換熱站供熱自動(dòng)化控制系統(tǒng)的原理及應(yīng)用探討

陳鑫 馮立

摘 要：換熱站是將一次管網(wǎng)提供的高溫?zé)崃窟M(jìn)行二次轉(zhuǎn)換，進(jìn)而供給終端用戶(hù)，以滿(mǎn)足用戶(hù)的基本生活需求。近年來(lái)，換熱站運(yùn)行系統(tǒng)逐步實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化管理，該系統(tǒng)不僅降低了能源消耗量，減少了環(huán)境污染，而且供熱效果較之過(guò)去相比，有了顯著提升。因此，本文分析了換熱站供熱自動(dòng)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，詳細(xì)探討了換熱站供熱自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用方式。

關(guān)鍵詞：換熱站;供熱;自動(dòng)化控制系統(tǒng)

為了提升供暖質(zhì)量，減少資源能源浪費(fèi)，熱力公司不斷提升自動(dòng)化技術(shù)水平，優(yōu)化自動(dòng)化控制系統(tǒng)的各方面性能，積極響應(yīng)國(guó)家關(guān)于“節(jié)能降耗、綠色環(huán)?！钡奶?hào)召，并取得了階段性成果。借助于自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能，供熱全過(guò)程實(shí)現(xiàn)了透明化管理，尤其在溫度與熱量控制方面，實(shí)現(xiàn)了一次達(dá)標(biāo)、一次通過(guò)的愿景，用戶(hù)滿(mǎn)意率呈現(xiàn)出逐年升高態(tài)勢(shì)。

1換熱站供熱自動(dòng)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與工作原理

1.1???? 結(jié)構(gòu)組成

換熱站供熱自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要包括：傳感器、測(cè)量?jī)x表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、PLC、現(xiàn)場(chǎng)液位計(jì)以工控機(jī)等結(jié)構(gòu)組成。其中測(cè)量裝置主要對(duì)換熱站的運(yùn)行狀態(tài)以及各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量參數(shù)涵蓋一次供溫溫度、二次供水溫度、二次供水流量、用戶(hù)暖氣溫度以及二次回水溫度等參數(shù)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)供暖鍋爐傳輸蒸汽管道的開(kāi)關(guān)閥門(mén)進(jìn)行有效控制。而 PLC 則是接收換熱站控制系統(tǒng)傳輸來(lái)的數(shù)據(jù)信息，并對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算和處理，然后借助于I/O 模塊，寫(xiě)入自動(dòng)運(yùn)行控制程序，進(jìn)而完成變頻器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥以及補(bǔ)水泵的相關(guān)動(dòng)作行為?，F(xiàn)場(chǎng)液位計(jì)主要測(cè)量補(bǔ)水箱內(nèi)的液位高低，工控機(jī)則是有效監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)，如果發(fā)現(xiàn)運(yùn)行異常，工控機(jī)的報(bào)警裝置會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

換熱站的控制柜對(duì)循環(huán)水泵以及補(bǔ)水泵進(jìn)行有效控制，運(yùn)行模式包括手動(dòng)、自動(dòng)、工頻以及變頻。而保障換熱器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的獨(dú)立運(yùn)行程序則存儲(chǔ)在 PLC 內(nèi)，在運(yùn)行時(shí)，無(wú)需借助于上位機(jī)的監(jiān)控管理軟件。換熱站的中央控制室時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)出口位置的暖氣溫度，如果溫度不達(dá)標(biāo)，可以及時(shí)進(jìn)行智能化調(diào)整，使供暖溫度能夠滿(mǎn)足終端用戶(hù)需求。

1.2???? 工作原理

從供暖鍋爐內(nèi)部出來(lái)的蒸汽借助于供熱管道傳輸?shù)綋Q熱站，在這傳輸過(guò)程中，蒸汽主要是由電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的自動(dòng)開(kāi)、關(guān)與手動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行有效控制。當(dāng)蒸汽傳導(dǎo)到雙紋管換熱器中后，與管網(wǎng)中的冷水介質(zhì)發(fā)生熱交換反應(yīng)，使蒸汽溫度下降而成為液態(tài)的冷凝水，此時(shí)，冷凝水貯存到水箱中，在循環(huán)泵的作用下，冷凝水進(jìn)入到供暖管道當(dāng)中。為了防止跑、冒、滴、漏情況的發(fā)生，補(bǔ)水泵及時(shí)發(fā)揮補(bǔ)給作用，使換熱器始終保持一定的壓力值，保證供熱系統(tǒng)運(yùn)行既經(jīng)濟(jì)又穩(wěn)定。而供暖全過(guò)程完全在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中各個(gè)傳感器的控制之下，對(duì)全過(guò)程進(jìn)行全方位監(jiān)控，以了解和掌握換熱站的實(shí)時(shí)工作狀況。但是，值得注意的是，熱量交換全程使用的是“軟水”，因?yàn)椤败浰碑?dāng)中含有少量的或者不含鈣、鎂等化合物，這樣可以避免傳輸管網(wǎng)發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象，而使管網(wǎng)發(fā)生堵死或者焊管事故，一旦發(fā)生類(lèi)似的事故，就會(huì)給維修帶來(lái)諸多困擾，而且維修費(fèi)用高，給熱力公司帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2換熱站供熱自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析

2.1???? 節(jié)約成本，操作便捷

自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用結(jié)束了過(guò)去人工操作的時(shí)代，節(jié)省了大量的人力資源，而且單位時(shí)間內(nèi)的工作效率得到大幅提升，為熱力公司節(jié)省了大量人力資本的投入。此外，自動(dòng)化控制系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，數(shù)據(jù)信息反饋速度快，系統(tǒng)終端操作人員能夠第一時(shí)間針對(duì)系統(tǒng)反饋的故障信息制訂科學(xué)、合理的檢修方案，為供熱系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供了精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。

2.2???? 節(jié)能降耗，低碳環(huán)保

近年來(lái)，國(guó)家大力提倡節(jié)能降耗理念，而供熱自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能，能夠?qū)嵯到y(tǒng)的熱量與溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，如果熱量過(guò)高，系統(tǒng)中的控制程序就會(huì)發(fā)生自動(dòng)調(diào)節(jié)指令，使熱量與供熱溫度始終保持在標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間內(nèi)。這樣，就有效避免了熱量散失，減少了資源浪費(fèi)，提高了供熱控制的精確性。

3換熱站供熱自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用方式

3.1???? 數(shù)據(jù)信息的智能傳輸方式

供熱網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)信息量大，傳統(tǒng)的人工收集方式無(wú)法及時(shí)收集和整理有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息，給后續(xù)工作帶來(lái)諸多負(fù)面影響。而供熱自動(dòng)化控制系統(tǒng)采取智能化的數(shù)據(jù)信息傳輸方式，能夠第一時(shí)間收集到可利用的信息資源，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、真實(shí)、可靠性高。比如系統(tǒng)中的數(shù)字溫度傳感器，在系統(tǒng)的顯示終端能夠清晰、直觀的觀看到準(zhǔn)確的溫度值，而且結(jié)合傳感器靈敏度高、穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，使數(shù)據(jù)信息具有較高的完整性。此外，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，必須借助于移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)，這就使得數(shù)據(jù)傳輸具有即時(shí)性，工作人員獲取數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔較短，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)監(jiān)控，進(jìn)而為提升供熱質(zhì)量提供了重要的數(shù)據(jù)信息支持。

3.2???? 供熱控制系統(tǒng)的熱量調(diào)控方式

在換熱站的供熱自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，往往采取熱量調(diào)控的方式，對(duì)熱量值進(jìn)行適時(shí)調(diào)整，這種調(diào)控方式規(guī)避了過(guò)去單一針對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的弊端。熱量控制系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確識(shí)別出每一個(gè)供熱系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，根據(jù)外界氣候條件的變化，將熱量值調(diào)節(jié)到標(biāo)準(zhǔn)值，根據(jù)事先設(shè)定好的計(jì)算機(jī)程序，對(duì)系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)閥以及熱網(wǎng)內(nèi)泵進(jìn)行控制， 然后借助于二次網(wǎng)將熱量傳遞給終端用戶(hù)，進(jìn)而完成整個(gè)供熱過(guò)程。

3.3???? 遠(yuǎn)程智能控制方式

換熱站的供熱自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用了以太網(wǎng)以及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)打造的數(shù)據(jù)傳輸路徑，使終端工作人員能夠?qū)嵯到y(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。這種控制模式不但節(jié)省了大量人力資源，而且傳輸數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，操作方便快捷。當(dāng)工作人員進(jìn)入到操作主界面后，在計(jì)算機(jī)的云存儲(chǔ)平臺(tái)上有一個(gè)專(zhuān)屬的管理員私有庫(kù)，用來(lái)存儲(chǔ)供熱系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，工作人員只需要在人機(jī)交互界面上設(shè)置相對(duì)應(yīng)的參數(shù)，通過(guò)按鈕或按鍵的形式進(jìn)行一鍵操作，然后通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的視頻模塊， 了解供熱網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)視頻信息，當(dāng)信息累積到峰值時(shí)，就會(huì)存儲(chǔ)到私有數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，如果想了解供熱系統(tǒng)的每一個(gè)時(shí)段的運(yùn)行信息，可以在私有數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中隨時(shí)調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)，既省時(shí)又省力。

4結(jié)束語(yǔ)：

供熱自動(dòng)化控制系統(tǒng)是換熱站的關(guān)鍵運(yùn)行設(shè)備，該系統(tǒng)節(jié)能降耗、操作靈活、節(jié)省成本的優(yōu)勢(shì)正逐步在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中得到切實(shí)體現(xiàn)，不僅給熱力公司創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，而且標(biāo)志著我國(guó)城市居民供熱系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)水平已躍升到一個(gè)新的高度，同時(shí)，也積極推進(jìn)了智能化時(shí)代的發(fā)展進(jìn)程。

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