自動化控制系統在熱力站中的應用

徐媛媛

摘 要：隨著城市集中供熱的蓬勃發展，城市集中供熱已成為節約能源，保護環境的重要途徑。近年來，自動化和智能化已成為現代供熱系統的主流發展方向，越來越多的集中供熱領域的人員意識到，如果沒有自控設備的幫助，就無法掌握系統的水力平衡和供熱平衡，同時，如果系統的事故狀態無法及時診斷和報警，將影響系統的穩定運行。這一系列問題是供熱企業的重要事件，它與企業在市場經濟發展中的命運有關，集中供熱系統的自動化可以很好地解決上述問題。

關鍵詞：熱力站;自控系統節能控制

1 熱力站供熱系統

熱力站的核心是熱量的傳遞，集中供熱系統的熱力站是供熱網絡與熱用戶的連接場所。由熱源提供的熱水通過一次網進入熱力站，通過一次供水管道進入換熱器，同時二次網的水從反向進入換熱器，在換熱器中完成熱量交換，二次網中的水被加熱，由二次供水管道進入各個用熱戶家中，一次網的水換熱后從一次回水管道回到主管網中，循環回熱源廠。在實際應用中，根據熱負荷條件計算和確定熱交換器的熱交換面積，因此控制調節對象是一、二次管網的流量，熱力站的控制效果直接決定熱用戶的采暖效果。

2 熱力站自動控制系統

（1）系統實現控制系統結構為：上位系統—熱力站PLC—現場儀器儀表設備。上位系統通過局域網光纖直接連接到PLC，監測一次網溫度壓力，二次網溫度壓力，調節閥，流量計，補水泵和變頻器的工作狀態，并根據現場溫度和壓力等信號，判斷熱力站運行狀態并且控制整個工作過程。調度室服務器是控制系統的核心，它具有系統故障診斷功能，可判斷溫度和壓力異常等故障信號。通過變頻器調節循環泵的頻率大小，來節省電能。變頻器和熱力站PLC之間的通訊使用4-20MA信號，通過改變輸出電流的大小來改變變頻器的輸出頻率。一次網采用加裝電動調節閥，調節一次網流量，滿足熱力站的要求。實現將模擬信號（如熱力站的溫度，壓力和流量）轉換為數字信號，與設定值相比，根據比較結果，根據預定的控制方案自動調節電動調節閥的開度。滿足供熱系統恒溫運行。同時，控制補水泵的啟動和停止，保持二次網壓力恒定在一個范圍內，以避免由于缺水造成的潛在安全隱患。

（2）自控設備，熱力站自控設備包括：以暖氣片低區系統為例，控制柜一臺、溫度變送器四支、壓力變送器四臺、液位變送器一個、電動調節閥一個、流量計一個、水表一臺。

溫度變送器測量對象（安裝地點）為一次網供回水溫度測量、二次網供回水溫度測量、二次網回水支管溫度測量;壓力變送器測量對象（安裝地點）為一次網供回水壓力測量、二次網供回水壓力測量;液位變送器測量對象（安裝地點）為軟水箱液位測量;電動調節閥測量對象（安裝地點）為一次網回水管流量調節;流量計測量對象（安裝地點）為一次網回水管流量測量;水表測量對象為補水流量測量，其安裝地點為補水泵進水管。

特別說明，流量計和水表的安裝必須保證儀表前后為直管段，且安裝位置為“前10后5”，直管段上不允許安裝其它儀表和管件。

（3）自控系統。熱力站自動控制的基本原理是隨著熱用戶的溫度和回水壓力的變化自動控制調節閥的開度以及補水泵的啟停，同時實現恒溫恒壓的控制要求。①二次網回水溫度的控制。根據當地的氣候條件和供暖對象的特點，室外溫度、自然時間和二次網回水溫度之間的相應曲線，根據該曲線自動設定回水溫度;根據水溫設定進行恒溫控制。其主要功能是通過分析二次加熱系統的溫度來計算最佳回水溫度。二次網回水溫度接近其設定值，以確保在供暖系統滿足用戶需求的前提下的最佳工作狀態。②循環泵控制。循環泵的數量和大小由回水溫度設定值和二次回水溫度之差決定。熱力站PLC系統通過測量二次網供回水溫差來對循環泵進行修正，當二網供回水溫差偏大時，則需提高循環泵轉速，加大二網流量，提高二網回水溫度，改善供熱效果;當二網供回水溫差過小時，需適當降低循環泵轉速，減小二次網的流量，實現小流量大溫差的運行模式。這種調整可以起到節約電能及熱能的效果。③補水定壓控制。補水泵定壓根據二次網回水壓力PLC控制補水泵的啟停，通過將二次網上的壓力變送器的反饋值與內部設定值進行比較。出口壓力始終保持在設定值附近，避免了由于水壓過大導致管網破裂的風險。減少設備損耗并延長使用壽命，減少停機頻率，使熱力站設備供熱過程在一定條件下穩定運行。

（4）通訊系統。熱力站通訊系統采用光纖通訊方式，利用控制柜中光纖連接熱力站與調度中心數據傳輸，接收調度中心控制指令，已達到遠程控制的目的。

3 自動化控制的優勢

（1）有利于及時了解和掌握熱源和熱網的參數和運行條件，可以在調度中心隨時監控和調節熱力站各個系統的溫度、壓力、流量和熱量，精準的分析處理大量數據，以便于管理。

（2）有利于節能降耗。一方面是調整熱網參數，減少水力不平衡、冷熱不均;另一方面是匹配熱量、按需供熱。在采暖季里，室外參數是變化的，由于建筑的節能性造成在供熱時反映在溫度上的滯后性以及按人的作息規律如何實現人性化供熱等均對按需供熱提出新的要求。

（3）有利于降低安全事故發生。一方面運行人員根據熱力站運行情況對每一個參數進行報警參數定義，當某一參數超出設定值，系統自動報警。一方面針對地下室熱力站實現無人值守，可以有效降低安全事故人員傷害發生。

4 結語

在熱力站采用自動控制系統，方便可靠，提高供熱質量，保障系統安全性、穩定性。觸摸屏使控制過程智能，直觀，易于操作和維護。熱力站自動化控制系統的應用，徹底改善了過去采用人工調節方法，有效地解決了不平衡現象。

參考文獻：

[1]游松超.熱力站供熱系統溫度控制方法研究.創新與交流，2018.