摘要：利用传统方法进行供热系统水温智能控制时，将二次供水温度控制在0～1．0℃的范围内，实现二次供水温度与二次回水温度耦合作用的耗时较长，因此提出一种基于选择PID算法的供热系统水温智能控制方法。考虑到供热系统的对流传热方式，建立供热系统热交换稳态模型。运用选择PID算法，设计供热系统水温的控制方案，构建模糊控制规则，实现供热系统水温智能控制。通过对比实验，验证该方法的耦合耗时比传统方法耗时短，实现了性能提升。
关键词：选择PID算法；供热系统；水温智能控制；对流传热
0引言
供热系统的智能控制对我国居民生活质量的提升和城市建设的发展具有较大影响，是当前备受重视的技术，供热系统水温控制效果影响着系统的运行效率与运行质量，反映了供热控制中智能控制技术的应用和科研水平［1］。对于供热系统水温智能控制方法的研究，由于其与居民生活质量息息相关，受到国内外广泛关注。国外对于供热系统水温智能控制方法的研究起步较早，其供热系统相关技术一直在国际上处于领先地位。而国内对于供热系统水温智能控制方法的研究则相对起步较晚，很多地区仍然在凭借经验进行供热系统的水温调节［2］。此次提出一种基于选择PID算法的供热系统水温智能控制方法，以求克服传统方法的弊端，缩短耦合耗时。
1系统概述
供热系统主要由工艺模块、执行模块、仪表模块构成。其中工艺模块由电磁阀、二次侧管网、一次侧管网、软化水装置、补水箱、换热器等构成。执行模块则由三种执行机构设备构成，包括二次网的补水泵与循环水泵以及电动一次调节阀［3］。循环水泵主要安装于二次回水管网之上，可对补水流量进行调节。由于偷水、漏水等原因的影响，二次管网常常发生水流失现象，此时即需要利用补水泵来补水。循环水泵主要安装于二次回水管网之上，可对二次管网实际水流量进行调节。电动一次调节阀安装于一次回水管网或一次供水管网之上，可实现一次侧实际水流量的有效调节。仪表模块包括补水泵与循环水泵的对应频率检测表与电机温度检测表，以及各压力检测仪表等［4］。
2供热系统水温智能控制方法
2．1构建热交换稳态模型。根据供热系统的对流传热方式，构建供热系统热交换稳态模型。供热系统的一次侧，流体以对流方式向一次侧管壁传递热量，一次侧管壁获取的热量的计算公式具体如式（1）所示：Q1＝c1q1（T1g－T1h）（1）式中：Q1为一次侧管壁获取的热量；c1为一次侧实际热水热容；q1为一次侧实际水流量；T1g为一次侧实际供水温度；T1h为一次侧实际回水温度。对于供热系统的二次侧而言，流体以对流的方式将向二次侧管壁传递的热量传递给水流体，二次侧水流体获取的热量的计算公式具体如式（2）所示：Q2＝c2q2（T2g－T2h）（2）式中：Q2为单位时间内，向二次侧水流体传递的热量；c2为二次侧实际热水热容；q2为二次侧实际水流量；T2g为二次侧实际供水温度；T2h为二次侧实际回水温度［5］。
2．2PID控制方案设计。运用选择PID算法设计供热系统水温的智能PID控制方案，实现供热系统水温智能控制［7］。该方案由2个PID控制器组成，如图1所示。在设计的供热系统水温的智能PID控制方案中，y1表示二次供水温度值，y2表示二次回水温度值。通过2个PID控制器获取设定的二次供水温度值和二次供水温度值现场实际值的偏差以及设定的二次回水温度值和二次回水温度现场实际值的偏差，对供热系统水温进行解耦控制［7］。在设计的供热系统水温智能PID控制方案中，PID控制器能够起到控制与解耦的双重作用。
2．3确定模糊控制规则。供热系统水温的智能PID控制，需要以供水温度设定值与实际值的温差变化率为依据，通过模糊控制规则来确定PID控制器的运行参数［8］。构建供热系统水温的智能PID控制方案的模糊控制规则，其中温差变化率用ec来表示，温差用e表示，PID控制器的运行参数则用Δkd、Δki、Δkp来表示。将温差变化率、温差、PID控制器的运行参数的对应模糊子集论域用EC、E、KD、KI、KP来表示，设其模糊子集为｛PB，PM，PS，ZO，NS，NM，NB｝，而其对应语言值则取｛正大，正中，正小，零，负小，负中，负大｝。为了提升智能PID控制器的鲁棒性，采用隶属度高斯函数，构建供热系统水温的智能PID控制器的模糊控制规则［9］。构建的模糊控制规则如表1、表2、表3所示。
3实验设计研究
3．1实验方法设计。为了证明设计方法的有效性，设计对比实验。利用设计方法对实验供热系统进行水温智能控制实验。为了避免本次实验结果过于单一、缺乏对比性，选择基于流量调节、基于神经网络的供热系统水温智能控制方法作为对比。实验供热系统为热水供热系统，由二次回水管网、二次供水管网、一次回水管网、一次供水管网构成。控制二次供水温度为0～1．0℃，采集二次供水温度与二次回水温度耦合作用的耗时数据作为实验对比数据。
3．2实验结果研究。在二次供水温度为0～1．0℃的范围内，采集的实验对比数据具体如表4所示。根据表4的耗时实验对比数据可知，在二次供水温度为0～1．0℃的范围内，设计方法的二次供水温度与二次回水温度耦合作用耗时比其他两种方法少。
4结语
运用选择PID算法，设计供热系统水温智能控制方法，本文通过理论分析说明了方法的可行性，并通过对比验证，证明了所设计方法的有效性，通过本文方法实现了耦合耗时的缩短，对于供热系统水温智能控制精准性的提升有很大意义。此次研究虽然取得一定成果，但仍有不完善之处，未来将对该方法的其他性能做出准确分析。
作者:甄丽靖 单位:宁夏华电供热有限公司