節能型無人值守換熱站的智能控制系統的探究

陳闖　劉正偉　桂丹　王曉寧

摘 要：進入21世紀以來，隨著社會經濟的發展，人民的生活水平日益提高。對于換熱站系統來說，是滿足供熱的必要設施。傳統的換熱站存在能耗大、污染嚴重等問題。從節能減排等角度考慮，有必要構建節能型無人值守換熱站的智能控制系統。本文重點探究了節能型無人值守換熱站的智能控制系統的的構建，以及為換熱站的優化及完善提供有效建議。

關鍵詞：節能型；無人值守；換熱站；智能控制系統

在整個熱力網系統中，換熱站起到了至關重要的作用。結合城市熱力網工程中的換熱站工作現狀可知，存在能耗大以及污染等問題。這些問題的存在，不利于換熱站工作效能的提升[1]。因此，隨著科學技術的發展以及工作的實際需求，有必要注重節能型無人值守換熱站的智能控制系統的構建，這便是本文重點論述的內容。

1.節能型無人值守換熱站的智能控制系統組成分析

對于節能型無人值守的汽-水換熱站的智能控制系統來說，首先具備若干個壓力測量儀表、溫度傳感器、流量計分別于換熱站一次網蒸汽入口管道、凝結水出口管道、二次網供回水出入口管道以及補水管道等部位安裝，主要負責的是現場壓力、溫度、流量、液位的信號的采集。其次，循環泵一共2臺（一用一備），補水泵一共2臺（一用一備）。整個控制系統，所使用的是具備PID指令，同時對多回路調節的Siemens系列支持的PLC。從系統結構上來看，主要為：現場控制方式為：人機界面→PLC→變頻器[2]。遠程控制方式為：上位機組態軟件→PLC→變頻器[2]

系統組成中的換熱器蒸汽入口溫度，是PID調節的主要參數基礎，而蒸汽入口流量主要由調節閥控制。基于系統保證二次網供水溫度，換熱器二次網供水溫度信號通過A/D轉換之后，和二次網供水溫度設定值相比，如果不相同，存在一定的偏差值經PLC的PID指令進行運算輸出，然后對調節閥的開度進行控制，達到所需的預期值， 然后把符合要求的熱水通過循環泵向熱用戶輸送。基于保證系統壓力，補水泵通過變頻調節恒定二次網回水壓力，設定合理補水的動/靜壓力值，對于整個系統至關重要。此外，基于換熱器凝水口位置對溫度信號進行采集，以實際溫度為依據，對冷凝水實現二次利用，以此使節約用水的能力增強。

總之，從系統組成來看，供熱系統對計算機技術進行利用，進而實現對熱力網運行情況的監管，這樣不但控制了環境污染現象，還使得能源得到了合理的利用。從使用界面來看，具有人性化的特點，能夠將整個換熱站的運行情況反映出來，大大降低了操作人員的工作負荷。

2.節能型無人值守換熱站的智能控制系統功能分析

節能型無人值守換熱站的智能控制系統包括：數據的采集、參數的設定、保護及報警以及遠程監控等。這些功能的實現內容如下：

（1）數據采集功能。主要采集溫度、壓力以及流量等數據；與此同時，需采集調節閥開度以及泵的工作狀態數據；此外，還需要了解變頻器的頻率以及實際工作狀態。

（2）參設設定功能。主要對二次供水溫度時序表進行設定；同時，也包括設備輪換間隔時長、二次供回水溫差、補水壓力及報警值的設定。

（3）保護及報警功能。主要保護電機過流、過壓，保護超溫、超壓，保護二次欠壓，保護補充水箱液面偏低情況。此外，在異常時發出報警功能，使自動運行模式自動解除[3]。

（4）遠程監控功能。利用標準化的通訊接口如以太網，將換熱站的各類參數向熱源廠中央控制室傳輸，然后由于運行工作人員以具體工況為依據，向換熱站發出控制指令，以此使換熱站實現無人值守。通常條件下，中央控制室上位機能夠對數十個換熱站進行監控。

3.節能型無人值守換熱站的智能控制系統功能實現分析

在節能型無人值守換熱站的智能控制系統設計過程中，需優化調節閥控制，同時針對循環泵控制采取有效策略，此外在補水泵控制方面以及人機界面畫面設計方面也需加以優化。在這樣的條件下節能型無人值守換熱站的智能控制系統功能才能獲得有效實現。

（1）系統硬件功能實現。對于循環泵與補水泵來說，其轉速均經PLC控制變頻器調節，同時循環泵和補水泵工作在變頻節能狀態，當需要調速的情況下，及時有效的調節變頻器的運行頻率，然后經熱用戶熱負荷的大小由變頻器自動實現變頻調速，最終實現節能。

（2）系統軟件功能實現。換熱站控制系統把溫度與壓力等信號轉換成為數字信號，和設定值對比，根據對比結果自動調節，經PLC驅動調節閥開度，或者對變頻器輸出頻率進行調節[3]。對于PLC來說，基于A/D模塊對初始溫度以及壓力進行讀取，然后把設定溫度以及壓力值進行比較經智能運算后寫入D/A模塊當中，從而實現PID調節，最終使換熱系統恒溫恒壓運行得到有效實現。

4.結論

綜上所述，構建節能型無人值守換熱站的智能控制系統，一方面需明確系統組成，另一方面需了解系統功能，并在此基礎上優化設計調節閥控制、循環泵控制、補水泵控制以及人機界面畫面等。相信從以上方面加以完善，節能型無人值守換熱站的智能控制系統的功能將能夠得到有效實現，進一步為換熱站整體工作效能的提升奠定堅實的基礎。

參考文獻：

[1]郭小榕.城市集中供熱無人值守換熱站智能控制系統的研究與分析[J].中國市場，2015，30：105-106.

[2]郭耀華.基于CC2530的無人值守換熱站智能控制系統[J].自動化與儀表，2015，07：58-61.

[3]滕婉瑩.無人值守換熱站自控系統在集中供熱工程中的應用[J].科技創業月刊，2015，23：134-135.