節(jié)能型無(wú)人值守?fù)Q熱站的智能控制系統(tǒng)的探究

陳闖　劉正偉　桂丹　王曉寧

摘 要：進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民的生活水平日益提高。對(duì)于換熱站系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，是滿足供熱的必要設(shè)施。傳統(tǒng)的換熱站存在能耗大、污染嚴(yán)重等問(wèn)題。從節(jié)能減排等角度考慮，有必要構(gòu)建節(jié)能型無(wú)人值守?fù)Q熱站的智能控制系統(tǒng)。本文重點(diǎn)探究了節(jié)能型無(wú)人值守?fù)Q熱站的智能控制系統(tǒng)的的構(gòu)建，以及為換熱站的優(yōu)化及完善提供有效建議。

關(guān)鍵詞：節(jié)能型；無(wú)人值守；換熱站；智能控制系統(tǒng)

在整個(gè)熱力網(wǎng)系統(tǒng)中，換熱站起到了至關(guān)重要的作用。結(jié)合城市熱力網(wǎng)工程中的換熱站工作現(xiàn)狀可知，存在能耗大以及污染等問(wèn)題。這些問(wèn)題的存在，不利于換熱站工作效能的提升[1]。因此，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及工作的實(shí)際需求，有必要注重節(jié)能型無(wú)人值守?fù)Q熱站的智能控制系統(tǒng)的構(gòu)建，這便是本文重點(diǎn)論述的內(nèi)容。

1.節(jié)能型無(wú)人值守?fù)Q熱站的智能控制系統(tǒng)組成分析

對(duì)于節(jié)能型無(wú)人值守的汽-水換熱站的智能控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，首先具備若干個(gè)壓力測(cè)量?jī)x表、溫度傳感器、流量計(jì)分別于換熱站一次網(wǎng)蒸汽入口管道、凝結(jié)水出口管道、二次網(wǎng)供回水出入口管道以及補(bǔ)水管道等部位安裝，主要負(fù)責(zé)的是現(xiàn)場(chǎng)壓力、溫度、流量、液位的信號(hào)的采集。其次，循環(huán)泵一共2臺(tái)（一用一備），補(bǔ)水泵一共2臺(tái)（一用一備）。整個(gè)控制系統(tǒng)，所使用的是具備PID指令，同時(shí)對(duì)多回路調(diào)節(jié)的Siemens系列支持的PLC。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上來(lái)看，主要為：現(xiàn)場(chǎng)控制方式為：人機(jī)界面→PLC→變頻器[2]。遠(yuǎn)程控制方式為：上位機(jī)組態(tài)軟件→PLC→變頻器[2]

系統(tǒng)組成中的換熱器蒸汽入口溫度，是PID調(diào)節(jié)的主要參數(shù)基礎(chǔ)，而蒸汽入口流量主要由調(diào)節(jié)閥控制?；谙到y(tǒng)保證二次網(wǎng)供水溫度，換熱器二次網(wǎng)供水溫度信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換之后，和二次網(wǎng)供水溫度設(shè)定值相比，如果不相同，存在一定的偏差值經(jīng)PLC的PID指令進(jìn)行運(yùn)算輸出，然后對(duì)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度進(jìn)行控制，達(dá)到所需的預(yù)期值， 然后把符合要求的熱水通過(guò)循環(huán)泵向熱用戶輸送?；诒ＷC系統(tǒng)壓力，補(bǔ)水泵通過(guò)變頻調(diào)節(jié)恒定二次網(wǎng)回水壓力，設(shè)定合理補(bǔ)水的動(dòng)/靜壓力值，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)至關(guān)重要。此外，基于換熱器凝水口位置對(duì)溫度信號(hào)進(jìn)行采集，以實(shí)際溫度為依據(jù)，對(duì)冷凝水實(shí)現(xiàn)二次利用，以此使節(jié)約用水的能力增強(qiáng)。

總之，從系統(tǒng)組成來(lái)看，供熱系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行利用，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)熱力網(wǎng)運(yùn)行情況的監(jiān)管，這樣不但控制了環(huán)境污染現(xiàn)象，還使得能源得到了合理的利用。從使用界面來(lái)看，具有人性化的特點(diǎn)，能夠?qū)⒄麄€(gè)換熱站的運(yùn)行情況反映出來(lái)，大大降低了操作人員的工作負(fù)荷。

2.節(jié)能型無(wú)人值守?fù)Q熱站的智能控制系統(tǒng)功能分析

節(jié)能型無(wú)人值守?fù)Q熱站的智能控制系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)的采集、參數(shù)的設(shè)定、保護(hù)及報(bào)警以及遠(yuǎn)程監(jiān)控等。這些功能的實(shí)現(xiàn)內(nèi)容如下：

（1）數(shù)據(jù)采集功能。主要采集溫度、壓力以及流量等數(shù)據(jù)；與此同時(shí)，需采集調(diào)節(jié)閥開(kāi)度以及泵的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)；此外，還需要了解變頻器的頻率以及實(shí)際工作狀態(tài)。

（2）參設(shè)設(shè)定功能。主要對(duì)二次供水溫度時(shí)序表進(jìn)行設(shè)定；同時(shí)，也包括設(shè)備輪換間隔時(shí)長(zhǎng)、二次供回水溫差、補(bǔ)水壓力及報(bào)警值的設(shè)定。

（3）保護(hù)及報(bào)警功能。主要保護(hù)電機(jī)過(guò)流、過(guò)壓，保護(hù)超溫、超壓，保護(hù)二次欠壓，保護(hù)補(bǔ)充水箱液面偏低情況。此外，在異常時(shí)發(fā)出報(bào)警功能，使自動(dòng)運(yùn)行模式自動(dòng)解除[3]。

（4）遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。利用標(biāo)準(zhǔn)化的通訊接口如以太網(wǎng)，將換熱站的各類參數(shù)向熱源廠中央控制室傳輸，然后由于運(yùn)行工作人員以具體工況為依據(jù)，向換熱站發(fā)出控制指令，以此使換熱站實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。通常條件下，中央控制室上位機(jī)能夠?qū)?shù)十個(gè)換熱站進(jìn)行監(jiān)控。

3.節(jié)能型無(wú)人值守?fù)Q熱站的智能控制系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)分析

在節(jié)能型無(wú)人值守?fù)Q熱站的智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需優(yōu)化調(diào)節(jié)閥控制，同時(shí)針對(duì)循環(huán)泵控制采取有效策略，此外在補(bǔ)水泵控制方面以及人機(jī)界面畫(huà)面設(shè)計(jì)方面也需加以優(yōu)化。在這樣的條件下節(jié)能型無(wú)人值守?fù)Q熱站的智能控制系統(tǒng)功能才能獲得有效實(shí)現(xiàn)。

（1）系統(tǒng)硬件功能實(shí)現(xiàn)。對(duì)于循環(huán)泵與補(bǔ)水泵來(lái)說(shuō)，其轉(zhuǎn)速均經(jīng)PLC控制變頻器調(diào)節(jié)，同時(shí)循環(huán)泵和補(bǔ)水泵工作在變頻節(jié)能狀態(tài)，當(dāng)需要調(diào)速的情況下，及時(shí)有效的調(diào)節(jié)變頻器的運(yùn)行頻率，然后經(jīng)熱用戶熱負(fù)荷的大小由變頻器自動(dòng)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

（2）系統(tǒng)軟件功能實(shí)現(xiàn)。換熱站控制系統(tǒng)把溫度與壓力等信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)，和設(shè)定值對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果自動(dòng)調(diào)節(jié)，經(jīng)PLC驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，或者對(duì)變頻器輸出頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)[3]。對(duì)于PLC來(lái)說(shuō)，基于A/D模塊對(duì)初始溫度以及壓力進(jìn)行讀取，然后把設(shè)定溫度以及壓力值進(jìn)行比較經(jīng)智能運(yùn)算后寫(xiě)入D/A模塊當(dāng)中，從而實(shí)現(xiàn)PID調(diào)節(jié)，最終使換熱系統(tǒng)恒溫恒壓運(yùn)行得到有效實(shí)現(xiàn)。

4.結(jié)論

綜上所述，構(gòu)建節(jié)能型無(wú)人值守?fù)Q熱站的智能控制系統(tǒng)，一方面需明確系統(tǒng)組成，另一方面需了解系統(tǒng)功能，并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)閥控制、循環(huán)泵控制、補(bǔ)水泵控制以及人機(jī)界面畫(huà)面等。相信從以上方面加以完善，節(jié)能型無(wú)人值守?fù)Q熱站的智能控制系統(tǒng)的功能將能夠得到有效實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步為換熱站整體工作效能的提升奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭小榕.城市集中供熱無(wú)人值守?fù)Q熱站智能控制系統(tǒng)的研究與分析[J].中國(guó)市場(chǎng)，2015，30：105-106.

[2]郭耀華.基于CC2530的無(wú)人值守?fù)Q熱站智能控制系統(tǒng)[J].自動(dòng)化與儀表，2015，07：58-61.

[3]滕婉瑩.無(wú)人值守?fù)Q熱站自控系統(tǒng)在集中供熱工程中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊，2015，23：134-135.