[发明专利]一种公路桥梁热力管道防冰系统控制装置及控制方法

权利要求书

1.一种公路桥梁热力管道防冰系统控制装置，包括安装于各热水锅炉与铺设在桥面层下热力管道之间的连接总管道上的变频水泵；其特征在于：它还包括安装于桥面上的桥面温度传感器，安装于桥体内部的桥体温度传感器，安装于桥上的天空辐射温度传感器、大气温湿度传感器和风速传感器，安装于热力管道总管进出口位置的流量计、供液温度传感器、回液温度传感器；所述桥面温度传感器、桥体温度传感器、天空辐射温度传感器、大气温湿度传感器、风速传感器、供液温度传感器、回液温度传感器的输出端均分别与控制器的输入端连接，控制器的输出端与各热水锅炉、水泵变频器连接。

2.一种基于权利要求1所述公路桥梁热力管道防冰系统控制装置的控制方法，其特征在于：它包括启动阶段控制步骤、防冰运行阶段控制步骤和系统停止控制步骤；其中：

所述启动阶段控制步骤是，由天空辐射温度传感器、大气温湿度传感器、风速传感器、桥面温度传感器、桥体温度传感器、热力管道总管流量计、供液温度传感器、回液温度传感器、控制器构成的数据采集与处理系统计算得到桥面表层净得热量Q₃；

如桥面表层净得热量Q₃>＝0，则判断桥面温度是否高于1.0℃，如高于则加热系统不需要投入运行；如低于1.0℃，则启动一台锅炉运行，水泵则按额定频率运行30分钟后，进入防冰运行状态；

如桥面表层净得热量Q₃<0，则判断桥面温度是否高于2.5℃，若高于2.5℃则不需启动热源运行；若桥面温度低于2.5℃，计算所需启动锅炉的台数，按照所需锅炉台数启动热源及水泵运行，水泵按额定频率运行30分钟后，进入防冰运行状态；

所述防冰运行阶段控制步骤是，首先根据各传感器的信号数据计算出桥面表层净得热量Q₃和热力管道实际供热量Q₄，再将桥面表层净得热量Q₃与热力管道实际供热量Q₄对比，以桥面表层净得热量Q₃与热力管道实际供热量Q₄的差值为基础来调节水泵的频率升、降，并依据天空辐射温度和大气温度变化方向的不同和大小程度不一样采用不同的频率升、降方案进行调节；

水泵运行频率确定后，判断回水温度是否高于设定值，如高于则减少一台锅炉运行，判断是否满足系统停止控制步骤，满足则进入停止状态；判断回水温度是否低于设定值，如低于则新投入一台锅炉运行，直至所有锅炉均投入运行；

所述系统停止控制步骤是，如果桥面温度高于3.0℃且持续保持在30分钟以上且运行负荷低于锅炉出力的30％，则整个系统停止运行。

3.根据权利要求2所述公路桥梁热力管道防冰系统控制方法，其特征在于：所述启动阶段控制步骤中，桥面表层净得热量Q₃的具体计算过程是：

(1)根据天空辐射温度及桥面温度计算桥面向天空的辐射热损失Q₀，桥面温度低于天空辐射温度则Q₀为正，反之为负；

(2)根据桥面风速和大气的温度与湿度及桥面温度计算桥表面的对流辐射换热量Q₁，桥表面温度低于大气温度则Q₁为正，反之为负；

(3)根据桥体温度和桥面温度计算桥本体的瞬时得失热量Q₂，桥体温度高于桥表面温度则Q₂为正，反之为负；

(4)计算桥面表层净得热量Q₃＝Q₂-Q₀-Q₁。

4.根据权利要求2所述公路桥梁热力管道防冰系统控制方法，其特征在于：所述防冰运行阶段控制步骤中，水泵频率升、降的调节方案具体是：

(一)如热力管道实际供热量Q₄大于或等于桥面表层净得热量Q₃，则按如下方案运行：

(1)30分钟内天空辐射温度每上升1℃，水泵运行频率下降10Hz，判断是否低于最小运行频率，如低于水泵最低运行频率则按最低运行频率运行；

(2)30分钟内天空辐射温度每下降1℃，水泵运行频率上升5Hz，判断是否高于最大运行频率，如高于水泵最高运行频率则按最高运行频率运行；

(3)30分钟内桥面温度每上升1℃，水泵运行频率下降5Hz，判断是否低于最小运行频率，如低于水泵最低运行频率则按最低运行频率运行；

(4)30分钟内桥面温度每下降1℃，水泵运行频率上升5Hz，判断是否高于最大运行频率，如高于水泵最大运行频率则按最高运行频率运行；

(二)如热力管道实际供热量Q₄小于桥面表层净得热量Q₃，则按如下方案运行：

(1)30分钟内天空辐射温度每上升1℃，水泵运行频率上升5Hz，判断是否高于最大运行频率，如高于水泵最大运行频率则按最大运行频率运行；

(2)30分钟内天空辐射温度每下降1℃，水泵运行频率上升15Hz，判断是否高于最大运行频率，如高于水泵最高运行频率则按最高运行频率运行；

(3)30分钟内桥面温度每上升1℃，水泵运行频率上升2Hz，判断是否高于最大运行频率，如高于水泵最大运行频率则按最大运行频率运行；

(4)30分钟内桥面温度每下降1℃，水泵运行频率上升10Hz，判断是否高于最大运行频率，如高于水泵最大运行频率则按最高运行频率运行。