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无线智能双冲量超声波水力均衡调节仪研究

2018-04-11 10:27 作者: 来源: 本站 浏览: 372 次 我要评论无线智能双冲量超声波水力均衡调节仪研究已关闭评论 字号:

摘要: 因为供热管网干管阻力远年夜于支管,若管网未进行调节,近端歧路运行流量往往跨越设计值2倍以上,而远端流量却不到设计流量的1/2,水力掉衡严重。表示为近端用户室温27~28℃,而远端用户温度仅10℃阁下,远近端用户都异常不知足的同时热能和设备浪费严重。因为管网歧路...

因为供热管网干管阻力远年夜于支管,若管网未进行调节,近端歧路运行流量往往跨越设计值2倍以上,而远端流量却不到设计流量的1/2,水力掉衡严重。表示为近端用户室温27~28℃,而远端用户温度仅10℃阁下,远近端用户都异常不知足的同时热能和设备浪费严重。因为管网歧路间经由过程干管阻力互相影响,是以水力均衡调节复杂。管网水力均衡的解决是实现供热节能减排的基本和关键,是国度“十一五筹划”和扶植部的重点课题,对供热体系来说是一个急需解决的关键技巧难题。

今朝,管网调节可采取基于温度测量的回水温度法、基于机械主动控制的动态均衡阀法和基于超声波流量计的流量调节法。回水温度法调节过于迟缓;动态均衡阀法初投资和运行费用都很高;现行基于超声波流量计的流量调节法采取有耳目工采集流量和手动计算断定均衡的办法工作量庞年夜,根本不采取。

本文以通俗便宜关断阀为履行器,以无线无盲区手持巡检式超声波流量仪为传感器,以“均衡系数法”为核心控制策略研究和设计了一种无线智能水力均衡调节仪,以最低的成本,高效、快速地解决供热管网水利均衡问题。

1 工作道理

针对现行采取有耳目工采集和手动计算断定的流量调节法,改用无盲区无线流量主动采集和水力均衡主动计算断定的办法,控制策略采取项目组提出的基于双冲量超声波流量计的“均衡系数法”。

仪器硬件包含3个部分:2个内置无线数传模块的手持巡检式超声波流量计、2个无线数据中转和一个3G平板电脑。超声波流量计增长内置无线数传模块,把采集到的地下管网流量信息无线传输给地面上无线数据中转的无线数传模块;然后再经由过程有线RS232方法传送到数据中转的GRPSDTU;最后信息经由过程DTU以GRPS方法无线发送到internet网。控制器经由过程内置3G模块接收到流量信息后对流量信息字符串进行处理,把两个流量信息输出给控制器内的计算模块。与建筑热负荷有关的已知参数经由过程控制器人机界面进行设定。流量信息和设定参数作为已知前提照办项目组提出的“均衡系数法”主动进行热力计算、水力计算和智能均衡断定,当调剂阀门到合适地位时,人机界面上指针处于中间肠位即代表一个歧路调剂完成。本文设计的双冲量超声波水力均衡调节仪道理及流程如图1所示。

图1 双冲量超声波水力均衡调节仪道理流程图

2 水力均衡调节仪设计

包含流量计内置无线数传设计、无线数据中转设计、控制器控制策略设计和人机界面设计,风速仪是测量空气流速的仪器。它的种类较多,气象台站最常用的为风杯风速计,个中控制器和人机界面采取3G平板电脑实现,什物如图2所示。

图2 双冲量超声波水力均衡调节仪什物图

2.1 流量计内置无线数传设计

因为流量测点和控制器相距可能长达数公里,并且须要随时移动测量,所以两者采取无线通信方法。GRPSDTU通信方法覆盖面很广但对地下测点通信存在必定盲区,是以采取无线数传模块进行接力。在流量计机壳内内置一微型无线数传模块,发射距离1000m,热像仪具有多功能,高清晰度及高性能的特点,工作电流90mA,通信波特率9600b/s,数据格局为8N1,与流量计采取有线RS232方法连接,与数据中转采取无线连接。无线数传模块电源取自超声波流量计显示模块12864第2脚5V电源。

2.2 无线数据中转设计

数据中转内置配对无线数传模块和GRPSDTU。无线数传模块和DTU采取有线RS232的方法进行通信,通信波特率9600b/s,数据格局为8N1。DTU采取GRPS方法和控制器进行通信,通信协定采取TCP/IP方法。采取可充12V锂电模块为DTU直接供电,超声波流量计是指一种基于超声波在流动介质中传播速度等于被测介质的平均流速与声波在静止介质中速度的矢量和的仪器,采取降压模块为无线数传模块供给5V电压。采取两线制电压显示模块显示电源模块电压。图3为数据中转道理流程图。

图3 数据中转道理流程图

2.3 控制器控制策略设计

管网水力均衡断定采取“均衡系数法”,“均衡系数法”属于前馈控制。照办计算出的流量比值去调节管网均衡,其核心是采取两个流量冲量作为计算根据。长处是可以实现管网间水力均衡解耦,避免管网歧路的多次反复调节;同时对均衡断定指标进行了模化,无论两个歧路间热负荷比值是多年夜,只要均衡系数为1就表示两者均衡,直不雅简单,物理意义明显。其重要计算根本方程如下:

热力计算根本方程为

(1)

水力计算根本方程为

(2)

均衡断定根本方程为

(3)

式中:F、δ―建筑物的建筑面积、建筑物热指标;

Lnc、L0c―第n个待调歧路、参考歧路的流量测量值;

Ln1、L01―第n个待调歧路、参考歧路的流量理论值;

tg、th――室内暖气供、回水温度设计值;

ξ―均衡系数。

F和δ是设定值,经由过程人机界面输入;Lnc、L0c是流量测量值,经由过程无线传输采集到控制器。4者合营输入电脑进行水力均衡计算断定。流量采集和均衡断定计算频率为1s,一次正常的均衡调节须要年夜约300次计算,相当于手动计算2h的工作量。

2.4 人机界面设计

为了精确、快速调节管网均衡,调节过程分为粗调和细调,人机界面设计如图4所示。调节初期不雅察均衡系数的“指针显示”进行快速粗调;调节后期应用“数字显示”进行精确细调;调节末期应用“曲线图”来断定调节质量,当均衡系数在10s内波动不跨越±5%时调节过程完成,此时输出“合格”字样,“合格”断定过程由电脑主动完成。

图4 人机界面

3 实际应用后果

在内蒙和河北等地热力公司对仪器经由为期3年的测试和技巧推广,共调试供热面积600m2。以最低的成本成功快速解决多个热力公司管网水力均衡问题,清除了因为水力不均衡造成的热用户冷热不均、投诉率高、收费难、设备应用率低和热能浪费等问题。以张家口市某热力公司为例,其经济效益明显,用户投诉率年夜幅降低,收费率和设备应用率提升明显,电耗和热耗降低较年夜,如表1所示。

表1 热力公司水力均衡调节后果

4 停止语

1)采取无线数传和GRPSDTU相结合的方法,成功实现流量信息无盲区无线采集,解决了水力均衡调节测点布线难的问题。

2)采取平板电脑作为智能控制器主动采集流量信息和主动计算断定水力均衡,解决了人工流量统计和均衡断定计算工作量庞年夜的问题。

3)采取项目组提出的基于双冲量超声波流量计的“均衡系数法”做为控制策略,调节一次完成,均衡断定简洁清楚明了。

4)采取便宜关断阀作为履行器,采取巡检方法测量管网流量,年夜年夜降低了管网控制成本。

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