對CB9000PLC-WS溫室智能控制系統(tǒng)的改進(jìn)

中國水稻研究所 高愛華

1 概述

我所的科研溫室由20個(gè)獨(dú)立可控單元組成，每個(gè)單元均為60平方米，改造前采用的是煤鍋爐所產(chǎn)生蒸汽加熱。2007年通過專項(xiàng)資金進(jìn)行改造，改造后的溫室以蒸汽-水熱交換系統(tǒng)為主供熱源，蓄熱型真空相變電熱水機(jī)組供熱為應(yīng)急備用的供熱系統(tǒng)，每個(gè)單元均用CB9000PLC-WS溫室智能控制系統(tǒng)控制電磁閥M1的開關(guān)狀態(tài)，進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)供暖溫度，控制方式是：①室溫實(shí)際測量值≤下限報(bào)警目標(biāo)值（防凍溫度18℃），發(fā)出低溫報(bào)警TPL，并將蒸汽電動(dòng)閥開啟加熱；②室溫實(shí)際測量值≤目標(biāo)值—回差，將蒸汽電動(dòng)閥開啟加熱；③室溫實(shí)際測量值≥目標(biāo)值，將蒸汽電動(dòng)閥關(guān)閉停止加熱；這樣即可實(shí)現(xiàn)室溫的自動(dòng)控制，避免了熱能的浪費(fèi)，同時(shí)通過485總線通訊方式上傳到上位機(jī)，上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、打印報(bào)表、短信報(bào)警、超限報(bào)警、記錄數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等。各溫室由使用者根據(jù)不同的作物和不同的作物生長期所需要的溫度來確定，給我所溫室使用管理帶來許多方便，該項(xiàng)目于2009年通過農(nóng)業(yè)部驗(yàn)收。

2 存在問題及原因

經(jīng)過幾年運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)還存在以下不足：

（1）在冬天少云天的9：30-16：30溫室室溫可達(dá)30℃以上，按理此時(shí)溫室不用氣電磁閥不打開，計(jì)量的流量計(jì)應(yīng)該不計(jì)量，但實(shí)際上仍計(jì)量需要付費(fèi)，每天最少需要付費(fèi)有20t（計(jì)量用4t/h，孔板）4*0.2*24＝19.6t。

（2）在有陽光的日子，溫室窗戶不打開，溫室室溫可達(dá)40℃以上（30℃是大多數(shù)植物最適宜生長的溫度上限），這會(huì)影響植物正常生長甚至造成高溫傷害；若要避免只能手動(dòng)開關(guān)窗，這不僅不及時(shí)而且又容易浪費(fèi)能源、耗費(fèi)人工。

原因分析：

（1）這是因?yàn)橛捎诠艿赖纳嵝孤?、靜壓影響、零點(diǎn)漂移、積算儀表以及安裝不規(guī)范等因素引起差壓式流量計(jì)的“空跳”、“多跳”現(xiàn)象。只要溫度低于100度，多跳的流量不需付費(fèi)。

（2）開窗裝置少自動(dòng)。

3 改進(jìn)措施

（1）流量計(jì)上游加裝汽水分離裝置和過濾器及總電動(dòng)蒸汽閥。

1）流量計(jì)上游應(yīng)安裝汽水分離裝置和過濾器。

蒸汽中的水分不僅影響計(jì)量的正確性，同時(shí)會(huì)對流量計(jì)造成機(jī)械性的傷害，如水錘、沖蝕等。流量計(jì)上游應(yīng)安裝汽水分離裝置，并用浮球式疏水閥進(jìn)行疏水。流量計(jì)前也應(yīng)安裝過濾器，確保流量計(jì)不受管道垃圾、雜質(zhì)的損壞，過濾器應(yīng)經(jīng)常清洗，特別是新系統(tǒng)起用以后。

2）所有管道應(yīng)足夠支撐和良好的疏水。這可以避免在停機(jī)階段的積水和再次起動(dòng)時(shí)對流量計(jì)的損害。

3）不用汽時(shí)，關(guān)閉計(jì)量前總管總電動(dòng)蒸汽，經(jīng)過5分鐘總管溫度≥100℃時(shí)，發(fā)出閥門未關(guān)好報(bào)警，并再次將總電動(dòng)蒸汽閥開啟后重新關(guān)閉。保證實(shí)際溫度≤100℃（或壓力≤0.1MPa），產(chǎn)生的流量不計(jì)費(fèi)。

在計(jì)量前總管上加裝總電動(dòng)蒸汽閥M0及計(jì)量室加裝CB9000PLC-WS溫室智能控制器從站26#來控制：各室溫實(shí)際測量值≥目標(biāo)值+5（30℃），上位機(jī)將所采集到環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算后，向從站26#發(fā)命令將總電動(dòng)蒸汽閥M0關(guān)閉和從站25#發(fā)命令蒸汽循環(huán)泵關(guān)閉（或電鍋爐和鍋爐循環(huán)泵）停止加熱；總電動(dòng)蒸汽閥M0關(guān)閉后，經(jīng)過5分鐘總管溫度≥100℃時(shí)，發(fā)出閥門未關(guān)好報(bào)警TP M0，并再次將總電動(dòng)蒸汽閥M0開啟后重新關(guān)閉；如閥門未關(guān)好報(bào)警TP M0仍報(bào)警則需換閥門了。保證實(shí)際溫度≤100℃（或壓力≤0.1MPa），產(chǎn)生的流量不計(jì)費(fèi)。改裝見圖1總電動(dòng)蒸汽閥控制。

各室溫實(shí)際測量值≤20℃時(shí)，上位機(jī)將所采集到環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算后，向從站26#發(fā)命令開啟總電動(dòng)蒸汽閥M0（或電鍋爐）和循環(huán)泵，開啟總電動(dòng)閥M0經(jīng)過5分鐘后總管溫度≤100℃（或壓力≤0.1MPa）時(shí)，發(fā)出報(bào)警TPL，并向從站25#發(fā)命令將電鍋爐開啟加熱；改裝見圖2循環(huán)泵控制。

圖1 總電動(dòng)蒸汽閥控制

圖2 循環(huán)泵控制

圖3 開窗機(jī)控制

（2）每個(gè)單元溫室加裝開窗電動(dòng)機(jī)M2，來通風(fēng)降溫，以免造成高溫傷害：每個(gè)單元室溫實(shí)際測量值≥目標(biāo)值+10（35℃），將開窗電動(dòng)機(jī)開啟散熱，≤目標(biāo)值25℃，將開窗電動(dòng)機(jī)關(guān)閉，保證最適宜生長的溫度。改裝見圖3開窗機(jī)控制。

4 改進(jìn)效果

根據(jù)每年11至次年4月用溫室140天算，溫室室溫達(dá)30℃以上至少有40天達(dá)到，7.5小時(shí)（9時(shí)-16.30分）。多計(jì)蒸汽費(fèi)用：

40天*7.5小時(shí)*4T*0.2*1.1*238元/T＝224T*1.1*238＝62832元。

關(guān)蒸汽循環(huán)泵節(jié)約電費(fèi)：40天*7小時(shí)*7.5KW*1元/KWH=2100元。

預(yù)計(jì)可節(jié)約費(fèi)用：62832元+2100元=64932元。

2010年冬季10月26日至2011年春季4月12日實(shí)際供曖蒸蒸汽174天退回情況（流量計(jì)積水多跳）292 T/76601.16元。

2011年冬季11月15日至2012年春季4月6日實(shí)際供曖蒸蒸汽144天退回情況（流量計(jì)積水多跳）264 T/77181.98元。

2012年冬季11月9日至2013年春季3月19日實(shí)際供曖蒸蒸汽130天退回情況（流量計(jì)積水多跳）228 T/59170.52元。

5 結(jié)束語

經(jīng)過我所三年的使用，節(jié)能效果理想，真正起到了經(jīng)濟(jì)實(shí)用和提高工作效率的良好作用。

[1]溫室智能控制系統(tǒng)用戶操作手冊.杭州興新技術(shù)開發(fā)有限公司.

[2]電熱真空熱水機(jī)控制系統(tǒng)用戶操作手冊.杭州力聚熱水機(jī)有限公司.

[3]熱網(wǎng)用戶(水稻研究所)數(shù)據(jù),2008-2013.

[4]中國水稻研究所蒸汽計(jì)量記錄,2008-2013.

[5]中國水稻研究所蒸汽結(jié)算單,2008-2013.

[6]熱能計(jì)量辦法.

[7]王敏.差壓式流量計(jì)“空跳”故障分析及排除方法[J].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化,2007,01.

[8]李海峰.差壓式孔板流量計(jì)容易出現(xiàn)的問題及解決方法[J].江蘇現(xiàn)代,2010.