节能型无人值守换热站的智能控制系统的探究

陈闯　刘正伟　桂丹　王晓宁

摘 要：进入21世纪以来，随着社会经济的发展，人民的生活水平日益提高。对于换热站系统来说，是满足供热的必要设施。传统的换热站存在能耗大、污染严重等问题。从节能减排等角度考虑，有必要构建节能型无人值守换热站的智能控制系统。本文重点探究了节能型无人值守换热站的智能控制系统的的构建，以及为换热站的优化及完善提供有效建议。

关键词：节能型；无人值守；换热站；智能控制系统

在整个热力网系统中，换热站起到了至关重要的作用。结合城市热力网工程中的换热站工作现状可知，存在能耗大以及污染等问题。这些问题的存在，不利于换热站工作效能的提升[1]。因此，随着科学技术的发展以及工作的实际需求，有必要注重节能型无人值守换热站的智能控制系统的构建，这便是本文重点论述的内容。

1.节能型无人值守换热站的智能控制系统组成分析

对于节能型无人值守的汽-水换热站的智能控制系统来说，首先具备若干个压力测量仪表、温度传感器、流量计分别于换热站一次网蒸汽入口管道、凝结水出口管道、二次网供回水出入口管道以及补水管道等部位安装，主要负责的是现场压力、温度、流量、液位的信号的采集。其次，循环泵一共2台（一用一备），补水泵一共2台（一用一备）。整个控制系统，所使用的是具备PID指令，同时对多回路调节的Siemens系列支持的PLC。从系统结构上来看，主要為：现场控制方式为：人机界面→PLC→变频器[2]。远程控制方式为：上位机组态软件→PLC→变频器[2]

系统组成中的换热器蒸汽入口温度，是PID调节的主要参数基础，而蒸汽入口流量主要由调节阀控制。基于系统保证二次网供水温度，换热器二次网供水温度信号通过A/D转换之后，和二次网供水温度设定值相比，如果不相同，存在一定的偏差值经PLC的PID指令进行运算输出，然后对调节阀的开度进行控制，达到所需的预期值， 然后把符合要求的热水通过循环泵向热用户输送。基于保证系统压力，补水泵通过变频调节恒定二次网回水压力，设定合理补水的动/静压力值，对于整个系统至关重要。此外，基于换热器凝水口位置对温度信号进行采集，以实际温度为依据，对冷凝水实现二次利用，以此使节约用水的能力增强。

总之，从系统组成来看，供热系统对计算机技术进行利用，进而实现对热力网运行情况的监管，这样不但控制了环境污染现象，还使得能源得到了合理的利用。从使用界面来看，具有人性化的特点，能够将整个换热站的运行情况反映出来，大大降低了操作人员的工作负荷。

2.节能型无人值守换热站的智能控制系统功能分析

节能型无人值守换热站的智能控制系统包括：数据的采集、参数的设定、保护及报警以及远程监控等。这些功能的实现内容如下：

（1）数据采集功能。主要采集温度、压力以及流量等数据；与此同时，需采集调节阀开度以及泵的工作状态数据；此外，还需要了解变频器的频率以及实际工作状态。

（2）参设设定功能。主要对二次供水温度时序表进行设定；同时，也包括设备轮换间隔时长、二次供回水温差、补水压力及报警值的设定。

（3）保护及报警功能。主要保护电机过流、过压，保护超温、超压，保护二次欠压，保护补充水箱液面偏低情况。此外，在异常时发出报警功能，使自动运行模式自动解除[3]。

（4）远程监控功能。利用标准化的通讯接口如以太网，将换热站的各类参数向热源厂中央控制室传输，然后由于运行工作人员以具体工况为依据，向换热站发出控制指令，以此使换热站实现无人值守。通常条件下，中央控制室上位机能够对数十个换热站进行监控。

3.节能型无人值守换热站的智能控制系统功能实现分析

在节能型无人值守换热站的智能控制系统设计过程中，需优化调节阀控制，同时针对循环泵控制采取有效策略，此外在补水泵控制方面以及人机界面画面设计方面也需加以优化。在这样的条件下节能型无人值守换热站的智能控制系统功能才能获得有效实现。

（1）系统硬件功能实现。对于循环泵与补水泵来说，其转速均经PLC控制变频器调节，同时循环泵和补水泵工作在变频节能状态，当需要调速的情况下，及时有效的调节变频器的运行频率，然后经热用户热负荷的大小由变频器自动实现变频调速，最终实现节能。

（2）系统软件功能实现。换热站控制系统把温度与压力等信号转换成为数字信号，和设定值对比，根据对比结果自动调节，经PLC驱动调节阀开度，或者对变频器输出频率进行调节[3]。对于PLC来说，基于A/D模块对初始温度以及压力进行读取，然后把设定温度以及压力值进行比较经智能运算后写入D/A模块当中，从而实现PID调节，最终使换热系统恒温恒压运行得到有效实现。

4.结论

综上所述，构建节能型无人值守换热站的智能控制系统，一方面需明确系统组成，另一方面需了解系统功能，并在此基础上优化设计调节阀控制、循环泵控制、补水泵控制以及人机界面画面等。相信从以上方面加以完善，节能型无人值守换热站的智能控制系统的功能将能够得到有效实现，进一步为换热站整体工作效能的提升奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]郭小榕.城市集中供热无人值守换热站智能控制系统的研究与分析[J].中国市场，2015，30：105-106.

[2]郭耀华.基于CC2530的无人值守换热站智能控制系统[J].自动化与仪表，2015，07：58-61.

[3]滕婉莹.无人值守换热站自控系统在集中供热工程中的应用[J].科技创业月刊，2015，23：134-135.