谈如何实现热力站的无人值守

杨 利 勇

(太原市热力公司，山西 太原 030001)



谈如何实现热力站的无人值守

杨 利 勇

(太原市热力公司，山西 太原 030001)

介绍了传统的热力站系统，从增加自控系统设备、实现热力站内的自动控制、增加监控安防设备三方面，探讨了热力站系统自动化升级改造的具体措施，以实现热力站的自动化控制和无人值守，从而节约了热力企业的人力成本。

热力站，无人值守，自控系统，循环泵

0 引言

随着社会的进步发展和工业技术的提高，生产设备的自动化控制程度越来越高，各行各业的生产都在引进新的技术设备，尽可能的提高生产过程的自动化控制水平。热力企业从自身发展的需求出发，为了提高生产效率也在不断的增加资金、技术的投入，引进新技术设备，升级改造已有的生产设备，实现了生产过程的自动控制和远程监控，达到了生产控制的精细化管理要求。本文着重介绍了热力站通过自动化升级改造后实现了自动化控制和无人值守。

1 传统的热力站系统的介绍

在城市集中供热系统中热源一般是来自热电厂的高温高压蒸汽，出于安全可控的考虑不能直接向用户供热，需要经过热力站换热后将适当温度、压力的热水送到用户侧。热力站的主要作用是根据热网工况和用户侧的供热面积，管网承压条件，房屋的采暖类型，保温效果等将热网输送的热水加以调节、转换，向用户系统分配，以满足用户采暖需要。热力站主要设备有：换热器，循环泵，一二次线除污器，补水泵，水箱，计量表，控制阀门等。

其系统流程如图1所示。

传统的热力站系统中，换热器的主要作用是把一次网和二次网隔离开来通过换热器交换热量。用户侧的供热效果主要受二次网的循环快慢，管网是否顺畅及水压的高低等因素影响，由于循环泵与补水泵都采用工频泵，无法控制泵的转速，系统在设计选型时已经确定了循环泵功率的大小，管网的粗细及补水泵的扬程等主要参数，在供热过程中只能依靠调节一次网的流量和供热温度间接地调节二次网用户侧的供热温度。这是一种粗放的调节方法，这样的供热方式不利于二次网用户侧的温度调节，也不利于热量在整个热网中的均衡分配，热源近端的用户获得的热量多，远端的用户分配到的热量少，出现热网中各站冷热不均的现象。

2 热力站系统的自动化升级改造

随着社会的发展传统的热力站控制系统已无法满足用户对供热温度精准调节的要求，也不能达到热力企业均衡供热，节能减排的精细化管理要求。热力企业开始大力投入财力、物力对集中供热的各个热力站进行自动化改造，以实现热力站的远程自动调控。

2.1 在原有设备基础上增加自控系统设备

在原有的热力站系统基础上，主要增加了温度变送器(温度T)，压力变送器(压力P)，流量计，电动调节阀，电子水表，PLC控制柜系统，并增加了循环泵和补水泵的变频控制柜。温度变送器，压力变送器用于测量一、二次管网的供回水的温度和压力，并传送给PLC控制系统；电动调节阀用于调节一次网供流量的大小并传送给PLC控制系统；流量计用于测量一次网，二次网的流量，并传送给PLC控制系统；电子水表用于计量管网的补水量并传送给PLC控制系统；变频柜的主要作用是接收PLC控制系统的指令或基于自身PID指令用于控制循环泵、补水泵的转速，进而改变站内的运行工况。

升级改造后的热力站自控系统结构如图2所示。

在热力站自控系统中，PLC控制系统是整个系统的大脑，它包括PLC控制器，显示屏，电子模块，通讯模块，辅助继电器，接线端子等。主要作用是接收各类设备传回的数据并计算处理数据做出指令控制电动调节阀的开度，循环泵、补水泵变频器的频率等，从而精确调控热力站的供热温度和压力。

2.2 实现热力站内的自动控制

首先根据热力站供热面积，建筑物高度，地势差等的实际情况，设定一个二次网供回水压差目标值以满足二次管网的供暖循环。在此基础上，PLC控制系统通过控制调节一次网回路上的电动调节阀，来调节流过热力站的一次热水的流量，根据二次网供、回水平均温度的温差，通过变频器自动调节循环泵的转速，实现对系统总流量和温度的调节。

热力站的补水控制至关重要。供、回水压力过高可能造成热水管道及用户暖气片的破裂；供、回水压力过低，又使得高层用户无法得到足够热量。同时考虑到供热对压力的稳定性要求并不高，只要压力稳定在某一范围即可，一般采用开关补水控制方案，根据热力站供热面积，建筑物高度，地势差等的实际情况设定补水压力的上下限。

2.3 增加监控安防设备

在热力站内安装硬盘刻录机，交换机，监控摄像头等，主要用于观察热力站内的设备运行情况。当热力站系统运行报警时，工作人员可以通过监控视频查看站内设备的运行情况，便于快速准确地判断故障并作出相应的工作指令。在安装摄像头时会根据每个热力站的实际布局情况来考虑安装的位置，数量和类型等。一般要求在正对门口的位置安装一台枪机，用于查看人员的进出情况及防盗；在配电室安装1台～2台枪机，用于查看各配电柜的运行情况；在设备间安装2台～3台球机，用于查看换热器，循环泵，补水泵，水箱等主要设备的工作状态是否正常。

3 热网系统的集中控制

3.1 建立热网系统集中控制中心

热网的集中控制中心(即调度中心)是整个热网控制系统的中枢系统，承担着整个热网运行数据的采集和综合分析处理并对热网的运行调控下达工作指令等任务，一般设在生产调度中心。主要由服务器，工程师站，操作员站，视频工作站，中央控制显示屏，通讯网络等组成(见图3)。

3.2 数据的采集处理与联网控制

热力站的数据采集是由PLC控制器通过I/O信号线与现场总线连接温度、压力流量、液位传感器以及电动调节阀、变频柜等现场设备，进行实时数据采集并传输。各热力站与集中控制中心的连接是采用ADSL-VPN的通讯方式，控制中心和各热力站分别对应一个IP地址，用于自控数据和视频监控数据的传输。

通过控制中心的服务器可以实时查看各热力站的运行参数，包括一、二次网的供回水温度、压力、流量以及泵的状态、变频器的状态、电动阀的开度、水箱液位等数据并能记录生成报表。在运行数据的基础上，通过数据的分析处理给出控制指令，控制热力站的现场设备调节站内的运行工况。

3.3 设定系统的报警参数

在控制中心的上位机系统中设置运行参数的报警值，根据每个热力站的实际运行情况设定一、二次网的供回水温度、压力、流量的大小以及循环泵的运行状态、补水泵的启停状态、水箱液位高低等的报警值，一旦出现热力站的实时运行参数超出或低于报警值就发出警报，提醒值班人员热力站出现故障了，及时作出处理。

3.4 实现热力站远程监控和无人值守

热力站自控系统将现场采集的运行数据通过工业以太网实时传送到集中控制中心的上位系统，在上位机系统中建立每个热力站的数据库并对数据分类、存储和管理，通过计算机查看站内的实时运行参数包括一、二次网的供回水温度、压力、流量以及泵的状态、变频器的状态、电动阀的开度、水箱液位等，同时还能提供图表显示，数据查询，报表打印，故障报警和调控操作等功能。

在集中控制中心的值班人员通过中央控制显示屏可以随时查看每个热力站的运行状况，并能在操作员站上下达调控指令，调节站内的运行工况。当热力站出现运行报警或故障报警时，值班人员可以在上位机系统迅速查看运行数据并结合现场视频图像做出事故预判，下达调度指令或及时通知巡站人员到现场处理故障，恢复设备正常运行。

4 结语

通过对传统热力站设备的升级改造，实现了热力站的自动化控制和无人值守。自动化控制技术提高了整个热网的调节控制精度和供热效果，做到按需供热节能减排，让有限的热源均衡地分配到每个热力站，减少了热力站之间冷热不均的现象，同时热力站的无人值守又减少了运行人员的使用，节约了热力企业的人力成本。

[1] 王亦昭,刘 雄.供热工程[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2] 王华忠.监控与数据采集系统及其应用[M].北京：电子工业出版社，2010.

[3] 剌慧东.变频器及PLC系统在热力站控制中的应用[J].电气时代，2008(10)：130-131.

Discussion on how to realize unattended operation of thermal station

Yang Liyong

(Taiyuan Heating Power Company, Taiyuan 030001, China)

This paper introduced traditional thermal station system, from increasing automatic control system equipment, realizing the automatic control of heating station, increasing monitoring security protection equipment three aspects, discussed the specific measures of thermal power station system automation upgrading, to achieve the automation control and unattended operation of thermal power station, so as to save the manpower cost of heating enterprises.

thermal power station, unattended operation, automatic control system, circulation pump

1009-6825(2017)16-0134-02

2017-03-21

杨利勇(1983- )，男，工程师

TU995

A