一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制方法、系统及装置的制造方法
一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制方法、系统及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及冷凝锅炉节能控制领域，尤其涉及一种组合式燃气冷凝供热系统节能 控制方法、系统及装置。
【背景技术】
[0002] 燃气冷凝供热系统，是一种采用燃气与空气在进入换热器内部燃烧之前就按照适 当比例100%完全预混技术的一种新型高效环保系统；燃气燃烧后产生的烟气直接在换热 器本体就经过冷却、冷凝的过程，回收了烟气中大部分水蒸气的汽化潜热，大幅度提高了系 统效率，且有效降低了排烟温度。
[0003] 与传统的大气式燃气锅炉相比，燃气冷凝供热系统因为采用100%全预混式燃烧 这种全新的燃烧方式和燃烧冷凝一体式换热器的结构设计，成为了更加节能、环保和高效 的供热设备。但是目前燃气冷凝供热系统的应用也受到了一定的限制。
[0004] 截至目前，单一的燃气全预混冷凝供热系统的最大功率为1000KW，而现场应用时 多存在供暖面积大、温度需求高等需要，单一的供热系统通常无法单独完成供暖任务，大多 需要将供热系统组合使用，以达到大面积供暖的需求。然而目前制造的供热系统不便叠加 和拼接，无法充分利用室内的高度和有限的空间，需要较大的占地面积来放置。
[0005] 而且常规燃气锅炉的每一个单机都需要单独的控制系统，控制方式仅为高低功率 的调节，无法真正实现根据负荷需求来调节功率，往往造成大量的能源浪费。
[0006] 在燃气冷凝锅炉的燃烧控制中，主要的控制对象是炉内的水温，将把水温作为被 控对象的参数形成控制信号，再通过对进入炉内的燃气、空气等的燃烧热量的控制从而实 现对温度的控制，其整个过程是燃气冷凝锅炉自动控制中的关键环节。在燃烧过程中，通过 控制燃气电磁比例阀门的开启量来实现对炉内水温的控制，根据炉内水温的实时变化来自 动控制调节燃气阀的开启量，通过调节电磁阀的开启量来控制水温高低；此外，以实时变化 的进气燃气的流量作为依据，通过理论计算得出最佳的空气需求量，再通过调节风机转速 来实时改变空气的进气量，以达到最佳控制效果，实现节能减排。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题在于，针对目前单一的燃气冷凝供热系统存在难以满 足大面积供暖需求和客户多种需求，不能灵活调节功率，且多个燃气冷凝供热单机联合使 用时存在占地面积大、安装不便利等诸多不足，特别是当多台燃气冷凝供热单机同时运行 时，由于没有相关控制系统协调各单机负荷的分配，导致出现大负荷工作需求或者启停引 起的负荷大幅度波动，各单机之间互相牵连调节，使得燃气冷凝供热系统内部各单机无法 实现负荷合理分配和转移。
[0008] 本发明针对现有技术中的缺点，提供了一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制方 法，所述方法通过组合式燃气冷凝供热系统实现节能控制，所述系统包括主控制器和与所 述主控制器相连的多个燃气冷凝供热单机，每个单机的最优运行负荷为&，所述方法包括 以下步骤：
[0009] S1、获取当前组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G;
[0010] S2、将G与n台单机的最优运行负荷心相减，直至得到小于G^的剩余负荷Gp将剩 余负荷4与单机的预设负荷Gs进行比对，
[0011] 若6>Gs，则决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gy 第n+1台单机的负荷为Gy
[0012] 若G/Gs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为Gd+Gyn;
[0013] S3、根据所述决策结果控制单机运行。
[0014] 进一步地，执行步骤S1，重新获取组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G'，将G'与 G进行比对，
[0015] 若G'多G，则判断当前系统的需求负荷增大，再次执行步骤S2,得到需开启的单机 数量x和x台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量x与当前运行的单机数量进行比 对，得到需增开的单机数量，将所述需增开的单机数量和所述x台单机的运行负荷生成二 次决策结果，并根据所述二次决策结果执行步骤S3;
[0016] 若G'〈G，则判断当前系统的需求负荷减小，再次执行步骤S2,得到需开启的单机 数量y和y台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量y与当前运行的单机数量进行比 对，得到需减停的单机数量，将所述需减停的单机数量和所述y台单机的运行负荷生成二 次决策结果，并根据所述二次决策结果执行步骤S3。
[0017] 进一步地，所述执行步骤S1，重新获取组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G'之前 还包括在预定时间段后判断系统供热需求有无变化，包括以下步骤：
[0018] 步骤一、确定预设供水温度I；和获取当前供水温度Tx;
[0019] 步骤二、由AT=TX-TQ计算得到供水温度差AT，和由AT' =(TX-TQ) /t计算得 到供水温度差变化率AT' ；
[0020] 步骤三、根据供水温度差AT和供水温度差变化率AT'的大小，判断系统供热需 求有无变化：
[0021] 当AT>0或AT〈0时，则判断系统供热需求有变化，重新获取组合式燃气冷凝供热 系统的总负荷G'；
[0022] 当AT= 0时，则判断系统供热需求无变化，系统保持现有运行状态。
[0023] 进一步地，所述步骤S1之前还包括检测系统有无故障的步骤，具体为：
[0024] 若系统和单机均未出现故障，则直接进入步骤S1 ;
[0025] 若单机出现故障，则系统输出工作指令并指挥所有非故障单机进入步骤S1，单机 排除故障后再自行进入S1;
[0026] 若系统出现故障，则系统出现报错信息，且单机保持实时工作状态。
[0027] 在本发明中对于燃气冷凝锅炉，存在诸多因素影响热水温度包括燃气流量、燃气 燃烧状态、供水流量、供水温度和供热系统所处于的环境温度等不确定因素，还有燃烧过程 中释放出来的热量也应该被考虑进去，基于这些考虑，本发明选择了一个二阶的滞后非线 性系统，模型设计为：
[0028]
[0029] 式⑴中G-系统负荷，V燃气冷凝供热系统正常运行过程中对控制对象的增益， 、T2-时间常数，T-系统输入的延迟时间。
[0030] 供水动态变化关系满足：
[0031] G=Q?c?P ?At?t (2)
[0032] 式中⑵中Q-供水流量，单位为m3/s，c-水的比热，单位为KJ/Kg? °C，P-水的 密度，单位为kg/m3,At-供水温差，单位为°0,t-时间，单位为s。
[0033] 设最尚负荷为Gmax，系统的总负荷为G，单机的最尚负荷为Gimax，单机的实际负荷为 匕，单机运行效率n，具体负荷分配遵循如下数学模型：
[0034] n=Gi/Gi眶
[0035] G=Gi+G2+ ? ? ? +Gn_1+Gn
[0036] g=Glmax ?ni+G2max ?n2+ ? ? ? +〇"" ?nn
[0037] 相应地，本发明还提供了一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制系统，所述系统 包括主控制器和与所述主控制器相连的N个燃气冷凝供热单机，其中，N多1，所述主控制器 包括获取模块、处理模块和控制模块，
[0038] 所述获取模块，用于获取当前组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G;
[0039] 所述处理模块包括计算单元和决策单元，所述计算单元用于将G与n台单机的最 优运行负荷&相减，直至得到小于G^的剩余负荷(^，所述决策单元用于将剩余负荷4与单 机的预设负荷Gs进行比对，
[0040] 若6>Gs，则决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gq， 第n+1台单机的负荷为Gy
[0041] 若G/Gs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为Gd+Gyn;
[0042] 所述控制模块，用于根据所述决策结果控制单机运行。
[0043] 进一步地，所述获取模块，还用于重新获取步骤S1中的组合式燃气冷凝供热系统 的总负荷G'，
[0044] 所述处理模块还包括判断单元，所述判断单元用于判断当前系统的需求负荷增大 或减小，所述决策单元还用于将G'与G进行比对，若G'多G，得到需开启的单机数量x和 x台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量x与当前运行的单机数量进行比对，得到 需增开的单机数量，将所述需增开的单机数量和所述x台单机的运行负荷生成二次决策结 果，
[0045] 若G'〈G，得到需开启的单机数量y和y台单机的运行负荷，将所述需开启的单机 数量y与当前运行的单机数量进行比对，得到需减停的单机数量，将所述需减停的单机数 量和所述y台单机的运行负荷生成二次决策结果。
[0046] 进一步地，所述获取模块，还用于获取当前供水温度Tx;
[0047] 所述计算单元，还用于由AT=TX-TQ计算得到供水温度差AT，和由AT' = 〇；-!；)/t计算得到供水温度差变化率AT' ；
[0048] 所述判断单元，还用于根据AT和AT'的大小判断系统供热需求有无变化：
[0049] 当AT>0或AT< 0时，则判断系统供热需求有变化，重新获取组合式燃气冷凝供 热系统的总负荷G'；
[0050] 当AT= 0时，则判断系统供热需求无变化，系统保持现有运行状态。
[0051] 进一步地，所述主控制器和单机还包括分别用于检测 系统和单机是否出现故障的 故障检测模块。
[0052] 相应地，本发明还提供了一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制装置，所述节能 控制装置包括一个主控制器和与主控制器相连的N个燃气冷凝供热单机，其中，N多1，所述 燃气冷凝供热单机上下或左右组合叠放，所述主控制器通过有线或无线传输方式与每个燃 气冷凝供热单机进行信号传输；
[0053] 所述主控制器包括主控制元件和主数据处理元件，每个所述燃气冷凝供热单机包 括副控制元件、副数据采集元件和副数据处理元件；
[0054] 所述副数据采集元件用于采集燃气冷凝供热单机的包含当前供水温度Tx的工况 参数数据；所述副数据处理元件用于根据所述工况参数数据对单机进行数据处理并将数据 处理结果输出给主数据处理元件；
[0055] 所述总数据处理元件包括计算单元和决策单元，所述计算单元用于将系统的总负 荷G与n台单机的最优运行负荷&相减，直至得到小于G^的剩余负荷(^，所述决策单元用 于将剩余负荷4与单机的预设负荷Gs进行比对，
[0056] 若Gs，则决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gy 第n+1台单机的负荷为4，
[0057] 若G/Gs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为Gd+Gyn，主数据处理元 件将所述决策结果传输给主控制元件；
[0058] 所述主控制元件用于根据决策结果将组合式燃气冷凝供热系统的运行负荷分配 到每个单机，
[0059] 所述副控制元件用于接收主控制元件分配结果并根据分配结果调控相应单机的 运行负荷。
[0060] 进一步地，所述主控制器还包括主故障检测元件和主显示元件，所述主故障检测 元件用于检测组合式燃气冷凝供热系统是否出现故障并发送故障信息，所述主显示元件用 于通过专用可视化界面显示各单机的运行状况，查询历史数据和进行参数修改；
[0061] 所述燃气冷凝供热单机还包括副故障检测元件，所述副故障检测元件用于检测单 机是否出现故障并发送故障信息。
[0062] 每个燃气冷凝供热单机还包括回水温度传感元件、高温报警开关元件、烟气保护 元件、低燃气压力保护元件、气压差保护元件和水流保护开关元件。
[0063] 所述烟气保护元件，用于检测烟气压力变化，保证系统正常进行。
[0064] 所述低燃气压力保护元件，用于当燃气压力低于系统规定的最低燃气压力的情况 下，能够及时自动切断燃气阀门以保护系统。
[0065] 所述水流保护开关元件，用于当水流断流的情况下，控制器及时向系统发出停止 运行的信号以保护系统。
[0066] 其中，每个燃气冷凝供热单机通过风机的脉冲宽度调制（PWM)控制来无级调节输 出功率，可根据需求调节输出功率的大小。
[0067] 本发明的组合式燃气冷凝供热系统节能控制方法、系统及装置，具有如下有益效 果：
[0068] 1、本发明通过实时供热需求来合理分配各个燃气冷凝供热单机的运行负荷，灵活 调节运行功率，极大降低运行能耗，最大程度上实现了节约能源。
[0069] 2、本发明燃气冷凝供热单机并行工作后，在保持传统的功率开环或闭环控制方式 的基础上，新增加了负荷控制方式，并增加了针对运行过程中出现的各种异常情况如单机 故障、停机等的处理方式。
[0070] 3、本发明单机上下和左右叠加的方式充分了利用室内的高度，最大限度缩小了设 备占地面积，在空间上实现了灵活组合安装。
[0071] 4、本发明的主显示元件通过专用可视化界面显示各单机的运行状态，自由设定复 合分配比例，且根据系统运行参数选择合适的运行方式，实现参数修改、历史数据查询等功 能。
【附图说明】
[0072] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其它附图。
[0073]图1是本发明的组合式燃气冷凝供热系统节能控制方法的流程示意图；
[0074]图2是本发明的组合式燃气冷凝供热系统节能控制系统的结构示意图；
[0075]图3是本发明的组合式燃气冷凝供热系统节能控制装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0076] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其 他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0077] 实施例一：
[0078] 如图1所示，本发明提供了一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制方法，所述方 法通过组合式燃气冷凝供热系统实现节能控制，所述系统包括主控制器和与所述主控制器 相连的多个燃气冷凝供热单机，每个单机的最优运行负荷为&，所述方法包括以下步骤：
[0079]假设单机满负荷运行时，其负荷为Gimax= 350KW，单机运行效率n= 91. 4%，则根 据公式n ，此时，计算得到单机的最优运行负荷心为320KW。
[0080] S1、获取当前组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G;
[0081] 假设当前系统的总负荷G为1000KW。
[0082]S2、将G与n台单机的最优运行负荷G。相减，直至得到小于G^的剩余负荷Gp将剩 余负荷4与单机的预设负荷Gs进行比对，
[0083] 若6>Gs，则决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gq， 第n+1台单机的负荷为Gy
[0084] 若G/Gs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为Gd+Gyn;
[0085]G-G〇=Grl= 1000-320 = 680KW,
[0086]Grl-G〇=Gr2= 680-320 = 360KW,
[0087]Gr2-G〇=Gr3=360-320 = 40KW,
[0088] 若假设预设负荷Gs= 30KW，G,3>GS，则决策结果为需开启4台单机，前3台单机中 每台单机的负荷为320KW，第4台单机的负荷为40KW;
[0089] 若假设预设负荷Gs= 60KW，Grt〈Gs，则决策结果为需开启3台单机，每台单机的负 荷为GfGyn= 320+40/3 = 333KW，即开启的3台单机的负荷均为333KW。
[0090] S3、根据所述决策结果控制单机以相应的负荷运行。
[0091] 其中，所述执行步骤S1，重新获取组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G'之前还包 括在预定时间段后判断系统供热需求有无变化，包括以下步骤：
[0092] 步骤一、确定预设供水温度I；和获取当前供水温度Tx;
[0093] 步骤二、由AT=TX-TQ计算得到供水温度差AT，和由AT' =(TX-TQ) /t计算得 到供水温度差变化率AT' ；
[0094] 步骤三、根据供水温度差AT和供水温度差变化率AT'的大小，判断供热需求有 无变化：
[0095] 当AT>0或AT〈0时，则判断系统供热需求有变化，重新获取组合式燃气冷凝供热 系统的总负荷G'；
[0096] 当AT= 0时，则判断系统供热需求无变化，系统保持现有运行负荷。
[0097] 因此，当AT>0或AT〈0时，需要重新获取步骤S1中的组合式燃气冷凝供热系统 的总负荷G'，将G'与G进行比对，
[0098] 若G'多G，则判断当前系统的需求负荷增大，再次执行步骤S2,得到需开启的单机 数量X和X台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量X与当前运行的单机数量进行比 对，得到需增开的单机数量，将所述需增开的单机数量和所述X台单机的运行负荷生成二 次决策结果，并根据所述二次决策结果执行步骤S3;
[0099] 若G'〈G，则判断当前系统的需求负荷减小，再次执行步骤S2,得到需开启的单机 数量y和y台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量y与当前运行的单机数量进行比 对，得到需减停的单机数量，将所述需减停的单机数量和所述y台单机的运行负荷生成二 次决策结果，并根据所述二次决策结果执行步骤S3。
[0100] 在本发明中对于燃气冷凝锅炉，存在诸多因素影响热水温度包括燃气流量、燃气 燃烧状态、供水流量、供水温度和供热系统所处于的环境温度等不确定因素，还有燃烧过程 中释放出来的热量也应该被考虑进去，基于这些考虑，本发明选择了一个二阶的滞后非线 性系统，模型设计为：
[0101]
[0102] 式⑴中G-系统负荷，心-燃气冷凝供热系统正常运行过程中对控制对象的增益， 、T2-时间常数，T-系统输入的延迟时间。
[0103] 供水动态变化关系满足：
[0104] G=Q?c?P?At?t (2)
[0105] 式中（2)中Q_供水流量，单位为m3/s，c-水的比热，单位为KJ/Kg? °C，P-水的 密度，单位为kg/m3,At-供水温差，单位为°0,t-时间，单位为s。
[0106] 假设根据式（1)和式（2)确定系统的总负荷G' = 2000KW，则G'>G，再次执行步骤 S2,得到包含需开启的单机数量和所述单机 的运行负荷的决策结果，即：
[0107] Gr/ =G-G〇= 2000-320 = 1680KW,
[0108]Gr/ = Gr/ -G〇= 1680-320 = 1360KW,
[0109] Gr3, = Gr/ -G〇= 1360-320 = 1040KW,
[0110] Gr4? = Gr3, -G〇= 1040-320 = 720KW,
[0111] Gr5, = Gr4? -G〇= 720-320 = 400KW,
[0112] Gr6, = Gr5, -G〇= 400-320 = 80KW,
[0113] 若假设预设负荷Gs= 30KW，G,6' >GS，则决策结果为需开启7台单机，前6台单机 中每台单机的负荷为320KW，第7台单机的负荷为80KW，将所述需开启的单机数量7与当前 运行的单机数量4进行比对，得到需要再次增开的单机数量7-4 = 3,即在当前开启4台单 机的基础上再增开3台单机，增开的3台单机中2台单机的负荷均为320KW，另1台单机的 负荷为80KW;
[0114] 若假设预设负荷&= 60KW，G,6'〈GS，则决策结果为需开启6台单机，每台单机的负 荷为GfGyn= 320+80/6 = 333KW，即开启的6台单机的负荷均为333KW，将所述需开启的单 机数量6与当前运行的单机数量3进行比对，得到需要再次增开的单机数量6-3 = 3,即在 当前开启3台单机的基础上再增开3台单机，增开的3台单机中每台单机的负荷为333KW。
[0115] 其中，所述步骤S1之前还包括检测系统有无故障的步骤，具体为：
[0116] 若系统和单机均未出现故障，则直接进入步骤S1 ;
[0117] 若单机出现故障，则系统输出工作指令并指挥所有非故障单机进入步骤S1，单机 排除故障后再自行进入S1;
[0118] 若系统出现故障，则系统出现报错信息，且单机保持实时工作状态。
[0119] 如图2所示，本发明还提供了一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制系统，所述 系统包括主控制器和与所述主控制器相连的N个燃气冷凝供热单机，其中，N多1，所述主控 制器包括获取模块、处理模块和控制模块，
[0120] 所述获取模块，用于获取当前组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G;
[0121] 所述处理模块包括计算单元和决策单元，所述计算单元用于将G与n台单机的最 优运行负荷&相减，直至得到小于G^的剩余负荷(^，所述决策单元用于将剩余负荷4与单 机的预设负荷Gs进行比对，
[0122] 若6>Gs，则决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gq， 第n+1台单机的负荷为Gy
[0123] 若G/Gs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为Gd+Gyn;
[0124] 所述控制模块，用于根据所述决策结果控制单机以相应的负荷运行。
[0125] 其中，所述获取模块，还用于重新获取步骤S1中的组合式燃气冷凝供热系统的总 负荷G'，
[0126]所述处理模块还包括判断单元，所述判断单元用于判断当前系统的需求负荷增大 或减小，所述决策单元还用于将G'与G进行比对，若G'多G，得到需开启的单机数量x和 x台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量x与当前运行的单机数量进行比对，得到 需增开的单机数量，将所述需增开的单机数量和所述x台单机的运行负荷生成二次决策结 果，
[0127] 若G'〈G，得到需开启的单机数量y和y台单机的运行负荷，将所述需开启的单机 数量y与当前运行的单机数量进行比对，得到需减停的单机数量，将所述需减停的单机数 量和所述y台单机的运行负荷生成二次决策结果。
[0128] 其中，所述获取模块，还用于获取当前供水温度Tx;
[0129] 所述计算单元，还用于由AT= 计算得到供水温度差AT，和由AT' = 〇；-!；)/t计算得到供水温度差变化率AT' ；
[0130] 所述判断单元，还用于根据AT和AT'的大小判断系统供热需求有无变化：
[0131] 当AT>0或AT< 0时，则判断系统供热需求有变化，重新获取组合式燃气冷凝供 热系统的总负荷G'；
[0132] 当AT= 0时，则判断系统供热需求无变化，系统保持现有运行状态。
[0133] 其中，所述主控制器和单机还包括分别用于检测系统和单机是否出现故障的故障 检测模块。
[0134] 如图3所示，本发明还提供了一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制装置，所述 节能控制装置包括一个主控制器和与主控制器相连的N个燃气冷凝供热单机，其中，N多1， 所述燃气冷凝供热单机上下或左右组合叠放，所述主控制器通过有线或无线传输方式与每 个燃气冷凝供热单机进行信号传输；
[0135] 所述主控制器包括主控制元件和主数据处理元件，每个所述燃气冷凝供热单机包 括副控制元件、副数据采集元件和副数据处理元件；
[0136] 所述副数据采集元件用于采集燃气冷凝供热单机的包含当前供水温度Tx的工况 参数数据；所述副数据处理元件用于根据所述工况参数数据对单机进行数据处理并将数据 处理结果输出给主数据处理元件；
[0137] 所述总数据处理元件包括计算单元和决策单元，所述计算单元用于将系统的总负 荷G与n台单机的最优运行负荷&相减，直至得到小于G^的剩余负荷(^，所述决策单元用 于将剩余负荷4与单机的预设负荷Gs进行比对，
[0138] Gs，则决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gy 第n+1台单机的负荷为Gr，
[0139] 若G/Gs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为Gd+Gyn，主数据处理元 件将所述决策结果传输给主控制元件；
[0140] 所述主控制元件用于根据决策结果将组合式燃气冷凝供热系统的运行负荷分配 到每个单机，
[0141] 所述副控制元件用于接收主控制元件分配结果并根据分配结果调控相应单机的 运行负荷。
[0142] 其中，所述主控制器还包括主故障检测元件和主显示元件，所述主故障检测元件 用于检测组合式燃气冷凝供热系统是否出现故障并发送故障信息，所述主显示元件用于通 过专用可视化界面显示各单机的运行状况，查询历史数据和进行参数修改；
[0143] 所述燃气冷凝供热单机还包括副故障检测元件，所述副故障检测元件用于检测单 机是否出现故障并发送故障信息。
[0144] 每个燃气冷凝供热单机还包括回水温度传感元件、高温报警开关元件、烟气保护 元件、低燃气压力保护元件、气压差保护元件和水流保护开关元件。
[0145] 所述烟气保护元件，用于检测烟气压力变化，保证系统正常进行。
[0146] 所述低燃气压力保护元件，用于当燃气压力低于系统规定的最低燃气压力的情况 下，能够及时自动切断燃气阀门以保护系统。
[0147] 所述水流保护开关元件，用于当水流断流的情况下，控制器及时向系统发出停止 运行的信号以保护系统。
[0148] 其中，每个燃气冷凝供热单机通过风机的脉冲宽度调制（PWM)控制来无级调节输 出功率，可根据需求调节输出功率的大小。
[0149] 实施例二：
[0150] 如图1所示，本发明提供了一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制方法，所述方 法通过组合式燃气冷凝供热系统实现节能控制，所述系统包括主控制器和与所述主控制器 相连的多个燃气冷凝供热单机，每个单机的最优运行负荷为&，所述方法包括以下步骤：
[0151]假设单机满负荷运行时，其负荷为Gimax= 500KW，单机运行效率n= 95%，则根据 公式n=Gi/Gi^，此时Gi=G。，计算得到单机的最优运行负荷心为475KW。
[0152]S1、获取当前组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G;
[0153] 假设当前系统的总负荷G为2500KW。
[0154]S2、将G与n台单机的最优运行负荷G。相减，直至得到小于G^的剩余负荷Gp将剩 余负荷4与单机的预设负荷Gs进行比对，
[0155] 若Gs，贝1」决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gy 第n+1台单机的负荷为Gy
[0156] 若G/Gs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为Gd+Gyn;
[0157]G-G〇=Grl= 2500-475 = 2025KW,
[0158]Grl-G〇=Gr2= 2025-475 = 1550KW,
[0159]Gr2-G〇=Gr3= 1550-475 = 1075KW,
[0160]Gr3-G〇=Gr4= 1075-475 = 600KW,
[0161]Gr4-G〇=Gr5= 600-475 = 125KW,
[0162] 若假设预设负荷Gs= 50KW，G,5>GS，则决策结果为需开启6台单机，前5台单机中 每台单机的负荷为475KW，第6台单机的负荷为125KW;
[0163] 若假设预设负荷&=150勝，6,5〈&，则决策结果为需开启5台单机，每台单机的负 荷为GQ+Gyn= 475+125/5 = 500KW，即开启的5台单机的负荷均为500KW，即每台单机均以 满负荷运行。
[0164]S3、根据 所述决策结果控制单机以相应的负荷运行。
[0165] 其中，所述执行步骤S1，重新获取组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G'之前还包 括在预定时间段后判断系统供热需求有无变化，包括以下步骤：
[0166] 步骤一、确定预设供水温度I；和获取当前供水温度Tx;
[0167] 步骤二、由AT=TX-TQ计算得到供水温度差AT，和由AT'=(TX-TQ)/t计算得 到供水温度差变化率AT' ；
[0168] 步骤三、根据供水温度差AT和供水温度差变化率AT'的大小，判断系统供热需 求有无变化：
[0169]当AT>0或AT〈0时，则判断系统供热需求有变化，重新获取组合式燃气冷凝供热 系统的总负荷G'；
[0170] 当AT=0时，则判断系统供热需求无变化，系统保持现有运行状态。
[0171] 因此，当AT>0或AT〈0时，需要重新获取步骤S1中的组合式燃气冷凝供热系统 的总负荷G'，将G'与G进行比对，
[0172] 若G'多G，则判断当前系统的需求负荷增大，再次执行步骤S2,得到需开启的单机 数量x和x台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量x与当前运行的单机数量进行比 对，得到需增开的单机数量，将所述需增开的单机数量和所述x台单机的运行负荷生成二 次决策结果，并根据所述二次决策结果执行步骤S3;
[0173] 若G'〈G，则判断当前系统的需求负荷减小，再次执行步骤S2,得到需开启的单机 数量y和y台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量y与当前运行的单机数量进行比 对，得到需减停的单机数量，将所述需减停的单机数量和所述y台单机的运行负荷生成二 次决策结果，并根据所述二次决策结果执行步骤S3。
[0174] 在本发明中对于燃气冷凝锅炉，存在诸多因素影响热水温度包括燃气流量、燃气 燃烧状态、供水流量、供水温度和供热系统所处于的环境温度等不确定因素，还有燃烧过程 中释放出来的热量也应该被考虑进去，基于这些考虑，本发明选择了一个二阶的滞后非线 性系统，模型设计为：
[0175]
[0176] 式⑴中G-系统负荷，心-燃气冷凝供热系统正常运行过程中对控制对象的增益， 、T2-时间常数，T-系统输入的延迟时间。
[0177] 供水动态变化关系满足：
[0178]G=Q?c?P?At?t (2)
[0179] 式中⑵中Q-供水流量，单位为m3/s，c-水的比热，单位为KJ/Kg? °C，P-水的 密度，单位为kg/m3,At-供水温差，单位为°0,t-时间，单位为s。
[0180] 假设根据式（1)和式（2)确定系统的总负荷G'= 1500KW，则G'〈G，再次执行步骤 S2,得到包含需开启的单机数量和所述单机的运行负荷的决策结果，即：
[0181]Gr/ =G-G〇= 1500-475 = 1025KW,
[0182]Gr2' =Grl' -G0= 1025-475 = 550KW，
[0183]Gr3, =Gr/ -G〇= 550-475 = 75KW,
[0184] 若假设预设负荷Gs= 50KW，Grt' >GS，则决策结果为需开启4台单机，前3台单机 中每台单机的负荷为475KW，第4台单机的负荷为75KW，将所述需开启的单机数量4与当前 运行的单机数量6进行比对，得到需要减停的单机数量6-4 = 2,即在当前开启6台单机的 基础上减停2台单机，减停2台负荷为475KW的单机，并将负荷为125KW的单机负荷降为 75KW；
[0185] 若假设预设负荷Gs= 150KW，Grt' <GS，则决策结果为需开启3台单机，每台单机的 负荷为GfGyn= 475+75/3 = 500KW，即开启的3台单机的负荷均为500KW，将所述需开启 的单机数量3与当前运行的单机数量5进行比对，得到需要减停的单机数量5-3 = 2,即在 当前开启5台单机的基础上减停2台单机，减停2台负荷为500KW的单机。
[0186]其中，所述步骤S1之前还包括检测系统有无故障的步骤，具体为：
[0187] 若系统和单机均未出现故障，则直接进入步骤SI;
[0188] 若单机出现故障，则系统输出工作指令并指挥所有非故障单机进入步骤S1，单机 排除故障后再自行进入S1;
[0189] 若系统出现故障，则系统出现报错信息，且单机保持实时工作状态。
[0190] 如图2所示，本发明还提供了一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制系统，所述 系统包括主控制器和与所述主控制器相连的N个燃气冷凝供热单机，其中，N多1，所述主控 制器包括获取模块、处理模块和控制模块，
[0191] 所述获取模块，用于获取当前组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G;
[0192] 所述处理模块包括计算单元和决策单元，所述计算单元用于将G与n台单机的最 优运行负荷&相减，直至得到小于G^的剩余负荷(^，所述决策单元用于将剩余负荷4与单 机的预设负荷Gs进行比对，
[0193] Gs，则决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gy 第n+1台单机的负荷为Gy
[0194] 若G/Gs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为Gd+Gyn;
[0195] 所述控制模块，用于根据所述决策结果控制单机以相应的负荷运行。
[0196] 其中，所述获取模块，还用于重新获取步骤S1中的组合式燃气冷凝供热系统的总 负荷G'，
[0197] 所述处理模块还包括判断单元，所述判断单元用于判断当前系统的需求负荷增大 或减小，所述决策单元还用于将G'与G进行比对，若G'多G，得到需开启的单机数量x和 x台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量x与当前运行的单机数量进行比对，得到 需增开的单机数量，将所述需增开的单机数量和所述x台单机的运行负荷生成二次决策结 果，
[0198] 若G'〈G，得到需开启的单机数量y和y台单机的运行负荷，将所述需开启的单机 数量y与当前运行的单机数量进行比对，得到需减停的单机数量，将所述需减停的单机数 量和所述y台单机的运行负荷生成二次决策结果。
[0199] 其中，所述获取模块，还用于获取当前供水温度Tx;
[0200] 所述计算单元，还用于由AT= 计算得到供水温度差AT，和由AT' = 〇；-!；)/t计算得到供水温度差变化率AT' ；
[0201] 所述判断单元，还用于根据AT和AT'的大小判断系统供热需求有无变化：
[0202] 当AT>0或AT< 0时，则判断系统供热需求有变化，重新获取组合式燃气冷凝供 热系统的总负荷G'；
[0203] 当AT= 0时，则判断系统供热需求无变化，系统保持现有运行负荷。
[0204] 其中，所述主控制器和单机还包括分别用于检测系统和单机是否出现故障的故障 检测模块。
[0205] 如图3所示，本发明还提供了一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制装置，所述 节能控制装置包括一个主控制器和与主控制器相连的N个燃气冷凝供热单机，其中，N多1， 所述燃气冷凝供热单机上下或左右组合叠放，所述主控制器通过有线或无线传输方式与每 个燃气冷凝供热单机进行信号传输；
[0206] 所述主控制器包括主控制元件和主数据处理元件，每个所述燃气冷凝供热单机包 括副控制元件、副数据采集元件和副数据处理元件；
[0207] 所述副数据采集元件用于采集燃气冷凝供热单机的包含当前供水温度Tx的工况 参数数据；所述副数据处理元件用于根据所述工况参数数据对单机进行数据处理并将数据 处理结果输出给主数据处理元件；
[0208] 所述总数据处理元件包括计算单元和决策单元，所述计算单元用于将系统的总负 荷G与n台单机的最优运行负荷&相减，直至得到小于G^的剩余负荷(^，所述决策单元用 于将剩余负荷4与单机的预设负荷Gs进行比对，
[0209] Gs，则决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gy 第n+1台单机的负荷为4，
[0210] 若G/Gs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为Gd+Gyn，主数据处理元 件将所述决策结果传输给主控制元件；
[0211] 所述主控制元件用于根据决策结果将组合式燃气冷凝供热系统的运行负荷分配 到每个单机，
[0212] 所述副控制元件用于接收主控制元件分配结果并根据分配结果调控相应单机的 运行负荷。
[0213]其中，所述主控制器还包括主故障检测元件和主显示元件，所述主故障检测元件 用于检测组合式燃气冷凝供热系统是否出现故障并发送故障信息，所述主显示元件用于通 过专用可视化界面显示各单机的运行状况，查询历史数据和进行参数修改；
[0214] 所述燃气冷凝供热单机还包括副故障检测元件，所述副故障检测元件用于检测单 机是否出现故障并发送故障信息。
[0215] 每个燃气冷凝供热单机还包括回水温度传感元件、高温报警开关元件、烟气保护 元件、低燃气压力保护元件、气压差保护元件和水流保护开关元件。
[0216] 所述烟气保护元件，用于检测烟气压力变化，保证系统正常进行。
[0217] 所述低燃气压力保护元件，用于当燃气压力低于系统规定的最低燃气压力的情况 下，能够及时自动切断燃气阀门以保护系统。
[0218] 所述水流保护开关元件，用 于当水流断流的情况下，控制器及时向系统发出停止 运行的信号以保护系统。
[0219]其中，每个燃气冷凝供热单机通过风机的脉冲宽度调制（PWM)控制来无级调节输 出功率，可根据需求调节输出功率的大小。
[0220] 本发明的组合式燃气冷凝供热系统节能控制方法、系统及装置，具有如下有益效 果：
[0221] 1、本发明通过实时供热需求来合理分配各个燃气冷凝供热单机的运行负荷，灵活 调节运行功率，极大降低运行能耗，最大程度上实现了节约能源。
[0222] 2、本发明燃气冷凝供热单机并行工作后，在保持传统的功率开环或闭环控制方式 的基础上，新增加了负荷控制方式，并增加了针对运行过程中出现的各种异常情况如单机 故障、停机等的处理方式。
[0223]3、本发明单机上下和左右叠加的方式充分了利用室内的高度，最大限度缩小了设 备占地面积，在空间上实现了灵活组合安装。
[0224] 4、本发明的主显示元件通过专用可视化界面显示各单机的运行状态，自由设定复 合分配比例，且根据系统运行参数选择合适的运行方式，实现参数修改、历史数据查询等功 能。
[0225] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为 本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制方法，其特征在于，所述方法通过组合式燃 气冷凝供热系统实现节能控制，所述系统包括主控制器和与所述主控制器相连的多个燃气 冷凝供热单机，每个单机的最优运行负荷为Gtl，所述方法包括以下步骤： 51、 获取当前组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G; 52、 将G与n台单机的最优运行负荷Gtl相减，直至得到小于G^的剩余负荷Gp将剩余负 荷4与单机的预设负荷Gs进行比对， Gs，则决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gci，第n+1 台单机的负荷为 若G1XGs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为GfGyn; 53、 根据所述决策结果控制单机运行。2. 根据权利要求1所述的组合式燃气冷凝供热系统节能控制方法，其特征在于，执行 步骤S1，重新获取组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G'，将G'与G进行比对， 若G'多G，则判断当前系统的需求负荷增大，再次执行步骤S2,得到需开启的单机数量X和X台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量X与当前运行的单机数量进行比对，得 到需增开的单机数量，将所述需增开的单机数量和所述X台单机的运行负荷生成二次决策 结果，并根据所述二次决策结果执行步骤S3 ; 若G'〈G，则判断当前系统的需求负荷减小，再次执行步骤S2,得到需开启的单机数量y和y台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量y与当前运行的单机数量进行比对，得到 需减停的单机数量，将所述需减停的单机数量和所述y台单机的运行负荷生成二次决策结 果，并根据所述二次决策结果执行步骤S3。3. 根据权利要求2所述的组合式燃气冷凝供热系统节能控制方法，其特征在于，所述 执行步骤S1，重新获取组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G'之前还包括在预定时间段后 判断系统供热需求有无变化，包括以下步骤： 步骤一、确定预设供水温度Ttl和获取当前供水温度Tx; 步骤二、由AT=Tx-Ttl计算得到供水温度差AT，和由AT' = (Tx-TciVt计算得到供 水温度差变化率AT' ； 步骤三、根据供水温度差AT和供水温度差变化率AT'的大小，判断系统供热需求有 无变化： 当AT>0或AT〈0时，则判断系统供热需求有变化，重新获取组合式燃气冷凝供热系统 的总负何G' ； 当AT=O时，则判断系统供热需求无变化，系统保持现有运行状态。4. 根据权利要求1-3任意一项所述的组合式燃气冷凝供热系统节能控制方法，其特征 在于，所述步骤Sl之前还包括检测系统有无故障的步骤，具体为： 若系统和单机均未出现故障，则直接进入步骤Sl; 若单机出现故障，则系统输出工作指令并指挥所有非故障单机进入步骤S1，单机排除 故障后再自行进入Sl; 若系统出现故障，则系统出现报错信息，且单机保持实时工作状态。5. -种组合式燃气冷凝供热系统节能控制系统，其特征在于，所述系统包括主控制器 和与所述主控制器相连的N个燃气冷凝供热单机，其中，N多1，所述主控制器包括获取模 块、处理模块和控制模块， 所述获取模块，用于获取当前组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G; 所述处理模块包括计算单元和决策单元，所述计算单元用于将G与n台单机的最优运 行负荷Gtl相减，直至得到小于G^的剩余负荷Gy所述决策单元用于将剩余负荷4与单机的 预设负荷Gs进行比对， Gs，则决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gci，第n+1 台单机的负荷为 若G1XGs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为GfGyn; 所述控制模块，用于根据所述决策结果控制单机运行。6. 根据权利要求5所述的组合式燃气冷凝供热系统节能控制系统，其特征在于，所述 获取模块，还用于重新获取组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G'， 所述处理模块还包括判断单元，所述判断单元用于判断当前系统的需求负荷增大或减 小，所述决策单元还用于将G'与G进行比对，若G'多G，得到需开启的单机数量X和X台单 机的运行负荷，将所述需开启的单机数量X与当前运行的单机数量进行比对，得到需增开 的单机数量，将所述需增开的单机数量和所述X台单机的运行负荷生成二次决策结果， 若G'〈G，得到需开启的单机数量y和y台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量y与当前运行的单机数量进行比对，得到需减停的单机数量，将所述需减停的单机数量和所 述y台单机的运行负荷生成二次决策结果。7. 根据权利要求6所述的组合式燃气冷凝供热系统节能控制系统，其特征在于， 所述获取模块，还用于获取当前供水温度Tx; 所述计算单元，还用于由AT=Tx-Ttl计算得到供水温度差AT，和由AT' = (Tx-Ttl)/t计算得到供水温度差变化率AT' ； 所述判断单元，还用于根据AT和AT'的大小判断系统供热需求有无变化： 当AT>0或AT〈0时，则判断系统供热需求有变化，重新获取组合式燃气冷凝供热系统 的总负何G' ； 当AT=O时，则判断系统供热需求无变化，系统保持现有运行状态。8. 根据权利要求5-7任意一项所述的组合式燃气冷凝供热系统节能控制系统，其特 征在于，所述主控制器和单机还包括分别用于检测系统和单机是否出现故障的故障检测模 块。9. 一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制装置，其特征在于，所述节能控制装置包括 主控制器和与所述主控制器相连的N个燃气冷凝供热单机，其中，N多1，所述燃气冷凝供热 单机上下或左右组合叠放，所述主控制器通过有线或无线传输方式与每个燃气冷凝供热单 机进行信号传输； 所述主控制器包括主控制元件和主数据处理元件，每个所述燃气冷凝供热单机包括副 控制元件、副数据采集元件和副数据处理元件； 所述副数据采集元件用于采集燃气冷凝供热单机的包含当前供水温度Tx的工况参数 数据；所述副数据处理元件用于根据所述工况参数数据对单机进行数据处理并将数据处理 结果输出给主数据处理元件； 所述总数据处理元件包括计算单元和决策单元，所述计算单元用于将系统的总负荷G 与n台单机的最优运行负荷Gtl相减，直至得到小于G^的剩余负荷Gp所述决策单元用于将 剩余负荷4与单机的预设负荷Gs进行比对， Gs，则决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gci，第n+1 台单机的负荷为4， 若G/Gs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为GfGyn，主数据处理元件将 所述决策结果传输给主控制元件； 所述主控制元件用于根据决策结果将组合式燃气冷凝供热系统的运行负荷分配到每 个单机， 所述副控制元件用于接收主控制元件分配结果并根据分配结果调控相应单机的运行 负荷。10.根据权利要求9所述的组合式燃气冷凝供热系统节能控制装置，其特征在于，所述 主控制器还包括主故障检测元件和主显示元件，所述主故障检测元件用于检测组合式燃气 冷凝供热系统是否出现故障并发送故障信息，所述主显示元件用于通过专用可视化界面显 示各单机的运行状况，查询历史数据和进行参数修改； 所述燃气冷凝供热单机还包括副故障检测元件，所述副故障检测元件用于检测单机是 否出现故障并发送故障信息。
【专利摘要】本发明公开了一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制方法，其特征在于，系统包括主控制器和与所述主控制器相连的多个燃气冷凝供热单机，每个单机最优运行负荷为G0，方法包括以下步骤：S1、获取当前系统的总负荷G；S2、将G与n个G0相减，直至得到小于G0的剩余负荷Gr，将Gr与单机的预设负荷Gs进行比对，若Gr≥Gs，则需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为G0，第n+1台单机的负荷为Gr；若Gr<Gs，则需开启n台单机，每台单机的负荷为G0+Gr/n；S3、根据决策结果控制单机运行。相应地，本发明还公开了一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制系统和装置。本发明通过实时供热需求合理分配各燃气冷凝供热单机运行负荷，最大程度上实现了节约能源。
【IPC分类】F24H8/00, F24H9/20
【公开号】CN104896754
【申请号】CN201510323923
【发明人】王文星, 王耀
【申请人】苏州帝洛普环境科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月12日
【技术领域】
[0001] 本发明涉及冷凝锅炉节能控制领域，尤其涉及一种组合式燃气冷凝供热系统节能 控制方法、系统及装置。
【背景技术】
[0002] 燃气冷凝供热系统，是一种采用燃气与空气在进入换热器内部燃烧之前就按照适 当比例100%完全预混技术的一种新型高效环保系统；燃气燃烧后产生的烟气直接在换热 器本体就经过冷却、冷凝的过程，回收了烟气中大部分水蒸气的汽化潜热，大幅度提高了系 统效率，且有效降低了排烟温度。
[0003] 与传统的大气式燃气锅炉相比，燃气冷凝供热系统因为采用100%全预混式燃烧 这种全新的燃烧方式和燃烧冷凝一体式换热器的结构设计，成为了更加节能、环保和高效 的供热设备。但是目前燃气冷凝供热系统的应用也受到了一定的限制。
[0004] 截至目前，单一的燃气全预混冷凝供热系统的最大功率为1000KW，而现场应用时 多存在供暖面积大、温度需求高等需要，单一的供热系统通常无法单独完成供暖任务，大多 需要将供热系统组合使用，以达到大面积供暖的需求。然而目前制造的供热系统不便叠加 和拼接，无法充分利用室内的高度和有限的空间，需要较大的占地面积来放置。
[0005] 而且常规燃气锅炉的每一个单机都需要单独的控制系统，控制方式仅为高低功率 的调节，无法真正实现根据负荷需求来调节功率，往往造成大量的能源浪费。
[0006] 在燃气冷凝锅炉的燃烧控制中，主要的控制对象是炉内的水温，将把水温作为被 控对象的参数形成控制信号，再通过对进入炉内的燃气、空气等的燃烧热量的控制从而实 现对温度的控制，其整个过程是燃气冷凝锅炉自动控制中的关键环节。在燃烧过程中，通过 控制燃气电磁比例阀门的开启量来实现对炉内水温的控制，根据炉内水温的实时变化来自 动控制调节燃气阀的开启量，通过调节电磁阀的开启量来控制水温高低；此外，以实时变化 的进气燃气的流量作为依据，通过理论计算得出最佳的空气需求量，再通过调节风机转速 来实时改变空气的进气量，以达到最佳控制效果，实现节能减排。
【发明内容】
[0007] 本发明所要解决的技术问题在于，针对目前单一的燃气冷凝供热系统存在难以满 足大面积供暖需求和客户多种需求，不能灵活调节功率，且多个燃气冷凝供热单机联合使 用时存在占地面积大、安装不便利等诸多不足，特别是当多台燃气冷凝供热单机同时运行 时，由于没有相关控制系统协调各单机负荷的分配，导致出现大负荷工作需求或者启停引 起的负荷大幅度波动，各单机之间互相牵连调节，使得燃气冷凝供热系统内部各单机无法 实现负荷合理分配和转移。
[0008] 本发明针对现有技术中的缺点，提供了一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制方 法，所述方法通过组合式燃气冷凝供热系统实现节能控制，所述系统包括主控制器和与所 述主控制器相连的多个燃气冷凝供热单机，每个单机的最优运行负荷为&，所述方法包括 以下步骤：
[0009] S1、获取当前组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G;
[0010] S2、将G与n台单机的最优运行负荷心相减，直至得到小于G^的剩余负荷Gp将剩 余负荷4与单机的预设负荷Gs进行比对，
[0011] 若6>Gs，则决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gy 第n+1台单机的负荷为Gy
[0012] 若G/Gs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为Gd+Gyn;
[0013] S3、根据所述决策结果控制单机运行。
[0014] 进一步地，执行步骤S1，重新获取组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G'，将G'与 G进行比对，
[0015] 若G'多G，则判断当前系统的需求负荷增大，再次执行步骤S2,得到需开启的单机 数量x和x台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量x与当前运行的单机数量进行比 对，得到需增开的单机数量，将所述需增开的单机数量和所述x台单机的运行负荷生成二 次决策结果，并根据所述二次决策结果执行步骤S3;
[0016] 若G'〈G，则判断当前系统的需求负荷减小，再次执行步骤S2,得到需开启的单机 数量y和y台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量y与当前运行的单机数量进行比 对，得到需减停的单机数量，将所述需减停的单机数量和所述y台单机的运行负荷生成二 次决策结果，并根据所述二次决策结果执行步骤S3。
[0017] 进一步地，所述执行步骤S1，重新获取组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G'之前 还包括在预定时间段后判断系统供热需求有无变化，包括以下步骤：
[0018] 步骤一、确定预设供水温度I；和获取当前供水温度Tx;
[0019] 步骤二、由AT=TX-TQ计算得到供水温度差AT，和由AT' =(TX-TQ) /t计算得 到供水温度差变化率AT' ；
[0020] 步骤三、根据供水温度差AT和供水温度差变化率AT'的大小，判断系统供热需 求有无变化：
[0021] 当AT>0或AT〈0时，则判断系统供热需求有变化，重新获取组合式燃气冷凝供热 系统的总负荷G'；
[0022] 当AT= 0时，则判断系统供热需求无变化，系统保持现有运行状态。
[0023] 进一步地，所述步骤S1之前还包括检测系统有无故障的步骤，具体为：
[0024] 若系统和单机均未出现故障，则直接进入步骤S1 ;
[0025] 若单机出现故障，则系统输出工作指令并指挥所有非故障单机进入步骤S1，单机 排除故障后再自行进入S1;
[0026] 若系统出现故障，则系统出现报错信息，且单机保持实时工作状态。
[0027] 在本发明中对于燃气冷凝锅炉，存在诸多因素影响热水温度包括燃气流量、燃气 燃烧状态、供水流量、供水温度和供热系统所处于的环境温度等不确定因素，还有燃烧过程 中释放出来的热量也应该被考虑进去，基于这些考虑，本发明选择了一个二阶的滞后非线 性系统，模型设计为：
[0028]
[0029] 式⑴中G-系统负荷，V燃气冷凝供热系统正常运行过程中对控制对象的增益， 、T2-时间常数，T-系统输入的延迟时间。
[0030] 供水动态变化关系满足：
[0031] G=Q?c?P ?At?t (2)
[0032] 式中⑵中Q-供水流量，单位为m3/s，c-水的比热，单位为KJ/Kg? °C，P-水的 密度，单位为kg/m3,At-供水温差，单位为°0,t-时间，单位为s。
[0033] 设最尚负荷为Gmax，系统的总负荷为G，单机的最尚负荷为Gimax，单机的实际负荷为 匕，单机运行效率n，具体负荷分配遵循如下数学模型：
[0034] n=Gi/Gi眶
[0035] G=Gi+G2+ ? ? ? +Gn_1+Gn
[0036] g=Glmax ?ni+G2max ?n2+ ? ? ? +〇"" ?nn
[0037] 相应地，本发明还提供了一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制系统，所述系统 包括主控制器和与所述主控制器相连的N个燃气冷凝供热单机，其中，N多1，所述主控制器 包括获取模块、处理模块和控制模块，
[0038] 所述获取模块，用于获取当前组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G;
[0039] 所述处理模块包括计算单元和决策单元，所述计算单元用于将G与n台单机的最 优运行负荷&相减，直至得到小于G^的剩余负荷(^，所述决策单元用于将剩余负荷4与单 机的预设负荷Gs进行比对，
[0040] 若6>Gs，则决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gq， 第n+1台单机的负荷为Gy
[0041] 若G/Gs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为Gd+Gyn;
[0042] 所述控制模块，用于根据所述决策结果控制单机运行。
[0043] 进一步地，所述获取模块，还用于重新获取步骤S1中的组合式燃气冷凝供热系统 的总负荷G'，
[0044] 所述处理模块还包括判断单元，所述判断单元用于判断当前系统的需求负荷增大 或减小，所述决策单元还用于将G'与G进行比对，若G'多G，得到需开启的单机数量x和 x台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量x与当前运行的单机数量进行比对，得到 需增开的单机数量，将所述需增开的单机数量和所述x台单机的运行负荷生成二次决策结 果，
[0045] 若G'〈G，得到需开启的单机数量y和y台单机的运行负荷，将所述需开启的单机 数量y与当前运行的单机数量进行比对，得到需减停的单机数量，将所述需减停的单机数 量和所述y台单机的运行负荷生成二次决策结果。
[0046] 进一步地，所述获取模块，还用于获取当前供水温度Tx;
[0047] 所述计算单元，还用于由AT=TX-TQ计算得到供水温度差AT，和由AT' = 〇；-!；)/t计算得到供水温度差变化率AT' ；
[0048] 所述判断单元，还用于根据AT和AT'的大小判断系统供热需求有无变化：
[0049] 当AT>0或AT< 0时，则判断系统供热需求有变化，重新获取组合式燃气冷凝供 热系统的总负荷G'；
[0050] 当AT= 0时，则判断系统供热需求无变化，系统保持现有运行状态。
[0051] 进一步地，所述主控制器和单机还包括分别用于检测 系统和单机是否出现故障的 故障检测模块。
[0052] 相应地，本发明还提供了一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制装置，所述节能 控制装置包括一个主控制器和与主控制器相连的N个燃气冷凝供热单机，其中，N多1，所述 燃气冷凝供热单机上下或左右组合叠放，所述主控制器通过有线或无线传输方式与每个燃 气冷凝供热单机进行信号传输；
[0053] 所述主控制器包括主控制元件和主数据处理元件，每个所述燃气冷凝供热单机包 括副控制元件、副数据采集元件和副数据处理元件；
[0054] 所述副数据采集元件用于采集燃气冷凝供热单机的包含当前供水温度Tx的工况 参数数据；所述副数据处理元件用于根据所述工况参数数据对单机进行数据处理并将数据 处理结果输出给主数据处理元件；
[0055] 所述总数据处理元件包括计算单元和决策单元，所述计算单元用于将系统的总负 荷G与n台单机的最优运行负荷&相减，直至得到小于G^的剩余负荷(^，所述决策单元用 于将剩余负荷4与单机的预设负荷Gs进行比对，
[0056] 若Gs，则决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gy 第n+1台单机的负荷为4，
[0057] 若G/Gs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为Gd+Gyn，主数据处理元 件将所述决策结果传输给主控制元件；
[0058] 所述主控制元件用于根据决策结果将组合式燃气冷凝供热系统的运行负荷分配 到每个单机，
[0059] 所述副控制元件用于接收主控制元件分配结果并根据分配结果调控相应单机的 运行负荷。
[0060] 进一步地，所述主控制器还包括主故障检测元件和主显示元件，所述主故障检测 元件用于检测组合式燃气冷凝供热系统是否出现故障并发送故障信息，所述主显示元件用 于通过专用可视化界面显示各单机的运行状况，查询历史数据和进行参数修改；
[0061] 所述燃气冷凝供热单机还包括副故障检测元件，所述副故障检测元件用于检测单 机是否出现故障并发送故障信息。
[0062] 每个燃气冷凝供热单机还包括回水温度传感元件、高温报警开关元件、烟气保护 元件、低燃气压力保护元件、气压差保护元件和水流保护开关元件。
[0063] 所述烟气保护元件，用于检测烟气压力变化，保证系统正常进行。
[0064] 所述低燃气压力保护元件，用于当燃气压力低于系统规定的最低燃气压力的情况 下，能够及时自动切断燃气阀门以保护系统。
[0065] 所述水流保护开关元件，用于当水流断流的情况下，控制器及时向系统发出停止 运行的信号以保护系统。
[0066] 其中，每个燃气冷凝供热单机通过风机的脉冲宽度调制（PWM)控制来无级调节输 出功率，可根据需求调节输出功率的大小。
[0067] 本发明的组合式燃气冷凝供热系统节能控制方法、系统及装置，具有如下有益效 果：
[0068] 1、本发明通过实时供热需求来合理分配各个燃气冷凝供热单机的运行负荷，灵活 调节运行功率，极大降低运行能耗，最大程度上实现了节约能源。
[0069] 2、本发明燃气冷凝供热单机并行工作后，在保持传统的功率开环或闭环控制方式 的基础上，新增加了负荷控制方式，并增加了针对运行过程中出现的各种异常情况如单机 故障、停机等的处理方式。
[0070] 3、本发明单机上下和左右叠加的方式充分了利用室内的高度，最大限度缩小了设 备占地面积，在空间上实现了灵活组合安装。
[0071] 4、本发明的主显示元件通过专用可视化界面显示各单机的运行状态，自由设定复 合分配比例，且根据系统运行参数选择合适的运行方式，实现参数修改、历史数据查询等功 能。
【附图说明】
[0072] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其它附图。
[0073]图1是本发明的组合式燃气冷凝供热系统节能控制方法的流程示意图；
[0074]图2是本发明的组合式燃气冷凝供热系统节能控制系统的结构示意图；
[0075]图3是本发明的组合式燃气冷凝供热系统节能控制装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0076] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其 他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0077] 实施例一：
[0078] 如图1所示，本发明提供了一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制方法，所述方 法通过组合式燃气冷凝供热系统实现节能控制，所述系统包括主控制器和与所述主控制器 相连的多个燃气冷凝供热单机，每个单机的最优运行负荷为&，所述方法包括以下步骤：
[0079]假设单机满负荷运行时，其负荷为Gimax= 350KW，单机运行效率n= 91. 4%，则根 据公式n ，此时，计算得到单机的最优运行负荷心为320KW。
[0080] S1、获取当前组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G;
[0081] 假设当前系统的总负荷G为1000KW。
[0082]S2、将G与n台单机的最优运行负荷G。相减，直至得到小于G^的剩余负荷Gp将剩 余负荷4与单机的预设负荷Gs进行比对，
[0083] 若6>Gs，则决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gq， 第n+1台单机的负荷为Gy
[0084] 若G/Gs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为Gd+Gyn;
[0085]G-G〇=Grl= 1000-320 = 680KW,
[0086]Grl-G〇=Gr2= 680-320 = 360KW,
[0087]Gr2-G〇=Gr3=360-320 = 40KW,
[0088] 若假设预设负荷Gs= 30KW，G,3>GS，则决策结果为需开启4台单机，前3台单机中 每台单机的负荷为320KW，第4台单机的负荷为40KW;
[0089] 若假设预设负荷Gs= 60KW，Grt〈Gs，则决策结果为需开启3台单机，每台单机的负 荷为GfGyn= 320+40/3 = 333KW，即开启的3台单机的负荷均为333KW。
[0090] S3、根据所述决策结果控制单机以相应的负荷运行。
[0091] 其中，所述执行步骤S1，重新获取组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G'之前还包 括在预定时间段后判断系统供热需求有无变化，包括以下步骤：
[0092] 步骤一、确定预设供水温度I；和获取当前供水温度Tx;
[0093] 步骤二、由AT=TX-TQ计算得到供水温度差AT，和由AT' =(TX-TQ) /t计算得 到供水温度差变化率AT' ；
[0094] 步骤三、根据供水温度差AT和供水温度差变化率AT'的大小，判断供热需求有 无变化：
[0095] 当AT>0或AT〈0时，则判断系统供热需求有变化，重新获取组合式燃气冷凝供热 系统的总负荷G'；
[0096] 当AT= 0时，则判断系统供热需求无变化，系统保持现有运行负荷。
[0097] 因此，当AT>0或AT〈0时，需要重新获取步骤S1中的组合式燃气冷凝供热系统 的总负荷G'，将G'与G进行比对，
[0098] 若G'多G，则判断当前系统的需求负荷增大，再次执行步骤S2,得到需开启的单机 数量X和X台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量X与当前运行的单机数量进行比 对，得到需增开的单机数量，将所述需增开的单机数量和所述X台单机的运行负荷生成二 次决策结果，并根据所述二次决策结果执行步骤S3;
[0099] 若G'〈G，则判断当前系统的需求负荷减小，再次执行步骤S2,得到需开启的单机 数量y和y台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量y与当前运行的单机数量进行比 对，得到需减停的单机数量，将所述需减停的单机数量和所述y台单机的运行负荷生成二 次决策结果，并根据所述二次决策结果执行步骤S3。
[0100] 在本发明中对于燃气冷凝锅炉，存在诸多因素影响热水温度包括燃气流量、燃气 燃烧状态、供水流量、供水温度和供热系统所处于的环境温度等不确定因素，还有燃烧过程 中释放出来的热量也应该被考虑进去，基于这些考虑，本发明选择了一个二阶的滞后非线 性系统，模型设计为：
[0101]
[0102] 式⑴中G-系统负荷，心-燃气冷凝供热系统正常运行过程中对控制对象的增益， 、T2-时间常数，T-系统输入的延迟时间。
[0103] 供水动态变化关系满足：
[0104] G=Q?c?P?At?t (2)
[0105] 式中（2)中Q_供水流量，单位为m3/s，c-水的比热，单位为KJ/Kg? °C，P-水的 密度，单位为kg/m3,At-供水温差，单位为°0,t-时间，单位为s。
[0106] 假设根据式（1)和式（2)确定系统的总负荷G' = 2000KW，则G'>G，再次执行步骤 S2,得到包含需开启的单机数量和所述单机 的运行负荷的决策结果，即：
[0107] Gr/ =G-G〇= 2000-320 = 1680KW,
[0108]Gr/ = Gr/ -G〇= 1680-320 = 1360KW,
[0109] Gr3, = Gr/ -G〇= 1360-320 = 1040KW,
[0110] Gr4? = Gr3, -G〇= 1040-320 = 720KW,
[0111] Gr5, = Gr4? -G〇= 720-320 = 400KW,
[0112] Gr6, = Gr5, -G〇= 400-320 = 80KW,
[0113] 若假设预设负荷Gs= 30KW，G,6' >GS，则决策结果为需开启7台单机，前6台单机 中每台单机的负荷为320KW，第7台单机的负荷为80KW，将所述需开启的单机数量7与当前 运行的单机数量4进行比对，得到需要再次增开的单机数量7-4 = 3,即在当前开启4台单 机的基础上再增开3台单机，增开的3台单机中2台单机的负荷均为320KW，另1台单机的 负荷为80KW;
[0114] 若假设预设负荷&= 60KW，G,6'〈GS，则决策结果为需开启6台单机，每台单机的负 荷为GfGyn= 320+80/6 = 333KW，即开启的6台单机的负荷均为333KW，将所述需开启的单 机数量6与当前运行的单机数量3进行比对，得到需要再次增开的单机数量6-3 = 3,即在 当前开启3台单机的基础上再增开3台单机，增开的3台单机中每台单机的负荷为333KW。
[0115] 其中，所述步骤S1之前还包括检测系统有无故障的步骤，具体为：
[0116] 若系统和单机均未出现故障，则直接进入步骤S1 ;
[0117] 若单机出现故障，则系统输出工作指令并指挥所有非故障单机进入步骤S1，单机 排除故障后再自行进入S1;
[0118] 若系统出现故障，则系统出现报错信息，且单机保持实时工作状态。
[0119] 如图2所示，本发明还提供了一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制系统，所述 系统包括主控制器和与所述主控制器相连的N个燃气冷凝供热单机，其中，N多1，所述主控 制器包括获取模块、处理模块和控制模块，
[0120] 所述获取模块，用于获取当前组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G;
[0121] 所述处理模块包括计算单元和决策单元，所述计算单元用于将G与n台单机的最 优运行负荷&相减，直至得到小于G^的剩余负荷(^，所述决策单元用于将剩余负荷4与单 机的预设负荷Gs进行比对，
[0122] 若6>Gs，则决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gq， 第n+1台单机的负荷为Gy
[0123] 若G/Gs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为Gd+Gyn;
[0124] 所述控制模块，用于根据所述决策结果控制单机以相应的负荷运行。
[0125] 其中，所述获取模块，还用于重新获取步骤S1中的组合式燃气冷凝供热系统的总 负荷G'，
[0126]所述处理模块还包括判断单元，所述判断单元用于判断当前系统的需求负荷增大 或减小，所述决策单元还用于将G'与G进行比对，若G'多G，得到需开启的单机数量x和 x台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量x与当前运行的单机数量进行比对，得到 需增开的单机数量，将所述需增开的单机数量和所述x台单机的运行负荷生成二次决策结 果，
[0127] 若G'〈G，得到需开启的单机数量y和y台单机的运行负荷，将所述需开启的单机 数量y与当前运行的单机数量进行比对，得到需减停的单机数量，将所述需减停的单机数 量和所述y台单机的运行负荷生成二次决策结果。
[0128] 其中，所述获取模块，还用于获取当前供水温度Tx;
[0129] 所述计算单元，还用于由AT= 计算得到供水温度差AT，和由AT' = 〇；-!；)/t计算得到供水温度差变化率AT' ；
[0130] 所述判断单元，还用于根据AT和AT'的大小判断系统供热需求有无变化：
[0131] 当AT>0或AT< 0时，则判断系统供热需求有变化，重新获取组合式燃气冷凝供 热系统的总负荷G'；
[0132] 当AT= 0时，则判断系统供热需求无变化，系统保持现有运行状态。
[0133] 其中，所述主控制器和单机还包括分别用于检测系统和单机是否出现故障的故障 检测模块。
[0134] 如图3所示，本发明还提供了一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制装置，所述 节能控制装置包括一个主控制器和与主控制器相连的N个燃气冷凝供热单机，其中，N多1， 所述燃气冷凝供热单机上下或左右组合叠放，所述主控制器通过有线或无线传输方式与每 个燃气冷凝供热单机进行信号传输；
[0135] 所述主控制器包括主控制元件和主数据处理元件，每个所述燃气冷凝供热单机包 括副控制元件、副数据采集元件和副数据处理元件；
[0136] 所述副数据采集元件用于采集燃气冷凝供热单机的包含当前供水温度Tx的工况 参数数据；所述副数据处理元件用于根据所述工况参数数据对单机进行数据处理并将数据 处理结果输出给主数据处理元件；
[0137] 所述总数据处理元件包括计算单元和决策单元，所述计算单元用于将系统的总负 荷G与n台单机的最优运行负荷&相减，直至得到小于G^的剩余负荷(^，所述决策单元用 于将剩余负荷4与单机的预设负荷Gs进行比对，
[0138] Gs，则决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gy 第n+1台单机的负荷为Gr，
[0139] 若G/Gs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为Gd+Gyn，主数据处理元 件将所述决策结果传输给主控制元件；
[0140] 所述主控制元件用于根据决策结果将组合式燃气冷凝供热系统的运行负荷分配 到每个单机，
[0141] 所述副控制元件用于接收主控制元件分配结果并根据分配结果调控相应单机的 运行负荷。
[0142] 其中，所述主控制器还包括主故障检测元件和主显示元件，所述主故障检测元件 用于检测组合式燃气冷凝供热系统是否出现故障并发送故障信息，所述主显示元件用于通 过专用可视化界面显示各单机的运行状况，查询历史数据和进行参数修改；
[0143] 所述燃气冷凝供热单机还包括副故障检测元件，所述副故障检测元件用于检测单 机是否出现故障并发送故障信息。
[0144] 每个燃气冷凝供热单机还包括回水温度传感元件、高温报警开关元件、烟气保护 元件、低燃气压力保护元件、气压差保护元件和水流保护开关元件。
[0145] 所述烟气保护元件，用于检测烟气压力变化，保证系统正常进行。
[0146] 所述低燃气压力保护元件，用于当燃气压力低于系统规定的最低燃气压力的情况 下，能够及时自动切断燃气阀门以保护系统。
[0147] 所述水流保护开关元件，用于当水流断流的情况下，控制器及时向系统发出停止 运行的信号以保护系统。
[0148] 其中，每个燃气冷凝供热单机通过风机的脉冲宽度调制（PWM)控制来无级调节输 出功率，可根据需求调节输出功率的大小。
[0149] 实施例二：
[0150] 如图1所示，本发明提供了一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制方法，所述方 法通过组合式燃气冷凝供热系统实现节能控制，所述系统包括主控制器和与所述主控制器 相连的多个燃气冷凝供热单机，每个单机的最优运行负荷为&，所述方法包括以下步骤：
[0151]假设单机满负荷运行时，其负荷为Gimax= 500KW，单机运行效率n= 95%，则根据 公式n=Gi/Gi^，此时Gi=G。，计算得到单机的最优运行负荷心为475KW。
[0152]S1、获取当前组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G;
[0153] 假设当前系统的总负荷G为2500KW。
[0154]S2、将G与n台单机的最优运行负荷G。相减，直至得到小于G^的剩余负荷Gp将剩 余负荷4与单机的预设负荷Gs进行比对，
[0155] 若Gs，贝1」决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gy 第n+1台单机的负荷为Gy
[0156] 若G/Gs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为Gd+Gyn;
[0157]G-G〇=Grl= 2500-475 = 2025KW,
[0158]Grl-G〇=Gr2= 2025-475 = 1550KW,
[0159]Gr2-G〇=Gr3= 1550-475 = 1075KW,
[0160]Gr3-G〇=Gr4= 1075-475 = 600KW,
[0161]Gr4-G〇=Gr5= 600-475 = 125KW,
[0162] 若假设预设负荷Gs= 50KW，G,5>GS，则决策结果为需开启6台单机，前5台单机中 每台单机的负荷为475KW，第6台单机的负荷为125KW;
[0163] 若假设预设负荷&=150勝，6,5〈&，则决策结果为需开启5台单机，每台单机的负 荷为GQ+Gyn= 475+125/5 = 500KW，即开启的5台单机的负荷均为500KW，即每台单机均以 满负荷运行。
[0164]S3、根据 所述决策结果控制单机以相应的负荷运行。
[0165] 其中，所述执行步骤S1，重新获取组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G'之前还包 括在预定时间段后判断系统供热需求有无变化，包括以下步骤：
[0166] 步骤一、确定预设供水温度I；和获取当前供水温度Tx;
[0167] 步骤二、由AT=TX-TQ计算得到供水温度差AT，和由AT'=(TX-TQ)/t计算得 到供水温度差变化率AT' ；
[0168] 步骤三、根据供水温度差AT和供水温度差变化率AT'的大小，判断系统供热需 求有无变化：
[0169]当AT>0或AT〈0时，则判断系统供热需求有变化，重新获取组合式燃气冷凝供热 系统的总负荷G'；
[0170] 当AT=0时，则判断系统供热需求无变化，系统保持现有运行状态。
[0171] 因此，当AT>0或AT〈0时，需要重新获取步骤S1中的组合式燃气冷凝供热系统 的总负荷G'，将G'与G进行比对，
[0172] 若G'多G，则判断当前系统的需求负荷增大，再次执行步骤S2,得到需开启的单机 数量x和x台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量x与当前运行的单机数量进行比 对，得到需增开的单机数量，将所述需增开的单机数量和所述x台单机的运行负荷生成二 次决策结果，并根据所述二次决策结果执行步骤S3;
[0173] 若G'〈G，则判断当前系统的需求负荷减小，再次执行步骤S2,得到需开启的单机 数量y和y台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量y与当前运行的单机数量进行比 对，得到需减停的单机数量，将所述需减停的单机数量和所述y台单机的运行负荷生成二 次决策结果，并根据所述二次决策结果执行步骤S3。
[0174] 在本发明中对于燃气冷凝锅炉，存在诸多因素影响热水温度包括燃气流量、燃气 燃烧状态、供水流量、供水温度和供热系统所处于的环境温度等不确定因素，还有燃烧过程 中释放出来的热量也应该被考虑进去，基于这些考虑，本发明选择了一个二阶的滞后非线 性系统，模型设计为：
[0175]
[0176] 式⑴中G-系统负荷，心-燃气冷凝供热系统正常运行过程中对控制对象的增益， 、T2-时间常数，T-系统输入的延迟时间。
[0177] 供水动态变化关系满足：
[0178]G=Q?c?P?At?t (2)
[0179] 式中⑵中Q-供水流量，单位为m3/s，c-水的比热，单位为KJ/Kg? °C，P-水的 密度，单位为kg/m3,At-供水温差，单位为°0,t-时间，单位为s。
[0180] 假设根据式（1)和式（2)确定系统的总负荷G'= 1500KW，则G'〈G，再次执行步骤 S2,得到包含需开启的单机数量和所述单机的运行负荷的决策结果，即：
[0181]Gr/ =G-G〇= 1500-475 = 1025KW,
[0182]Gr2' =Grl' -G0= 1025-475 = 550KW，
[0183]Gr3, =Gr/ -G〇= 550-475 = 75KW,
[0184] 若假设预设负荷Gs= 50KW，Grt' >GS，则决策结果为需开启4台单机，前3台单机 中每台单机的负荷为475KW，第4台单机的负荷为75KW，将所述需开启的单机数量4与当前 运行的单机数量6进行比对，得到需要减停的单机数量6-4 = 2,即在当前开启6台单机的 基础上减停2台单机，减停2台负荷为475KW的单机，并将负荷为125KW的单机负荷降为 75KW；
[0185] 若假设预设负荷Gs= 150KW，Grt' <GS，则决策结果为需开启3台单机，每台单机的 负荷为GfGyn= 475+75/3 = 500KW，即开启的3台单机的负荷均为500KW，将所述需开启 的单机数量3与当前运行的单机数量5进行比对，得到需要减停的单机数量5-3 = 2,即在 当前开启5台单机的基础上减停2台单机，减停2台负荷为500KW的单机。
[0186]其中，所述步骤S1之前还包括检测系统有无故障的步骤，具体为：
[0187] 若系统和单机均未出现故障，则直接进入步骤SI;
[0188] 若单机出现故障，则系统输出工作指令并指挥所有非故障单机进入步骤S1，单机 排除故障后再自行进入S1;
[0189] 若系统出现故障，则系统出现报错信息，且单机保持实时工作状态。
[0190] 如图2所示，本发明还提供了一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制系统，所述 系统包括主控制器和与所述主控制器相连的N个燃气冷凝供热单机，其中，N多1，所述主控 制器包括获取模块、处理模块和控制模块，
[0191] 所述获取模块，用于获取当前组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G;
[0192] 所述处理模块包括计算单元和决策单元，所述计算单元用于将G与n台单机的最 优运行负荷&相减，直至得到小于G^的剩余负荷(^，所述决策单元用于将剩余负荷4与单 机的预设负荷Gs进行比对，
[0193] Gs，则决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gy 第n+1台单机的负荷为Gy
[0194] 若G/Gs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为Gd+Gyn;
[0195] 所述控制模块，用于根据所述决策结果控制单机以相应的负荷运行。
[0196] 其中，所述获取模块，还用于重新获取步骤S1中的组合式燃气冷凝供热系统的总 负荷G'，
[0197] 所述处理模块还包括判断单元，所述判断单元用于判断当前系统的需求负荷增大 或减小，所述决策单元还用于将G'与G进行比对，若G'多G，得到需开启的单机数量x和 x台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量x与当前运行的单机数量进行比对，得到 需增开的单机数量，将所述需增开的单机数量和所述x台单机的运行负荷生成二次决策结 果，
[0198] 若G'〈G，得到需开启的单机数量y和y台单机的运行负荷，将所述需开启的单机 数量y与当前运行的单机数量进行比对，得到需减停的单机数量，将所述需减停的单机数 量和所述y台单机的运行负荷生成二次决策结果。
[0199] 其中，所述获取模块，还用于获取当前供水温度Tx;
[0200] 所述计算单元，还用于由AT= 计算得到供水温度差AT，和由AT' = 〇；-!；)/t计算得到供水温度差变化率AT' ；
[0201] 所述判断单元，还用于根据AT和AT'的大小判断系统供热需求有无变化：
[0202] 当AT>0或AT< 0时，则判断系统供热需求有变化，重新获取组合式燃气冷凝供 热系统的总负荷G'；
[0203] 当AT= 0时，则判断系统供热需求无变化，系统保持现有运行负荷。
[0204] 其中，所述主控制器和单机还包括分别用于检测系统和单机是否出现故障的故障 检测模块。
[0205] 如图3所示，本发明还提供了一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制装置，所述 节能控制装置包括一个主控制器和与主控制器相连的N个燃气冷凝供热单机，其中，N多1， 所述燃气冷凝供热单机上下或左右组合叠放，所述主控制器通过有线或无线传输方式与每 个燃气冷凝供热单机进行信号传输；
[0206] 所述主控制器包括主控制元件和主数据处理元件，每个所述燃气冷凝供热单机包 括副控制元件、副数据采集元件和副数据处理元件；
[0207] 所述副数据采集元件用于采集燃气冷凝供热单机的包含当前供水温度Tx的工况 参数数据；所述副数据处理元件用于根据所述工况参数数据对单机进行数据处理并将数据 处理结果输出给主数据处理元件；
[0208] 所述总数据处理元件包括计算单元和决策单元，所述计算单元用于将系统的总负 荷G与n台单机的最优运行负荷&相减，直至得到小于G^的剩余负荷(^，所述决策单元用 于将剩余负荷4与单机的预设负荷Gs进行比对，
[0209] Gs，则决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gy 第n+1台单机的负荷为4，
[0210] 若G/Gs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为Gd+Gyn，主数据处理元 件将所述决策结果传输给主控制元件；
[0211] 所述主控制元件用于根据决策结果将组合式燃气冷凝供热系统的运行负荷分配 到每个单机，
[0212] 所述副控制元件用于接收主控制元件分配结果并根据分配结果调控相应单机的 运行负荷。
[0213]其中，所述主控制器还包括主故障检测元件和主显示元件，所述主故障检测元件 用于检测组合式燃气冷凝供热系统是否出现故障并发送故障信息，所述主显示元件用于通 过专用可视化界面显示各单机的运行状况，查询历史数据和进行参数修改；
[0214] 所述燃气冷凝供热单机还包括副故障检测元件，所述副故障检测元件用于检测单 机是否出现故障并发送故障信息。
[0215] 每个燃气冷凝供热单机还包括回水温度传感元件、高温报警开关元件、烟气保护 元件、低燃气压力保护元件、气压差保护元件和水流保护开关元件。
[0216] 所述烟气保护元件，用于检测烟气压力变化，保证系统正常进行。
[0217] 所述低燃气压力保护元件，用于当燃气压力低于系统规定的最低燃气压力的情况 下，能够及时自动切断燃气阀门以保护系统。
[0218] 所述水流保护开关元件，用 于当水流断流的情况下，控制器及时向系统发出停止 运行的信号以保护系统。
[0219]其中，每个燃气冷凝供热单机通过风机的脉冲宽度调制（PWM)控制来无级调节输 出功率，可根据需求调节输出功率的大小。
[0220] 本发明的组合式燃气冷凝供热系统节能控制方法、系统及装置，具有如下有益效 果：
[0221] 1、本发明通过实时供热需求来合理分配各个燃气冷凝供热单机的运行负荷，灵活 调节运行功率，极大降低运行能耗，最大程度上实现了节约能源。
[0222] 2、本发明燃气冷凝供热单机并行工作后，在保持传统的功率开环或闭环控制方式 的基础上，新增加了负荷控制方式，并增加了针对运行过程中出现的各种异常情况如单机 故障、停机等的处理方式。
[0223]3、本发明单机上下和左右叠加的方式充分了利用室内的高度，最大限度缩小了设 备占地面积，在空间上实现了灵活组合安装。
[0224] 4、本发明的主显示元件通过专用可视化界面显示各单机的运行状态，自由设定复 合分配比例，且根据系统运行参数选择合适的运行方式，实现参数修改、历史数据查询等功 能。
[0225] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为 本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制方法，其特征在于，所述方法通过组合式燃 气冷凝供热系统实现节能控制，所述系统包括主控制器和与所述主控制器相连的多个燃气 冷凝供热单机，每个单机的最优运行负荷为Gtl，所述方法包括以下步骤： 51、 获取当前组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G; 52、 将G与n台单机的最优运行负荷Gtl相减，直至得到小于G^的剩余负荷Gp将剩余负 荷4与单机的预设负荷Gs进行比对， Gs，则决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gci，第n+1 台单机的负荷为 若G1XGs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为GfGyn; 53、 根据所述决策结果控制单机运行。2. 根据权利要求1所述的组合式燃气冷凝供热系统节能控制方法，其特征在于，执行 步骤S1，重新获取组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G'，将G'与G进行比对， 若G'多G，则判断当前系统的需求负荷增大，再次执行步骤S2,得到需开启的单机数量X和X台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量X与当前运行的单机数量进行比对，得 到需增开的单机数量，将所述需增开的单机数量和所述X台单机的运行负荷生成二次决策 结果，并根据所述二次决策结果执行步骤S3 ; 若G'〈G，则判断当前系统的需求负荷减小，再次执行步骤S2,得到需开启的单机数量y和y台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量y与当前运行的单机数量进行比对，得到 需减停的单机数量，将所述需减停的单机数量和所述y台单机的运行负荷生成二次决策结 果，并根据所述二次决策结果执行步骤S3。3. 根据权利要求2所述的组合式燃气冷凝供热系统节能控制方法，其特征在于，所述 执行步骤S1，重新获取组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G'之前还包括在预定时间段后 判断系统供热需求有无变化，包括以下步骤： 步骤一、确定预设供水温度Ttl和获取当前供水温度Tx; 步骤二、由AT=Tx-Ttl计算得到供水温度差AT，和由AT' = (Tx-TciVt计算得到供 水温度差变化率AT' ； 步骤三、根据供水温度差AT和供水温度差变化率AT'的大小，判断系统供热需求有 无变化： 当AT>0或AT〈0时，则判断系统供热需求有变化，重新获取组合式燃气冷凝供热系统 的总负何G' ； 当AT=O时，则判断系统供热需求无变化，系统保持现有运行状态。4. 根据权利要求1-3任意一项所述的组合式燃气冷凝供热系统节能控制方法，其特征 在于，所述步骤Sl之前还包括检测系统有无故障的步骤，具体为： 若系统和单机均未出现故障，则直接进入步骤Sl; 若单机出现故障，则系统输出工作指令并指挥所有非故障单机进入步骤S1，单机排除 故障后再自行进入Sl; 若系统出现故障，则系统出现报错信息，且单机保持实时工作状态。5. -种组合式燃气冷凝供热系统节能控制系统，其特征在于，所述系统包括主控制器 和与所述主控制器相连的N个燃气冷凝供热单机，其中，N多1，所述主控制器包括获取模 块、处理模块和控制模块， 所述获取模块，用于获取当前组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G; 所述处理模块包括计算单元和决策单元，所述计算单元用于将G与n台单机的最优运 行负荷Gtl相减，直至得到小于G^的剩余负荷Gy所述决策单元用于将剩余负荷4与单机的 预设负荷Gs进行比对， Gs，则决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gci，第n+1 台单机的负荷为 若G1XGs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为GfGyn; 所述控制模块，用于根据所述决策结果控制单机运行。6. 根据权利要求5所述的组合式燃气冷凝供热系统节能控制系统，其特征在于，所述 获取模块，还用于重新获取组合式燃气冷凝供热系统的总负荷G'， 所述处理模块还包括判断单元，所述判断单元用于判断当前系统的需求负荷增大或减 小，所述决策单元还用于将G'与G进行比对，若G'多G，得到需开启的单机数量X和X台单 机的运行负荷，将所述需开启的单机数量X与当前运行的单机数量进行比对，得到需增开 的单机数量，将所述需增开的单机数量和所述X台单机的运行负荷生成二次决策结果， 若G'〈G，得到需开启的单机数量y和y台单机的运行负荷，将所述需开启的单机数量y与当前运行的单机数量进行比对，得到需减停的单机数量，将所述需减停的单机数量和所 述y台单机的运行负荷生成二次决策结果。7. 根据权利要求6所述的组合式燃气冷凝供热系统节能控制系统，其特征在于， 所述获取模块，还用于获取当前供水温度Tx; 所述计算单元，还用于由AT=Tx-Ttl计算得到供水温度差AT，和由AT' = (Tx-Ttl)/t计算得到供水温度差变化率AT' ； 所述判断单元，还用于根据AT和AT'的大小判断系统供热需求有无变化： 当AT>0或AT〈0时，则判断系统供热需求有变化，重新获取组合式燃气冷凝供热系统 的总负何G' ； 当AT=O时，则判断系统供热需求无变化，系统保持现有运行状态。8. 根据权利要求5-7任意一项所述的组合式燃气冷凝供热系统节能控制系统，其特 征在于，所述主控制器和单机还包括分别用于检测系统和单机是否出现故障的故障检测模 块。9. 一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制装置，其特征在于，所述节能控制装置包括 主控制器和与所述主控制器相连的N个燃气冷凝供热单机，其中，N多1，所述燃气冷凝供热 单机上下或左右组合叠放，所述主控制器通过有线或无线传输方式与每个燃气冷凝供热单 机进行信号传输； 所述主控制器包括主控制元件和主数据处理元件，每个所述燃气冷凝供热单机包括副 控制元件、副数据采集元件和副数据处理元件； 所述副数据采集元件用于采集燃气冷凝供热单机的包含当前供水温度Tx的工况参数 数据；所述副数据处理元件用于根据所述工况参数数据对单机进行数据处理并将数据处理 结果输出给主数据处理元件； 所述总数据处理元件包括计算单元和决策单元，所述计算单元用于将系统的总负荷G 与n台单机的最优运行负荷Gtl相减，直至得到小于G^的剩余负荷Gp所述决策单元用于将 剩余负荷4与单机的预设负荷Gs进行比对， Gs，则决策结果为需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为Gci，第n+1 台单机的负荷为4， 若G/Gs，则决策结果为需开启n台单机，每台单机的负荷为GfGyn，主数据处理元件将 所述决策结果传输给主控制元件； 所述主控制元件用于根据决策结果将组合式燃气冷凝供热系统的运行负荷分配到每 个单机， 所述副控制元件用于接收主控制元件分配结果并根据分配结果调控相应单机的运行 负荷。10.根据权利要求9所述的组合式燃气冷凝供热系统节能控制装置，其特征在于，所述 主控制器还包括主故障检测元件和主显示元件，所述主故障检测元件用于检测组合式燃气 冷凝供热系统是否出现故障并发送故障信息，所述主显示元件用于通过专用可视化界面显 示各单机的运行状况，查询历史数据和进行参数修改； 所述燃气冷凝供热单机还包括副故障检测元件，所述副故障检测元件用于检测单机是 否出现故障并发送故障信息。
【专利摘要】本发明公开了一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制方法，其特征在于，系统包括主控制器和与所述主控制器相连的多个燃气冷凝供热单机，每个单机最优运行负荷为G0，方法包括以下步骤：S1、获取当前系统的总负荷G；S2、将G与n个G0相减，直至得到小于G0的剩余负荷Gr，将Gr与单机的预设负荷Gs进行比对，若Gr≥Gs，则需开启n+1台单机，前n台单机中每台单机的负荷为G0，第n+1台单机的负荷为Gr；若Gr<Gs，则需开启n台单机，每台单机的负荷为G0+Gr/n；S3、根据决策结果控制单机运行。相应地，本发明还公开了一种组合式燃气冷凝供热系统节能控制系统和装置。本发明通过实时供热需求合理分配各燃气冷凝供热单机运行负荷，最大程度上实现了节约能源。
【IPC分类】F24H8/00, F24H9/20
【公开号】CN104896754
【申请号】CN201510323923
【发明人】王文星, 王耀
【申请人】苏州帝洛普环境科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月12日
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