自动化控制系统在换热站改造中的应用

王学玲

摘要 ：我国北方城市通常采用集中供热系统进行供暖，其是通过管网将采暖热水输送到各个换热站内，通过换热站换热后，再将热能供向用户，本文对现在换热站普遍存在的问题进行了分析，并进一步对自动化控制系统在换热站的应用进行了具体的阐述。

关键词 ：集中供热 换热站 自动化 远程监控 变频调速

目前，城市中都采用了集中供热系统，虽然比传统的分散式供热有了较大的进步，但仍避免不掉高能耗、污染重及运行和自动化管理程度低的问题，不仅造成了能源的大量浪费，而且对环境的污染较为严重。因此急需对供热系统进行改造，加强其智能化控制水平，同时利用数字化技术来进行管理，有效的提高供热质量，实现减排降耗。目前集中供热系统与热用户之间是通过换热站来进行连接的，换热站作为中间环节，保证其运行的稳定性，提高其对水温的控制能力，这对于改善热网的热力工况将起到积极的作用，同时也能够在很大程度上确保供热质量的提升。

1、现有的换热站存在的问题

1.1高耗能。目前的换热站普遍存在着耗能大的问题，当供暖负荷和管网的压力发生变化时，循环泵和补水泵的输出流量则不会随着负荷和压力的变化而变化，这样就导致高能耗的存在。

1.2水温控制困难。由于无法实现对二次供水温度很好的控制，所以输向热网的热水温度的稳定性将会受到影响，直接影响到供暖的质量。

1.3目前换热站内在数据传输方面存在着许多不完善的地方，导致不能稳定的对数据进行传输，运行管理水平较低，无形中加大了运行的成本。

2、自动化控制系统在换热站的应用

由于現有换热站存在着许多不完善的地方，所以需要针对现存问题对其升级改造，目前多将恒压变频调速技术和远程监控技术用于集中供热系统的升级改造工程。首先利用可编程控制器进行恒压变频调速系统的设计，使其在换热站内进行应用。其次，此系统可以通过对室外温度进行连续性的采集、反馈，使二次网的供水温度实现实时调节的功能，从而有效地保证了换热站与用户之间供水温度的恒定性，使室内温度保持在一个稳定的数值范围内。在智能化的控制系统基础上，更有效地运用远程监控手段，从而利用计算机对多座换热站进行统一管理和控制，实现无人值守，这样既有效的实现了节能，又降低了集中供热系统的运行成本。

2.1 恒压变频控制系统的应用

由微机给水控制器、变频器和压力变送器组成，有手动和自动两种功能和一种工频功能。该系统采用其独特的节能降耗功能变频器，不仅节能效果明显，还具有可扩展功能、紧密相关的安全性、易于控制等优点。使用的微机给水控制器可实现在线设定参数，调整方便，采用数字PID调节、控制精确，软件引入容错概念和抗干扰算法，输出继电器采用压敏电阻保护，抗干扰能力强。内部采用开关电源供电，电压适应范围宽。

2.1.1换热站是为热用户供热的能源中心，要求工作模式多，安全系数大。在变频模式下，手动时可以人为随意设定压力，控制循环泵的输出流量，调节供暖温度；自动时微机给水控制器、变频器和压力变送器自动跟踪，通过控制电机转速调节循环泵输出流量，从而达到调节供暖温度的目的。而且自动化控制系统具备工频运行与变频相结合的功能，在工频运行不能满足循环泵的输出流量时加入变频运行，微机给水控制器根据管网压力控制变频器频率来满足循环泵的输出流量，调节供暖温度。当变频器出现故障时，可手动切换到工频运行，以保证不间断供热。

2.1.2对于补水系统，采用此方法进行失水补充，若系统失水低于二次回水管网设定点压力0.2bar时，微机给水控制器启动补水变频器，补水泵进行失水补充，自动跟踪二次回水管网压力，当二次回水管网压力达到设定点压力加0.1bar时，补水变频器会自动停止处于待机状态。

2.1.3对补水箱采用此方法进行恒压补水，在补水箱安装压力变送器，用微机给水控制器控制补水箱液位启动变频器，当液位达到设定值时，变频器会自动停止处于待机状态，当管网失水过多，变频器会全速跟进为水箱补水。这种方法也可以取消就近补水箱，在补水泵前管网系统中安装压力变送器，用微机给水控制器设定管网系统压力达到远距离恒压供水。

2.1.4每个热力站均安装了室外温度传感器，预设温度根据室外温度计算得出并随着室外温度的变化而改变。并及时调整二次供水温度。

2.2 GPRS网络进行远程监控方案

为更进一步节能，换热站自动化控制系统采用计算机远程监控，实现换热站无人值守。各子站可采用RDY-18F智能测控终端或PLC控制器等设备做为主控设备，可对压力，温度，频率等（4-20MA、0-10V）信号或RS一485的信号进行数据采集并可通过网络或现场进行各路采集量的上下限报警值的设定可存储整个供暖季的数据和报警值。定时将数据传到有固定IP地址的中心服务器，存入数据库。各工作站可通过INTERNET网络访问中心服务器，取得相关数据。

3、改造后的效果分析

3.1实现了系统的节能

利用自动化控制系统对换热站进行改造后，有效的实现了降低能耗的目标。对水、电和煤的能耗都较改造前有了明显的降低。

3.1.1 降低单位热能消耗

通过自动控制系统，有效的控制了管网水力失调的情况，实现了供热系统热能的分布的均匀性，而且变频调速系统实现了流量的自动控制和调节，使一次网流量和换热站水泵能够实现调节的有效配合，减少了时间上的停滞，降低了热量的损耗。

3.1.2 降低单位电耗

利用变频调整技术使换热站的水泵电机实现了自动调节，能够及时的改变电动机的电流和频率，从而实现节能。由于利用变频技术进行调节时，其范围较宽，所以无论其运行效率还是精度都保持在一个较高的水平。而且还能够对电机启动时的大电流进行有效的控制，从而有效的保证了电机使用的年限。另外还可以对水泵的能源消耗通过减少流量的方式进行控制，从而保证热用户的室内温度。

3.1.3 降低人工费

利用自动控制装置和设备，使热电站在运行时实现了无人值守，只配置值班人员进行巡查即可确保运行的安全性，有效的节省了人力资本的支出。

3.2 稳定了热用户的室内温度

利用采集系统通过对室外温度和回水温度的采集和反馈，使二次供水的温度得到有效的调节，使用户室内温度处于恒定值，确保了居住的舒适性。

3.3 集中管理

由于改造后的换热站数据传输的稳定性提高，并且无人值守，所以可以实现对多个换热站进行数据的统一集中管理，使运行更为便利，有效的节约了运行和管理成本。

4 、结束语

通过自动化控制系统在换热站中的应用，在有效的提高了系统运行的稳定性，提高了供热的质量的同时，降低了供热成本，使供热企业实现了效益的最大化，对于企业的健康发展起到了积极的推动作用。

参考文献：

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