[发明专利]一种结合分布式光纤测温主机的自控蓄热系统

说明书

一种结合分布式光纤测温主机的自控蓄热系统，包括蓄热罐、测温光缆、分布式光纤测温主机、PLC控制系统，其中：在蓄热罐内部敷设测温光缆，将罐外的测温光缆端口接入分布式光纤测温主机，分布式光纤测温主机解调得到蓄热罐内的温度分布数据，并根据蓄热罐内介质的热物性参数计算得到罐内的实时总热能，从而以此为判定依据，结合蓄热罐当前的工作模式以及热网运行状态，向PLC控制系统输入启停信号，进而控制热网系统的整体运行。

技术领域

本发明属于蓄热设备技术领域，具体涉及一种结合分布式光纤测温主机的自控蓄热系统。

背景技术

蓄热供暖技术是指在夜间用电低谷时，通过蓄热装置将电能储存起来，在白天用电高峰时期，则通过放热装置与热网将夜间储存的能量用于供暖。这种能量利用方式可以实现“移峰填谷”的节能作用，提高经济效益。

目前，蓄热设备主要采用蓄热罐，利用水的显热来储存能量。因为工作压力为常压，最高工作温度不高于98℃，水温不同导致其密度也不同，所以在蓄热罐内，高温水在上，低温水在下，中间为存在温度梯度的过渡层。由于蓄热管内的水温存在梯度，这就必须要对蓄热罐内的介质温度进行实时分布式测量和显示，才能正确分析蓄热罐的蓄热、供热能力，并进一步对其进行精准控制。

现有的蓄热罐上的测温元件基本都是传统的点式温度传感器，只能测量几个离散的温度数据，无法直接反应出蓄热罐内的温度场状态和过渡层的位置，且当测量点较多时，整个测量系统的复杂度将直线上升，系统的搭建与运维成本也急剧增加。

发明内容

本发明的技术解决问题是：目的在于提供一种结合分布式光纤测温主机的自控蓄热系统，以解决蓄热罐内温度场无法准确、实时测量的情况，不能正确分析蓄热罐的蓄热、供热能力和精准控制的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种结合分布式光纤测温主机的自控蓄热系统，包括蓄热罐、测温光缆、分布式光纤测温主机和PLC控制系统；

在蓄热罐内部敷设测温光缆，测温光缆的对外端口接入分布式光纤测温主机，分布式光纤测温主机解调得到蓄热罐内的温度分布数据，并根据蓄热罐内介质的热物性参数实时计算得到罐内的总热能；

所述蓄热罐包括蓄热、放热两种工作模式，分布式光纤测温主机将总热能数值与第一阈值、第二阈值对比后，结合蓄热罐当前的工作模式以及热网运行状态，向PLC控制系统输入启停信号，进而控制热网系统的整体运行。

所述第一阈值不高于热网系统可向用户放热的最低值，第二阈值不高于用户一天所用热量的极限值。

所述蓄热罐包括光缆入口、上布水器、热水管路、冷水管路、下布水器、中心管道，其中：

蓄热罐内的上层高温水、下层低温水对应经过热水管路、冷水管路进出蓄热罐，热水管路和冷水管路均与中心管道连通；水流进入中心管道后同时由中心管道两端的上布水器和下布水器进行布水；测温光缆经光缆入口进入蓄热罐内，绕过上布水器后，沿中心管道向下敷设至罐底。

所述蓄热罐内的热水管路、冷水管路、中心管道以及蓄热罐外部整体均用聚氨酯保温层进行包覆。

所述蓄热罐内总热能的计算公式为：

其中，E是蓄热罐内的总热能；n是蓄热罐内温度数据的总个数；R是蓄热罐的半径；T_i是分布式光纤测温主机测得的第i个温度数值；ρ(Ti)是在T_i温度下介质的密度；C_P(Ti)是在T_i温度下介质的比热容；ΔH是相邻温度测量点之间的间距。

所述蓄热罐包括蓄热、放热两种工作模式，具体如下：

(5-1)在夜间用电低谷时，蓄热罐为蓄热工作模式，蓄热罐内的低温水经冷水管路流出，经过外部热循环加热成高温水并经热水管路流入蓄热罐内；