谈换热站供热自动化控制系统

赵扬

摘要：在倡导集约化、智能化城市建设的今天，城市集中供暖已成为生活、生产和建设的基础性问题。随着城市集中供热事业的发展，现有换热站优化运行改造，设备淘汰更新，以及新增换热站的需求都为换热站优化智能控制的应用提供了市场空间。将高新科技、自动化趋势和崭新理念融入城市集中供暖系统建设内，发挥自动化城市集中供暖系统对节能、环保、民生的优势，全面提升城市集中供暖系统的效率刻不容缓。因此文章重点就换热站供熱自动化控制系统展开相关探讨。

关键词：集中供热；自动化系统；换热站

中图分类号：TU995；TP273 文献标识码：A 文章编号：1674—3024（2017）06—0162—01

引言

近年来，我国科学技术领域迅速发展，城市建设改造进程不断加快带动了相应供暖管网改造工程的推进，其中供暖管网的优化设计也受到了社会各界的广泛关注，通过改进城市供热管网优化设计的一系列举措，可以有效减少资源消耗、节约经济成本、提高城市供暖效率。

1集中供热的发展现状

集中供热是指由集中热源所产生的蒸汽、热水，通过热力管网供给一个城市或部分区域生产、采暖所需的热量方式。供热系统通常由热源、热网和热用户三个部分组成。热源通常以煤、天然气、重油为燃料，主要形式为换热站和区域锅炉房。我国的集中供热产业尽管这些年来发展较快，相比于发达国家，我国的供暖设施和技术还是非常落后的，主要存在的问题是室内温度冷热程度不均匀，在供热过程中能量被成倍消耗，导致市内温度不能随意调节，供热效率很低。因此，提高能源利用效率，减少热损失是刻不容缓的。

2系统关键技术方案

2.1换热站基本组成。换热站作为集中供热系统中热用户与供热管网之间的连接场所，对提高供热质量和改善热网工况起着关键作用。为了提高供热品质，一方面，需要对系统运行中的各项参数进行实时监测；另一方面，二级管网的供水温度需要依据环境温度的具体值去调节，这样就能够保证热用户的室内温度在一定温度范围内变化，可以节约大量能源，同时使用户的生活和工作环境更加宜人。变频器的输出可以通过调节PLC来制，来改变电机的转速，进而调节循环泵或补水泵的输出，达到管网压力和供暖负荷的要求。

2.2系统组成及功能。系统可分为硬件控制系统和软件控制系统两部分。其中硬件控制系统主要由S7-200PLC、M430变频器、触摸屏组件及换热器、电磁调节阀、循环泵、补水泵等组成；软件控制系统主要由STEP7程序及Wince程序组成。预计实现的功能主要有：（1）通过S7-200采集和处理压力、温度、流量等模拟量参数；（2）换热站自动控制，在HMI上实时显示各类参数，以及自动控制设备运行状态，并能够进行故障诊断；（3）环境温度与供水温度之间的对应曲线可以根据供热对象的特性以及当地气候条件来给出；（4）供水压力的自动控制主要是由压力传感器结合PLC及变频器来完成；（5）采用手动控制和自动控制相结合的控制方式。当HMI或PLC出现故障时为确保回水压力准确稳定需将自动控制模式切换为手动操作控制。

2.3换热站控制参数

2.3.1系统供水温度控制。当环境温度发生变化时换热站控制系统可以通过PLC来控制二级管网的供水温度，以适应环境的变化，保持恒定地室内温度。

2.3.2系统流量及定压控制。由于系统流量、压力的分布不均匀，致使冷热不均衡的现象普遍存在于供热系统之中，因此流量及压力对供热系统供热质量的影响是至关重要的。水压只有在达到以下基本要求时才能保证供热系统正常情况运行：（1）保证热网提供可能消耗的最大压力给用户，室内系统能够承受；（2）保证不损坏散热器件；（3）保证供热系统不倒空，水量充足。因此，制定合理静水压线和恒压点就必须监测和分析系统的水压。常用的定压方式有定压罐定压、膨胀水箱定压、补水泵变频调速定压等。通过综合考量本系统采用补水泵变频调速定压。其基本原理是根据换热站控制系统的压力变化情况，调整电源频率，改变补水泵转速，以便及时控制补水量，保证系统有一个恒定的恒压点。

3供热系统基本参数控制

3.1温度控制。自动控制系统的目的是对供热系统的运行参数进行实时监控，以确保系统的运行状况以及运行质量。能够使供热效果达到平衡，能够使热网的水平失调得到消除，还能够消除各换热站的相互耦合作用，实现了对供热管网的水力和热力工况的全自动调节。当供热系统发生故障时，能够及时得到检测和报告，减小了发生危险的可能性。换热站自动控制系统的运行通常都是采用小流量、大温差的方式。对供水回路的模拟量如温度、流量、压力等进行测量、采集、传递、控制，以保证实时监测和控制一、二级管网供水回路温度、流量、压力，以及循环泵和补水泵工作的状态等参数信息，负荷的实际输出功率是循环泵监控热力系统的有效依据，可以方便地实现气候补偿、按需供热等节能控制。

3.2在换热站系统二次侧具有一台用来维持系统压差恒定的控制供回水压力差的循环泵。系统采用变频、变流量的供热方式以达到降低热网输送成本的目的。实现了对二次侧供回水压差的控制，就实现了对温度的质调节。系统采用PLC为处理器，通过变频器，并结合环境温度传感器来调节循环泵电机的转速，从而控制循环泵的输出流量，进而达到热负荷的需求，这样就可以使电机在整个负荷变化过程当中的能耗降低到最小。

总之，文章针对我国目前集中供热系统普遍存在的供热不均衡、不合理的现状，以及集中供热系统中的关键环节换热站的自动化控制系统进行了探讨，系统采用了PLC作为采集和监控设备的控制方案。包括了系统的硬件选型及构成，监控系统的模块设计等内容。此换热站自动化控制系统的研制，降低了管理人员的工作强度，使其可以更加科学有效地管理和控制换热站，提高了现代化管理水平，能够将集中供热的经济效益和社会效益显著提高。