沼氣工程控制系統設計

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在產氣方面，根據工藝需求，通過上位機和下位機以及現場執行機構的聯合動作，整個沼氣工程自動有序工作，使沼氣工程的自動化水平得到大幅度的提高，勞動強度大大降低。在沼氣供氣方面，以IC卡為管理核心來管理農村沼氣的供氣和收費，實現了合理收費和良好有序的管理。河南省滑縣八里營鄉伍縣村集中供氣工程于2012年7月投入使用，并運用了該控制系統，目前運行良好。該豬場建成了日產400m3軟體沼氣池工程，含1個預調節池，2個發酵池，2個儲氣池。所產沼氣通過IC卡智能管理系統鋪設管網的方式，可供全村200多農戶集中使用，基本上解決了全村農戶的炊事燃料問題。

1系統整體設計

1.1工藝要求

整個系統由3部分組成:第1部分產氣部分，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

整個硬件部分分為3層:第1層為集中控制臺(上位機)，上位機選用臺達5．7寸屏，在SCREENEDITOR開發環境下，開發出1套沼氣工程控制監控程序，作為實時監控和發出指令的中樞。第2層為現場控制層。考慮到現場有近20個輸入點和近8個輸出點，4個模擬量輸入。現場控制層采用西門子226作為核心控制器，擴展1個EM235模塊，根據集中控制臺的指令、規定的工藝要求對現場實時控制。第3層為現場傳感器和執行器。傳感器主要由液位計、操作按鈕、現場隔離開關組成，執行器主要由接觸器，執行閥等。

1.3全自動控制系統流程圖

在沼氣生產過程中，沼氣產氣過程比較復雜。夏天溫度高，產氣多;冬天氣溫低，產氣量少。晴天產氣量大，陰冷天氣產氣量少。這就需要對發酵池有一個合適的溫度控制范圍。傳統的鍋爐加熱方式既浪費能源又污染環境，本工程采用沼氣發電和空氣源熱泵聯產的方式加熱水，保證了發酵池溫度的恒定。這樣把多余的沼氣充分利用起來，再加上節能效率達75%的空氣源熱泵產生熱水，只需要少量的沼氣即可維持沼氣池的正常需要。由于沼氣池的產氣過程是一個連續的過程，產出的沼氣被送到儲氣室，當達到儲氣極限而沒有使用時就會出現危險。2012年就曾報道有些地方出現儲氣室把房頂拱榻的現象，本工程采用獨特的防爆傳感器和執行機構以解決儲氣室的壓力安全問題。沼氣在使用過程中不是均衡的，而產氣是連續的，當作飯時，用氣量增加，壓力會迅速減低，遠端的沼氣灶由于壓力低可能打不著火。而不用氣時，沼氣池同樣會產氣，有些地方就會把沼氣白白放掉，造成二次污染。為了解決這個問題，本工程采用寬壓力調壓控壓裝置。汽水分離室時間久了會集存大量的積水，要求及時放水。為了解決這個問題，本工程采用四通道自動放水控制裝置和安全裝置。

2結論與討論

1)通過上位機和下位機的聯合控制，實現了沼氣工程的自動化管理和穩定有序工作。

2)通過寬壓力調壓、控壓裝置解決了恒壓穩壓遠距離供氣問題。

3)通過防爆傳感器和執行結構解決安全放氣排水問題。

4)通過沼氣發電空氣源熱泵聯產方式解決冬季產氣量低問題。

作者：胡萬里 劉榮厚 杜章永 資源與環境學院單位：安陽工學院 電子信息與電氣工程學院