自動化控制系統在換熱站改造中的應用

王學玲

摘要 ：我國北方城市通常采用集中供熱系統進行供暖，其是通過管網將采暖熱水輸送到各個換熱站內，通過換熱站換熱后，再將熱能供向用戶，本文對現在換熱站普遍存在的問題進行了分析，并進一步對自動化控制系統在換熱站的應用進行了具體的闡述。

關鍵詞 ：集中供熱 換熱站 自動化 遠程監控 變頻調速

目前，城市中都采用了集中供熱系統，雖然比傳統的分散式供熱有了較大的進步，但仍避免不掉高能耗、污染重及運行和自動化管理程度低的問題，不僅造成了能源的大量浪費，而且對環境的污染較為嚴重。因此急需對供熱系統進行改造，加強其智能化控制水平，同時利用數字化技術來進行管理，有效的提高供熱質量，實現減排降耗。目前集中供熱系統與熱用戶之間是通過換熱站來進行連接的，換熱站作為中間環節，保證其運行的穩定性，提高其對水溫的控制能力，這對于改善熱網的熱力工況將起到積極的作用，同時也能夠在很大程度上確保供熱質量的提升。

1、現有的換熱站存在的問題

1.1高耗能。目前的換熱站普遍存在著耗能大的問題，當供暖負荷和管網的壓力發生變化時，循環泵和補水泵的輸出流量則不會隨著負荷和壓力的變化而變化，這樣就導致高能耗的存在。

1.2水溫控制困難。由于無法實現對二次供水溫度很好的控制，所以輸向熱網的熱水溫度的穩定性將會受到影響，直接影響到供暖的質量。

1.3目前換熱站內在數據傳輸方面存在著許多不完善的地方，導致不能穩定的對數據進行傳輸，運行管理水平較低，無形中加大了運行的成本。

2、自動化控制系統在換熱站的應用

由于現有換熱站存在著許多不完善的地方，所以需要針對現存問題對其升級改造，目前多將恒壓變頻調速技術和遠程監控技術用于集中供熱系統的升級改造工程。首先利用可編程控制器進行恒壓變頻調速系統的設計，使其在換熱站內進行應用。其次，此系統可以通過對室外溫度進行連續性的采集、反饋，使二次網的供水溫度實現實時調節的功能，從而有效地保證了換熱站與用戶之間供水溫度的恒定性，使室內溫度保持在一個穩定的數值范圍內。在智能化的控制系統基礎上，更有效地運用遠程監控手段，從而利用計算機對多座換熱站進行統一管理和控制，實現無人值守，這樣既有效的實現了節能，又降低了集中供熱系統的運行成本。

2.1 恒壓變頻控制系統的應用

由微機給水控制器、變頻器和壓力變送器組成，有手動和自動兩種功能和一種工頻功能。該系統采用其獨特的節能降耗功能變頻器，不僅節能效果明顯，還具有可擴展功能、緊密相關的安全性、易于控制等優點。使用的微機給水控制器可實現在線設定參數，調整方便，采用數字PID調節、控制精確，軟件引入容錯概念和抗干擾算法，輸出繼電器采用壓敏電阻保護，抗干擾能力強。內部采用開關電源供電，電壓適應范圍寬。

2.1.1換熱站是為熱用戶供熱的能源中心，要求工作模式多，安全系數大。在變頻模式下，手動時可以人為隨意設定壓力，控制循環泵的輸出流量，調節供暖溫度；自動時微機給水控制器、變頻器和壓力變送器自動跟蹤，通過控制電機轉速調節循環泵輸出流量，從而達到調節供暖溫度的目的。而且自動化控制系統具備工頻運行與變頻相結合的功能，在工頻運行不能滿足循環泵的輸出流量時加入變頻運行，微機給水控制器根據管網壓力控制變頻器頻率來滿足循環泵的輸出流量，調節供暖溫度。當變頻器出現故障時，可手動切換到工頻運行，以保證不間斷供熱。

2.1.2對于補水系統，采用此方法進行失水補充，若系統失水低于二次回水管網設定點壓力0.2bar時，微機給水控制器啟動補水變頻器，補水泵進行失水補充，自動跟蹤二次回水管網壓力，當二次回水管網壓力達到設定點壓力加0.1bar時，補水變頻器會自動停止處于待機狀態。

2.1.3對補水箱采用此方法進行恒壓補水，在補水箱安裝壓力變送器，用微機給水控制器控制補水箱液位啟動變頻器，當液位達到設定值時，變頻器會自動停止處于待機狀態，當管網失水過多，變頻器會全速跟進為水箱補水。這種方法也可以取消就近補水箱，在補水泵前管網系統中安裝壓力變送器，用微機給水控制器設定管網系統壓力達到遠距離恒壓供水。

2.1.4每個熱力站均安裝了室外溫度傳感器，預設溫度根據室外溫度計算得出并隨著室外溫度的變化而改變。并及時調整二次供水溫度。

2.2 GPRS網絡進行遠程監控方案

為更進一步節能，換熱站自動化控制系統采用計算機遠程監控，實現換熱站無人值守。各子站可采用RDY-18F智能測控終端或PLC控制器等設備做為主控設備，可對壓力，溫度，頻率等（4-20MA、0-10V）信號或RS一485的信號進行數據采集并可通過網絡或現場進行各路采集量的上下限報警值的設定可存儲整個供暖季的數據和報警值。定時將數據傳到有固定IP地址的中心服務器，存入數據庫。各工作站可通過INTERNET網絡訪問中心服務器，取得相關數據。

3、改造后的效果分析

3.1實現了系統的節能

利用自動化控制系統對換熱站進行改造后，有效的實現了降低能耗的目標。對水、電和煤的能耗都較改造前有了明顯的降低。

3.1.1 降低單位熱能消耗

通過自動控制系統，有效的控制了管網水力失調的情況，實現了供熱系統熱能的分布的均勻性，而且變頻調速系統實現了流量的自動控制和調節，使一次網流量和換熱站水泵能夠實現調節的有效配合，減少了時間上的停滯，降低了熱量的損耗。

3.1.2 降低單位電耗

利用變頻調整技術使換熱站的水泵電機實現了自動調節，能夠及時的改變電動機的電流和頻率，從而實現節能。由于利用變頻技術進行調節時，其范圍較寬，所以無論其運行效率還是精度都保持在一個較高的水平。而且還能夠對電機啟動時的大電流進行有效的控制，從而有效的保證了電機使用的年限。另外還可以對水泵的能源消耗通過減少流量的方式進行控制，從而保證熱用戶的室內溫度。

3.1.3 降低人工費

利用自動控制裝置和設備，使熱電站在運行時實現了無人值守，只配置值班人員進行巡查即可確保運行的安全性，有效的節省了人力資本的支出。

3.2 穩定了熱用戶的室內溫度

利用采集系統通過對室外溫度和回水溫度的采集和反饋，使二次供水的溫度得到有效的調節，使用戶室內溫度處于恒定值，確保了居住的舒適性。

3.3 集中管理

由于改造后的換熱站數據傳輸的穩定性提高，并且無人值守，所以可以實現對多個換熱站進行數據的統一集中管理，使運行更為便利，有效的節約了運行和管理成本。

4 、結束語

通過自動化控制系統在換熱站中的應用，在有效的提高了系統運行的穩定性，提高了供熱的質量的同時，降低了供熱成本，使供熱企業實現了效益的最大化，對于企業的健康發展起到了積極的推動作用。

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