自動化控制系統(tǒng)在換熱站改造中的應用

王學玲

摘要 ：我國北方城市通常采用集中供熱系統(tǒng)進行供暖，其是通過管網(wǎng)將采暖熱水輸送到各個換熱站內(nèi)，通過換熱站換熱后，再將熱能供向用戶，本文對現(xiàn)在換熱站普遍存在的問題進行了分析，并進一步對自動化控制系統(tǒng)在換熱站的應用進行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞 ：集中供熱 換熱站 自動化 遠程監(jiān)控 變頻調(diào)速

目前，城市中都采用了集中供熱系統(tǒng)，雖然比傳統(tǒng)的分散式供熱有了較大的進步，但仍避免不掉高能耗、污染重及運行和自動化管理程度低的問題，不僅造成了能源的大量浪費，而且對環(huán)境的污染較為嚴重。因此急需對供熱系統(tǒng)進行改造，加強其智能化控制水平，同時利用數(shù)字化技術(shù)來進行管理，有效的提高供熱質(zhì)量，實現(xiàn)減排降耗。目前集中供熱系統(tǒng)與熱用戶之間是通過換熱站來進行連接的，換熱站作為中間環(huán)節(jié)，保證其運行的穩(wěn)定性，提高其對水溫的控制能力，這對于改善熱網(wǎng)的熱力工況將起到積極的作用，同時也能夠在很大程度上確保供熱質(zhì)量的提升。

1、現(xiàn)有的換熱站存在的問題

1.1高耗能。目前的換熱站普遍存在著耗能大的問題，當供暖負荷和管網(wǎng)的壓力發(fā)生變化時，循環(huán)泵和補水泵的輸出流量則不會隨著負荷和壓力的變化而變化，這樣就導致高能耗的存在。

1.2水溫控制困難。由于無法實現(xiàn)對二次供水溫度很好的控制，所以輸向熱網(wǎng)的熱水溫度的穩(wěn)定性將會受到影響，直接影響到供暖的質(zhì)量。

1.3目前換熱站內(nèi)在數(shù)據(jù)傳輸方面存在著許多不完善的地方，導致不能穩(wěn)定的對數(shù)據(jù)進行傳輸，運行管理水平較低，無形中加大了運行的成本。

2、自動化控制系統(tǒng)在換熱站的應用

由于現(xiàn)有換熱站存在著許多不完善的地方，所以需要針對現(xiàn)存問題對其升級改造，目前多將恒壓變頻調(diào)速技術(shù)和遠程監(jiān)控技術(shù)用于集中供熱系統(tǒng)的升級改造工程。首先利用可編程控制器進行恒壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計，使其在換熱站內(nèi)進行應用。其次，此系統(tǒng)可以通過對室外溫度進行連續(xù)性的采集、反饋，使二次網(wǎng)的供水溫度實現(xiàn)實時調(diào)節(jié)的功能，從而有效地保證了換熱站與用戶之間供水溫度的恒定性，使室內(nèi)溫度保持在一個穩(wěn)定的數(shù)值范圍內(nèi)。在智能化的控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，更有效地運用遠程監(jiān)控手段，從而利用計算機對多座換熱站進行統(tǒng)一管理和控制，實現(xiàn)無人值守，這樣既有效的實現(xiàn)了節(jié)能，又降低了集中供熱系統(tǒng)的運行成本。

2.1 恒壓變頻控制系統(tǒng)的應用

由微機給水控制器、變頻器和壓力變送器組成，有手動和自動兩種功能和一種工頻功能。該系統(tǒng)采用其獨特的節(jié)能降耗功能變頻器，不僅節(jié)能效果明顯，還具有可擴展功能、緊密相關(guān)的安全性、易于控制等優(yōu)點。使用的微機給水控制器可實現(xiàn)在線設(shè)定參數(shù)，調(diào)整方便，采用數(shù)字PID調(diào)節(jié)、控制精確，軟件引入容錯概念和抗干擾算法，輸出繼電器采用壓敏電阻保護，抗干擾能力強。內(nèi)部采用開關(guān)電源供電，電壓適應范圍寬。

2.1.1換熱站是為熱用戶供熱的能源中心，要求工作模式多，安全系數(shù)大。在變頻模式下，手動時可以人為隨意設(shè)定壓力，控制循環(huán)泵的輸出流量，調(diào)節(jié)供暖溫度；自動時微機給水控制器、變頻器和壓力變送器自動跟蹤，通過控制電機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)循環(huán)泵輸出流量，從而達到調(diào)節(jié)供暖溫度的目的。而且自動化控制系統(tǒng)具備工頻運行與變頻相結(jié)合的功能，在工頻運行不能滿足循環(huán)泵的輸出流量時加入變頻運行，微機給水控制器根據(jù)管網(wǎng)壓力控制變頻器頻率來滿足循環(huán)泵的輸出流量，調(diào)節(jié)供暖溫度。當變頻器出現(xiàn)故障時，可手動切換到工頻運行，以保證不間斷供熱。

2.1.2對于補水系統(tǒng)，采用此方法進行失水補充，若系統(tǒng)失水低于二次回水管網(wǎng)設(shè)定點壓力0.2bar時，微機給水控制器啟動補水變頻器，補水泵進行失水補充，自動跟蹤二次回水管網(wǎng)壓力，當二次回水管網(wǎng)壓力達到設(shè)定點壓力加0.1bar時，補水變頻器會自動停止處于待機狀態(tài)。

2.1.3對補水箱采用此方法進行恒壓補水，在補水箱安裝壓力變送器，用微機給水控制器控制補水箱液位啟動變頻器，當液位達到設(shè)定值時，變頻器會自動停止處于待機狀態(tài)，當管網(wǎng)失水過多，變頻器會全速跟進為水箱補水。這種方法也可以取消就近補水箱，在補水泵前管網(wǎng)系統(tǒng)中安裝壓力變送器，用微機給水控制器設(shè)定管網(wǎng)系統(tǒng)壓力達到遠距離恒壓供水。

2.1.4每個熱力站均安裝了室外溫度傳感器，預設(shè)溫度根據(jù)室外溫度計算得出并隨著室外溫度的變化而改變。并及時調(diào)整二次供水溫度。

2.2 GPRS網(wǎng)絡進行遠程監(jiān)控方案

為更進一步節(jié)能，換熱站自動化控制系統(tǒng)采用計算機遠程監(jiān)控，實現(xiàn)換熱站無人值守。各子站可采用RDY-18F智能測控終端或PLC控制器等設(shè)備做為主控設(shè)備，可對壓力，溫度，頻率等（4-20MA、0-10V）信號或RS一485的信號進行數(shù)據(jù)采集并可通過網(wǎng)絡或現(xiàn)場進行各路采集量的上下限報警值的設(shè)定可存儲整個供暖季的數(shù)據(jù)和報警值。定時將數(shù)據(jù)傳到有固定IP地址的中心服務器，存入數(shù)據(jù)庫。各工作站可通過INTERNET網(wǎng)絡訪問中心服務器，取得相關(guān)數(shù)據(jù)。

3、改造后的效果分析

3.1實現(xiàn)了系統(tǒng)的節(jié)能

利用自動化控制系統(tǒng)對換熱站進行改造后，有效的實現(xiàn)了降低能耗的目標。對水、電和煤的能耗都較改造前有了明顯的降低。

3.1.1 降低單位熱能消耗

通過自動控制系統(tǒng)，有效的控制了管網(wǎng)水力失調(diào)的情況，實現(xiàn)了供熱系統(tǒng)熱能的分布的均勻性，而且變頻調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)了流量的自動控制和調(diào)節(jié)，使一次網(wǎng)流量和換熱站水泵能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)節(jié)的有效配合，減少了時間上的停滯，降低了熱量的損耗。

3.1.2 降低單位電耗

利用變頻調(diào)整技術(shù)使換熱站的水泵電機實現(xiàn)了自動調(diào)節(jié)，能夠及時的改變電動機的電流和頻率，從而實現(xiàn)節(jié)能。由于利用變頻技術(shù)進行調(diào)節(jié)時，其范圍較寬，所以無論其運行效率還是精度都保持在一個較高的水平。而且還能夠?qū)﹄姍C啟動時的大電流進行有效的控制，從而有效的保證了電機使用的年限。另外還可以對水泵的能源消耗通過減少流量的方式進行控制，從而保證熱用戶的室內(nèi)溫度。

3.1.3 降低人工費

利用自動控制裝置和設(shè)備，使熱電站在運行時實現(xiàn)了無人值守，只配置值班人員進行巡查即可確保運行的安全性，有效的節(jié)省了人力資本的支出。

3.2 穩(wěn)定了熱用戶的室內(nèi)溫度

利用采集系統(tǒng)通過對室外溫度和回水溫度的采集和反饋，使二次供水的溫度得到有效的調(diào)節(jié)，使用戶室內(nèi)溫度處于恒定值，確保了居住的舒適性。

3.3 集中管理

由于改造后的換熱站數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性提高，并且無人值守，所以可以實現(xiàn)對多個換熱站進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)一集中管理，使運行更為便利，有效的節(jié)約了運行和管理成本。

4 、結(jié)束語

通過自動化控制系統(tǒng)在換熱站中的應用，在有效的提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，提高了供熱的質(zhì)量的同時，降低了供熱成本，使供熱企業(yè)實現(xiàn)了效益的最大化，對于企業(yè)的健康發(fā)展起到了積極的推動作用。

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