無人值守熱力站自動化控制的實現(xiàn)與改進措施

畢 奇

(太原市熱力集團有限責任公司，山西 太原 030001)

1 傳統(tǒng)熱力站系統(tǒng)概述

自熱電廠的高溫高壓蒸汽一般來說是城市集中供熱系統(tǒng)的熱源，但若是直接將高溫高壓蒸汽向用戶供熱既不安全也具有不可控性，所以就需要熱力站將高溫高壓蒸汽進行轉(zhuǎn)換，讓其成為能夠直接向用戶傳送的，溫度以及壓力都適宜的熱水。熱力站在這個過程中起到的就是轉(zhuǎn)換的作用，它依據(jù)熱網(wǎng)工況、用戶方的供熱面積、管網(wǎng)承壓條件、房屋的采暖類型以及需要的保溫效果等對熱網(wǎng)中輸送的熱水進行調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換，以此向用戶來進行熱力的分配，來滿足用戶的供暖需要。熱力站的主要設(shè)備包括換熱器、循環(huán)泵、一二次線除污器、采水泵、水箱、計量表以及控制閥門等。在傳統(tǒng)的熱力站工作系統(tǒng)中，換熱器的主要作用在于將一次網(wǎng)與二次網(wǎng)分隔開，然后再通過換熱器實現(xiàn)熱量的交換。二次網(wǎng)循環(huán)的速度、管網(wǎng)的順暢程度以及水壓的高低都是能夠影響到用戶方供熱效果的因素。在實際的循環(huán)過程中，系統(tǒng)中的循環(huán)泵以及補水泵都是工頻泵，這種情況下，泵的轉(zhuǎn)速無法控制，而系統(tǒng)在設(shè)計選型時循環(huán)泵功率的大小、管網(wǎng)的粗細以及補水泵的揚程等主要的參數(shù)都已經(jīng)有了明確的規(guī)定，不能發(fā)生改變，所以，二次網(wǎng)用戶方的供熱溫度的調(diào)整只能夠通過調(diào)節(jié)一次網(wǎng)的流量以及供熱溫度來實現(xiàn)。這種運行方式存在一定的缺陷，它不能通過二次網(wǎng)用戶方來調(diào)節(jié)溫度，也不能夠讓熱量在整個熱網(wǎng)中實現(xiàn)均衡的分配，用戶只有在離熱源近端的地方才能夠獲得更多熱量，反之則得到較少熱量，很容易出現(xiàn)冷熱不均的情況。

2 熱力站自動化控制的優(yōu)勢

在熱力站內(nèi)進行自動化控制有很大的優(yōu)勢。首先，自動化控制能夠及時地了解到熱源和熱網(wǎng)的參數(shù)以及運行的狀況，實現(xiàn)對整個熱源以及熱網(wǎng)的掌控。這樣，工作人員可以實時地監(jiān)測整個熱力站各個系統(tǒng)的溫度、壓力、流量以及熱量，并及時地依據(jù)實際需要進行調(diào)節(jié)，它還能夠?qū)Υ罅康臄?shù)據(jù)進行精準處理，實現(xiàn)更加高效的管理。其次，自動化控制系統(tǒng)在熱力站的實施能夠節(jié)約能源、降低能耗。自動化控制之下的熱力站能夠有效地降低對大氣的污染，生產(chǎn)過程中自動化參數(shù)的改進將會有效地減少粉塵以及煙霧的產(chǎn)生，進而實現(xiàn)對環(huán)境的改善。再次，自動化控制能夠提升熱力系統(tǒng)運行的精度，自動化控制系統(tǒng)能夠?qū)φ麄€熱網(wǎng)的參數(shù)進行調(diào)節(jié)，進而避免水力不平衡以及冷熱不均現(xiàn)象的發(fā)生。同時，它還能夠按照用戶方的實際需求來調(diào)節(jié)供給的熱量。在供暖季里，室外的參數(shù)是動態(tài)的，而建筑具有節(jié)能性，這將會造成供熱時溫度上的滯后性。自動化控制系統(tǒng)還能夠根據(jù)人的作息規(guī)律來實現(xiàn)智能化的供熱。最后，熱力站的自動化控制能夠降低安全事故發(fā)生的概率，工作人員能夠依據(jù)熱力站的實際運行情況來設(shè)定每一個參數(shù)的報警定義，在參數(shù)超過系統(tǒng)設(shè)定值時就會及時發(fā)出警報。另外，自動化控制下的地下室熱力站能夠進行無人值守，這將大大降低工作人員出現(xiàn)安全事故的可能性。

3 熱力站自動化控制的改進

3.1 自控系統(tǒng)設(shè)備的增加

自動化控制之下的熱力站增加了溫度變送器、壓力變送器、流量計、電動調(diào)節(jié)閥、電子水表、PLC控制柜系統(tǒng)以及循環(huán)泵和補水泵的變頻控制柜。這些新增的設(shè)備都在熱力站工作系統(tǒng)中起著重要的作用。溫度變送器以及壓力變送器能夠測量一、二次管網(wǎng)供回水的溫度和壓力；電動調(diào)節(jié)閥可以對一次網(wǎng)供流量的大小進行調(diào)節(jié)；流量計能夠?qū)σ淮尉W(wǎng)和二次網(wǎng)的流量進行測量；電子水表能夠計量管網(wǎng)的補水量，以上的這些設(shè)備在進行測量的同時都會將測量結(jié)果傳送給PLC控制系統(tǒng)。而變頻柜則主要作用于PLC控制系統(tǒng)指令的接收以及根據(jù)自身PID指令來對循環(huán)泵和補水泵進行控制，然后改變站內(nèi)的運行工況。

3.2 熱力站內(nèi)的自動控制

熱力站的自動控制系統(tǒng)要根據(jù)熱力站的供熱面積、建筑物高度以及地勢差等具體情況來進行二次網(wǎng)供回水壓差目標值的設(shè)定，用來滿足二次網(wǎng)管的供暖循環(huán)。在這個基礎(chǔ)之上，PLC控制系統(tǒng)能夠通過對一次網(wǎng)回路上電動調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)對流過熱力站一次熱水流量的調(diào)節(jié)，然后再依據(jù)二次網(wǎng)供以及回水平均溫度的溫差利用變頻器對循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速進行自動調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的總流量和溫度。熱水站的補水控制非常重要，當供、回水的壓力過高時就有可能導致熱水管道和用戶暖氣片的破裂，而當供、回水的壓力過低時高層用戶就有可能得不到足夠的熱量。所以，考慮到補水控制的重要性，而且在供熱方面對于壓力穩(wěn)定性的需求并不高，所以壓力只要穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)就可以，這時就需要采用開關(guān)補水控制方案，然后再依據(jù)熱力站的供熱面積、建筑物高度以及地勢差等因素來設(shè)定補水壓力的范圍。

4 熱網(wǎng)系統(tǒng)的集中控制

4.1 控制中心

熱網(wǎng)的集中控制中心即熱網(wǎng)控制系統(tǒng)的核心，它擔負著整個熱網(wǎng)系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的采集與處理工作，同時還需要依據(jù)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果來下達與熱網(wǎng)運行有關(guān)的工作指令。控制中心一般設(shè)置在生產(chǎn)調(diào)度中心，組成設(shè)備包括服務(wù)器、工程師站、操作員站、視頻工作站、中央控制顯示屏以及通訊網(wǎng)絡(luò)等。

4.2 信息數(shù)據(jù)的采集與處理

PLC控制器主要負責熱力站信息數(shù)據(jù)的實時采集與傳輸，ADSL-VPN通常是各個熱力站與集中控制中心的通信方式，控制中心以及各個熱力站會各自對應(yīng)一個不同的IP地址，來實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)以及監(jiān)控信息的傳輸。借助控制中心的服務(wù)器，工作人員能夠隨時查詢熱力站的運行參數(shù)，然后在對這些參數(shù)數(shù)據(jù)進行綜合處理之后給出合理的工作指令，以控制熱力站的運行。

4.3 報警參數(shù)的設(shè)定

報警參數(shù)的設(shè)定能夠更好地避免安全事故的發(fā)生，工作人員可以依據(jù)熱力站的實際情況來進行設(shè)定，包括一、二次網(wǎng)的供回水溫度、壓力、流量的大小以及循環(huán)泵的運行狀態(tài)和補水泵的啟停狀態(tài)等，還可以對水箱液位的高低進行設(shè)定。這些報警參數(shù)的設(shè)定能夠很好地保證熱力系統(tǒng)的安全運行，當系統(tǒng)中的運行參數(shù)超出設(shè)定的報警參數(shù)時系統(tǒng)就會自動發(fā)出警報，工作人員就可以及時地發(fā)現(xiàn)異常情況并對問題加以解決。

4.4 遠程監(jiān)控

熱力站的遠程監(jiān)控通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的傳輸，送達到集中控制中心，而在上位機系統(tǒng)中則會對應(yīng)地建立起數(shù)據(jù)庫，同時還會對數(shù)據(jù)進行分類，進行更好的管理與儲存。工作人員可以通過計算機對熱力站系統(tǒng)運行中的各個參數(shù)進行實時查詢，還能夠進行報表打印、異常報警以及調(diào)控操作等工作。

5 結(jié)語

傳統(tǒng)的熱力站具有一定的缺陷，不能夠適應(yīng)當今時代的發(fā)展，因而需要對熱力站的自動化控制進行研究。自動化控制在熱力站中的應(yīng)用能夠調(diào)節(jié)整個熱網(wǎng)的精度以及供熱效果，更好地做到按需供熱，實現(xiàn)節(jié)能低耗的發(fā)展，讓熱力分配得更加均勻。同時也能夠?qū)崿F(xiàn)人力資源成本的降低，提升熱力企業(yè)的經(jīng)濟效益?？傊詣踊刂浦碌臒崃φ居兄T多優(yōu)點，人們應(yīng)該不斷在實踐中總結(jié)經(jīng)驗，以謀得更好的發(fā)展。