CN112539450B - 一种基于温度和时间偏移控制的多策略智能供热方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于温度和时间偏移控制的多策略智能供热方法，涉及供热控制技术领域，解决了频繁调整锅炉负荷，以及调节滞后的问题。该方法包括：二次网供水温度调节，先确定建筑物的二次网供水温度控制曲线，实时采集室外温度，对一次侧电动阀门进行PID连续调整；一次网供水温度调节，设置一次侧的室外温度和锅炉供水温度控制曲线，对锅炉负荷进行PID连续调整，采用模糊控制方式调节锅炉供水温度；当电动调节阀的开度调节超出自身的运行范围时，进行循环流量调节，调整一次网循环泵的频率；同时对建筑物内的供热进行时间偏移逻辑控制，根据不同时段的供热需求，对一次网或二次网的供热温度进行偏移控制；该方法还具有调节灵敏，节能稳定等优点。

Description

一种基于温度和时间偏移控制的多策略智能供热方法
技术领域
本发明涉及供热控制技术领域，尤其是一种基于温度和时间偏移控制的多策略智能供热方法。
背景技术
供热系统是热源、室外供热管网和散热器的配合结构，热源包括热电厂、集中锅炉房、低温核能供热站、热泵、地热、工业余热、太阳能等，室外供热管网一般具有一次网和二次网，以及换热设置，建筑物内的用于组成热用户系统。
以锅炉为热源为例，锅炉设定好控制温度后，锅炉负荷控制从20～100％来回波动频繁且波动范围大。此种状态不利于锅炉稳定缓慢提升，还会引起耗气量大影响效率，同时频繁急加急减容易使得锅炉金属膨胀产生应力疲劳，影响设备寿命。为保证用户家室内供热温度，需控制二次网供水温度，其中控制指令下发是实现对换热站进行远程控制的主要途径。另外在控制过程中会出现二次网供温不达标的控制：若遇到一次侧电动调节阀开度至百分百时，仍不能满足达到二次侧需要的供水温度，将不能再继续通过调节调节阀开度实现供水温度增加；若一次侧电动调节阀开度小到一定程度，流量达到最小调节流量，此时仍超过正常二次供水温度，将不能再继续通过调整调节阀的开度实现供水温度减小控制。为了解决频繁调整锅炉负荷，以及调节滞后的问题，需要对现有的控制方法做进一步的改进。
发明内容
为了确定锅炉合理的负荷空间，使其相对稳定的燃烧，提升供热控制的效率，减少耗能浪费，延长锅炉的设备寿命，本发明提供了一种基于温度和时间偏移控制的多策略智能供热方法，具体的技术方案如下。
一种基于温度和时间偏移控制的多策略智能供热方法，步骤包括：
A.二次网供水温度调节，确定建筑物的二次网供水温度控制曲线，实时采集室外温度，对一次侧电动阀门进行PID连续调整；
B.一次网供水温度调节，确定一次侧的室外温度和锅炉供水温度控制曲线，对锅炉负荷进行PID连续调整，采用模糊控制方法调节锅炉供水温度；
C.当电动调节阀的开度调节超出自身的运行范围时，进行循环流量调节，调整一次网循环泵的频率；
D.对建筑物内的供热进行时间偏移逻辑控制，根据各个时段的供热需求，对一次网或二次网的供热温度进行偏移控制。
优选的是，PID连续调整的采样周期根据室外温度变化情况确定，其中采样周期大于调节运行周期。
优选的是，建筑物室外设置多个温度采集测点，取平均温度作为室外温度的监测值。
还优选的是，电动调节阀的开度运行范围的为20％-80％的开度。
进一步优选的是，当所述电动调节阀的开度大于80％时，调整一次网循环泵的频率升高，增大流量；当所述电动调节阀的开度小于20％时，调整一次网循环泵的频率降低，减小流量。
进一步优选的是，模糊控制方法调节锅炉供水温度具体是，当温度在-12～-7℃时，一次侧供水温度的区间为90～94℃；当温度在-6～-1℃时，一次侧供水温度的区间为85～89℃；当温度在0～5℃时，一次侧供水温度的区间为80～84℃；当温度在6～11℃时，一次侧供水温度的区间为77～79℃；当温度在12～16℃时，一次侧供水温度的区间为74～76℃。
进一步优选的是，当供热时段在0-4时的时间段内，二次网根据室外温度的监测值偏移-2℃；当供热时段在5-10时的时间段内，二次网根据室外温度的监测值偏移+1℃；当供热时段在11-16时的时间段内，二次网根据室外温度的监测值偏移-1℃；当供热时段在17-22时的时间段内，二次网根据室外温度的监测值偏移+2℃；当供热时段在23-24时的时间段内，二次网根据室外温度的监测值偏移-2℃。
本发明提供的一种基于温度和时间偏移控制的多策略智能供热方法有益效果是，该方法通过调整负荷控制范围参数设置，并修正时间响应快慢等参数，找到合理的负荷空间，同时争取相对比较稳定的燃烧；根据供热系统设定控制方式和控制范围，从而提升了平稳性、操作的持续有效性，更有效提升锅炉效率。另外该方法还具有调节灵敏，节能稳定等优点。
附图说明
为了清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施事例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是二次网供水温度控制曲线图
图2是一次侧的室外温度和锅炉供水温度控制曲线图；
图3是电动调节阀的开度控制曲线图；
图4是温度偏移控制曲线图；
图5是多策略智能供热方法的控制框图。
具体实施方式
结合图1至图5所示，对本发明提供的一种基于温度和时间偏移控制的多策略智能供热方法具体实施方式进行说明。
一种基于温度和时间偏移控制的多策略智能供热方法，步骤包括：
A.二次网供水温度调节，确定建筑物的二次网供水温度控制曲线，实时采集室外温度，对一次侧电动阀门进行PID连续调整。
其中PID连续调整的采样周期根据室外温度变化情况确定，其中采样周期大于调节运行周期。建筑物室外设置多个温度采集测点，取平均温度作为室外温度的监测值。
对应测量室外温度变化时对应的二次网供水温度的控制线，如下图1所示，可通过不同建筑类型和所供片区整体情况确定此曲线，通过加装室内温度测点采集，测量实际室内温度进行曲线修正。其中，若系统采用二次网换热间接供热，二次网供水温度通过一次网带板换换热供热时，采集实时室外温度，由控制器输出指令，由执行器完成指令，对一次侧电动阀门进行PID连续调整来控制二次网供水温度，以实现按照温度曲线实时输出需要的二次网供水温度。
当采用供热站一次网直供，则按可参照步骤B的逻辑控制进行，省略步骤A的逻辑控制。
B.一次网供水温度调节，确定一次侧的室外温度和锅炉供水温度控制曲线，对锅炉负荷进行PID连续调整，采用模糊控制方法调节锅炉供水温度。
模糊控制方法调节锅炉供水温度具体是，当温度在-12～-7℃时，一次侧供水温度的区间为90～94℃；当温度在-6～-1℃时，一次侧供水温度的区间为85～89℃；当温度在0～5℃时，一次侧供水温度的区间为80～84℃；当温度在6～11℃时，一次侧供水温度的区间为77～79℃；当温度在12～16℃时，一次侧供水温度的区间为74～76℃。
C.当电动调节阀的开度调节超出自身的运行范围时，进行循环流量调节，调整一次网循环泵的频率。其中电动调节阀的开度运行范围的为20％-80％的开度。当所述电动调节阀的开度大于80％时，调整一次网循环泵的频率升高，增大流量；当所述电动调节阀的开度小于20％时，调整一次网循环泵的频率降低，减小流量。
调节阀开度变化，会引起一次网供水流量的变化，导致一次网供水温度变化，因此需匹配合适的一次网供水温度。将一次网供水温度引入逻辑控制，一次侧设置对应室外温度下的锅炉供水温度控制线，如图2所示，实时采集室外温度，由控制器输出指令，由执行器完成指令，对锅炉负荷进行PID连续调整来控制锅炉供水温度，即一次网供水温度，以实现要按照控制线实时输出需要的供水温度。同时按照逻辑采用供水的区间范围控制，例如室外温度2℃时，对应的一次供水温度区间允许在80℃～85℃，即采用模糊控制，便于稳定控制，避免采用单点控制，使得不满足一次网供水温度时，以及锅炉频繁、剧烈变动负荷的问题；另外还增强了控制能力，同时达到稳定节能、减轻设备损耗目的。
其中二次网供温不达标的控制：若遇到一次侧电动调节阀开度至百分百时，仍不能满足达到二次侧需要的供水温度，将不能再继续通过调节调节阀开度实现供水温度增加；若一次侧电动调节阀开度小到一定程度，流量达到最小调节流量，此时仍超过正常二次供水温度，将不能再继续通过控制调节阀开度来实现供水温度的减小。为了避免上述情况的出现，将电动调节阀开度大小设定正常运行范围，如本实施例选取限制开度20％～80％，将此状态信号引入PID调节，反馈至一次网循环泵，当超出此范围时，进行循环泵流量调节，按照一次网循环泵频率控制线，如图3所示，进行控制。当调节阀开度大于80％时，提高一次网循环泵频率，增大流量；当调节阀开度大于20％时，减小一次网循环泵频率，减小流量。通过调节一次网循环泵频率，调节一次网流量，以满足换热需要的二次网供水温度，达标供热；此种逻辑控制优点为反应迅速，可快速达到需求的二次网供水温度。
D.对建筑物内的供热进行时间偏移逻辑控制，根据各个时段的供热需求，对一次网或二次网的供热温度进行偏移控制。
为实现对不同用热规律、需求的用户进行区别对待，做到适时即时调整、实现节能，引入时间偏移控制。根据全天不同时段的用热需求，对二次网(间接供热)或一次网(直供)供热温度按照时段，进行温度偏移逻辑控制。当供热时段在0-4时的时间段内，二次网根据室外温度的监测值偏移-2℃；当供热时段在5-10时的时间段内，二次网根据室外温度的监测值偏移+1℃；当供热时段在11-16时的时间段内，二次网根据室外温度的监测值偏移-1℃；当供热时段在17-22时的时间段内，二次网根据室外温度的监测值偏移+2℃；当供热时段在23-24时的时间段内，二次网根据室外温度的监测值偏移-2℃。
本方法中各个逻辑控制的步骤可以通过控制器来实现，然后执行器将向应的执行命令传送至各个受控部件，包括一次侧电动阀门、锅炉阀门、一次侧循环泵等部件，通过设置的参数能够实现多策略的智能供热控制。
根据某锅炉的改造，与原有的控制方法进行对比，对应同样产热量状态下，锅炉耗气量降低；对应同样耗气量时，产生的热量提高；平均效率测算也有7％左右的效率提升。
该方法通过调整负荷控制范围参数设置，并修正时间响应快慢等参数，找到合理的负荷空间，同时争取相对比较稳定的燃烧；根据供热系统设定控制方式和控制范围，从而提升了平稳性、操作的持续有效性，更有效提升锅炉效率。另外该方法还具有调节灵敏，节能稳定等优点。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于温度和时间偏移控制的多策略智能供热方法，其特征在于，步骤包括：
A.二次网供水温度调节，确定建筑物的二次网供水温度控制曲线，实时采集室外温度，对一次侧电动阀门进行PID连续调整；
B.一次网供水温度调节，确定一次侧的室外温度和锅炉供水温度控制曲线，对锅炉负荷进行PID连续调整，采用模糊控制方法调节锅炉供水温度；
C.当电动调节阀的开度调节超出自身的运行范围时，进行循环流量调节，调整一次网循环泵的频率；
D.对建筑物内的供热进行时间偏移逻辑控制，根据各个时段的供热需求，对一次网或二次网的供热温度进行偏移控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于温度和时间偏移控制的多策略智能供热方法，其特征在于，所述PID连续调整的采样周期根据室外温度变化情况确定，其中采样周期大于调节运行周期。
3.根据权利要求1所述的一种基于温度和时间偏移控制的多策略智能供热方法，其特征在于，所述建筑物室外设置多个温度采集测点，取平均温度作为室外温度的监测值。
4.根据权利要求1所述的一种基于温度和时间偏移控制的多策略智能供热方法，其特征在于，所述电动调节阀的开度运行范围的为20％-80％的开度。
5.根据权利要求4所述的一种基于温度和时间偏移控制的多策略智能供热方法，其特征在于，当所述电动调节阀的开度大于80％时，调整一次网循环泵的频率升高，增大流量；当所述电动调节阀的开度小于20％时，调整一次网循环泵的频率降低，减小流量。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种基于温度和时间偏移控制的多策略智能供热方法，其特征在于，所述模糊控制方法调节锅炉供水温度具体是，当温度在-12～-7℃时，一次侧供水温度的区间为90～94℃；当温度在-6～-1℃时，一次侧供水温度的区间为85～89℃；当温度在0～5℃时，一次侧供水温度的区间为80～84℃；当温度在6～11℃时，一次侧供水温度的区间为77～79℃；当温度在12～16℃时，一次侧供水温度的区间为74～76℃。
7.根据权利要求1至5任一项所述的一种基于温度和时间偏移控制的多策略智能供热方法，其特征在于，当供热时段在0-4时的时间段内，二次网根据室外温度的监测值偏移-2℃；当供热时段在5-10时的时间段内，二次网根据室外温度的监测值偏移+1℃；当供热时段在11-16时的时间段内，二次网根据室外温度的监测值偏移-1℃；当供热时段在17-22时的时间段内，二次网根据室外温度的监测值偏移+2℃；当供热时段在23-24时的时间段内，二次网根据室外温度的监测值偏移-2℃。
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