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在產(chǎn)氣方面,根據(jù)工藝需求,通過上位機(jī)和下位機(jī)以及現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的聯(lián)合動(dòng)作,整個(gè)沼氣工程自動(dòng)有序工作,使沼氣工程的自動(dòng)化水平得到大幅度的提高,勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。在沼氣供氣方面,以IC卡為管理核心來管理農(nóng)村沼氣的供氣和收費(fèi),實(shí)現(xiàn)了合理收費(fèi)和良好有序的管理。河南省滑縣八里營(yíng)鄉(xiāng)伍縣村集中供氣工程于2012年7月投入使用,并運(yùn)用了該控制系統(tǒng),目前運(yùn)行良好。該豬場(chǎng)建成了日產(chǎn)400m3軟體沼氣池工程,含1個(gè)預(yù)調(diào)節(jié)池,2個(gè)發(fā)酵池,2個(gè)儲(chǔ)氣池。所產(chǎn)沼氣通過IC卡智能管理系統(tǒng)鋪設(shè)管網(wǎng)的方式,可供全村200多農(nóng)戶集中使用,基本上解決了全村農(nóng)戶的炊事燃料問題。
1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)
1.1工藝要求
整個(gè)系統(tǒng)由3部分組成:第1部分產(chǎn)氣部分,第2部分氣體處理部分,第3部分供氣部分。
1.2硬件的選擇系統(tǒng)
整個(gè)硬件部分分為3層:第1層為集中控制臺(tái)(上位機(jī)),上位機(jī)選用臺(tái)達(dá)5.7寸屏,在SCREENEDITOR開發(fā)環(huán)境下,開發(fā)出1套沼氣工程控制監(jiān)控程序,作為實(shí)時(shí)監(jiān)控和發(fā)出指令的中樞。第2層為現(xiàn)場(chǎng)控制層??紤]到現(xiàn)場(chǎng)有近20個(gè)輸入點(diǎn)和近8個(gè)輸出點(diǎn),4個(gè)模擬量輸入。現(xiàn)場(chǎng)控制層采用西門子226作為核心控制器,擴(kuò)展1個(gè)EM235模塊,根據(jù)集中控制臺(tái)的指令、規(guī)定的工藝要求對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)控制。第3層為現(xiàn)場(chǎng)傳感器和執(zhí)行器。傳感器主要由液位計(jì)、操作按鈕、現(xiàn)場(chǎng)隔離開關(guān)組成,執(zhí)行器主要由接觸器,執(zhí)行閥等。
1.3全自動(dòng)控制系統(tǒng)流程圖
在沼氣生產(chǎn)過程中,沼氣產(chǎn)氣過程比較復(fù)雜。夏天溫度高,產(chǎn)氣多;冬天氣溫低,產(chǎn)氣量少。晴天產(chǎn)氣量大,陰冷天氣產(chǎn)氣量少。這就需要對(duì)發(fā)酵池有一個(gè)合適的溫度控制范圍。傳統(tǒng)的鍋爐加熱方式既浪費(fèi)能源又污染環(huán)境,本工程采用沼氣發(fā)電和空氣源熱泵聯(lián)產(chǎn)的方式加熱水,保證了發(fā)酵池溫度的恒定。這樣把多余的沼氣充分利用起來,再加上節(jié)能效率達(dá)75%的空氣源熱泵產(chǎn)生熱水,只需要少量的沼氣即可維持沼氣池的正常需要。由于沼氣池的產(chǎn)氣過程是一個(gè)連續(xù)的過程,產(chǎn)出的沼氣被送到儲(chǔ)氣室,當(dāng)達(dá)到儲(chǔ)氣極限而沒有使用時(shí)就會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)。2012年就曾報(bào)道有些地方出現(xiàn)儲(chǔ)氣室把房頂拱榻的現(xiàn)象,本工程采用獨(dú)特的防爆傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)以解決儲(chǔ)氣室的壓力安全問題。沼氣在使用過程中不是均衡的,而產(chǎn)氣是連續(xù)的,當(dāng)作飯時(shí),用氣量增加,壓力會(huì)迅速減低,遠(yuǎn)端的沼氣灶由于壓力低可能打不著火。而不用氣時(shí),沼氣池同樣會(huì)產(chǎn)氣,有些地方就會(huì)把沼氣白白放掉,造成二次污染。為了解決這個(gè)問題,本工程采用寬壓力調(diào)壓控壓裝置。汽水分離室時(shí)間久了會(huì)集存大量的積水,要求及時(shí)放水。為了解決這個(gè)問題,本工程采用四通道自動(dòng)放水控制裝置和安全裝置。
2結(jié)論與討論
1)通過上位機(jī)和下位機(jī)的聯(lián)合控制,實(shí)現(xiàn)了沼氣工程的自動(dòng)化管理和穩(wěn)定有序工作。
2)通過寬壓力調(diào)壓、控壓裝置解決了恒壓穩(wěn)壓遠(yuǎn)距離供氣問題。
3)通過防爆傳感器和執(zhí)行結(jié)構(gòu)解決安全放氣排水問題。
4)通過沼氣發(fā)電空氣源熱泵聯(lián)產(chǎn)方式解決冬季產(chǎn)氣量低問題。
作者:胡萬里 劉榮厚 杜章永 資源與環(huán)境學(xué)院?jiǎn)挝唬喊碴柟W(xué)院 電子信息與電氣工程學(xué)院