無人值守熱力站自動化控制的實現與改進措施

畢 奇

(太原市熱力集團有限責任公司，山西 太原 030001)

1 傳統熱力站系統概述

自熱電廠的高溫高壓蒸汽一般來說是城市集中供熱系統的熱源，但若是直接將高溫高壓蒸汽向用戶供熱既不安全也具有不可控性，所以就需要熱力站將高溫高壓蒸汽進行轉換，讓其成為能夠直接向用戶傳送的，溫度以及壓力都適宜的熱水。熱力站在這個過程中起到的就是轉換的作用，它依據熱網工況、用戶方的供熱面積、管網承壓條件、房屋的采暖類型以及需要的保溫效果等對熱網中輸送的熱水進行調節與轉換，以此向用戶來進行熱力的分配，來滿足用戶的供暖需要。熱力站的主要設備包括換熱器、循環泵、一二次線除污器、采水泵、水箱、計量表以及控制閥門等。在傳統的熱力站工作系統中，換熱器的主要作用在于將一次網與二次網分隔開，然后再通過換熱器實現熱量的交換。二次網循環的速度、管網的順暢程度以及水壓的高低都是能夠影響到用戶方供熱效果的因素。在實際的循環過程中，系統中的循環泵以及補水泵都是工頻泵，這種情況下，泵的轉速無法控制，而系統在設計選型時循環泵功率的大小、管網的粗細以及補水泵的揚程等主要的參數都已經有了明確的規定，不能發生改變，所以，二次網用戶方的供熱溫度的調整只能夠通過調節一次網的流量以及供熱溫度來實現。這種運行方式存在一定的缺陷，它不能通過二次網用戶方來調節溫度，也不能夠讓熱量在整個熱網中實現均衡的分配，用戶只有在離熱源近端的地方才能夠獲得更多熱量，反之則得到較少熱量，很容易出現冷熱不均的情況。

2 熱力站自動化控制的優勢

在熱力站內進行自動化控制有很大的優勢。首先，自動化控制能夠及時地了解到熱源和熱網的參數以及運行的狀況，實現對整個熱源以及熱網的掌控。這樣，工作人員可以實時地監測整個熱力站各個系統的溫度、壓力、流量以及熱量，并及時地依據實際需要進行調節，它還能夠對大量的數據進行精準處理，實現更加高效的管理。其次，自動化控制系統在熱力站的實施能夠節約能源、降低能耗。自動化控制之下的熱力站能夠有效地降低對大氣的污染，生產過程中自動化參數的改進將會有效地減少粉塵以及煙霧的產生，進而實現對環境的改善。再次，自動化控制能夠提升熱力系統運行的精度，自動化控制系統能夠對整個熱網的參數進行調節，進而避免水力不平衡以及冷熱不均現象的發生。同時，它還能夠按照用戶方的實際需求來調節供給的熱量。在供暖季里，室外的參數是動態的，而建筑具有節能性，這將會造成供熱時溫度上的滯后性。自動化控制系統還能夠根據人的作息規律來實現智能化的供熱。最后，熱力站的自動化控制能夠降低安全事故發生的概率，工作人員能夠依據熱力站的實際運行情況來設定每一個參數的報警定義，在參數超過系統設定值時就會及時發出警報。另外，自動化控制下的地下室熱力站能夠進行無人值守，這將大大降低工作人員出現安全事故的可能性。

3 熱力站自動化控制的改進

3.1 自控系統設備的增加

自動化控制之下的熱力站增加了溫度變送器、壓力變送器、流量計、電動調節閥、電子水表、PLC控制柜系統以及循環泵和補水泵的變頻控制柜。這些新增的設備都在熱力站工作系統中起著重要的作用。溫度變送器以及壓力變送器能夠測量一、二次管網供回水的溫度和壓力；電動調節閥可以對一次網供流量的大小進行調節；流量計能夠對一次網和二次網的流量進行測量；電子水表能夠計量管網的補水量，以上的這些設備在進行測量的同時都會將測量結果傳送給PLC控制系統。而變頻柜則主要作用于PLC控制系統指令的接收以及根據自身PID指令來對循環泵和補水泵進行控制，然后改變站內的運行工況。

3.2 熱力站內的自動控制

熱力站的自動控制系統要根據熱力站的供熱面積、建筑物高度以及地勢差等具體情況來進行二次網供回水壓差目標值的設定，用來滿足二次網管的供暖循環。在這個基礎之上，PLC控制系統能夠通過對一次網回路上電動調節閥的調節來實現對流過熱力站一次熱水流量的調節，然后再依據二次網供以及回水平均溫度的溫差利用變頻器對循環泵的轉速進行自動調節來調節系統的總流量和溫度。熱水站的補水控制非常重要，當供、回水的壓力過高時就有可能導致熱水管道和用戶暖氣片的破裂，而當供、回水的壓力過低時高層用戶就有可能得不到足夠的熱量。所以，考慮到補水控制的重要性，而且在供熱方面對于壓力穩定性的需求并不高，所以壓力只要穩定在一定的范圍內就可以，這時就需要采用開關補水控制方案，然后再依據熱力站的供熱面積、建筑物高度以及地勢差等因素來設定補水壓力的范圍。

4 熱網系統的集中控制

4.1 控制中心

熱網的集中控制中心即熱網控制系統的核心，它擔負著整個熱網系統信息數據的采集與處理工作，同時還需要依據數據的處理結果來下達與熱網運行有關的工作指令。控制中心一般設置在生產調度中心，組成設備包括服務器、工程師站、操作員站、視頻工作站、中央控制顯示屏以及通訊網絡等。

4.2 信息數據的采集與處理

PLC控制器主要負責熱力站信息數據的實時采集與傳輸，ADSL-VPN通常是各個熱力站與集中控制中心的通信方式，控制中心以及各個熱力站會各自對應一個不同的IP地址，來實現信息數據以及監控信息的傳輸。借助控制中心的服務器，工作人員能夠隨時查詢熱力站的運行參數，然后在對這些參數數據進行綜合處理之后給出合理的工作指令，以控制熱力站的運行。

4.3 報警參數的設定

報警參數的設定能夠更好地避免安全事故的發生，工作人員可以依據熱力站的實際情況來進行設定，包括一、二次網的供回水溫度、壓力、流量的大小以及循環泵的運行狀態和補水泵的啟停狀態等，還可以對水箱液位的高低進行設定。這些報警參數的設定能夠很好地保證熱力系統的安全運行，當系統中的運行參數超出設定的報警參數時系統就會自動發出警報，工作人員就可以及時地發現異常情況并對問題加以解決。

4.4 遠程監控

熱力站的遠程監控通過網絡實現現場采集數據的傳輸，送達到集中控制中心，而在上位機系統中則會對應地建立起數據庫，同時還會對數據進行分類，進行更好的管理與儲存。工作人員可以通過計算機對熱力站系統運行中的各個參數進行實時查詢，還能夠進行報表打印、異常報警以及調控操作等工作。

5 結語

傳統的熱力站具有一定的缺陷，不能夠適應當今時代的發展，因而需要對熱力站的自動化控制進行研究。自動化控制在熱力站中的應用能夠調節整個熱網的精度以及供熱效果，更好地做到按需供熱，實現節能低耗的發展，讓熱力分配得更加均勻。同時也能夠實現人力資源成本的降低，提升熱力企業的經濟效益。總之，自動化控制之下的熱力站有諸多優點，人們應該不斷在實踐中總結經驗，以謀得更好的發展。