一種組合式燃?xì)饫淠嵯到y(tǒng)節(jié)能控制方法、系統(tǒng)及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及冷凝鍋爐節(jié)能控制領(lǐng)域，尤其涉及一種組合式燃?xì)饫淠嵯到y(tǒng)節(jié)能 控制方法、系統(tǒng)及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 燃?xì)饫淠嵯到y(tǒng)，是一種采用燃?xì)馀c空氣在進(jìn)入換熱器內(nèi)部燃燒之前就按照適 當(dāng)比例100%完全預(yù)混技術(shù)的一種新型高效環(huán)保系統(tǒng)；燃?xì)馊紵螽a(chǎn)生的煙氣直接在換熱 器本體就經(jīng)過冷卻、冷凝的過程，回收了煙氣中大部分水蒸氣的汽化潛熱，大幅度提高了系 統(tǒng)效率，且有效降低了排煙溫度。
[0003] 與傳統(tǒng)的大氣式燃?xì)忮仩t相比，燃?xì)饫淠嵯到y(tǒng)因?yàn)椴捎?00%全預(yù)混式燃燒 這種全新的燃燒方式和燃燒冷凝一體式換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，成為了更加節(jié)能、環(huán)保和高效 的供熱設(shè)備。但是目前燃?xì)饫淠嵯到y(tǒng)的應(yīng)用也受到了一定的限制。
[0004] 截至目前，單一的燃?xì)馊A(yù)混冷凝供熱系統(tǒng)的最大功率為1000KW，而現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用時(shí) 多存在供暖面積大、溫度需求高等需要，單一的供熱系統(tǒng)通常無法單獨(dú)完成供暖任務(wù)，大多 需要將供熱系統(tǒng)組合使用，以達(dá)到大面積供暖的需求。然而目前制造的供熱系統(tǒng)不便疊加 和拼接，無法充分利用室內(nèi)的高度和有限的空間，需要較大的占地面積來放置。
[0005] 而且常規(guī)燃?xì)忮仩t的每一個(gè)單機(jī)都需要單獨(dú)的控制系統(tǒng)，控制方式僅為高低功率 的調(diào)節(jié)，無法真正實(shí)現(xiàn)根據(jù)負(fù)荷需求來調(diào)節(jié)功率，往往造成大量的能源浪費(fèi)。
[0006] 在燃?xì)饫淠仩t的燃燒控制中，主要的控制對(duì)象是爐內(nèi)的水溫，將把水溫作為被 控對(duì)象的參數(shù)形成控制信號(hào)，再通過對(duì)進(jìn)入爐內(nèi)的燃?xì)?、空氣等的燃燒熱量的控制從而?shí) 現(xiàn)對(duì)溫度的控制，其整個(gè)過程是燃?xì)饫淠仩t自動(dòng)控制中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在燃燒過程中，通過 控制燃?xì)怆姶疟壤y門的開啟量來實(shí)現(xiàn)對(duì)爐內(nèi)水溫的控制，根據(jù)爐內(nèi)水溫的實(shí)時(shí)變化來自 動(dòng)控制調(diào)節(jié)燃?xì)忾y的開啟量，通過調(diào)節(jié)電磁閥的開啟量來控制水溫高低；此外，以實(shí)時(shí)變化 的進(jìn)氣燃?xì)獾牧髁孔鳛橐罁?jù)，通過理論計(jì)算得出最佳的空氣需求量，再通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 來實(shí)時(shí)改變空氣的進(jìn)氣量，以達(dá)到最佳控制效果，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)目前單一的燃?xì)饫淠嵯到y(tǒng)存在難以滿 足大面積供暖需求和客戶多種需求，不能靈活調(diào)節(jié)功率，且多個(gè)燃?xì)饫淠釂螜C(jī)聯(lián)合使 用時(shí)存在占地面積大、安裝不便利等諸多不足，特別是當(dāng)多臺(tái)燃?xì)饫淠釂螜C(jī)同時(shí)運(yùn)行 時(shí)，由于沒有相關(guān)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)各單機(jī)負(fù)荷的分配，導(dǎo)致出現(xiàn)大負(fù)荷工作需求或者啟停引 起的負(fù)荷大幅度波動(dòng)，各單機(jī)之間互相牽連調(diào)節(jié)，使得燃?xì)饫淠嵯到y(tǒng)內(nèi)部各單機(jī)無法 實(shí)現(xiàn)負(fù)荷合理分配和轉(zhuǎn)移。
[0008] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供了一種組合式燃?xì)饫淠嵯到y(tǒng)節(jié)能控制方 法，所述方法通過組合式燃?xì)饫淠嵯到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能控制，所述系統(tǒng)包括主控制器和與所 述主控制器相連的多個(gè)燃?xì)饫淠釂螜C(jī)，每個(gè)單機(jī)的最優(yōu)運(yùn)行負(fù)荷為&，所述方法包括 以下步驟：
[0009] S1、獲取當(dāng)前組合式燃?xì)饫淠嵯到y(tǒng)的總負(fù)荷G;
[0010] S2、將G與n臺(tái)單機(jī)的最優(yōu)運(yùn)行負(fù)荷心相減，直至得到小于G^的剩余負(fù)荷Gp將剩 余負(fù)荷4與單機(jī)的預(yù)設(shè)負(fù)荷Gs進(jìn)行比對(duì)，
[0011] 若6>Gs，則決策結(jié)果為需開啟n+1臺(tái)單機(jī)，前n臺(tái)單機(jī)中每臺(tái)單機(jī)的負(fù)荷為Gy 第n+1臺(tái)單機(jī)的負(fù)荷為Gy
[0012] 若G/Gs，則決策結(jié)果為需開啟n臺(tái)單機(jī)，每臺(tái)單機(jī)的負(fù)荷為Gd+Gyn;
[0013] S3、根據(jù)所述決策結(jié)果控制單機(jī)運(yùn)行。
[0014] 進(jìn)一步地，執(zhí)行步驟S1，重新獲取組合式燃?xì)饫淠嵯到y(tǒng)的總負(fù)荷G'，將G'與 G進(jìn)行比對(duì)，
[0015] 若G'多G，則判斷當(dāng)前系統(tǒng)的需求負(fù)荷增大，再次執(zhí)行步驟S2,得到需開啟的單機(jī) 數(shù)量x和x臺(tái)單機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷，將所述需開啟的單機(jī)數(shù)量x與當(dāng)前運(yùn)行的單機(jī)數(shù)量進(jìn)行比 對(duì)，得到需增開的單機(jī)數(shù)量，將所述需增開的單機(jī)數(shù)量和所述x臺(tái)單機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷生成二 次決策結(jié)果，并根據(jù)所述二次決策結(jié)果執(zhí)行步驟S3;
[0016] 若G'〈G，則判斷當(dāng)前系統(tǒng)的需求負(fù)荷減小，再次執(zhí)行步驟S2,得到需開啟的單機(jī) 數(shù)量y和y臺(tái)單機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷，將所述需開啟的單機(jī)數(shù)量y與當(dāng)前運(yùn)行的單機(jī)數(shù)量進(jìn)行比 對(duì)，得到需減停的單機(jī)數(shù)量，將所述需減停的單機(jī)數(shù)量和所述y臺(tái)單機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷生成二 次決策結(jié)果，并根據(jù)所述二次決策結(jié)果執(zhí)行步驟S3。
[0017] 進(jìn)一步地，所述執(zhí)行步驟S1，重新獲取組合式燃?xì)饫淠嵯到y(tǒng)的總負(fù)荷G'之前 還包括在預(yù)定時(shí)間段后判斷系統(tǒng)供熱需求有無變化，包括以下步驟：
[0018] 步驟一、確定預(yù)設(shè)供水溫度I；和獲取當(dāng)前供水溫度Tx;
[0019] 步驟二、由AT=TX-TQ計(jì)算得到供水溫度差A(yù)T，和由AT' =(TX-TQ) /t計(jì)算得 到供水溫度差變化率AT' ；
[0020] 步驟三、根據(jù)供水溫度差A(yù)T和供水溫度差變化率AT'的大小，判斷系統(tǒng)供熱需 求有無變化：
[0021] 當(dāng)AT>0或AT〈0時(shí)，則判斷系統(tǒng)供熱需求有變化，重新獲取組合式燃?xì)饫淠?系統(tǒng)的總負(fù)荷G'；
[0022] 當(dāng)AT= 0時(shí)，則判斷系統(tǒng)供熱需求無變化，系統(tǒng)保持現(xiàn)有運(yùn)行狀態(tài)。
[0023] 進(jìn)一步地，所述步驟S1之前還包括檢測(cè)系統(tǒng)有無故障的步驟，具體為：
[0024] 若系統(tǒng)和單機(jī)均未出現(xiàn)故障，則直接進(jìn)入步驟S1 ;
[0025] 若單機(jī)出現(xiàn)故障，則系統(tǒng)輸出工作指令并指揮所有非故障單機(jī)進(jìn)入步驟S1，單機(jī) 排除故障后再自行進(jìn)入S1;
[0026] 若系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則系統(tǒng)出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)信息，且單機(jī)保持實(shí)時(shí)工作狀態(tài)。
[0027] 在本發(fā)明中對(duì)于燃?xì)饫淠仩t，存在諸多因素影響熱水溫度包括燃?xì)饬髁?、燃?xì)?燃燒狀態(tài)、供水流量、供水溫度和供熱系統(tǒng)所處于的環(huán)境溫度等不確定因素，還有燃燒過程 中釋放出來的熱量也應(yīng)該被考慮進(jìn)去，基于這些考慮，本發(fā)明選擇了一個(gè)二階的滯后非線 性系統(tǒng)，模型設(shè)計(jì)為：
[0028]
[0029] 式⑴中G-系統(tǒng)負(fù)荷，V燃?xì)饫淠嵯到y(tǒng)正常運(yùn)行過程中對(duì)控制對(duì)象的增益， 、T2-時(shí)間常數(shù)，T-系統(tǒng)輸入的延遲時(shí)間。
[0030] 供水動(dòng)態(tài)變化關(guān)系滿足：
[0031] G=Q?c?P ?At?t (2)
[0032] 式中⑵中Q-供水流量，單位為m3/s，c-水的比熱，單位為KJ/Kg? °C，P-水的 密度，單位為kg/m3,At-供水溫差，單位為°0,t-時(shí)間，單位為s。
[0033] 設(shè)最尚負(fù)荷為Gmax，系統(tǒng)的總負(fù)荷為G，單機(jī)的最尚負(fù)荷為Gimax，單機(jī)的實(shí)際負(fù)荷為 匕，單機(jī)運(yùn)行效率n，具體負(fù)荷分配遵循如下數(shù)學(xué)模型：
[0034] n=Gi/Gi眶
[0035] G=Gi+G2+ ? ? ? +Gn_1+Gn
[0036] g=Glmax ?ni+G2max ?n2+ ? ? ? +〇"" ?nn
[0037] 相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種組合式燃?xì)饫淠嵯到y(tǒng)節(jié)能控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng) 包括主控制器和與所述主控制器相連的N個(gè)燃?xì)饫淠釂螜C(jī)，其中，N多1，所述主控制器 包括獲取模塊、處理模塊和控制模塊，
[0038] 所述獲取模塊，用于獲取當(dāng)前組合式燃?xì)饫淠嵯到y(tǒng)的總負(fù)荷G;
[0039] 所述處理模塊包括計(jì)算單元和決策單元，所述計(jì)算單元用于將G與n臺(tái)單機(jī)的最 優(yōu)運(yùn)行負(fù)荷&相減，直至得到小于G^的剩余負(fù)荷(^，所述決策單元用于將剩余負(fù)荷4與單 機(jī)的預(yù)設(shè)負(fù)荷Gs進(jìn)行比對(duì)，
[0040] 若6>Gs，則決策結(jié)果為需開啟n+1臺(tái)單機(jī)，前n臺(tái)單機(jī)中每臺(tái)單機(jī)的負(fù)荷為Gq， 第n+1臺(tái)單機(jī)的負(fù)荷為Gy
[0041] 若G/Gs，則決策結(jié)果為需開啟n臺(tái)單機(jī)，每臺(tái)單機(jī)的負(fù)荷為Gd+Gyn;
[0042] 所述控制模塊，用于根據(jù)所述決策結(jié)果控制單機(jī)運(yùn)行。
[0043] 進(jìn)一步地，所述獲取模塊，還用于重新獲取步驟S1中的組合式燃?xì)饫淠嵯到y(tǒng) 的總負(fù)荷G'，
[0044] 所述處理模塊還包括判斷單元，所述判斷單元用于判斷當(dāng)前系統(tǒng)的需求負(fù)荷增大 或減小，所述決策單元還用于將G'與G進(jìn)行比對(duì)，若G'多G，得到需開啟的單機(jī)數(shù)量x和 x臺(tái)單機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷，將所述需開啟的單機(jī)數(shù)量x與當(dāng)前運(yùn)行的單機(jī)數(shù)量進(jìn)行比對(duì)，得到 需增開的單機(jī)數(shù)量，將所述需增開的單機(jī)數(shù)量和所述x臺(tái)單機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷生成二次決策結(jié) 果，
[0045] 若G'〈G，得到需開啟的單機(jī)數(shù)量y和y臺(tái)單機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷，將所述需開啟的單機(jī) 數(shù)量y與當(dāng)前運(yùn)行的單機(jī)數(shù)量進(jìn)行比對(duì)，得到需減停的單機(jī)數(shù)量，將所述需減停的單機(jī)數(shù) 量和所述y臺(tái)單機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷生成二次決策結(jié)果。
[0046] 進(jìn)一步地，所述獲取模塊，還用于獲取當(dāng)前供水溫度Tx;
[0047] 所述計(jì)算單元，還用于由AT=TX-TQ計(jì)算得到供水溫度差A(yù)T，和由AT' = 〇；-!；)/t計(jì)算得到供水溫度差變化率AT' ；
[0048] 所述判斷單元，還用于根據(jù)AT和AT'的大小判斷系統(tǒng)供熱需求有無變化：
[0049] 當(dāng)AT>0或AT< 0時(shí)，則判斷系統(tǒng)供熱需求有變化，重新獲取組合式燃?xì)饫淠?熱系統(tǒng)的總負(fù)荷G'；
[0050] 當(dāng)AT= 0時(shí)，則判斷系統(tǒng)供熱需求無變化，系統(tǒng)保持現(xiàn)有運(yùn)行狀態(tài)。
[0051] 進(jìn)一步地，所述主控制器和單機(jī)還包括分別用于檢測(cè)