城市集中供熱熱力站自動控制系統方案研究

朱曉喆

摘 要： 本文對熱力站自動控制系統進行了研究，從集中供熱體統的整體結構出發，分析熱力站自動系統應該具備的功能，并對某市的熱力站自動控制系統進行了分析。

關鍵詞： 分布式；變頻；運行調節

引言：熱力站自動控制系統，可以對用戶的供熱進行動態調節，通過對周圍情況的參數進行分析，做出正確供熱調整指令，從而在保證用戶室內的溫度同時，還能減少供熱浪費，已經在當前有著廣泛的使用[1]。

一、集中供熱系統的整體結構

供熱系統主要可以分為熱源、管網、用熱戶三部分，熱源產生熱量，管網把熱量輸送給熱戶。因此，管網的功能就是熱傳送，一個整體管網需要幾十個甚至上百個熱力站來輔助其進行熱量傳輸任務。在城市的供熱體系中，熱力站有十分重要的作用，是整個供熱系統的樞紐。

二、熱力站的自動控制系統的功能

每個熱力站都有一個自動控制系統，由于供熱系統處于一個不穩定的變化過程，通過找到不穩定的主要因素，確定這個因素與系統參數的變化關系，就可以通過對內熱媒的流量、壓力、溫度等參數進行適當的調整，提高系統的適應能力，保證用戶的溫度處于穩定的狀態[2]。通過人工調節不可能做到及時準確，為了達到這個目的，就需要使用自動化的系統進行調節，自動控制系統的主要功能有：

（1）控制二次供熱管網

為促使整個供熱系統的安全、平穩地運行，自動控制系統將對二次供熱管網進行控制，保證管網中的熱力和水力的平衡。

（2）顯示多項參數

通過傳感器的檢測結果，自動控制系統能夠將一次供回水壓力、一次供回水溫度、二次供回水壓力、二次供回水溫度、電動調節閥門參數、變頻器參數、循環泵的工作狀、補水泵的工作狀態等實時信息都顯示在顯示屏上。

（3）采集數據

通過傳感器的測量，電氣控制柜內的PLC能夠按照設定的方式監測和實時記錄各監測點的數據，采集的信息包括：流量、溫度、壓力、變頻器狀態、補水狀態、閥門反饋等。

（4）本地控制

本地控制模式指的是自動控制系統根據PLC采集的數據，并且參考室外溫度，自動調節換熱站電動閥門的大小，有很好的節能效果，同時還可以自動控制補水泵補水和循環泵變頻器的壓差。

（5）數據通訊

熱力站和中央控制中心可通過自動控制系統實現遠程數據通訊，自動控制系統可以將熱力站的實時數據發送給中內控制中心，熱力站還可以通過自動控制系統接受控制中心的信息指令，比如電動閥門控制指令等。

（6）故障報警

一旦系統或者熱力站發生了故障，自動控制系統就會及時發出警報，同時將警報發送給控制中心，保證問題能夠被及時化解。

三、熱力站自動控制系統案例分析

某市的集中供熱系統分為南區、中區和北區，現在以南區的供熱系統為例。南區的供熱系統工有32座熱力站，熱網采用一供一回雙管制輻射，供熱介質為高溫熱水，供回水溫度分別為130/70攝氏度，末端熱力站外加回水液壓泵，對回水進行部分加壓，回水壓泵均采用分布式變頻控制，所有熱力站一二次熱網均采用板式換熱器連接方式[3]。

3.1 熱力站自動控制系統的主要設備

（1）中央數據處理器

系統的中央數據處理器，可以進行實時信息處理，應具有Internet接口，或者USB接口，也可以通過無線通信來幾首信息，這個案例中，使用的是Internet接口。

（2）電動調節閥

電動調節閥遵循標準信號對系統進行動態調節，供熱系統壓力波動對它影響很小，從而使得調節過程更加節能、穩定。

（3）傳感器

傳感器主要包括溫度傳感器、壓力變送器、差壓變送器等等。

（4）現場控制器

在一些情況下，為了減少中央處理器的工作量，熱力站的控制系統中會有一個現場控制器，來實時采集熱力站的相關參數。

3.2 運行調節方式的確定

由于該熱力站一次熱網采用分布式變頻供熱方式，因此用變頻調速進行控制時，管路系統機械閥門開度不變，管路特性曲線也保持不變[4]。該方案通過調整電路頻率，改變水泵的轉速，最后改變了水泵的工作特性曲線。水泵的特性曲線從N0變為N1，工作點從A點轉到B點，揚程也從H0下降到了H1，流量從G0下降到了G1。

管路系統不變的情況下，通過變頻水泵可以實現流量的按需調節。在一次熱網側，采用了改變循環流量的方式進行運行調節，即在保持一次側熱媒溫度不變的情況下，通過改變一次側的熱媒流量，從而保證二次側能達到所需要的熱媒參數。運行期間，熱力站的二次熱網將直接負責用戶的供暖，因此需要一個確定的系統保證水力工況穩定。初步調節后，供暖期內系統流量達到了一個比較穩定的狀態，二次熱網采用改變供回水溫度的方式進行調節。

3.2 被控參數的確定

供熱系統供回水溫度是影響用戶是問的另外一個關鍵因素，除此之外，系統循環流量、室外溫度、建筑物熱負荷、日照、風速等因素，也對用戶的室內溫度產生著一定影響。對于確定的供熱系統，用戶室內應該達到的溫度已由國家明確規定，供熱系統的循環水流量已經根據設計已經確定，而建筑物的熱負荷、日照以及風速等在計算供暖設計熱負荷時均已有所考慮。室外溫度應該采用冬季溫度計算；按平均水平，每個采暖期供熱系統可以有5天不保證達到設計要求的室內溫度。而其余大部分時間，室內溫度應該比室外溫度高。室內溫度是影響供回水溫度而的主要因素，為了保證用戶的室內溫度穩定，就必須在供熱期內，實時的對用戶的供熱參數進行調整。

結束語：通過對城市集中供熱的自動化控制方案進行分析，明確自動化控制設備需要通過測量熱力站的各種參數，從而實現系統的動態調控。通過自動控制方案的使用，能夠降低工作人員的操作難度，有利于能源節約。

參考文獻

[1]張戰鋒，梁治國. 城市集中供熱熱力站自動控制系統方案研究[J]. 區域供熱，2014（01）：86-89.

[2]張戰鋒，李宗平. 城市集中供熱熱力站自動控制系統方案研究[J]. 能源與環境，2013（02）：4-5+8.

[3]石金凱，徐海潮. 對集中供熱電氣自動控制的探討[J]. 區域供熱，2013（05）：89-92.

[4]鄭永利. 關于城市集中供熱系統節能方案的探討[J]. 區域供熱，2003（06）：10-14+46.