自控智能流量仪表在集中供热管网中的应用研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 自控智能流量仪表在集中供热管网 中的应用研究 摘要：本文就为提高供热管网系 统中热量计量的准确性，设计了以热计 量为主要功能的嵌入式自控智能流量仪 表，此仪表的应用不仅为用户提供了准 确、便捷的供热计量与收费服务，适应 了智能小区发展的需求，而且有利于供 热部门对城镇供热系统进行智能化管理。 中国论文网 /2/view-12794981.htm 关键词：集中供热；自控智能流 量仪表；节能 中图分类号： TU995 文献标识 码： A 文章编号： 一、集中供热的内涵及特点 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 集中供热是指以热水或蒸汽作为 热媒，由一个或多个热源通过供热管网， 中换站等，向一个城市或一些区域的热 用户提供热能的供热方式。集中供热由 三部分组成:热源、热网和热用户。集中 供热的热源通常是热电厂或区域锅炉房， 主燃料是煤或天燃气，也可以利用工业 余热和工业垃圾作为燃料。热网是连接 热源和和热用户的枢纽，满足热用户的 用热需求是集中供热的最终目标。 集中供热相对于分散小联片锅炉 房供热，具有以下优点: 1.提高供热质量 集中供热一般规模较大，设备质 量要求较高，设备故障率低，运行安全 可靠。 2.节约能源 集中供热热源的热效率可达 80% 一 90%，而分散小联片锅炉房热效率只 有而分散小联片锅炉房热效率只有 50% 一 60%，所以集中供热提高了能源的利 用率，节约能源，同时减少了人力消耗。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 (5)自动化程度高 3.自动化程度高 集中供热的供热温度调节采用自 动控制，能够适时地随室外温度的变化 而自动调节供热参数，以满足用户的需 要，同时亦可以减轻工人操作上的劳动 强度。 4.改善环境质量 （1）大气污染小 集中供热供热效率高，节约能源， 除尘效果好，用一个热源代替多个分散 小联片锅炉房，用一个烟囱代替多个分 散的烟囱，变多点分散排放为一点集中 排放，有利于集中治理大气污染。 （2）环境影响小 集中供热热源一般都建在远离城 市的郊外，可有效防止噪音对居住的城 市环境的影响，而分散小联片锅炉房一 般都靠近居住生活区，产生的噪音直接 影响周围居住的生活和城市环境。 综上所述，发展城市集中供热是 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 节能、环保的重要途径，是改善人居环 境的有效途径；是提高人民生活水平， 向小康社会迈进的重要标志；是现代城 市的主要基础设施之一。 二、自控智能流量仪表的设计 （一）设计依据 1.国家有关部( 委) 颁布的电气 自控设计规范及规定； 2.动力及工艺设备专业提供的用 电资料及控制要求； 3.DCS /PLC 系统设计要求。 （二）系统的总体设计 本设计采用基于 ARM7TDMIS 内核的低功耗高性能的 ARM7 微控制器 LPC2210。LPC2210 同时具有丰富的片 上资源，非常适合嵌入式产品的开发。 文中设计主要用到了 LCD 控制器、定 时器、UART、GPIO 等模块。温度检 测部分采用的是单片集成数字温度传感 器 DS18B20，两个 DS18B20 共用一条 数据线与 CPU 相连，测温方便且精度 高。在计算出消费热值后，通过 UART -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 控制器接口，经 MAX232 电平转换后， 将用户所消耗的热量信息通过 RS232 总线送入远端 PC。为实现小区或更大 区域的集中收费管理，在一根总线上同 时挂接多个用户终端，可以将用户耗热 值通过网络送入热力控制中心，并将热 供应区所有用户的热消费情况作出统计， 使工作人员随时了解监控区的热负荷状 况，这样做到了准确的热供消平衡。整 个系统的原理框图如图 1 所示。 图 1 系统硬件组成框图 （三）单片机外围电路设计 微控制器作为系统的核心，协调 并控制各模块的工作，对于系统的性能 起着决定性作用。综合考虑性价比、工 作稳定性、片上外设资源等因素，并基 于低成本、低功耗、高性能的设计要求， 美国 DALLAS 公司推出的数字温度传 感器 DS18B20，采用在板专利技术，全 部传感器和各种数字转换电路都被集成 在一起，其外形如一只三极管，3 个引 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 脚分别是数据、电源和地。测温范围为 55 +125，增量为 0.5，输出 温度直接用 9 12 位二进制数表示， 不需要 A/D 转换、放大等电路。温度 转换时间典型值为 200ms。一条数据线 可与主机通信，不需外接元件，而且可 用数据线供电( 寄生电源) 。每一个 DS18B20 有唯一的 64 位序列号，因此， 总线上可挂接多个 DS18B20 非常方便 地构成单线多点温度测量系统。 DS18B20 内部主要有三个部分组成， 即 64 位激光 ROM、温度传感器和温度 警报开关 TH、TL 。温度值是通过对温 敏震荡的计数产生的。存储和控制逻辑 负责对命令的解释和执行，产生的温度 数字值存储在记事薄的前两个字节中。 三、自控智能流量仪表的应用 为提高供暖系统中热量计量的准 确性，设计了以热计量为主要功能的嵌 入式自控智能流量仪表。其在结构上采 用高密度、高集成设计，在抗干扰上采 用多种措施，使之工作稳定可靠。在该 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 热量表中嵌入了 ARM 高速微处理器 LPC2210 及单片机外围电路作为主控 制器，采用 C/OS 操作系统管理各 项任务，提高了系统的实时性。在温度 采集中采用两个具有高精度的数字温度 传感器 DS18B20，分别承担进出口的温 度采集，并直接把所测的温度值转换成 数字量用二进制方式表示，使得测温方 便直观且精度高。由于控制器和 DS18B20 之间的通信都是通过数据线 进行的，只有当其功能初始化后，才能 通过数据线执行控制、存储、温度转化 等功能。因此，CPU 必须首先对其发 送初始化命令。设计中采用两个 DS18B20 共用一条数据线，分别测量供 暖管道中的进水温度和回水温度。温度 采集流程图如图 2 所示。流量的采集主 要是计量流量计通过转换器送入到控制 器中的脉冲个数，然后根据流量计算公 式算出瞬时流量值。流量计算流图 如图 3 所示。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 图 2 温度采集流程图 图 3 流量 计算流程图 通过 RS232 总线实现远程抄表 功能以及更加准确的城区热负荷监控， 便于热力公司对供热量的有效管理。现 场控制站设计安装在换热站内，由 PLC、现场仪表及电器、通讯接口、人 机接口触屏等组成。现场仪表包括数字 传感器及变送器，包括温度、压力、液 位及流量等。热网监控系统只有通过传 感器和变送器才能了解被控系统的运行 情况。它们把表征系统运行状况的物理 量转化成控制系统可以接收的电信号。 执行机构为电动调节阀，它接受控制系 统的电信号，并根据电信号的量值调整 阀门开度，从而控制管线内介质的流量。 四、结束语 供热作为城市基础设施，涉及到 社会的方方面面，其发展水平的快慢、 质量的好坏，将对民生、社会稳定、节 约能源等一系列问题产生重大的影响。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 近几年来，各个国家对城市供热问题越 来越关注，对其研究也得到广高度重视， 包括城市供热节能问题。采用科学的、 高科技、高性能的流量仪表