自動化控制系統(tǒng)在熱力站中的應(yīng)用

徐媛媛

摘 要：隨著城市集中供熱的蓬勃發(fā)展，城市集中供熱已成為節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的重要途徑。近年來，自動化和智能化已成為現(xiàn)代供熱系統(tǒng)的主流發(fā)展方向，越來越多的集中供熱領(lǐng)域的人員意識到，如果沒有自控設(shè)備的幫助，就無法掌握系統(tǒng)的水力平衡和供熱平衡，同時(shí)，如果系統(tǒng)的事故狀態(tài)無法及時(shí)診斷和報(bào)警，將影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。這一系列問題是供熱企業(yè)的重要事件，它與企業(yè)在市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的命運(yùn)有關(guān)，集中供熱系統(tǒng)的自動化可以很好地解決上述問題。

關(guān)鍵詞：熱力站;自控系統(tǒng)節(jié)能控制

1 熱力站供熱系統(tǒng)

熱力站的核心是熱量的傳遞，集中供熱系統(tǒng)的熱力站是供熱網(wǎng)絡(luò)與熱用戶的連接場所。由熱源提供的熱水通過一次網(wǎng)進(jìn)入熱力站，通過一次供水管道進(jìn)入換熱器，同時(shí)二次網(wǎng)的水從反向進(jìn)入換熱器，在換熱器中完成熱量交換，二次網(wǎng)中的水被加熱，由二次供水管道進(jìn)入各個(gè)用熱戶家中，一次網(wǎng)的水換熱后從一次回水管道回到主管網(wǎng)中，循環(huán)回?zé)嵩磸S。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)熱負(fù)荷條件計(jì)算和確定熱交換器的熱交換面積，因此控制調(diào)節(jié)對象是一、二次管網(wǎng)的流量，熱力站的控制效果直接決定熱用戶的采暖效果。

2 熱力站自動控制系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為：上位系統(tǒng)—熱力站PLC—現(xiàn)場儀器儀表設(shè)備。上位系統(tǒng)通過局域網(wǎng)光纖直接連接到PLC，監(jiān)測一次網(wǎng)溫度壓力，二次網(wǎng)溫度壓力，調(diào)節(jié)閥，流量計(jì)，補(bǔ)水泵和變頻器的工作狀態(tài)，并根據(jù)現(xiàn)場溫度和壓力等信號，判斷熱力站運(yùn)行狀態(tài)并且控制整個(gè)工作過程。調(diào)度室服務(wù)器是控制系統(tǒng)的核心，它具有系統(tǒng)故障診斷功能，可判斷溫度和壓力異常等故障信號。通過變頻器調(diào)節(jié)循環(huán)泵的頻率大小，來節(jié)省電能。變頻器和熱力站PLC之間的通訊使用4-20MA信號，通過改變輸出電流的大小來改變變頻器的輸出頻率。一次網(wǎng)采用加裝電動調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)一次網(wǎng)流量，滿足熱力站的要求。實(shí)現(xiàn)將模擬信號（如熱力站的溫度，壓力和流量）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，與設(shè)定值相比，根據(jù)比較結(jié)果，根據(jù)預(yù)定的控制方案自動調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)閥的開度。滿足供熱系統(tǒng)恒溫運(yùn)行。同時(shí)，控制補(bǔ)水泵的啟動和停止，保持二次網(wǎng)壓力恒定在一個(gè)范圍內(nèi)，以避免由于缺水造成的潛在安全隱患。

（2）自控設(shè)備，熱力站自控設(shè)備包括：以暖氣片低區(qū)系統(tǒng)為例，控制柜一臺、溫度變送器四支、壓力變送器四臺、液位變送器一個(gè)、電動調(diào)節(jié)閥一個(gè)、流量計(jì)一個(gè)、水表一臺。

溫度變送器測量對象（安裝地點(diǎn)）為一次網(wǎng)供回水溫度測量、二次網(wǎng)供回水溫度測量、二次網(wǎng)回水支管溫度測量;壓力變送器測量對象（安裝地點(diǎn)）為一次網(wǎng)供回水壓力測量、二次網(wǎng)供回水壓力測量;液位變送器測量對象（安裝地點(diǎn)）為軟水箱液位測量;電動調(diào)節(jié)閥測量對象（安裝地點(diǎn)）為一次網(wǎng)回水管流量調(diào)節(jié);流量計(jì)測量對象（安裝地點(diǎn)）為一次網(wǎng)回水管流量測量;水表測量對象為補(bǔ)水流量測量，其安裝地點(diǎn)為補(bǔ)水泵進(jìn)水管。

特別說明，流量計(jì)和水表的安裝必須保證儀表前后為直管段，且安裝位置為“前10后5”，直管段上不允許安裝其它儀表和管件。

（3）自控系統(tǒng)。熱力站自動控制的基本原理是隨著熱用戶的溫度和回水壓力的變化自動控制調(diào)節(jié)閥的開度以及補(bǔ)水泵的啟停，同時(shí)實(shí)現(xiàn)恒溫恒壓的控制要求。①二次網(wǎng)回水溫度的控制。根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和供暖對象的特點(diǎn)，室外溫度、自然時(shí)間和二次網(wǎng)回水溫度之間的相應(yīng)曲線，根據(jù)該曲線自動設(shè)定回水溫度;根據(jù)水溫設(shè)定進(jìn)行恒溫控制。其主要功能是通過分析二次加熱系統(tǒng)的溫度來計(jì)算最佳回水溫度。二次網(wǎng)回水溫度接近其設(shè)定值，以確保在供暖系統(tǒng)滿足用戶需求的前提下的最佳工作狀態(tài)。②循環(huán)泵控制。循環(huán)泵的數(shù)量和大小由回水溫度設(shè)定值和二次回水溫度之差決定。熱力站PLC系統(tǒng)通過測量二次網(wǎng)供回水溫差來對循環(huán)泵進(jìn)行修正，當(dāng)二網(wǎng)供回水溫差偏大時(shí)，則需提高循環(huán)泵轉(zhuǎn)速，加大二網(wǎng)流量，提高二網(wǎng)回水溫度，改善供熱效果;當(dāng)二網(wǎng)供回水溫差過小時(shí)，需適當(dāng)降低循環(huán)泵轉(zhuǎn)速，減小二次網(wǎng)的流量，實(shí)現(xiàn)小流量大溫差的運(yùn)行模式。這種調(diào)整可以起到節(jié)約電能及熱能的效果。③補(bǔ)水定壓控制。補(bǔ)水泵定壓根據(jù)二次網(wǎng)回水壓力PLC控制補(bǔ)水泵的啟停，通過將二次網(wǎng)上的壓力變送器的反饋值與內(nèi)部設(shè)定值進(jìn)行比較。出口壓力始終保持在設(shè)定值附近，避免了由于水壓過大導(dǎo)致管網(wǎng)破裂的風(fēng)險(xiǎn)。減少設(shè)備損耗并延長使用壽命，減少停機(jī)頻率，使熱力站設(shè)備供熱過程在一定條件下穩(wěn)定運(yùn)行。

（4）通訊系統(tǒng)。熱力站通訊系統(tǒng)采用光纖通訊方式，利用控制柜中光纖連接熱力站與調(diào)度中心數(shù)據(jù)傳輸，接收調(diào)度中心控制指令，已達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的。

3 自動化控制的優(yōu)勢

（1）有利于及時(shí)了解和掌握熱源和熱網(wǎng)的參數(shù)和運(yùn)行條件，可以在調(diào)度中心隨時(shí)監(jiān)控和調(diào)節(jié)熱力站各個(gè)系統(tǒng)的溫度、壓力、流量和熱量，精準(zhǔn)的分析處理大量數(shù)據(jù)，以便于管理。

（2）有利于節(jié)能降耗。一方面是調(diào)整熱網(wǎng)參數(shù)，減少水力不平衡、冷熱不均;另一方面是匹配熱量、按需供熱。在采暖季里，室外參數(shù)是變化的，由于建筑的節(jié)能性造成在供熱時(shí)反映在溫度上的滯后性以及按人的作息規(guī)律如何實(shí)現(xiàn)人性化供熱等均對按需供熱提出新的要求。

（3）有利于降低安全事故發(fā)生。一方面運(yùn)行人員根據(jù)熱力站運(yùn)行情況對每一個(gè)參數(shù)進(jìn)行報(bào)警參數(shù)定義，當(dāng)某一參數(shù)超出設(shè)定值，系統(tǒng)自動報(bào)警。一方面針對地下室熱力站實(shí)現(xiàn)無人值守，可以有效降低安全事故人員傷害發(fā)生。

4 結(jié)語

在熱力站采用自動控制系統(tǒng)，方便可靠，提高供熱質(zhì)量，保障系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性。觸摸屏使控制過程智能，直觀，易于操作和維護(hù)。熱力站自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，徹底改善了過去采用人工調(diào)節(jié)方法，有效地解決了不平衡現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)：

[1]游松超.熱力站供熱系統(tǒng)溫度控制方法研究.創(chuàng)新與交流，2018.