体积小、启动快、无污染等优点，被广泛应用于工业生产和居民供暖等领域。
本文将介绍电锅炉的设计方案，包括电锅炉的基本原理、设计要点和设计流程等内容，旨在提供设计电锅炉的参考和指导。
2. 设计原理电锅炉的基本原理是利用电能将水加热到一定温度或转化为蒸汽。
其工作原理可以简要描述为以下几个步骤：1.电能供应：通过电源将交流电能供应给电锅炉系统。
2.加热元件：电锅炉内部装有加热元件，通常采用电阻丝作为加热元件。
3.控制系统：电锅炉配备控制系统，可以实现温度控制和安全保护等功能。
4.加热水或蒸汽：加热元件发热后，将热量传递给水或蒸汽，使其温度升高。
3. 设计要点在设计电锅炉时，需要考虑以下几个要点：3.1 加热效率加热效率是电锅炉设计中最重要的指标之一。
提高加热效率可以减少能源消耗，降低运行成本。
为了提高加热效率，可以采取以下措施：•选择高效的加热元件：选用高品质的电阻丝，提高材料的导热性能，降低电能损耗；•优化热量传递方式：通过改变水流速度、增加换热面积等方式提高热量传递效率。
3.2 温度控制电锅炉的温度控制是保证设备安全运行和加热效果的关键。
温度控制系统应能准确测量水温或蒸汽温度，并及时调整加热功率，使温度保持在设定范围内。
常用的温度控制方式包括：•PID控制：通过比较设定温度和实际温度的偏差，计算出控制量，并根据控制规则调整加热功率；•ON/OFF控制：当温度低于设定温度时，设备工作；当温度高于设定温度时，设备停止工作。
3.3 安全保护安全保护是电锅炉设计中必不可少的部分，它可以预防或减轻电锅炉运行中的各种事故。
常见的安全保护措施包括：•过热保护：当水温或蒸汽温度超过设定值时，自动切断加热功率，防止设备烧坏或发生爆炸等事故；•漏电保护：安装漏电保护开关，当设备发生漏电时，自动切断电源，确保人身安全；4. 设计流程设计电锅炉的流程可以概括为以下几个步骤：4.1 确定需求根据实际需求确定电锅炉的额定功率、加热介质（水或蒸汽）、使用环境等。
电锅炉供暖方案
电锅炉供暖方案介绍电锅炉供暖方案是一种利用电能作为能源的供暖系统。
它使用电锅炉作为供暖设备，通过加热水来提供室内的暖气和热水。
相比于传统的燃气锅炉供暖系统，电锅炉供暖方案具有环保、安全、易于安装和维护等优点。
本文将介绍电锅炉供暖方案的原理、安装和维护，以及相比于其他供暖方式的优势。
原理电锅炉供暖方案使用电能作为能源，通过电锅炉将电能转化为热能，加热供暖系统中的水。
具体原理如下：1.电锅炉：电锅炉是供暖系统的核心设备，它将电能转化为热能，加热供暖系统中的水。
电锅炉内部有加热元件，通过通电使得加热元件加热，并将加热后的热能传递给供暖系统中的水。
2.供暖系统：供暖系统由供暖管道和散热器组成。
热水在供暖管道中流动，通过散热器散发热能，将热量传递到室内，提供暖气。
3.控制系统：电锅炉供暖方案配备控制系统，用于控制电锅炉的工作状态和供暖系统的温度。
控制系统可以根据室内温度和用户设置的温度要求来自动调节电锅炉的加热功率，以保持房间的舒适温度。
安装步骤一：选购设备在安装电锅炉供暖系统之前，首先需要选购合适的设备。
选择合适的电锅炉和散热器是关键。
建议选择品牌知名、质量可靠的设备，以确保供暖系统的正常运行。
步骤二：设计供暖系统根据供暖面积和用户需求，设计供暖系统的管道布局和散热器安装位置。
确保供暖系统能够覆盖整个室内空间，并能够根据需要调节温度。
步骤三：安装设备请专业的供暖工程师或安装人员进行设备的安装工作。
在安装过程中，需要按照设备的安装说明进行操作，确保设备安装正确、牢固。
步骤四：系统调试安装完成后，进行供暖系统的调试和测试。
检查电锅炉和供暖系统的运行状态，以及控制系统的工作是否正常。
如发现问题，请及时联系安装人员进行处理。
维护为了确保电锅炉供暖系统的正常运行和延长设备的使用寿命，需要进行定期的维护。
以下是一些常见的维护措施：1.定期清洁：定期清洁电锅炉和供暖系统中的管道和散热器，以去除积累的污垢和杂质。
保持供暖系统的畅通可以提高热能的传递效率，减少能源消耗。
电锅炉温度控制系统的设计
单位代码01学号100119064分类号TP273+.2密级毕业设计说明书电锅炉温度控制系统的设计院（系）名称信息工程学院专业名称测控技术与仪器学生姓名邓继文指导教师吴娟2014年4月25日电锅炉温度控制系统的设计摘要电锅炉温度智能控制系统在工业生产和科研工作中占有重要的地位。
锅炉汽包燃烧系统是工业蒸汽锅炉安全、稳定运行的重要指标。
温度过高，会使蒸汽带水过多，汽水分离差，使后续的过热器管壁结垢，传热效率下降，过热蒸汽温度下降，严重时将引起蒸汽品质下降，影响生产和安全；温度过低又将破坏部分水冷壁的水循环不能满足工艺要求，严重时会发生锅炉爆炸。
尤其是大型锅炉，一旦控制不当，容易使汽包满水或汽包内的水全部汽化，造成重大事故。
因此，在锅炉运行中，保证温度在正常范围是非常重要的。
基于单片机技术实现的电锅炉温度控制系统主要由温度检测电路、温度控制电路、温度显示电路三个部分组成。
在本次设计中，选用符合测量温度范围要求的热电偶温度传感器来实现数据采集，用仪表放大电路对电压信号进行放大，实现对温度的检测和信号的传输；用单片机对所采集的数据进行处理后，再进行相应的控制，从而实现对温度的控制；采用LCD1602液晶显示器将处理的数据进行实时显示。
然后根据设计电路进行了实际制作和测试分析，达到了预期的要求。
关键词：单片机，热电偶温度传感器，LCD，MAX6675The Design of the Electric Boiler Temperature Control SystemAuthor：Deng JiWenTutor：Wu JuanAbstractAnnealing temperature control system in industrial production and scientific research occupies an important bustion system of boiler steam drum is industrial steam boiler safe and stable operation of the important indicators.Temperature is too high, can make the steam with water too much, separation of poor, make the follow-up of superheater tube wall scaling, heat transfer efficiency drops, superheated steam temperature drop, serious when will cause steam quality to drop, affect the production and safety; Temperature is too low will damage part of the wall of the water cycle can't meet the technological requirements, serious happens when the boiler exploded.Especially large boiler, once the improper control, easy to make all of the water in the water or steam drum drum with vaporization, cause serious accident. Therefore, in boiler operation, it is very important to ensure that the temperature in the normal range.Based on single chip microcomputer technology to realize the electric boiler temperature control system is mainly composed of the temperature detection circuit, temperature control circuit, display circuit of three parts.In this design, choose to meet the requirements of measuring temperature range thermocouple temperature sensor to achieve data acquisition, instrument amplifier circuit of voltage signal is amplified and realize the temperature detection and signal transmission; After the data collected in the MCU, then the corresponding control, so as to realize the temperature control; Adopt LCD1602 LCD monitor the real-time display of data processing.Then according to the design of circuit are analyzed in actual production and testing, to achieve the desired requirements.Key words: MCU，Thermocouple Temperature Sensor，LCD，MAX6675目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 电锅炉简介 (1)1.3 电锅炉温度控制系统 (2)1.4 设计要求 (2)2 温度控制系统方案分析 (3)2.1 设计思想 (3)2.2 几种方案设计 (3)2.3 方案设计要求 (4)2.4 课题研究的意义 (4)3 电锅炉温度控制系统硬件设计 (6)3.1 温度检测电路 (6)3.1.1 热电偶传感器 (6)3.1.2 MAX6675电路 (6)3.2 温度显示单元电路 (8)3.3 温度控制电路 (10)3.3.1 蜂鸣器驱动电路 (10)3.3.2 继电器 (11)3.3.3 STC89C51单片机 (12)4 电锅炉温度控制系统软件设计 (18)5 电锅炉温度控制系统仿真 (20)5.1 电路仿真结果 (20)6 电锅炉温度控制系统设计实物图 (22)结论 (23)致谢 (24)参考文献 (25)附录 (26)附录A (26)附录B (26)1绪论1.1课题背景锅炉技术的发展受经济发展速度和投资规模因素影响，能源政策和节能、环保要求的制约等越来越严重。
基于PLC的锅炉供热控制系统的设计
基于PLC的锅炉供热控制系统的设计一、本文概述随着科技的不断发展，可编程逻辑控制器（PLC）在工业自动化领域的应用日益广泛。
作为一种高效、可靠的工业控制设备，PLC以其强大的编程能力和灵活的扩展性，成为现代工业控制系统的重要组成部分。
本文旨在探讨基于PLC的锅炉供热控制系统的设计，通过对锅炉供热系统的分析，结合PLC控制技术，实现对供热系统的智能化、自动化控制，提高供热效率，降低能耗，为工业生产和居民生活提供稳定、可靠的热源。
文章首先介绍了锅炉供热系统的基本构成和工作原理，分析了传统供热系统存在的问题和不足。
然后，详细阐述了PLC控制系统的基本原理和核心功能，包括输入/输出模块、中央处理单元、编程软件等。
在此基础上，文章提出了基于PLC的锅炉供热控制系统的总体设计方案，包括系统硬件选型、软件编程、系统调试等方面。
通过本文的研究，期望能够实现对锅炉供热控制系统的优化设计，提高供热系统的控制精度和稳定性，降低运行成本，促进节能减排，为工业生产和居民生活提供更加安全、高效的供热服务。
也为相关领域的研究人员和技术人员提供有价值的参考和借鉴。
二、锅炉供热系统基础知识锅炉供热系统是一种广泛应用的热能供应系统，其主要任务是将水或其他介质加热到一定的温度，然后通过管道系统输送到各个用户端，满足各种热需求，如工业生产、居民供暖等。
该系统主要由锅炉本体、燃烧器、热交换器、控制系统和辅助设备等几部分构成。
锅炉本体是供热系统的核心设备，负责将水或其他介质加热到预定温度。
其根据燃料类型可分为燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、电锅炉等。
锅炉的性能参数主要包括蒸发量、蒸汽压力、蒸汽温度等。
燃烧器是锅炉的重要组成部分，负责燃料的燃烧过程。
燃烧器的性能直接影响到锅炉的热效率和污染物排放。
燃烧器需要稳定、高效、低污染，同时要适应不同的燃料类型和负荷变化。
热交换器是锅炉供热系统中的关键设备，负责将锅炉产生的热能传递给水或其他介质。
热交换器的设计应保证高效、稳定、安全，同时要考虑到热能的充分利用和防止结垢、腐蚀等问题。
电锅炉运营方案
电锅炉运营方案一、前言随着社会经济的不断发展，能源需求不断增加。
在能源领域中，电锅炉由于其高效、清洁、环保的特点，受到了越来越多的关注和应用。
为了更好地推动电锅炉的运营和发展，制定科学合理的电锅炉运营方案显得尤为重要。
二、电锅炉基本介绍1. 电锅炉概述电锅炉是一种以电能为能源，通过电阻加热元件将电能转化为热能，达到加热水的目的的设备。
它通过内部的水循环系统，利用电能产生高温高压蒸汽或热水，供暖系统或工业生产使用。
2. 电锅炉优势（1）高效：电锅炉采用电能直接加热，没有烟气和废气排放，热能利用率较高，能源利用效率高。
（2）清洁：电锅炉不产生烟尘和废气，环保性好。
（3）运行稳定：电锅炉无需燃料的供给和燃烧过程，运行稳定，操作简单。
（4）体积小、使用方便：电锅炉的体积相对较小，安装位置不受限制，使用方便。
三、电锅炉运营管理1. 运营管理组织架构（1）总经理：负责整体管理和决策，统筹协调各部门工作。
（2）生产部门：负责电锅炉的生产加工、装配以及设备维护保养等工作。
（3）销售部门：负责电锅炉的市场开拓和销售工作，确保销售任务的完成。
（4）质量管理部门：负责整个生产过程的质量监控和质量改进工作。
（5）运营部门：负责电锅炉的运营管理和售后服务工作，确保设备正常运行。
2. 运营管理制度（1）生产管理制度：严格按照生产流程和标准操作程序进行生产，确保产品质量和生产进度。
（2）质量管理制度：建立全面的质量管理体系，加强过程控制，严格把关产品质量。
（3）运营管理制度：建立健全的设备运行管理制度，包括设备检修、安全生产、运行稳定性评价等管理规定。
（4）安全生产管理制度：严格遵守安全生产法律法规，健全安全生产管理制度，做好生产安全工作。
3. 运营成本控制（1）设备管理：实行科学的设备运行维护管理制度，延长设备使用寿命，降低设备损耗。
（2）能源消耗控制：采取节能措施，降低电锅炉的能耗，提高能源利用效率。
（3）人力成本控制：合理配置人力资源，提高员工绩效，降低用工成本。
基于PLC控制的电锅炉控制系统
基于PLC控制的电锅炉控制系统电锅炉控制系统是现代工业制造中常见的一种设备，它通过PLC（可编程逻辑控制器）来实现对电锅炉的精确控制。
PLC控制技术具有灵活、方便、可靠等优点，能够实现复杂的逻辑控制和自动化控制功能。
本文将从PLC控制系统的原理、功能及特点入手，结合电锅炉的工作原理，详细介绍基于PLC控制的电锅炉控制系统的设计与实现。
1. PLC控制系统原理PLC控制系统是一种专门设计用于工业自动化控制的设备，其核心是一个可编程的CPU，通过不同的输入/输出模块和通信模块，与外部传感器、执行器等设备连接，实现对生产过程的控制。
PLC控制系统通过预先编写好的程序，根据不同的输入信号执行相应的逻辑控制，以达到自动化控制的目的。
2. 电锅炉工作原理电锅炉是一种利用电能进行加热的设备，通常由加热元件、控制系统、水泵等部件组成。
在工作过程中，电能被加热元件转换为热能，将水加热至设定的温度，为生产或生活提供热水或蒸汽。
电锅炉的控制系统通常包括温度传感器、压力传感器、水位传感器等，用于监测和控制锅炉的工作状态。
3. 基于PLC控制的电锅炉控制系统设计基于PLC控制的电锅炉控制系统主要由PLC控制器、传感器、执行器、人机界面等部件组成。
在设计过程中，首先需要根据电锅炉的工作原理和需求确定系统的功能要求和控制策略，然后编写PLC程序实现相应的逻辑控制。
通过合理的硬件布局和接线连接，将各部件连接到PLC控制器上，实现信号的采集和输出。
4. 控制系统功能与特点基于PLC控制的电锅炉控制系统具有如下功能与特点：1）灵活性：PLC控制系统可根据需要进行程序修改，实现不同的控制策略；2）可靠性：PLC控制器具有较高的稳定性和可靠性，可以长时间稳定运行；3）精确性：通过PLC控制系统可以实现对电锅炉的精确控制，提高生产效率和产品质量；4）扩展性：PLC控制系统可根据需要扩展输入/输出模块和功能模块，实现系统的功能扩展。
5. 控制系统优化与应用为了进一步优化电锅炉控制系统的性能，可以采用PID控制算法、模糊控制算法等先进的控制技术，提高系统的响应速度和稳定性。
电锅炉温度控制系统的设计
单位代码01学号100119064分类号TP273+.2密级毕业设计说明书电锅炉温度控制系统的设计院（系）名称信息工程学院专业名称测控技术与仪器学生姓名邓继文指导教师吴娟2014年4月25日电锅炉温度控制系统的设计摘要电锅炉温度智能控制系统在工业生产和科研工作中占有重要的地位。
锅炉汽包燃烧系统是工业蒸汽锅炉安全、稳定运行的重要指标。
温度过高，会使蒸汽带水过多，汽水分离差，使后续的过热器管壁结垢，传热效率下降，过热蒸汽温度下降，严重时将引起蒸汽品质下降，影响生产和安全；温度过低又将破坏部分水冷壁的水循环不能满足工艺要求，严重时会发生锅炉爆炸。
尤其是大型锅炉，一旦控制不当，容易使汽包满水或汽包内的水全部汽化，造成重大事故。
因此，在锅炉运行中，保证温度在正常范围是非常重要的。
基于单片机技术实现的电锅炉温度控制系统主要由温度检测电路、温度控制电路、温度显示电路三个部分组成。
在本次设计中，选用符合测量温度范围要求的热电偶温度传感器来实现数据采集，用仪表放大电路对电压信号进行放大，实现对温度的检测和信号的传输；用单片机对所采集的数据进行处理后，再进行相应的控制，从而实现对温度的控制；采用LCD1602液晶显示器将处理的数据进行实时显示。
然后根据设计电路进行了实际制作和测试分析，达到了预期的要求。
关键词：单片机，热电偶温度传感器，LCD，MAX6675The Design of the Electric Boiler Temperature Control SystemAuthor：Deng JiWenTutor：Wu JuanAbstractAnnealing temperature control system in industrial production and scientific research occupies an important bustion system of boiler steam drum is industrial steam boiler safe and stable operation of the important indicators.Temperature is too high, can make the steam with water too much, separation of poor, make the follow-up of superheater tube wall scaling, heat transfer efficiency drops, superheated steam temperature drop, serious when will cause steam quality to drop, affect the production and safety; Temperature is too low will damage part of the wall of the water cycle can't meet the technological requirements, serious happens when the boiler exploded.Especially large boiler, once the improper control, easy to make all of the water in the water or steam drum drum with vaporization, cause serious accident. Therefore, in boiler operation, it is very important to ensure that the temperature in the normal range.Based on single chip microcomputer technology to realize the electric boiler temperature control system is mainly composed of the temperature detection circuit, temperature control circuit, display circuit of three parts.In this design, choose to meet the requirements of measuring temperature range thermocouple temperature sensor to achieve data acquisition, instrument amplifier circuit of voltage signal is amplified and realize the temperature detection and signal transmission; After the data collected in the MCU, then the corresponding control, so as to realize the temperature control; Adopt LCD1602 LCD monitor the real-time display of data processing.Then according to the design of circuit are analyzed in actual production and testing, to achieve the desired requirements.Key words: MCU，Thermocouple Temperature Sensor，LCD，MAX6675目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 电锅炉简介 (1)1.3 电锅炉温度控制系统 (2)1.4 设计要求 (2)2 温度控制系统方案分析 (3)2.1 设计思想 (3)2.2 几种方案设计 (3)2.3 方案设计要求 (4)2.4 课题研究的意义 (4)3 电锅炉温度控制系统硬件设计 (6)3.1 温度检测电路 (6)3.1.1 热电偶传感器 (6)3.1.2 MAX6675电路 (6)3.2 温度显示单元电路 (8)3.3 温度控制电路 (10)3.3.1 蜂鸣器驱动电路 (10)3.3.2 继电器 (11)3.3.3 STC89C51单片机 (12)4 电锅炉温度控制系统软件设计 (18)5 电锅炉温度控制系统仿真 (20)5.1 电路仿真结果 (20)6 电锅炉温度控制系统设计实物图 (22)结论 (23)致谢 (24)参考文献 (25)附录 (26)附录A (26)附录B (26)1绪论1.1课题背景锅炉技术的发展受经济发展速度和投资规模因素影响，能源政策和节能、环保要求的制约等越来越严重。
阐述ZDKI—3200型电锅炉调试与控制
阐述ZDKI—3200型电锅炉调试与控制1 概述目前，大气污染日益严重，为了减少对大气污染的排放，清洁高效无污染排放的能源转化装置，正在越来越广泛地应用于工业生产中，电锅炉作为一种高效无污染生产蒸汽的锅炉，正在被应用于生产中，ZDKI-3200型电锅炉具有高效节能环保、启动快速、运行控制简单和维护保养方便的优点，用在核电站启动锅炉设计上，作为电站运行中断、启动和停止期间或主蒸汽系统不可用时，向电站辅助蒸汽系统供应蒸汽。
特别适用于紧急状况下快速满负荷生产蒸汽。
该锅炉的热效率高达99.7%以上，从热备用状态到全功率的时间不大于10分钟，从冷备用到全功率的时间不大于2小时。
该锅炉用于电站辅助蒸汽生产系统一般按两台锅炉设计。
ZDKI-3200型电锅炉是由瑞典ZANDER&INGESTROM AB公司生产的带加热器，一级汽水分离器的高压电极蒸汽锅炉。
按系统该锅炉主要由给水系统、汽化系统、排污系统、化学加药系统、取样系统、压缩空气和仪表系统组成，系统构成的主要设备有除氧器、给水箱、给水泵、锅炉本体、循环泵、补水泵、排污罐和加药装置。
该锅炉的主要特点是，能够快速启动和产生满足要求的蒸汽，本系统通常会处于备用状态，在锅炉本体和除氧器内安装了380V低压电加热器，在热备用状态维持正常的操作压力和温度。
2 辅助电锅炉的控制系统2.1 控制系统的组成和功能辅助电锅炉系统是由PLC系统控制，型号：西门子S7-400。
操作员界面（HMI）是触摸屏：西门子MP77，15"。
2.1.1 触摸屏显示器具有以下功能：（1）显示锅炉设备总图，具有实时过程值和操作条件指示；（2）具有操作模式和选项图；（3）具有控制器和控制器参数图，可以在图中设置参数、设定值和报警限制值；（4）显示压力、蒸汽流量和电功率的趋势曲线图；（5）报警处理；（6）运行历史数据值。
2.1.2 控制系统具备以下功能：（1）控制系统的现场总线不仅提供外部通信到主控室，还为系统外部启停和监控提供关键系统数据。
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第34卷第3期黑 龙 江 水 专 学 报Vol 134,No.32007年9月Journal of Heilongjiang Hydraulic Engineering CollegeSep.,2007文章编号:1000-9833(2007)03-0091-03环保型电锅炉系统的控制设计孙晓霞(哈尔滨理工大学基建处,哈尔滨 150080)摘 要:根据北方城镇居民室内温度的变化曲线和数据,确定了室内温度变化的模糊控制规则,依此设计了模糊控制器。
阐述了该控制器的设计方案和实现方法,并针对设计的关键点做出了详细分析与说明。
使用先进的控制算法实现了环保型电锅炉系统的自动控制,对小区居民室内温度控制的效果良好。
关键词:环保型;电锅炉;模糊控制中图分类号:TP273.4 文献标识码:AControl of Environment 2protected Electrical Boiler SystemSUN Xiao 2xia(Department of Construction ,Harbin University of Science and Technology ,Harbin ,150080,China )Abstract :According to the indoor temperature changing curves and data of inhabitants living in the north city of China ,the paper presents fuzzy control regulation of room temperature changing ,by which fuzzy controller was designed ,whose designing sketch and fulfillment was discussed ,and the key points of the design were ing advanced control algorithm ,the automated controlling of environment 2protected electrical boiler system was fulfilled ,and the control system was used successfully and gets a satisfactory result.K ey w ords :environment 2protected ;electrical boiler ;fuzzy control收稿日期:2007-04-20基金项目:黑龙江省自然科学基金资助项目(F0316)作者简介:孙晓霞(1974-),女,辽宁沈阳人,工程师,E 2mail :lg 2dx20051021@ 。
0 引 言电采暖不需要燃烧设备,室内不起尘,室内外无任何污染,不漏电,无需检修,如需停用或节电可自行调节,不污染环境,免去了燃煤污染和煤气中毒的后顾之忧,对采用集中采暖的用户而言,不用担心采暖设备的跑、冒、滴、漏等故障所带来的不便以及传统采暖方式由于种种原因所带来的局部房间过热或过冷现象,满足了人性化需要[1]。
同时,由于用电作为采暖的能源,既解决了采暖收费难问题,又能够按用户需求精确地控制各房间室温。
建国以来,我国生产力的迅速发展对用电量的需求与日俱增,在电力供需矛盾比较大的情况下,不可能把宝贵的电力资源这种高品位的二次能源用于热能转换设备,经过几十年的努力,特别是改革开放近30a ,我国电力工业得到长足发展,供电能力的持续发展,使电力供需矛盾逐步得到缓解。
20世纪90年代初期,在我国开始出现电热锅炉[2]。
电热锅炉的出现,改变了北方居民的取暖思维,提高了人们的生活需求,加大了电热锅炉的科技含量。
民用住宅中使用的环保型电锅炉的取暖系统就是一个输入、输出的非线性系统,在冬季的运行过程中由于温差变化较大,尤其是北方冬季,温差的变化大,室外温度经常达到零下30℃,而人类需求的温度应该在零上16℃以上,在整个取暖区从零上16～25℃到零下30℃就有50℃左右的温差变化,因此应该说有较大的随机干扰,其运行过程机理比较复杂。
至今还没有精确的、可靠的数学模型,因此应用传统控制理论甚至许多现代控制理论对其控制效果很不理想[3]。
近年来随着模糊控制理论的发展,基于人的智能、总结操作者手动控制经验的模糊控制在锅炉自控系统中得到了大量的实践和应用,取得了令人满意的效果。
热水炉的燃烧控制直接与能源消耗相关联,因而是环保型电锅炉控制系统的关键,它对环保型电锅炉取暖系统的经济运行安全具有十分重要的意义。
本文就是应用模糊控制技术对环保型电锅炉进行控制系统的设计,运行效果表明可以完全实现环保型电锅炉的智能化,提高房间内的热效率,使其达到舒适的程度。
1 控制系统的设计环保型电锅炉的运行过程是一个非线性、时变多变量的过程,可看成是一个复杂的输入、输出的对象。
它的输出量与室外温度、室内温度、生活用水量等因素有关,输入量决定于环保型电锅炉的发热量即环保型电锅炉的功率和时间,且各变量之间存在着关联。
根据输出变量的要求进行输入变量的控制设计,将控制系统分解为电功率、时间和热风系统的控制[4]。
1.1 环保型电锅炉电功率的控制环保型电锅炉电功率的控制就是室内温度的控制的正相关控制,它的输入量是设定的环保型电锅炉电功率的负荷,输出量是环保型电锅炉热能的输出。
根据室内温度和环保型电锅炉电功率的运行数据进行分析整理,并据此建立一个相应的相关表见表1。
锅炉在<7MW状态下燃烧时很不经济,不推荐使用,如有必要可手工燃烧。
表1 环保型电锅炉电功率与室内(25m2)温度的关系T able1 R elations betw een indoor temperature and electric pow er of environment2protected electrical boiler功率ΠkW・h2004006008001000120014001600180020002200240028003000温度Π℃10.112.213.915.217.019.121.323.225.427.029.331.133.235.4 在环保型电锅炉电功率调整时PLC根据查询表直接控制环保型电锅炉的电功率,并模拟人工调节操作时所采用的“预调观察调整观察”步骤,在先后两次调整中加入一个时间时隔,在本系统中设定为30min。
使用这种加入了停步等待环节的增量式控制主要是根据环保型电锅炉的特点设计的,因为供暖用户希望热源的升温快速,恒温平稳,对室内温度的控制要求并不高,因此环保型电锅炉电功率的负荷变化也不象蒸汽炉那样剧烈,负荷允许有误差[5],只有温度偏差到一定程度时才需要改变控制量。
在这个系统中温差设定为±0.5℃,对应于3kW的环保型电锅炉电功率表现为在额定功率不变的情况下,环保型电锅炉的进出口水温允许有接近±1℃的偏差。
其次加入了停步等待环节,在这段时间内检测负荷的变化,视结果来决定是否再进行调整。
其工作流程见图1。
这样有利于水循环系统的稳定。
实际应用也证明了这样可以很好地解决室内温度的恒定。
1.2 环保型电锅炉热源系统的供热负荷“龙电花园”采用的供热设备使用的环保型电锅炉其功能包括:冬季的采暖和全年的生活用热水,冬季空调通风加热3个方面。
经热负荷计算,“龙电花园”建筑设计热负荷:冬季采暖的用电量、全年的生活用热水的用电量和其他用电量见表2。
图1 环保型电锅炉电功率调整流程图Fig.1 Electricpower regulating flow chart ofenvironment2protected electrical boiler表2 “龙电花园”小区热负荷计算表T able2 H eat load calculating of Longdian housing estate用电项目采暖通风生活用热泳池补水总计百分率Π%负荷ΠkW521159526581210.6241211.4250021232 注:①上述负荷是哈尔滨地区1月需要最大负荷;②生活用热水负荷是变化的,其中夜间18～22时占90%,可考虑和泳池补水加热时间错开,以利在工程设计及日常使用中节约投资和小区所需总能源。
29黑 龙 江 水 专 学 报 第34卷1.3 环保型电锅炉热源系统的运行过程该小区热源采用环保型电锅炉热源系统运行时,根据用户要求可以设定蓄热时段、供水时段、蓄热温度、电锅炉出水温度、供水压力、循环加压泵蓄热时工作频率等参数。
到达蓄热时段时,电锅炉的补水电动阀自动开启,蓄热水箱的自动补水到高水位时补水的电动阀自动关闭。
1.3.1 电蓄热环保型电锅炉热源系统的用电总负荷计算Q=K(Q1+Q2)×1+24-T Tη+∑q i+ Q ir-q i T式中Q为电锅炉房总负荷(kW);K为室外管网热损失系数,电锅炉房在本系统中,K取1.0;Q1为采暖设计热负荷(kW);Q2为空调新风设计热负荷, kW;q i为生活、生产等非24h连续供热热负荷(kW);η为采暖、空调供热时段不平衡修正系数,取0.8;T为蓄热时间(h),本系统中T=10h;Q ir为生活、生产等非24h连续全日用热量(kW)。
经计算,本工程选取4台2.3MW的无压电热水锅炉作为热源。
1.3.2 热源比较基础环保型电锅炉是一种改变用电方式、用电时间、合理消费、多用低谷电和季节电的高效率热源设备。
所谓电热蓄热系统,就是以电锅炉为热源,利用低谷廉价电力,对水加热,并将其储存在蓄热水箱中,在电网高峰时段关闭电锅炉,由储存在蓄热水箱中的热水供热。
其优点是无有害气体,无污染,无噪声。
比煤锅炉、油锅炉的热效率高,又能充分利用低谷电,运行费用低[6]。
我国20世纪90年代初开始电蓄能技术的研究、开发和利用工作。
许多地方均实行减免电力增容费、供配电贴费、峰谷电差价等优惠措施鼓励用户使用电蓄能技术,收到了较好效果,增强了电蓄热锅炉与燃用天然气和燃油锅炉的竞争力[7]。
哈尔滨市地处我国北方严寒地区,冬季月计算温度可以达到-30℃以下,全年采暖期长达180d,采暖耗能从表2可以看出占总指标的52%,而生活用热耗能占10.6%,整个小区采暖加生活耗能占总指标的63%,是小区选用锅炉的主要参考依据。
而通风使用能源,从建筑环境看,必须采用电能,且不宜使用大功率锅炉,而小区另一个耗能大项的泳池补水加热,同生活热水的时间,通常情况下采取交错方式进行运行,以节约能源。
所以在做技术指标比较中,采用供暖加生活用热作为比较基础,具有一定的科学性。