自動(dòng)控制系統(tǒng)在熱力站中的應(yīng)用

延 凱

(太原市熱力公司城西供熱分公司，山西 太原 030021)

我公司現(xiàn)有熱源廠一座，燃?xì)忮仩t站一座，以及182座熱力站，隨著集中供熱的技術(shù)水平以及百姓對(duì)生活質(zhì)量需求的提高，我公司在不斷地更新供熱技術(shù)以達(dá)到百姓的供熱需求。其中自控系統(tǒng)已經(jīng)高度深入集中供熱，熱源廠采用DCS自控系統(tǒng)，而我公司范圍內(nèi)的所有熱力站也都采用了PLC技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制，大部分站已經(jīng)達(dá)到了無人值守的標(biāo)準(zhǔn)并且投入使用。

自動(dòng)控制系統(tǒng)可以在保證設(shè)備正常運(yùn)行的情況下，減少人工勞力輸出，更準(zhǔn)確到位地完成各項(xiàng)工作，舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：假如此時(shí)的二次網(wǎng)溫度過低，我們就可以通過自控系統(tǒng)中的二次網(wǎng)的溫度傳感器了解當(dāng)前溫度，通過一次網(wǎng)流量計(jì)的顯示，調(diào)整一次網(wǎng)回水的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，再通過傳回的數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)地改變一次網(wǎng)流量，再通過換熱器實(shí)現(xiàn)二次網(wǎng)的溫度調(diào)節(jié)。自動(dòng)控制系統(tǒng)不僅方便可靠，而且節(jié)省了勞動(dòng)成本，降低了勞動(dòng)者在工作時(shí)的危險(xiǎn)系數(shù)，安全、高效、可靠。

1 熱力站自控系統(tǒng)的組成

熱力站的自動(dòng)控制系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和控制系統(tǒng)兩大部分組成。其中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括：一次網(wǎng)和二次網(wǎng)的溫度傳感器，一次網(wǎng)和二次網(wǎng)的壓力傳感器，水箱的液位傳感器，流量計(jì)以及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥等，這些設(shè)備的作用基本是用來采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，另外熱力站的循環(huán)泵和補(bǔ)水泵等電機(jī)都已經(jīng)通過控制單元接入了控制系統(tǒng)。而另一部分控制系統(tǒng)主要集中體現(xiàn)在熱力站的自控柜內(nèi)，自控柜內(nèi)我公司采用的是清華同方的一套完整的PLC(可編程控制系統(tǒng))系統(tǒng)，硬件包括一體化觸摸屏，CPU模塊，通訊模塊，I/O模塊，這里介紹一下I/O模塊，I/O模塊主要包括四種通道有AI(模擬量輸入)、AO(模擬量輸出)、DI(數(shù)字量輸入)和DO(數(shù)字量輸出)，AI是對(duì)變送器數(shù)據(jù)的采集，AO則用于被控對(duì)象的連續(xù)控制，DI與DO通道的作用是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備作監(jiān)測(cè)和控制。

這里需要說明一點(diǎn)，隨著技術(shù)進(jìn)步，CPU模塊已經(jīng)在近些年融入了一體化觸摸屏，現(xiàn)階段的熱力站在14年后都從清華同方提供的貝加萊系統(tǒng)替換為了更為先進(jìn)的MOX系統(tǒng)，而新的這一套系統(tǒng)CPU模塊已經(jīng)集成于一體化觸摸屏中。這就體現(xiàn)出了自控系統(tǒng)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，維修簡(jiǎn)便。假如一體化觸摸屏出現(xiàn)了問題，我們可以通過臨時(shí)更換一體化觸摸屏，并且只需拷貝相關(guān)數(shù)據(jù)和程序即可，也就是說，PLC已經(jīng)深入地應(yīng)用到了集中供熱當(dāng)中，PLC的優(yōu)點(diǎn)顯而易見。

2 熱力站自控系統(tǒng)的運(yùn)行

就單個(gè)熱力站而言，一般我們根據(jù)用戶的所需的供熱面積、樓層等因素會(huì)分為單系統(tǒng)、雙系統(tǒng)、三系統(tǒng)、四系統(tǒng)甚至五系統(tǒng)的熱力站，這里我們以單系統(tǒng)為例。

用戶家中的暖氣管的熱水是通過換熱站的換熱器將一次網(wǎng)的熱量傳遞給二次網(wǎng)從而實(shí)現(xiàn)的。那么一次網(wǎng)和二次網(wǎng)是如何通過自控系統(tǒng)完成這一過程。

首先，從大網(wǎng)上會(huì)有一網(wǎng)供水管和回水管，熱水通過這一路熱力管道與熱源廠聯(lián)通，因此大網(wǎng)的熱量全部來自于熱源廠。根據(jù)熱負(fù)荷的計(jì)算，參考運(yùn)行工況，通過各熱力站反饋的二次網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)，可以得出在一次網(wǎng)回水管的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度，并通過人機(jī)界面設(shè)定開度值，從而實(shí)現(xiàn)一次網(wǎng)的熱量調(diào)節(jié)。其次，二次網(wǎng)在通過換熱器接收到了一次網(wǎng)通過調(diào)節(jié)后得到的熱量，但此時(shí)并不能直接送往用戶家中，原因有很多，比如管網(wǎng)的新舊程度對(duì)壓力有著要求，但不同的壓力所造成的流速不同，熱量也就不同，所以，不同的地區(qū)，要通過實(shí)際情況合理分配壓力；二次網(wǎng)的管網(wǎng)是通過變頻器來控制循環(huán)泵來進(jìn)行調(diào)節(jié)的，而PLC所需的各種參數(shù)，都會(huì)通過二次管網(wǎng)上的溫度壓力傳感器收集起來，并集中顯示在一體化觸摸屏上，而通過各種參數(shù)，可以非常直觀地反映到此時(shí)的流量情況，可以直接通過PLC對(duì)變頻器下發(fā)指令，改變頻率調(diào)節(jié)流量，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。最后還必須說一下二網(wǎng)的定壓補(bǔ)水，傳統(tǒng)的熱力站是通過電節(jié)點(diǎn)壓力表來控制補(bǔ)水泵的啟停，但隨著技術(shù)的不斷更新，電節(jié)點(diǎn)壓力表已經(jīng)淘汰，我們可以通過PLC對(duì)配套的變頻器下發(fā)指令對(duì)補(bǔ)水泵進(jìn)行精確補(bǔ)水，我們?cè)赑LC的程序內(nèi)設(shè)定了一個(gè)最低限和最高限。在這個(gè)范圍內(nèi)，PLC會(huì)通過二次網(wǎng)的回水壓力值自己給出指令開始補(bǔ)水和停止補(bǔ)水，并且它的精確度很高，避免了補(bǔ)水泵對(duì)二次管網(wǎng)的沖擊。

3 熱力站如何參與到全網(wǎng)平衡系統(tǒng)

全網(wǎng)平衡系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)熱量的分配，成本的節(jié)省，以及能源的充分利用等方面都起到了相當(dāng)重要的作用，而要想實(shí)現(xiàn)熱量的全網(wǎng)平衡，熱力站的設(shè)備也必須符合硬件要求才能實(shí)現(xiàn)，所以，熱力站中在一次網(wǎng)的回水管上加裝有一網(wǎng)回水加壓泵，調(diào)度室可以通過SCADA系統(tǒng)對(duì)一網(wǎng)回水加壓泵下發(fā)指令，通過變頻器調(diào)節(jié)回水加壓泵，從而正確高效地分配各熱力站所需的熱量。另外一些熱力站會(huì)增加一套獨(dú)立的“二補(bǔ)一”系統(tǒng)，此系統(tǒng)配有單獨(dú)的PLC控制柜，也是通過變頻器對(duì)一臺(tái)單獨(dú)的補(bǔ)水泵(所有補(bǔ)水泵都會(huì)有備用)進(jìn)行指令下發(fā)，達(dá)到二補(bǔ)一的目的。

4 結(jié)語

自動(dòng)控制系統(tǒng)在熱力站的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟，PLC在供熱系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)中發(fā)揮的作用越來越重要，高效、智能、安全、可靠等等的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮著它對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)，隨著社會(huì)的發(fā)展，我們正在緊跟科技的步伐，為城市建造“智慧熱網(wǎng)”，我們將更加努力，為城市的發(fā)展和百姓的溫暖，熱力人一直在路上。