談?chuàng)Q熱站自控系統(tǒng)的作用與意義

劉 文 星

(太原市熱力公司,山西 太原 030001)

0 引言

自從供熱行業(yè)引入自控系統(tǒng)來管理熱網(wǎng)的運(yùn)行，供熱模式就由原來的手動操作轉(zhuǎn)變?yōu)榫珳?zhǔn)快速的自動化模式，這一轉(zhuǎn)變可以很好的實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源，減少環(huán)境污染，節(jié)約成本，擴(kuò)大供熱面積等優(yōu)點(diǎn)，因此，越來越多的熱力公司采用自動化控制技術(shù)，不僅響應(yīng)了國家倡導(dǎo)的“十三五”節(jié)能減排的號召，也給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

1 熱力站的簡介

在整個供熱流程中，熱力站作為供熱終端的上游調(diào)節(jié)控制單元，它工作狀況好壞直接關(guān)系到居民的冷暖。熱力站將一次側(cè)的熱媒與二次側(cè)的媒介進(jìn)行能量傳遞，被加熱的二次側(cè)的熱媒流向用戶，其中冷熱交換的部件為換熱器，動力為循環(huán)泵。

熱力站的分類：按照熱媒的狀態(tài)可分為液體和氣體兩種熱力站；依照熱力站多種用途大致上可以分為生活所用與工業(yè)所用的熱力站，生活所用的熱力站的服務(wù)對象為廣大居民，一般在一個小區(qū)建立一個熱力站。工業(yè)所用的熱力站面對的熱用戶為除了居民生活之外的群體，熱源一般多采用氣體。熱力站根據(jù)媒介的用途可分為三種模式，即采暖模式，空調(diào)模式和生活所需熱水模式[1]。由于我國供用熱事業(yè)起步晚，各種因素的限制，空調(diào)模式與生活所需熱水模式并沒有跟著采暖模式一起發(fā)展起來。

2 熱力站自控系統(tǒng)的組成

熱力站是把熱電廠(熱源廠)和熱用戶連接起來的基站，是整個供熱系統(tǒng)的關(guān)鍵的一環(huán)。熱力站自控系統(tǒng)建立的核心是以合理有效的方式把熱量按需分配出去，避免不必要資源的浪費(fèi)，起到節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境，提高運(yùn)行效率的作用。

熱力站自控系統(tǒng)由以下幾部分組成。

2.1 熱力站監(jiān)控數(shù)據(jù)采集

遠(yuǎn)傳測量儀表對控制參數(shù)的采集：

1)一次網(wǎng)供、回水壓力;一次網(wǎng)供、回水溫度;一次網(wǎng)回水流量;一次網(wǎng)電動調(diào)節(jié)閥的開度[2]。

2)二次網(wǎng)供、回水壓力;二次網(wǎng)供、回水溫度;二次網(wǎng)供水的熱量。

3)熱力站各個循環(huán)泵、補(bǔ)水泵的啟動、停止、急停、故障、電流、運(yùn)行頻率等所有狀態(tài)。

4)水箱液位及軟水箱的流量、硬度等信息。

5)室外溫度，站內(nèi)補(bǔ)水量、耗電量等。

2.2 熱力站控制系統(tǒng)的功能

1)由于水的比熱容較高，整個供熱過程存在很大熱慣性，即室外溫度具有很大不確定性，對室內(nèi)溫度產(chǎn)生的作用必然反應(yīng)緩慢。因此，自控系統(tǒng)的調(diào)控應(yīng)當(dāng)分時段進(jìn)行。同時，在確定室外溫度隨時間變化的曲線時，應(yīng)當(dāng)考慮以上因素的限制，實(shí)時進(jìn)行修正。根據(jù)不同的的供熱用戶需要熱量的時段不同、地點(diǎn)不同和建筑類型不同，也可以針對性的進(jìn)行控制，從而使得熱能以合理的方式被使用，節(jié)約能源，避免浪費(fèi)。

2)一次側(cè)電動調(diào)節(jié)閥的調(diào)控。中央調(diào)度室的中心控制系統(tǒng)根據(jù)二次網(wǎng)動態(tài)跟蹤的參數(shù)，室外溫度及熱源當(dāng)前工況確定一個目標(biāo)值，來控制一次網(wǎng)閥門的開度，從而控制一次網(wǎng)運(yùn)行的流量，使整個熱網(wǎng)系統(tǒng)達(dá)到一個平衡狀態(tài)，從而將能量以合理的方式分配給各個熱用戶。

3)循環(huán)泵有兩種啟動方式，一種是工頻啟動，即循環(huán)泵控制柜不設(shè)置任何調(diào)速裝置，直接以50 Hz按規(guī)定的參數(shù)運(yùn)行；另一種是利用變頻器啟動，當(dāng)前，變頻器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于循環(huán)泵的流量控制，實(shí)現(xiàn)了對流向熱用戶熱源高效的控制。其變頻器控制參數(shù)是根據(jù)二次側(cè)采集的供、回水壓差信號，室外溫度參數(shù)及二次側(cè)供回水溫差參數(shù)上傳到PLC站內(nèi)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)經(jīng)過整合運(yùn)算出控制信號發(fā)送給變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié)速度，控制面向用戶的流速，保障用戶的所需熱量。

對兩種啟動模式進(jìn)行比較，傳統(tǒng)工頻啟動模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于變頻啟動模式。變頻啟動體現(xiàn)人性化的一面，可以根據(jù)用戶不同的需求做出及時準(zhǔn)確的控制，進(jìn)而避免了造成電力資源和熱力資源的大量浪費(fèi)，克服了傳統(tǒng)工頻啟動對電網(wǎng)帶來的沖擊。

一般站內(nèi)會設(shè)置兩臺變頻泵，一用一備，可以設(shè)定不同的時間段來分別運(yùn)行，也可以在一臺泵達(dá)到滿功率運(yùn)行時，仍不滿足系統(tǒng)的要求，兩臺泵同時啟用。

4)補(bǔ)水泵控制方式有兩種，一種是PLC以二次網(wǎng)設(shè)計的回水壓力范圍來作為控制參數(shù)控制補(bǔ)水泵的啟停，另一種是變頻控制。傳統(tǒng)的工頻補(bǔ)水容易造成水資源的浪費(fèi)。補(bǔ)水泵引入變頻器可以很好改變這一狀況，變頻器利用二次網(wǎng)的壓力與預(yù)定值偏差大小，改變轉(zhuǎn)速大小來改變補(bǔ)水量。

5)人機(jī)界面，彩色液晶屏實(shí)時顯示了儀表各個時段的采集的參數(shù)、監(jiān)控畫面。管理員在中央調(diào)度室可以隨時觀看到每個站的運(yùn)行情況，也可以查看過往運(yùn)行數(shù)據(jù)。根據(jù)需要，運(yùn)行員可以在人機(jī)控制面板對某些控制參數(shù)進(jìn)行自行設(shè)定，來應(yīng)對某些突發(fā)情況。

6)報警功能：控制系統(tǒng)會實(shí)時監(jiān)測各個控制點(diǎn)的參數(shù)，并與相對應(yīng)的設(shè)定值比對，如果參數(shù)不在設(shè)定值范圍，系統(tǒng)就會報警并發(fā)出報警信號通知中央調(diào)度室做出及時準(zhǔn)確的分析,對故障做出正確的判斷，及時確定泄漏、堵塞或者設(shè)備故障等問題的位置，及時檢修，避免不必要的損失，影響到居民正常供熱。

7)通訊方式：熱力站通訊方式有很多種，一般分為有線、無線兩種，最近幾年，電話線通訊方式逐步被淘汰，多使用光纖進(jìn)行通信。

8)保護(hù)功能：當(dāng)出現(xiàn)二次網(wǎng)壓力比給定壓力小0.05 MPa和20 min補(bǔ)水量超過循環(huán)泵水量的1%兩種情況時，發(fā)出超限聲光報警；如果突然斷電，系統(tǒng)會自動關(guān)閉電源，使控制器和變頻器復(fù)位，保持?jǐn)嚯娗皵?shù)據(jù)不變。

9)水箱液位的控制，應(yīng)根據(jù)液位傳感器的信號所處狀態(tài)來控制，超高報警，超低時，禁止補(bǔ)水泵啟動。

3 熱力站采用自控系統(tǒng)的意義

傳統(tǒng)的采暖模式告誡我們，熱力站若沒有自控系統(tǒng)的管理，整個供熱系統(tǒng)處于耗電、耗水、耗能的狀態(tài)，用戶得不到所需的能量。因此，熱力站自控系統(tǒng)的應(yīng)用意義非常重大。

3.1 成本少、效率高

1)自控系統(tǒng)的安裝相當(dāng)于給各個熱力站配備了機(jī)器人，無需專門配備值班員，成為真正意義上的無人值守站。技術(shù)員可以直接在調(diào)度室查看每個熱力站的運(yùn)行情況，同時也可以根據(jù)供熱負(fù)荷直接調(diào)整控制參數(shù)。這樣就可以節(jié)省了大量人力成本，壓縮了企業(yè)的投資成本，使企業(yè)獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

2)對熱力站的自控系統(tǒng)進(jìn)行改造后，循環(huán)泵和補(bǔ)水泵采用變頻控制，不僅僅省電、省水，而且提高了運(yùn)行效率，從而減少了電機(jī)的損耗和維修，延長了泵的使用壽命。由以上分析可知，熱力站循環(huán)系統(tǒng)采用變頻控制能夠給企業(yè)帶來巨大的節(jié)能效果，資本投入大大減少，節(jié)水節(jié)電，效率提高，同時也提高管網(wǎng)的輸送效率，避免了能量的浪費(fèi)，減少熱力站的水利失調(diào)，熱力失調(diào)。

3.2 節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境

熱力站采用自控系統(tǒng)，通過不斷改進(jìn)、引進(jìn)先進(jìn)的自動化控制裝置，給企業(yè)節(jié)約了大量的勞動力和物質(zhì)資料成本，合理高效的利用資源，摘掉了“耗能、耗水、耗電”的帽子，同時也避免了污染物對外的排放，走出了一條清潔節(jié)約的綠色道路[3]。同時，企業(yè)也承擔(dān)起社會責(zé)任，繼續(xù)貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，繼續(xù)研究更高效、更節(jié)能、更環(huán)保的控制方案，為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展打好基，鋪好路。

4 結(jié)語

熱力站采用自控系統(tǒng)，提高了供熱質(zhì)量，改善人民生活。與傳統(tǒng)供熱模式相比，大大節(jié)約了人力，物力成本；有效降低能耗，提高資源利用率；減少廢棄物排放量，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。由此可見，熱力站自控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用對我國供熱系統(tǒng)具有里程碑的意義，一個企業(yè)只有緊跟現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的步伐，不斷改進(jìn)，不斷創(chuàng)新，走可持續(xù)發(fā)展道路，落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，才能走得更長遠(yuǎn)，更燦爛。

[1] 孫 剛,賀 平,王 飛.供熱工程[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2009:383-407.

[2] 黨翠萍.TAC控制器在供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].圖書情報導(dǎo)刊，2009，19(22):200-201.

[3] 賈玉萍.熱力站節(jié)能的技術(shù)分析和節(jié)能實(shí)踐[J].內(nèi)蒙古石油化工，2010(10):29-31.