熱網(wǎng)自控系統(tǒng)的原理與應(yīng)用

(大連金太陽(yáng)科技開(kāi)發(fā)有限公司 遼寧 大連 116000)

一、引言

熱網(wǎng)自控系統(tǒng)為供熱管理人員遠(yuǎn)程提供供熱系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，幫助工作人員選擇合適的運(yùn)行方式，進(jìn)行優(yōu)化生產(chǎn)和運(yùn)行。監(jiān)控系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確，使熱網(wǎng)的調(diào)控有了可靠的依據(jù)。系統(tǒng)的投入不僅明顯改善了供熱效果，還節(jié)約了大量的能源，既能保證熱量充足時(shí)減少熱能的消耗，又能保證熱量不足時(shí)熱量的均攤，對(duì)保證供熱質(zhì)量、節(jié)約能源、實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守起到了積極作用。

二、熱網(wǎng)自控系統(tǒng)構(gòu)成與控制原理

熱網(wǎng)自控系統(tǒng)由PLC系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)儀表及執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成?，F(xiàn)場(chǎng)儀表主要包括供/回水壓力變送器、液位變送器、遠(yuǎn)傳流量計(jì)、溫度變送器以及遠(yuǎn)傳熱量表等。執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括循環(huán)水泵與補(bǔ)水泵的變頻器以及一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。換熱站監(jiān)控系統(tǒng)主要具有監(jiān)測(cè)、控制、通訊、報(bào)警與保護(hù)、圖像顯示等基本功能。

(一)調(diào)節(jié)二次網(wǎng)供回水溫度實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)平衡

熱網(wǎng)各換熱站控制器可以根據(jù)二次網(wǎng)供水溫度、回水溫度、供回水平均溫度三種控制方式，控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門，保證溫度恒定和熱網(wǎng)平衡。尤以根據(jù)供回水平均溫度的設(shè)定值調(diào)節(jié)閥門的方式最科學(xué)，最合理。

(二)科學(xué)的控制熱網(wǎng)水力失衡度控制到最低，平均分配全網(wǎng)熱量，實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

現(xiàn)場(chǎng)各種測(cè)量?jī)x表，如溫度傳感器、壓力變送器、流量計(jì)等設(shè)備測(cè)量出各換熱站重要運(yùn)行參數(shù)，再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)可編程控制器配合無(wú)線通訊技術(shù)，將數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心的水力平衡計(jì)算分析軟件，根據(jù)熱網(wǎng)熱源總熱量計(jì)算出當(dāng)前熱源情況下熱網(wǎng)優(yōu)化的運(yùn)行方式和控制參數(shù)，將再通過(guò)無(wú)線通訊方式迅速地將控制參數(shù)發(fā)回各換熱站進(jìn)行具體的調(diào)節(jié)，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)參數(shù)也不斷地傳送回控制中心，進(jìn)行控制效果實(shí)時(shí)檢測(cè)，因此構(gòu)成了一套完整的閉環(huán)回路控制系統(tǒng)。系統(tǒng)保證了各換熱站間的均勻供熱，全熱量按需分配，供暖效果達(dá)到一致水平。閉環(huán)回路控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)精度高，控制效果好，具有抑制干擾的能力，對(duì)元件特性變化不敏感，并能改善系統(tǒng)的響應(yīng)特性。通過(guò)閉環(huán)回路控制熱網(wǎng)的水力失衡度可控制在最低的水平。

三、熱網(wǎng)自控系統(tǒng)各分部功能與應(yīng)用

(一)監(jiān)控中心(熱網(wǎng)中心調(diào)度室)

監(jiān)控中心通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制器對(duì)所監(jiān)測(cè)的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，將這些參數(shù)進(jìn)行在線存儲(chǔ)、處理分析、報(bào)表打印，并根據(jù)運(yùn)行工況對(duì)熱網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，對(duì)各換熱站發(fā)出調(diào)控命令，以分配熱網(wǎng)內(nèi)各換熱站所需熱量，同時(shí)確定其運(yùn)行方式，平衡全網(wǎng)的供熱需求，保證區(qū)域供熱在安全、合理、經(jīng)濟(jì)的條件下運(yùn)行。

(二)現(xiàn)場(chǎng)控制單元

現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)用工控組態(tài)王和可編程控制器來(lái)實(shí)施。在觸摸屏可以顯示的主菜單、控制設(shè)定、參數(shù)報(bào)警、信息歸檔等畫(huà)面來(lái)實(shí)施監(jiān)控。這樣可以使操作人員更方便的對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行掌握，可及時(shí)對(duì)發(fā)生故障的設(shè)備進(jìn)行檢修。能更好的維護(hù)設(shè)備，提高了工作的效率。這樣就實(shí)現(xiàn)了供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全、可靠、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。

所有的換熱站通過(guò)移動(dòng)無(wú)線通訊方式GPRS與監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)相連。它通過(guò)運(yùn)行專用的軟件可執(zhí)行諸如改變參數(shù)，安裝程序，更換時(shí)間程序，以及編輯控制參數(shù)等功能，還可用于模擬控制面板的顯示和操作?，F(xiàn)場(chǎng)控制單元主要完成數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)控制、參數(shù)存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)通訊、故障報(bào)警等功能?？瑟?dú)立完成本地控制，也可受控于監(jiān)控中心。

(三)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量元件

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量單元主要是安裝在供熱管道上的測(cè)量元件，主要有溫度傳感器、壓力變送器、流量計(jì)、熱量計(jì)及水箱液位計(jì)等構(gòu)成。通過(guò)這些檢測(cè)原件，可以將熱力站中的重要物理信號(hào)轉(zhuǎn)變成現(xiàn)場(chǎng)控制器可以接收的電信號(hào)，使熱力站內(nèi)的信息更容易被集中，使管理者更容易掌握整個(gè)熱力站的信息。

(四)通訊系統(tǒng)

通訊網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)熱網(wǎng)控制系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)的樞紐，各個(gè)換熱站、熱源、管道監(jiān)控節(jié)點(diǎn)和泵站通過(guò)通訊系統(tǒng)形成一個(gè)統(tǒng)一的整體。為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的集中監(jiān)測(cè)、控制、調(diào)度，必須建立連接所有監(jiān)控點(diǎn)的通訊網(wǎng)絡(luò)。通訊網(wǎng)絡(luò)主要由通訊模塊(用于換熱站監(jiān)控系統(tǒng)和控制中心通訊)和通訊介質(zhì)(光纖、無(wú)線電波、電纜等)組成。隨著通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，各種通訊技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越成熟?，F(xiàn)在主流的通訊方式有ADSL寬帶、GPRS移動(dòng)通訊以及專用光纖等與數(shù)據(jù)中心調(diào)度站交換數(shù)據(jù)。

四、結(jié)論

熱網(wǎng)自控系統(tǒng)在各城市集中供熱項(xiàng)目中得到了實(shí)施，可直接對(duì)換熱站進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，大幅度的減少了運(yùn)行人員的數(shù)量和勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗、降低運(yùn)營(yíng)成本、提高信息化水平等預(yù)期目的，實(shí)現(xiàn)了熱網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，強(qiáng)化了城市供熱系統(tǒng)運(yùn)行的安穩(wěn)性，優(yōu)化了供熱效果，實(shí)現(xiàn)了提升供熱效率的目標(biāo)。