CN109739280A - 一种新型电伴热控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型电伴热控制系统及方法，所述系统包括集散控制系统、通讯采集模块、开关量采集模块、计算机终端、电气电伴热柜、吸热子系统、换热子系统和排盐子系统，所述吸热子系统、换热子系统和排盐子系统均与所述集散控制系统连接，所述通讯采集模块和开关量采集模块均与所述集散控制系统连接，所述集散控制系统与所述计算机终端连接，所述电气电伴热柜与所述开关量采集模块连接，所述计算机终端用于显示监控整个控制过程，所述方法采用分系统、分设备、分时控制和自动识别系统运行状态，灵活转换目标温度值，节约了电耗，提高了系统的稳定性和经济性。

Description

一种新型电伴热控制系统及方法

技术领域

本发明涉及太阳能熔盐塔式光热发电技术领域，具体涉及一种新型电伴热控制系统及方法。

背景技术

目前大型熔盐塔式光热电站中，电伴热系统电耗为电站运行主要成本之一，有效降低伴热耗电率是提高电站经济性重要手段，传统电伴热系统采用就地温控仪控制，集散控制系统与温控仪之间采用通讯方式连接，由于市场上第三方厂家的温控仪仪表并不完全适用于新型的太阳能行业，可采集数据受限，不能完全直观的监控电伴热系统运行情况。由于伴热系统庞大，不能有效划分分系统、分设备、不能对伴热系统分时投切，无法将伴热耗能降至最低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种熔盐塔式光热电站一体化电伴热控制系统，采用分系统、分设备、分时控制的方法，自动识别系统运行状态，利用CRT远程监控每个系统、设备和回路的运行工作情况，灵活转换目标温度值，降低了厂用电消耗，提高了整个控制系统的稳定性和经济性。

为实现上述目的本发明提供如下技术方案：

一种新型电伴热控制系统，所述系统包括集散控制系统、通讯采集模块、开关量采集模块、吸热子系统、换热子系统和排盐子系统，所述吸热子系统、换热子系统和排盐子系统均与所述集散控制系统连接，所述通讯采集模块和开关量采集模块均与所述集散控制系统连接，所述集散控制系统包括智能前端模块和冗余通讯链路，所述智能前端模块通过冗余通讯链路与所述通讯采集模块连接；

智能前端模块，所述智能前端模块用于采集前端电伴热回路的温度信号并通过冗余通讯链路传输给通讯采集模块；

通讯采集模块，所述通讯采集模块通过冗余通讯链路采集所述智能前端模块信号并传输给所述集散控制系统；

开关量采集模块，所述开关量采集模块用于采集电伴热回路启停信号；

集散控制系统，所述集散控制系统用于将每个电伴热回路的控制编译为程序块并传输给计算机终端进行显示。

进一步地，所述系统还包括计算机终端、电气电伴热柜和CRT远程监控系统，所述集散控制系统与所述计算机终端连接，所述电气电伴热柜与所述开关量采集模块连接，所述CRT远程监控系统与集散控制系统连接，所述计算机终端用于显示监控整个控制过程。

进一步地，所述系统包括管道、阀门和储罐，所述管道通过阀门和储罐连接，所述储罐包括冷罐和热罐。

进一步地，所述管道、阀门和储罐目标温度不同，所述阀门目标温度最高，管道温度次之，储罐温度最低。

进一步地，所述管道的直管段设置有保温岩棉。

进一步地，一种新型电伴热控制方法，所述方法为电伴热回路的温度采集通过智能前端模块、冗余通讯链路和通讯采集模块传输给集散控制系统，同时开关量采集模块通过电气电伴热柜采集开关量信号并将其传输给集散控制系统，然后集散控制系统将采集到的每个电伴热回路的控制编译为程序块，并通过以太网传输给计算机终端，实现人工直观的监控和操作。

进一步地，所述方法具体包括以下步骤：

S1：智能前端模块进行电伴热温度信号的采集；

S2：智能前端模块将采集的电伴热温度信号通过冗余通讯链路传输给通讯采集模块；

S3：通讯采集模块将采集的信号传输给集散控制系统，同时开关量采集模块通过电气电伴热柜采集开关量信号并传输给集散控制系统；

S4：集散控制系统将每个电伴热回路的控制编译为程序块，并通过以太网传输给计算机终端，实现人工直观的监控和操作；

S5：吸热子系统通过集散控制系统的控制将冷罐中的冷盐通过阀门和管道打入吸热器，冷盐吸收太阳能变成热盐，再通过阀门和管道回到热罐；

S6：经过加热后的热罐中的热盐进入换热子系统进行换热，将热盐变成冷盐并通过阀门和管道进入到冷罐；

S7：吸热子系统和换热子系统运行结束后将管道中残留的熔盐排入到换盐子系统，换盐子系统将残留熔盐通过阀门和管道打入冷罐，完成循环。

进一步地，步骤S1所述电伴热信号采集的温度范围为-35℃～80℃。

本发明的有益效果如下：

1、本发明采用分系统、分设备、分时控制和自动识别系统运行状态，利用CRT远程监控每个系统、每个设备和每个回路的运行工作情况，灵活转换目标温度值，大大降低了厂用电消耗，节省了温度采集电缆使用量，提高了整个系统运行的稳定性与经济性；

2、本发明采用集散控制系统一体化电热伴控制系统，实现对电热伴回路信号的采集，通过计算机互联网技术实现人工直观的监控和操作。

附图说明

图1为本发明所述一种新型电伴热控制系统集散控制系统构架图；

图2为本发明所述一种新型电伴热控制系统构架图；

图3为本发明所述一种新型电伴热控制系统各子系统工作流程示意图；

图4为本发明所述在额定功率1KW加热管单日耗电与常规单日耗电对比折线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：

如图1-图4所示，本发明提供一种新型电伴热控制系统，所述系统包括集散控制系统6、通讯采集模块3、开关量采集模块4、计算机终端9、电气电伴热柜5、吸热子系统11、换热子系统12和排盐子系统13，所述吸热子系统11、换热子系统12和排盐子系统13均与所述集散控制系统6连接，所述通讯采集模块3和开关量采集模块4均与所述集散控制系统6连接，所述集散控制系统6与所述计算机终端9连接，所述电气电伴热柜5与所述开关量采集模块4连接，所述计算机终端9用于显示监控整个控制过程。

通讯采集模块，所述通讯采集模块通过冗余通讯链路采集所述智能前端模块信号并传输给所述集散控制系统；

开关量采集模块，所述开关量采集模块用于采集电伴热回路启停信号；

集散控制系统，所述集散控制系统用于将每个电伴热回路的控制编译为程序块并传输给计算机终端进行显示。

所述集散控制系统包括智能前端模块1和冗余通讯链路2，所述智能前端模块1通过冗余通讯链路2与所述通讯采集模块3连接，所述智能前端模块1用于采集电伴热回路的温度信号。

一种新型电伴热控制方法，所述方法为电伴热回路的温度采集通过智能前端模块1、冗余通讯链路2和通讯采集模块3传输给集散控制系统6，同时开关量采集模块4通过电气电伴热柜5采集开关量信号并将其传输给集散控制系统6，然后集散控制系统6将采集到的每个电伴热回路的信号编译为程序块，并通过以太网传输给计算机终端9，实现人工直观的监控和操作。

所述方法具体包括以下步骤：

S1：智能前端模块进行电伴热温度信号的采集；

S2：智能前端模块将采集的电伴热温度信号通过冗余通讯链路传输给通讯采集模块；

S3：通讯采集模块将采集的信号传输给集散控制系统，同时开关量采集模块通过电气电伴热柜采集开关量信号并传输给集散控制系统；

S4：集散控制系统将每个电伴热回路的信号编译为程序块，并通过以太网传输给计算机终端，实现人工直观的监控和操作；

S5：吸热子系统通过集散控制系统的控制将冷罐中的冷盐通过管道打入吸热器，冷盐吸收太阳能变成热盐，再通过管道回到热罐；

S6：经过加热后的热罐中的热盐进入换热子系统进行换热，将热盐变成冷盐并通过管道进入到冷罐；

S7：吸热子系统和换热子系统运行结束后将管道中残留的熔盐排入到换盐子系统，换盐子系统将残留熔盐打入冷罐，完成循环。

步骤S1所述电伴热信号采集的温度范围为-35℃～80℃。

在骨干网设备连接中,单一链路的连接很容易实现,但一个简单的故障就会造成网络的中断。因此为了保持网络的稳定性,在多台交换机组成的网络环境中，本发明采用冗余通讯链路以提高网络的健壮性、稳定性。所述冗余通讯链路之间的交换机互相连接，形成一个环路,通过环路可以在一定程度上实现冗余，链路的冗余备份能够实现网络的健壮性、稳定性和可靠性。

所述各个子系统均包括管道、阀门和储罐，所述管道、阀门和储罐目标温度不同，所述阀门目标温度最高，所述管道温度次之，所述储罐温度最低。

所述吸热子系统11包括吸热管道14和热罐18，所述吸热管道14通过吸热子系统阀门15与热罐18连接，所述换热子系统12包括冷罐17和换热管道19，所述冷罐17通过换热子系统阀门20与换热管道19连接，所述排盐子系统13包括储罐16和排盐管道21，所述储罐16通过排盐子系统阀门22与排盐管道21连接。

所述吸热子系统11的一端通过热罐18与所述换热子系统12连接，另一端通过冷罐17与所述换热子系统12连接，所述吸热子系统11与换热子系统12均与所述排盐子系统13连接，所述排盐子系统13与所述冷罐17连接。

所述智能前端模块的工作温度范围为-35℃～80℃，防护等级IP65。所述智能前端模块就地布置。

如图2所示，所述熔盐塔式光热电站一体化电伴热控制系统按工艺划分至少包括吸热子系统11、蒸发换热子系统12、排盐子系统13，三个系统运行区分，控制独立，加热及保温不存在必然关联。

以吸热子系统11为例，根据使用设备及伴热温度要求划分为管道、阀门和储罐，所述管道、阀门和储罐三种伴热设备同时投入切除时目标温度不同，所述阀门最高，管道次之，储罐最低，操作人员可灵活修改电伴热温度设定值和自动选取温度设定值。

特别指出，管道直管段做好岩棉保温前提下，系统启动前加热至120℃即可。

根据熔盐凝固点在220℃左右，采用分时控制方式，根据熔盐凝固点在220℃左右，采用分时控制方式，系统启动前将设备及管道伴热投入，设定温度值280℃，系统进入熔盐后，系统会根据熔盐实际温度，将目标值设置在实际值以下凝结点以上，充分利用流动熔盐特性，比如熔盐实际温度270℃，则设定温度改为250℃，由于实际值高于设定值，则伴热系统自动断电，退出加热模式，并改为热备，熔盐实际值高于250℃时，此时系统中的伴热是不工作的，当熔盐温度降到250℃以下时，伴热系统自动投入，保证熔盐不凝结，最大程度降低了能耗。

采用本发明后10MW塔式光热电站，热控设计电缆约节省50％-70％，厂用伴热电耗与常规电耗相比降低了20％-30％，如图4所示。

Claims (8)

1.一种新型电伴热控制系统，其特征在于，所述系统包括集散控制系统、通讯采集模块、开关量采集模块、吸热子系统、换热子系统和排盐子系统，所述吸热子系统、换热子系统和排盐子系统均与所述集散控制系统连接，所述通讯采集模块和开关量采集模块均与所述集散控制系统连接，所述集散控制系统包括智能前端模块和冗余通讯链路，所述智能前端模块通过冗余通讯链路与所述通讯采集模块连接；

智能前端模块，所述智能前端模块用于采集前端电伴热回路的温度信号并通过冗余通讯链路传输给通讯采集模块；

通讯采集模块，所述通讯采集模块通过冗余通讯链路采集所述智能前端模块信号并传输给所述集散控制系统；

开关量采集模块，所述开关量采集模块用于采集电伴热回路启停信号；

集散控制系统，所述集散控制系统用于将每个电伴热回路的控制编译为程序块并传输给计算机终端进行显示。

2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述系统还包括计算机终端、电气电伴热柜和CRT远程监控系统，所述集散控制系统与所述计算机终端连接，所述电气电伴热柜与所述开关量采集模块连接，所述CRT远程监控系统与集散控制系统连接，所述计算机终端用于显示监控整个控制过程。

3.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述系统包括管道、阀门和储罐，所述管道通过阀门和储罐连接，所述储罐包括冷罐和热罐。

4.根据权利要求3所述系统，其特征在于，所述管道、阀门和储罐目标温度不同，所述阀门目标温度最高，管道温度次之，储罐温度最低。

5.根据权利要求3所系统，其特征在于，所述管道的直管段设置有保温岩棉。

6.一种新型电伴热控制方法，基于上述权利要求1-5所述系统，其特征在于，所述方法为电伴热回路的温度采集通过智能前端模块、冗余通讯链路和通讯采集模块传输给集散控制系统，同时开关量采集模块通过电气电伴热柜采集开关量信号并将其传输给集散控制系统，然后集散控制系统将采集到的每个电伴热回路的控制编译为程序块，并通过以太网传输给计算机终端，实现人工直观的监控和操作。

7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

S1：智能前端模块进行电伴热温度信号的采集；

S2：智能前端模块将采集的电伴热温度信号通过冗余通讯链路传输给通讯采集模块；

S3：通讯采集模块将采集的信号传输给集散控制系统，同时开关量采集模块通过电气电伴热柜采集开关量信号并传输给集散控制系统；

S4：集散控制系统将每个电伴热回路的控制编译为程序块，并通过以太网传输给计算机终端，实现人工直观的监控和操作；

S5：吸热子系统通过集散控制系统的控制将冷罐中的冷盐通过阀门和管道打入吸热器，冷盐吸收太阳能变成热盐，再通过阀门和管道回到热罐；

S6：经过加热后的热罐中的热盐进入换热子系统进行换热，将热盐变成冷盐并通过阀门和管道进入到冷罐；

S7：吸热子系统和换热子系统运行结束后将管道中残留的熔盐排入到换盐子系统，换盐子系统将残留熔盐通过阀门和管道打入冷罐，完成循环。

8.根据权利要求7所述方法，其特征在于，步骤S1所述电伴热信号采集的温度范围为-35℃～80℃。