一种新型电伴热控制系统的制作方法

本实用新型属于太阳能熔盐塔式光热发电技术领域，尤其涉及一种新型电伴热控制系统。

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。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种新型电伴热控制系统，通过采用分系统、分设备、分时控制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、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，并且节省了温度采集电缆使用量，提高了系统运行的稳定性与经济性。

为实现上述目的本实用新型提供如下技术方案：

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、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通过电气电伴热柜与所述开关量采集模块连接，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。

进一步地，所述系统还包括计算机终端，所述计算机终端与所述集散控制系统连接。

进一步地，所述吸热子系统包括吸热管道和热罐，所述吸热管道通过吸热子系统阀门与热罐连接。

进一步地，所述换热子系统包括冷罐和换热管道，所述冷罐通过换热子系统阀门与换热管道连接。

进一步地，所述排盐子系统包括储罐和排盐管道，所述储罐通过排盐子系统阀门与排盐管道连接。

进一步地，所述吸热子系统一端通过热罐与所述换热子系统连接，另一端通过冷罐与所述换热子系统连接，所述吸热子系统与换热子系统均与所述排盐子系统连接，所述排盐子系统与所述冷罐连接。

进一步地，所述吸热管道、换热管道和排盐管道的直管段均设置有保温岩棉。

进一步地，所述智能前端模块工作温度范围为-35℃～80℃。

进一步地，所述系统还包括CRT远程监控系统，所述CRT远程监控系统与集散控制系统连接。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型采用分系统、分设备、分时控制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，提高了系统运行的稳定性与经济性；

2、本实用新型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为本实用新型所述一种新型电伴热控制系统结构控制系统平面示意图；

图2为本实用新型所述一种新型电伴热控制系统构架图；

图3为本实用新型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为本实用新型在额定功率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

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，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实用新型。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型的限定。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明：

如图1-图4所示，本实用新型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、电气电伴热柜5、计算机终端9、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均通过电气电伴热柜5与所述开关量采集模块4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，所述计算机终端9与所述集散控制系统6连接。

所述集散控制系统6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。

智能前端模块1，所述智能前端模块用于采集电伴热回路的温度信号；

通讯采集模块3，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4，所述开关量采集模块用于采集电伴热回路启停信号；

所述系统还包括冷罐17和热罐18，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1的工作温度范围为-35℃～80℃，防护等级IP65。

所述吸热子系统11、蒸发换热子系统12和排盐子系统13相互独立运行。

所述开关量采集模块4用于采集每个电伴热回路启停信号，所述智能前端模块1用于采集电伴热温度信号，所述计算机终端9用于显示和监视整个系统的运行过程。

所述吸热子系统11、蒸发换热子系统12和排盐子系统13还包括弯头和热储罐伴热同操等设备，单个设备回路自动切换，分设备、分时控制。

所述智能前端模块1就地布置，所述系统可采集每个电伴热控制回路信号监控，电热伴温度值可通过计算机人机交互界面灵活修改或自动选取温度设定值。

所述管道、阀门和储罐等设备通过集散控制系统组态编程为固定功能块，所述管道、阀门和储罐的目标温度不同，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。

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传输到集散控制系统6，电伴热回路的I/O采集通过开关量采集模块4和电气电伴热柜5传输到集散控制系统6，所述集散控制系统6将每个电伴热回路的控制编译为程序块。

所述集散控制系统包括温度控制算法库，所述温度控制算法库集成了自整定PID控制算法、受热对象温度开关控制算法。针对不同的控制对象的特征需求，选用不同的控制，实现电伴热设备的最优化控制策略，从而更加精确地对控制对象实现很好的控制，比传统的电伴热更节能、智能。

温度控制算法库采用了自整定PID控制算法，常见的工业控制对象具有非线性、时变性以及不确定性等因素，导致PID参数采用人工整定的方法比较耗费时间，整定的效果也比较差，在本申请中增加了自整定PID的算法，能够自动确定设备运行的PID参数，节省了时间，提高了控制效果。

温度控制算法库在改进了常规PID控制方法的基础上，增加了模糊控制算法，通过建立模仿人类知识语言的模糊规则表，以及隶属度函数来进行模糊控制运算，使用模糊控制与常规PID控制相结合的方式，能够提高控制器在控制对象具有非线性、时变性以及不确定性等因素的控制效果。

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，本申请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。

本实施例以吸热系统为例，根据使用设备及伴热温度要求划分为管道、阀门、储罐，三种设备伴热同时投入切除，但目标温度不同，阀门目标最高，管道次之、储罐最低，需要指出的是，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。

所述吸热子系统通过熔盐泵将冷盐通过管道打入吸热器，吸收太阳能变成热盐，再通过管道回到热罐，经过加热后的热盐通过换热子系统进行换热，将热盐变成冷盐，运行结束后管道中残留的熔盐排入排盐子系统，再经过排盐子系统打入冷罐，完成循环，如图3所示。

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。

采用本新型后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。