蓄熱式電熱鍋爐供暖系統(tǒng)中的智能控制與應(yīng)用

孫凡杰

（太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 太原 030000）

我國(guó)的冬節(jié)供暖多采用燃燒煤的方式，此種方式會(huì)大量排出一些污染環(huán)境的氣體，造成我國(guó)大氣污染。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全球重污染的大城市中，我國(guó)榜上有名就有6 席位，嚴(yán)重的污染情況觸動(dòng)著我們必須下定決心來(lái)解決問(wèn)題。因此國(guó)家政府先后出臺(tái)了有關(guān)規(guī)定政策，限制或者取締一切以燃燒煤為熱源輸出的鍋爐，隨之又提出新的問(wèn)題：采用什么樣的熱源形式來(lái)代替燃煤鍋爐，使得新的方式既能夠做到對(duì)環(huán)境無(wú)污染，又能保證熱量的最大利用率，保證經(jīng)濟(jì)效益的提升。

1 蓄熱式電鍋爐概述

作為機(jī)電一體化設(shè)備，此設(shè)備具有一定的科技含量，蓄熱式電鍋爐具有占到面積少，質(zhì)量輕，無(wú)污染和低噪聲的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)其主要可以對(duì)用電負(fù)荷進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)供暖系統(tǒng)的自動(dòng)化程序控制。其主要的工作原理是：將電能轉(zhuǎn)化為熱能，具體的一種保證由于加熱水產(chǎn)生的壓力或者水蒸氣在設(shè)備中通過(guò)大功率的電熱元件在通電之后進(jìn)行能量傳輸?shù)囊环N設(shè)備。由于在蓄熱式電電鍋爐中安裝了加熱熱水箱的結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)成一個(gè)熱能交換與存儲(chǔ)的系統(tǒng)功能。蓄熱式電鍋爐可以利用制熱設(shè)備將電網(wǎng)在用電低谷時(shí)的多余熱量進(jìn)行存儲(chǔ)，等到用電高峰來(lái)臨時(shí)，根據(jù)用電缺口的多少對(duì)電網(wǎng)不足的區(qū)域進(jìn)行電力的反補(bǔ)，保證了電量的充足。鑒于蓄熱式電鍋爐以上的工作原理功能，這種設(shè)備可以很好的應(yīng)用于商場(chǎng)、飯店、企事業(yè)單位的辦公樓等一些地方。因?yàn)檫@些使用者的用電時(shí)間主要在白天的高峰時(shí)段平均時(shí)段。通過(guò)此種電量調(diào)整技術(shù)，可以很好的保證用電量的長(zhǎng)期穩(wěn)定，為客戶節(jié)約大量的經(jīng)濟(jì)成本，并且不會(huì)出現(xiàn)由于電力供應(yīng)不足帶來(lái)的供暖不及時(shí)和供暖效率低的風(fēng)險(xiǎn)。

2 智能控制技術(shù)的特點(diǎn)

在上世紀(jì)中葉，隨著人工智能技術(shù)的快速的發(fā)展，相關(guān)的控制界學(xué)者在研究人類自學(xué)、自組織控制的方面理論時(shí)候，慢慢的開(kāi)始關(guān)注人工智能技術(shù)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，以便于提高控制系統(tǒng)的自我修復(fù)和自我控制的能力。因此智能控制應(yīng)用而生，它可以完美的將人工智能與控制技術(shù)相互結(jié)合。傳統(tǒng)的控制方式，只有研究對(duì)象的自我屬性為準(zhǔn)確性，才能進(jìn)行進(jìn)一步的控制。這就對(duì)控制對(duì)象有著很高的要求，從而對(duì)一些屬性不確定的控制對(duì)象無(wú)法進(jìn)行相關(guān)的控制。這種控制方法在實(shí)際的應(yīng)用的過(guò)程中缺乏一定的靈活性和主動(dòng)性。很難駕馭所有的控制對(duì)象，失去了控制對(duì)象的全面性和準(zhǔn)確性。而作為一種新興科學(xué)控制技術(shù)，智能控制自其誕生以來(lái)就一直具有十分突出的特點(diǎn)，首先他是將智能與控制相互結(jié)合的學(xué)科，在控制方面上，不是要求終端控制對(duì)象具有怎樣的屬性，而是通過(guò)一定邏輯判斷語(yǔ)言來(lái)評(píng)價(jià)初始對(duì)象，由于將控制能力遷移至邏輯判斷上，擴(kuò)大了控制對(duì)象的范圍，提高了控制對(duì)象的全面性和準(zhǔn)確性。

3 蓄熱式電鍋爐的智能化控制

蓄熱式電鍋爐雖然在結(jié)構(gòu)上與常規(guī)的電鍋爐一樣，但是在功能上卻有著大相徑庭的不同，它是熱量、溫度以及壓力三種復(fù)雜條件的相互的耦合，在信號(hào)輸入方面，其需要多個(gè)信號(hào)源，一個(gè)信號(hào)的輸入可能導(dǎo)致其他信號(hào)隨著發(fā)生變化，因此，整個(gè)控制系統(tǒng)的要求較高，往往設(shè)備中存在較小的誤差就會(huì)導(dǎo)致多個(gè)參考值發(fā)生變化。而傳統(tǒng)的控制方式，回因?yàn)橥饨绲母蓴_而發(fā)生一些隨機(jī)的變化，不利于精準(zhǔn)電鍋爐的精密控制。所以鑒于傳統(tǒng)的控制方式的效果并不是太理想，而是采用模糊控制系統(tǒng)這種智能化控制手段來(lái)控制蓄熱式電鍋爐。

3.1 模糊控制原理介紹

模糊控制系統(tǒng)的原理是利用人類思維發(fā)散的模糊性來(lái)進(jìn)行控制對(duì)象。經(jīng)典控制理論只是需要有著精準(zhǔn)的控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，這種方式需要的數(shù)學(xué)模型的要求較高，而模糊控制原理是利用輸入模糊語(yǔ)言指令來(lái)控制，這種輸入條件的設(shè)定是建立在專家控制的基礎(chǔ)上的。這種專業(yè)人員給出的控制規(guī)則可以真實(shí)的反映出智能活動(dòng)。

3.2 模糊控制的規(guī)則

糊控制是建立莊一系列模糊控制規(guī)則的基礎(chǔ)上的，是人對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。其具有一定邏輯推論原則。主要的判斷基礎(chǔ)就是模糊條件的語(yǔ)句。在實(shí)際控制中，模糊控制主要有以下四種控制規(guī)則：

（1） 由相關(guān)領(lǐng)域的權(quán)威經(jīng)驗(yàn)和過(guò)程管控演變的控制規(guī)則，此種控制規(guī)則是在工程實(shí)踐中常用的方法[1]。

（2） 由在過(guò)程控制中產(chǎn)生的的模糊的模型演變的控制規(guī)則，其主要通過(guò)相關(guān)的判斷語(yǔ)句來(lái)對(duì)被控制對(duì)象全過(guò)程進(jìn)行相關(guān)的的動(dòng)態(tài)特性的描述，一般稱作模糊過(guò)程模型，由于此種模型控制方法剛剛興起，缺少一定的理論支持，在工程中應(yīng)用較少。

（3） 由操作系統(tǒng)觀察檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)展的控制規(guī)則，這種控制規(guī)程需要大量的測(cè)繪數(shù)據(jù)的支持，投入的精力較大，不太適合一些新產(chǎn)品的研發(fā)。

（4） 根據(jù)相關(guān)理論算法規(guī)則演變的控制規(guī)則，這種控制規(guī)則對(duì)理論知識(shí)要求較高，往往需要較為復(fù)雜的理論公式，才能進(jìn)行相關(guān)的控制，不適合控制快速的發(fā)展的需要，在工程實(shí)踐中都應(yīng)用較少

3.3 模糊控制的優(yōu)勢(shì)

模糊控制對(duì)大延遲、非線性、時(shí)變性等被控對(duì)象具有廣泛的適應(yīng)性，在控制策略中加入人工智能，遠(yuǎn)比固定的常規(guī)控制規(guī)律靈活與可靠．其主要的優(yōu)勢(shì)為：

（1） 參數(shù)的性質(zhì)不同。常規(guī)控制器的參數(shù)一般在控制中是常數(shù)，而模糊控制器中的量化因子卻是變量，這使模糊控錨更具廣泛的意義。

（2） 控制方式不同。由于模糊控錨器的量化因子是變量，隸屬度函數(shù)一般那也是非線性，輸入量與輸出量之間的映射關(guān)系也是非線性的。

因此采用模糊控制這種智能方式對(duì)蓄熱式電電熱鍋爐供暖系統(tǒng)進(jìn)行控制具有一定科學(xué)性。

4 結(jié)語(yǔ)

本文詳細(xì)介紹了蓄熱式電熱鍋爐供暖系統(tǒng)中的智能控制系統(tǒng)原理與優(yōu)勢(shì)，很好的提供一種解決我國(guó)電力用電荒的途徑，具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。