集中供熱管網(wǎng)換熱站自控儀表設計探討

石冰?劉保宇

摘 要 隨著我國城市建設步伐的加快，城市居民對熱量的需求日益加大，集中供熱已成為了城市供熱的發(fā)展趨勢。

關鍵詞 集中供熱；換熱站；自控儀表設計；研究；探討

1 健全集中供熱管網(wǎng)的現(xiàn)實意義

換熱站作為連接熱源與用戶極為重要的環(huán)節(jié)，其設計是否合理直接關系到供熱質量。在國家的倡導和供熱企業(yè)的不斷努力下，我國城鎮(zhèn)供熱方式已經(jīng)發(fā)生了根本性的轉變，逐漸發(fā)展為由一個或幾個熱電廠為一個城市提供熱源，市區(qū)內(nèi)由換熱站采用集中供熱形式為各個小區(qū)提供熱量，這就提高了效率、降低了能耗、減少了污染[1]。因此，做好集中供熱管網(wǎng)換熱站自控儀表設計更為重要。

2 換熱站熱力系統(tǒng)和自控系統(tǒng)的設計原則

2.1 換熱站熱力系統(tǒng)的設計原則

（1）若換熱站靠近鍋爐房時，或本身就是鍋爐房的一個組成部分，對于回收凝結水就很方便，還可以采用鍋爐房的水處理設備進行補水。

（2）若換熱器不能承受熱介質的壓力，這時就應該安裝減壓設備；若處于供熱時，就要在安裝清除污垢的儀器，并需安裝切斷閥與旁通管。

（3）當熱交換器內(nèi)的循環(huán)水處于靜壓的狀態(tài)時，若介質水的溫度比其飽和溫度還要高時，在入口處安裝電磁閥，以確保循環(huán)水泵在不需要工作時能自動關閉[2]。

（4）熱設備自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)決定了循環(huán)水的供水溫度。同時還要安裝自動調(diào)節(jié)閥，來調(diào)節(jié)一次熱介質的流量，安裝壓力表和溫度計與一次熱介質入口與循環(huán)水供回水管出入口。

（5）對于建設大型換熱站，儀表控制室是其必不可少的組成部分，其功能是方便管理二次儀表和各種監(jiān)控信號設備。

（6）應在工作狀態(tài)下，熱交換器應安全有效地運行。熱交換器的臺數(shù)及單臺容量，要有利于熱負荷的調(diào)節(jié)。

（7）若城市供回水干管壓差比較小，在盡量不選用加壓泵的情況下應選用水流阻力較小的熱交換器[3]。同時要留有空地以確保檢修時抽管所需要的場地。

（8）為了方便操作和維修，閥門的安裝高度都必須適度、合理；對于安裝儀表的位置，也要盡可能地滿足后期工作中的觀察的位置要求。利用熱力管道必須考慮熱力補償以及其他情況，在可能的條件下，自然補償是最好的選擇。值得注意的是，地下室不宜設置熱交換站，而且也應該盡量避免這種情況的出現(xiàn)。

2.2 換熱站自控系統(tǒng)設計原則

公司的供熱形式為通過換熱器對集中供熱一次網(wǎng)用戶和二次網(wǎng)進行熱能交換，通過二次網(wǎng)絡將熱能輸送給用戶。溫度、壓力、流量等參數(shù)通過現(xiàn)場儀表傳感器轉換成標準的電信號，變頻器把電機的電流、轉速等信號送入PLC，PLC在熱力站控制系統(tǒng)中的應用是對現(xiàn)場儀表的數(shù)據(jù)采集和處理，還用來完成對現(xiàn)場的自動化設備的控制，同時可以控制變頻器的啟停及調(diào)速。觸屏作為現(xiàn)場的人機接口，顯示換熱站的主要參數(shù)及設備狀態(tài)，現(xiàn)場的操作指令也可以通過觸屏下達[4]。換熱站自控系統(tǒng)設計原則概括起來有如下幾點。

（1）在運行中要降低各種能源的消耗，實現(xiàn)效益最大化。因此，設計一套科學而有效的工藝控制方案顯得不可或缺。

（2）選用自控設備必須具備高的性能價格比，以滿足供熱系統(tǒng)規(guī)模及復雜程度對自控系統(tǒng)提出的要求。

（3）需制定具有針對性的控制策略來確保換熱站自控系統(tǒng)的正常運行。同時在遵循可靠性和便利性的前提條件下，選擇控制系統(tǒng)及配套儀表，以便于后期維護。

（4）對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性和兼容性在整個換熱站自控系統(tǒng)的設計時，應必須考慮，此外，還應該把系統(tǒng)運行的通用性及可擴展性也作為系統(tǒng)設計的重要考慮事項。

3 集中供熱管網(wǎng)換熱站自控儀表設計

（1）設計依據(jù)根據(jù)國家有關規(guī)定和相關技術要求，集中供熱管網(wǎng)換熱站自控儀表設計主要是根據(jù)國家有關部（委）頒布的電氣自控設計規(guī)范及規(guī)定而定的，同時還要參照自來有關專業(yè)的用電資料并滿足其相關控制要求和DCS/PLC系統(tǒng)設計要求。

（2）設計范圍集中供熱管網(wǎng)換熱站自控儀表設計的范圍和方向主要在熱網(wǎng)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)設計上，這是基礎。在此基礎上還要對儀表檢測系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)進行設計，只有把這三個方面的設計做好了，才算是真正實現(xiàn)了換熱站自控儀表設計的目的。

（3）熱網(wǎng)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)熱網(wǎng)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的組成部分包括調(diào)度中心、通信系統(tǒng)、現(xiàn)場控制站、現(xiàn)場儀表及執(zhí)行機構四大部分。對于調(diào)度中心來說，調(diào)度中心計算機系統(tǒng)通過通訊調(diào)度工作站負責與各換熱站進行通訊，采集各換熱站的重要數(shù)據(jù)，進行調(diào)度管理。

（4）換熱站儀表及自控系統(tǒng)換熱站儀表及自控系統(tǒng)一般隨換熱機組成套供應，換熱站主要設置以下檢測儀表：一級管網(wǎng)的供水流量、供水壓力、供水溫度和回水供水壓力、回水溫度；二級管網(wǎng)的供水流量、供水壓力、供水溫度和回水供水壓力、回水溫度。

4 集中供熱換熱站在線監(jiān)控系統(tǒng)的原理及構成

換熱站現(xiàn)場監(jiān)控，需要監(jiān)控的參數(shù)主要有一次網(wǎng)供回水溫度和壓力、二次網(wǎng)供回水壓力、溫度以及水箱水位等。循環(huán)泵和補水泵主要由變頻器根據(jù)設定的定壓點壓力進行控制，從而實現(xiàn)二次網(wǎng)供、回水壓力的自動控制[5]。

該系統(tǒng)是基于現(xiàn)場總線技術開發(fā)的。主要包括硬件和軟件兩大部分。硬件部分主要由現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集監(jiān)控設備、現(xiàn)場數(shù)據(jù)轉換和傳輸設備、終端數(shù)據(jù)處理顯示設備三大部分組成。軟件部分主要包括兩大功能模塊：實時在線監(jiān)控和網(wǎng)絡遠程監(jiān)控。

5 結束語

大規(guī)模、復雜化和多熱源將成為未來城市集中供熱網(wǎng)發(fā)展特點，而城市發(fā)展使對熱量的需求量也將上升。集中供熱管網(wǎng)換熱站自控儀表設計將通過對換熱站設備及參數(shù)的自動控制設計，提高節(jié)能管理水平和質量，降低能源損耗，降低了人們?nèi)∨馁M用。

參考文獻

[1] 周守軍，張冠敏，薛愛軍.集中供熱換熱站在線監(jiān)控系統(tǒng)[J].山東大學學報（工學版），2008，38（4）：93-96.

[2] 魯波.集中供熱管網(wǎng)換熱站自控儀表設計[J].應用能源技術，2011，（7）：39-40.

[3] 蘆峰.集中供熱換熱站安裝技術[J].山西建筑，2005，31（6）：130-131.

[4] 魯波.集中供熱管網(wǎng)換熱站自控儀表設計[J].應用能源技術，2011，（07）：39-40.

[5] 李維尚.集中供熱管網(wǎng)節(jié)能技術監(jiān)控方案研究[D].石家莊：石家莊鐵道大學，2015.