[发明专利]工业循环水集散控制节能节水装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种节能节水控制装置和控制方法，特别是一种用于工业冷却循环水集散控制系统的节能节水装置和控制办法。

背景技术

在工业生产过程中，特别是钢铁、石油炼化、化工等行业，工业循环水（冷却循环水）系统作为辅助系统，为工艺设备的保护和稳定生产起着重要作用，工业循环水系统主要包括软水（或纯水）密闭循环系统、净水循环系统：

软水密闭循环系统负责对较重要的工艺设备进行冷却，在软水密闭循环系统中，由软环水泵将软水输送到需冷却的工艺设备进行冷却，在完成对工艺设备进行冷却降温后，温度升高的软水流向冷却器，通过冷却器风机的冷却和由净水对软水二次强化散热，使软水保持一定的安全温度，软水重新循环使用。

在净水循环系统，由净环水泵将净化水池的净水通过管道输送到要冷却降温的工艺设备和供软水冷却的冷却器（换热器），完成换热后回流至净水热水池，由提升泵将净水提升至冷却塔通过冷却塔的风机进行散热降温，再自流回净水池，净环水泵再次将净水加压输送到要冷却的工艺设备，以此循环。

目前使用的工业循环水系统存在如下不足之处：

1．软水循环系统和净水循环系统点多面广，所使用的水泵组、进出水阀门、冷却塔、却冷器（换热器）等回水降温设备较多，现有的控制装置只做到了集中监视和部分简单的远程控制，还需要人工到现场启停和转换，没有设备间联锁自动控制的功能，反应慢，人为因素多，对设备（特别是一些重要设备）的保护留下安全隐患；

2．现有的控制装置缺少对回水温度、大气温湿度变化的检测，不能及时调整水泵运行台数及阀门开度、冷却塔和空冷器风机的运行台数和转速，水的蒸发和飘散过大，能耗过高；

3．为了确保安全，整个系统基本采用大流量、低温升的运行模式（因安全需要，生产企业在设计时都要预留20%-50%的安全余量），而这些余量在正常生产时是使用不到的，只在发生如管路突发泄漏等意外情况下才需要，在正常运行时就造成了大量电能的浪费； 

4．有的冷却循环水系统采用两台以上的泵组运行模式，出水流量靠调节出水阀门开度，泵组间流量、压力均不一致；有的一套水泵组要负责多个区域的工艺设备冷却，各工艺设备点没有热负荷反馈调节信息和手段，水泵组不能根据实际负荷情况调整各工艺设备的最佳用水量，水泵的出水流量和压力也没有自动调整的手段，造成大量水资源浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述问题，提供一种工业冷却循环水系统集散控制节能节水装置和控制办法，利用集中管理、分散控制的原理，实现工业冷却循环水系统的自动控制，以克服已有技术所存在的上述不足。

本发明采取的技术方案是：一种工业循环水集散控制节能节水装置，包括操作系统、中央运算控制系统、PID控制系统、现场执行系统Ⅰ、现场执行系统Ⅱ和现场仪表系统，现场仪表系统之检测仪表分布在工业循环水之软水密闭循环系统和净水循环系统管路和电路中的对应检测位；

操作系统通过以太网与中央运算控制系统连接，操作系统用于输入和调整设定的参数，并对整个系统的运行状况进行监控；

PID控制系统通过以太网与中央运算控制系统连接，PID控制系统用于根据中央运算控制系统的指令控制现场执行系统Ⅰ的动作；

现场执行系统Ⅰ通过电缆与PID控制系统输出端连接，执行中央运算控制系统通过PID控制系统下达的指令；

现场执行系统Ⅱ通过电缆与中央运算控制系统连接、接受中央运算控制系统下达的指令，同时将执行的工况信息回传给中央运算控制系统；

现场仪表系统通过电缆与中央运算控制系统连接，现场仪表系统用于将检测的数据回传给中央运算控制系统；

中央运算控制系统用于根据操作系统输入设定的参数，向现场执行系统Ⅰ和现场执行系统Ⅱ下达执行指令，同时不断将现场仪表系统以及现场执行系统Ⅱ回传的数据与操作系统输入的设定值进行计算、分析和比较，并根据结果调整修正下达执行指令以确保循环水系统的正常运行。

其进一步的技术方案是：所述中央运算控制系统包括通讯模块、CPU模块、DI模块、DO模块、AI模块和AO模块；

所述通讯模块、CPU模块和DI模块、DO模块、AI模块、AO模块依次通过安装背板连接，通讯模块输入端通过以太网与外部的操作系统连接，CPU模块外部接口与PID控制系统连接，所述DI模块、DO模块、AI模块和AO模块的外部接口与现场执行系统Ⅱ连接，AI模块的外部接口同时与外部的现场仪表系统连接；