遠(yuǎn)程控制技術(shù)在換熱站管理中的應(yīng)用研究

李江濱

【摘 要】隨著供熱網(wǎng)的不斷擴(kuò)大，如何科學(xué)有效地控制和管理熱網(wǎng)，提高熱網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，成為供熱企業(yè)急需解決的重要課題。采用嵌入式計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以有效地解決熱網(wǎng)的控制和管理問(wèn)題。 本文以我公司集中供熱換熱站為研究對(duì)象，以供熱工程基本理論為基礎(chǔ)，結(jié)合當(dāng)前的嵌入式計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，對(duì)集中供熱換熱站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了分析和研究，針對(duì)集中供熱系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用了嵌入式計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控原理及方法，闡述了基于嵌入式技術(shù)的換熱站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】換熱站；遠(yuǎn)程控制；應(yīng)用研究

在城鎮(zhèn)集中供熱領(lǐng)域中，不僅對(duì)熱力站流量、壓力、溫度等參數(shù)的檢測(cè)與控制有高精度的要求，而且還根據(jù)城市發(fā)展的需要，熱力站在供熱負(fù)荷允許的情況下還會(huì)增加新的管道和供熱用戶。目前，換熱站大都采用人工監(jiān)控，這具有一定的缺點(diǎn)：一方面浪費(fèi)了人力，另一方面在出現(xiàn)事故隱患時(shí)，如果操作人員沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題就容易造成設(shè)備事故。同時(shí)，由于個(gè)換熱站都是獨(dú)立運(yùn)行的，難以達(dá)到供熱系統(tǒng)整體的最佳狀態(tài)，容易造成熱力失衡，從而影響供熱效果，導(dǎo)致能源極大浪費(fèi)，特別是集中供熱管網(wǎng)的線路覆蓋地域范圍大，動(dòng)態(tài)生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求高，并且換熱站處于城市中心，難以架設(shè)電纜，要做到實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)管網(wǎng)、線路的中間站及用戶端的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，提高中央調(diào)度室的監(jiān)控能力，靠過(guò)去傳統(tǒng)的辦法是難以滿足要求的。

為了滿足工業(yè)供熱的發(fā)展和供熱用戶的要求，我公司集中供熱采用換熱站監(jiān)控系統(tǒng)，以期達(dá)到供熱現(xiàn)代化管理的目的。應(yīng)用計(jì)算機(jī)實(shí)施集中控制和科學(xué)的量化管理，是供熱管網(wǎng)設(shè)備安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要條件，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)換熱站運(yùn)行的動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)視，并通過(guò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的自動(dòng)獲取，進(jìn)行集中調(diào)動(dòng)和控制。有了計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控可以及時(shí)準(zhǔn)確的判斷出是在供熱系統(tǒng)中哪一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題的，是設(shè)備故障、管網(wǎng)的損壞，還是用戶人為造成的管網(wǎng)漏氣而導(dǎo)致的，從而進(jìn)行處理。

1.換熱站監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

換熱站監(jiān)控系統(tǒng)將換熱站的有人值守、手動(dòng)運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)人職守全自動(dòng)運(yùn)行。同時(shí)，建立監(jiān)控中心（MCC），與換熱站監(jiān)控系統(tǒng)（RTU）共同組成微機(jī)熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）。該微機(jī)熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)將實(shí)時(shí)。全面的顯示換熱站的運(yùn)行情況，并監(jiān)測(cè)各種參數(shù)，提供熱源調(diào)節(jié)處理外網(wǎng)變化的依據(jù)，它還是熱源和外網(wǎng)安全、可靠、高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。

鍋爐房的高溫水通過(guò)供水管送至各換熱站的換熱器的一次網(wǎng)，完成換熱后通過(guò)回水管送回鍋爐房。通過(guò)一次網(wǎng)電動(dòng)閥調(diào)節(jié)一次網(wǎng)流量，改變換熱器二次網(wǎng)供水溫度（質(zhì)調(diào)節(jié)）；對(duì)于用戶熱負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定的系統(tǒng)，循環(huán)泵多采用定流量控制；根據(jù)二次網(wǎng)定點(diǎn)的壓力對(duì)補(bǔ)泵采用位式控制。

控制器、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及通訊模塊組成熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程終端站（RTU），RTU通過(guò)與其相連的儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成對(duì)換熱站及其他現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、控制功能?？刂破髋c電氣控制柜及工藝配合實(shí)現(xiàn)熱力站的全自動(dòng)控制，能夠安全啟停機(jī)組，達(dá)到無(wú)人值守。

2.換熱站監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

換熱站一般由汽水換熱器組成的換熱系統(tǒng)、循環(huán)水泵組成的循環(huán)水系統(tǒng)、補(bǔ)水泵組成的補(bǔ)水系統(tǒng)來(lái)構(gòu)成。在控制過(guò)程中，需要采集大量的物理量，如壓力、溫度、流量等模擬量參數(shù)。需要通過(guò)PLC對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和處理。換熱站的自動(dòng)控制，即實(shí)現(xiàn)整個(gè)進(jìn)汽和供水過(guò)程的全自動(dòng)控制。

（1）系統(tǒng)可以自動(dòng)進(jìn)行故障診斷，并在監(jiān)控畫(huà)面上顯示各工況參數(shù)并控制設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

（2）根據(jù)本地的氣候條件以及供熱對(duì)象的特性，給出一條室外溫度與二次供水溫度之間的對(duì)應(yīng)曲線。控制器可以通過(guò)這條曲線根據(jù)室外溫度傳感器測(cè)量的室外溫度對(duì)一次供汽流量進(jìn)行控制，以達(dá)到對(duì)二次供水溫度的控制。此設(shè)計(jì)的特點(diǎn)在于能夠通過(guò)室外溫度對(duì)二次供水的溫度進(jìn)行控制，以達(dá)到節(jié)省能源，提高供熱質(zhì)量的目的。

（3）在系統(tǒng)中增加晚間節(jié)能的設(shè)置，根據(jù)需要設(shè)置晚間供熱溫度。自控系統(tǒng)通過(guò)加入時(shí)間日程表的控制，實(shí)現(xiàn)一天當(dāng)中不同時(shí)刻對(duì)應(yīng)不同的溫度。

（4）PLC通過(guò)壓力傳感器和變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)二次供水壓力的控制，當(dāng)一臺(tái)補(bǔ)水泵無(wú)法通過(guò)變頻補(bǔ)水達(dá)到所要求的壓力時(shí)，控制器可使另一臺(tái)備用泵以工頻的方式進(jìn)行補(bǔ)水。最終實(shí)現(xiàn)更加智能化的恒壓補(bǔ)水控制。

（5）當(dāng)前可編程控制器是專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，已經(jīng)成為電氣控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的核心位置，它不僅能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制，還能完成各種順序或定時(shí)的閉環(huán)控制功能，并且抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、穩(wěn)定性好、體積小，能在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間、不間斷運(yùn)行，且編程簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，并配有各類通訊接口與模塊處理，可方便各級(jí)連接。

（6）在換熱站的控制系統(tǒng)中還發(fā)附加了安防系統(tǒng)的功能，在監(jiān)測(cè)環(huán)境溫濕度的同時(shí)，還可檢測(cè)門(mén)窗、電源、電壓、電流、地面水份、設(shè)備溫度等安防信息，出現(xiàn)意外時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)遠(yuǎn)程報(bào)警，達(dá)到無(wú)人值守基站的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。

（7）換熱站控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，確保了進(jìn)汽和供水的溫度、壓力準(zhǔn)確穩(wěn)定，使換熱溫度達(dá)到用戶的要求，并對(duì)其故障實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)報(bào)警和連鎖啟停切換控制。具體調(diào)節(jié)控制單元如下：

2.1換熱器二次供水溫度調(diào)節(jié)控制回路

主要功能：通過(guò)控制換熱器一次蒸汽管網(wǎng)入口蒸汽調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)換熱器二次側(cè)熱水出口溫度的自動(dòng)控制。

2.2換熱器冷凝水水位調(diào)節(jié)控制回路

主要功能：通過(guò)控制換熱器冷凝水排水調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)換熱器冷凝水水位的自動(dòng)控制。

2.3補(bǔ)水流量調(diào)節(jié)控制回路

主要功能：通過(guò)控制補(bǔ)水流量調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)二次回水壓力的定壓自動(dòng)控制。

2.4二次供水壓力調(diào)節(jié)控制回路

主要功能：通過(guò)控制循環(huán)水泵變頻器轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)二次供水壓力的定壓自動(dòng)控制。

2.5二次回水壓力自動(dòng)控制回路

主要功能：通過(guò)控制疏水水泵變頻器轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)二次回水壓力自動(dòng)定壓控制。

綜上所述，在信息技術(shù)日新月異迅猛發(fā)展的今天，供熱行業(yè)更應(yīng)走一條與時(shí)俱進(jìn)的發(fā)展之路。而換熱站遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)不僅使換熱站的監(jiān)控能力大大增強(qiáng)，提高整體控制水平及控制精度，減小人為誤差及勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)，也能實(shí)現(xiàn)溫度可控制的目標(biāo)。在提高經(jīng)濟(jì)效益、熱效率，促進(jìn)集中供熱節(jié)能環(huán)保的同時(shí)，合理地分配熱源，為用戶提供舒適的環(huán)境溫度。 [科]

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