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城市集中供熱系統(tǒng)是由集中形式的熱源提供有效的熱量供應(yīng)，以熱水或者蒸汽作為媒介，通過供熱管網(wǎng)供給一個區(qū)域或者一個城市的熱量需求，主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)用熱及生活供熱。城市集中供熱系統(tǒng)主要包括熱源、供熱管網(wǎng)、換熱站及多種形式的熱用戶四個部分，如圖所示。
換熱站的控制模式是整個供熱系統(tǒng)極其重要的一個環(huán)節(jié)，主要包括定值控制、常規(guī)PID控制、模糊控制和氣候模型專家系統(tǒng)四種控制模式。針對不同工況選擇不同的控制模式，能夠提高換熱站的實時控制水平，有利于精細(xì)化控制，大幅降低供熱企業(yè)的能源消耗。
01定值控制
在供熱系統(tǒng)建設(shè)運行初期，或者遇到供熱系統(tǒng)維修調(diào)試等情況時，系統(tǒng)自動化設(shè)備未啟用或無法投運，可以采取定值控制方式來控制系統(tǒng)的運行狀況。具體內(nèi)容主要是指，由經(jīng)驗豐富的操作員直接設(shè)定執(zhí)行機構(gòu)幅度、變頻器頻率等，以人工暫時代替自動，待系統(tǒng)穩(wěn)定或維修好后，切換為其他自動控制模式即可。
02常規(guī)PID控制
常規(guī)PID控制是應(yīng)用非常廣、十分有效的控制方式，控制效果取決于控制器各個參數(shù)的有效整定，尤其是針對線性定常系統(tǒng)調(diào)節(jié)效果最優(yōu)。比例系數(shù)Kp直接影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度，進(jìn)而影響控制精度。如果Kp增大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度和控制精度隨之顯著提升，但是產(chǎn)生的系統(tǒng)超調(diào)容易增大，導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。如果Kp過小，會極大的降低系統(tǒng)的響應(yīng)速度，調(diào)節(jié)時間加長，系統(tǒng)的靜態(tài)性能遭到損壞。積分系數(shù)Ki，可以實現(xiàn)對誤差的積分，對系統(tǒng)有一定的滯后作用，有效消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差。Ki的過大或者過小，會引起積分飽和、較大超調(diào)等現(xiàn)象，影響系統(tǒng)調(diào)節(jié)精度。微分系數(shù)Kd可以改善系統(tǒng)的動態(tài)特性，主要作用體現(xiàn)在與積分作用制衡系統(tǒng)調(diào)節(jié)，而對干擾信號敏感，會使系統(tǒng)克服干擾能力變差。
03模糊控制模式
模糊控制是指在自動控制領(lǐng)域內(nèi)將模糊數(shù)學(xué)的理論加以應(yīng)用而得到的控制方式方法。模糊控制的產(chǎn)生是與社會科技的需要和發(fā)展緊密相連的。在利用傳統(tǒng)控制方法進(jìn)行控制時，無論是模擬還是數(shù)字的控制方法，都是對被控對象進(jìn)行建模，得到數(shù)學(xué)模型。在現(xiàn)實中，諸多對象利用數(shù)學(xué)的方法難以獲得或者無法得到準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，尤其是帶有時變、非線性等元素的復(fù)雜不確定系統(tǒng)，基本無法得到精確的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而無法進(jìn)行有效地控制。
04氣候模型專家系統(tǒng)
氣候模型專家系統(tǒng)，是根據(jù)從氣象局得到當(dāng)天的天氣預(yù)報數(shù)據(jù)計算出熱源及每個換熱站的控制給定參數(shù)和控制方式，通過信息通訊平臺自動分批次地下發(fā)控制命令，下位控制系統(tǒng)本地自動執(zhí)行并將執(zhí)行結(jié)果回傳到控制中心。本地自控系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)回水流量的手段，以最大流量限制為基準(zhǔn)，進(jìn)行自動梯度控制實現(xiàn)對供應(yīng)熱量的控制。當(dāng)實現(xiàn)自動供熱控制條件不足時，系統(tǒng)自動進(jìn)入限流狀態(tài)，等待條件成熟之后獲得控制參數(shù)的更新。
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