沼气工程控制系统设计

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在产气方面，根据工艺需求，通过上位机和下位机以及现场执行机构的联合动作，整个沼气工程自动有序工作，使沼气工程的自动化水平得到大幅度的提高，劳动强度大大降低。在沼气供气方面，以IC卡为管理核心来管理农村沼气的供气和收费，实现了合理收费和良好有序的管理。河南省滑县八里营乡伍县村集中供气工程于2012年7月投入使用，并运用了该控制系统，目前运行良好。该猪场建成了日产400m3软体沼气池工程，含1个预调节池，2个发酵池，2个储气池。所产沼气通过IC卡智能管理系统铺设管网的方式，可供全村200多农户集中使用，基本上解决了全村农户的炊事燃料问题。

1系统整体设计

1.1工艺要求

整个系统由3部分组成:第1部分产气部分，第2部分气体处理部分，第3部分供气部分。

1.2硬件的选择系统

整个硬件部分分为3层:第1层为集中控制台(上位机)，上位机选用台达5．7寸屏，在SCREENEDITOR开发环境下，开发出1套沼气工程控制监控程序，作为实时监控和发出指令的中枢。第2层为现场控制层。考虑到现场有近20个输入点和近8个输出点，4个模拟量输入。现场控制层采用西门子226作为核心控制器，扩展1个EM235模块，根据集中控制台的指令、规定的工艺要求对现场实时控制。第3层为现场传感器和执行器。传感器主要由液位计、操作按钮、现场隔离开关组成，执行器主要由接触器，执行阀等。

1.3全自动控制系统流程图

在沼气生产过程中，沼气产气过程比较复杂。夏天温度高，产气多;冬天气温低，产气量少。晴天产气量大，阴冷天气产气量少。这就需要对发酵池有一个合适的温度控制范围。传统的锅炉加热方式既浪费能源又污染环境，本工程采用沼气发电和空气源热泵联产的方式加热水，保证了发酵池温度的恒定。这样把多余的沼气充分利用起来，再加上节能效率达75%的空气源热泵产生热水，只需要少量的沼气即可维持沼气池的正常需要。由于沼气池的产气过程是一个连续的过程，产出的沼气被送到储气室，当达到储气极限而没有使用时就会出现危险。2012年就曾报道有些地方出现储气室把房顶拱榻的现象，本工程采用独特的防爆传感器和执行机构以解决储气室的压力安全问题。沼气在使用过程中不是均衡的，而产气是连续的，当作饭时，用气量增加，压力会迅速减低，远端的沼气灶由于压力低可能打不着火。而不用气时，沼气池同样会产气，有些地方就会把沼气白白放掉，造成二次污染。为了解决这个问题，本工程采用宽压力调压控压装置。汽水分离室时间久了会集存大量的积水，要求及时放水。为了解决这个问题，本工程采用四通道自动放水控制装置和安全装置。

2结论与讨论

1)通过上位机和下位机的联合控制，实现了沼气工程的自动化管理和稳定有序工作。

2)通过宽压力调压、控压装置解决了恒压稳压远距离供气问题。

3)通过防爆传感器和执行结构解决安全放气排水问题。

4)通过沼气发电空气源热泵联产方式解决冬季产气量低问题。

作者：胡万里 刘荣厚 杜章永 资源与环境学院单位：安阳工学院 电子信息与电气工程学院