熱網自控系統的原理與應用

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一、引言

熱網自控系統為供熱管理人員遠程提供供熱系統的運行狀況，幫助工作人員選擇合適的運行方式，進行優化生產和運行。監控系統提供的數據實時、準確，使熱網的調控有了可靠的依據。系統的投入不僅明顯改善了供熱效果，還節約了大量的能源，既能保證熱量充足時減少熱能的消耗，又能保證熱量不足時熱量的均攤，對保證供熱質量、節約能源、實現無人值守起到了積極作用。

二、熱網自控系統構成與控制原理

熱網自控系統由PLC系統、現場儀表及執行機構組成。現場儀表主要包括供/回水壓力變送器、液位變送器、遠傳流量計、溫度變送器以及遠傳熱量表等。執行機構主要包括循環水泵與補水泵的變頻器以及一次網電動調節閥。換熱站監控系統主要具有監測、控制、通訊、報警與保護、圖像顯示等基本功能。

(一)調節二次網供回水溫度實現熱網平衡

熱網各換熱站控制器可以根據二次網供水溫度、回水溫度、供回水平均溫度三種控制方式，控制電動調節閥門，保證溫度恒定和熱網平衡。尤以根據供回水平均溫度的設定值調節閥門的方式最科學，最合理。

(二)科學的控制熱網水力失衡度控制到最低，平均分配全網熱量，實現熱網經濟運行。

現場各種測量儀表，如溫度傳感器、壓力變送器、流量計等設備測量出各換熱站重要運行參數，再通過現場可編程控制器配合無線通訊技術，將數據傳送到監控中心，監控中心的水力平衡計算分析軟件，根據熱網熱源總熱量計算出當前熱源情況下熱網優化的運行方式和控制參數，將再通過無線通訊方式迅速地將控制參數發回各換熱站進行具體的調節，同時現場的狀態參數也不斷地傳送回控制中心，進行控制效果實時檢測，因此構成了一套完整的閉環回路控制系統。系統保證了各換熱站間的均勻供熱，全熱量按需分配，供暖效果達到一致水平。閉環回路控制系統調節精度高，控制效果好，具有抑制干擾的能力，對元件特性變化不敏感，并能改善系統的響應特性。通過閉環回路控制熱網的水力失衡度可控制在最低的水平。

三、熱網自控系統各分部功能與應用

(一)監控中心(熱網中心調度室)

監控中心通過現場控制器對所監測的參數進行實時采集，將這些參數進行在線存儲、處理分析、報表打印，并根據運行工況對熱網進行優化調度，對各換熱站發出調控命令，以分配熱網內各換熱站所需熱量，同時確定其運行方式，平衡全網的供熱需求，保證區域供熱在安全、合理、經濟的條件下運行。

(二)現場控制單元

現場控制運用工控組態王和可編程控制器來實施。在觸摸屏可以顯示的主菜單、控制設定、參數報警、信息歸檔等畫面來實施監控。這樣可以使操作人員更方便的對現場設備運行情況進行掌握，可及時對發生故障的設備進行檢修。能更好的維護設備，提高了工作的效率。這樣就實現了供熱系統的穩定、安全、可靠、經濟等優點。

所有的換熱站通過移動無線通訊方式GPRS與監控中心計算機相連。它通過運行專用的軟件可執行諸如改變參數，安裝程序，更換時間程序，以及編輯控制參數等功能，還可用于模擬控制面板的顯示和操作。現場控制單元主要完成數據采集、自動控制、參數存儲、實時通訊、故障報警等功能。可獨立完成本地控制，也可受控于監控中心。

(三)現場測量元件

現場測量單元主要是安裝在供熱管道上的測量元件，主要有溫度傳感器、壓力變送器、流量計、熱量計及水箱液位計等構成。通過這些檢測原件，可以將熱力站中的重要物理信號轉變成現場控制器可以接收的電信號，使熱力站內的信息更容易被集中，使管理者更容易掌握整個熱力站的信息。

(四)通訊系統

通訊網絡是整個熱網控制系統聯絡的樞紐，各個換熱站、熱源、管道監控節點和泵站通過通訊系統形成一個統一的整體。為了實現運行數據的集中監測、控制、調度，必須建立連接所有監控點的通訊網絡。通訊網絡主要由通訊模塊(用于換熱站監控系統和控制中心通訊)和通訊介質(光纖、無線電波、電纜等)組成。隨著通訊技術的飛速發展，各種通訊技術已經越來越成熟。現在主流的通訊方式有ADSL寬帶、GPRS移動通訊以及專用光纖等與數據中心調度站交換數據。

四、結論

熱網自控系統在各城市集中供熱項目中得到了實施，可直接對換熱站進行遠程控制，大幅度的減少了運行人員的數量和勞動強度，實現了節能降耗、降低運營成本、提高信息化水平等預期目的，實現了熱網安全、經濟的運行，強化了城市供熱系統運行的安穩性，優化了供熱效果，實現了提升供熱效率的目標。