换热站自动化控制供热系统的研究

张路杰

（拜城县众泰煤焦化有限公司， 新疆 拜城 842300）

引言

现阶段，集中供热自动化系统已经在社会生产和日常生活中得到了广泛的应用，能够降低供热成本，减少能源消耗，有利于促进人与环境的和谐发展。随着集中供热自动控制系统的发展和进步，系统智能化水平逐渐提升，其运行模式也发生了很大的变化，弥补了原有温差小、流量大、前端热、后端冷以及热能利用率等缺陷，逐渐向温差大、流量小以及全网热能平衡分布的经济效益模式方向发展。此外，集中供热自动化系统能够依据用户的实际需要进行自动调节，针对不同的用户需求提供不同的职能体系，从而实现能源利用的最大化[1]。

1 换热站的构成

1）测量仪表及传感器：用于对换热站的运行参数进行测量，其中包括一次供温温度、二次供水温度、二次供水流量、二次回水温度、供至用户暖气温度、一二次回水压力等测量传感器；

2）执行机构：用来控制由锅炉送来的蒸汽管道开关阀门的作用；

3）PLC：换热站控制系统首先通过变送器对现场信息进行采集并传送给PLC，PLC再根据上位机对给定信号和反馈信号进行比较运算，运算结果作为控制信号发送到前端I/O模块，由I/O模块转换成模拟量去控制电动调节阀、变频器、补水泵动作；

5）工控机：对换热站的自动化控制和运行参数进行监测控制、报警等。

换热站由控制柜的控制系统构成，控制柜完成循环水泵和补水泵的控制功能，具有自动和手动运行模式，也有工频和变频运行模式。换热站的运行程序独立存在于其控制系统PLC内，能够脱离上位机监控管理软件而独立运行。中央控制室通过监控暖气出口温度变化情况，让现场巡检工来调节现场工艺，以求达到合适的暖气温度，从而供至用户。

之前公司采用的换热器原理是水在内测，蒸汽在外部环绕从而达到加热，这种换热器效果非常不好，参数波动大，调节起来比较麻烦，经常出现实际温度跟远传温度不相符，给检修带来了较大困难。对此公司决定重新购买一台换热器，（这台双纹管加热器中，蒸汽在内部，水在外侧环绕），组织钳工更改工艺管道，减少了仪表测点，通过更简便的自动控制系统来达到更好的换热效果。

2 换热站供热自动化控制系统的应用效益

自动化系统在换热站供热系统中的应用具有以下优点：

1）经济效益。供热自动化系统的应用能够节约大量的人力资源，降低了财力和人力消耗。通过自动化系统，不需要人力对相关数据进行收集、整理和传输，方便快捷，且工作效率和工作质量较高。

2）环境效益。换热站供热系统中自动化控制系统的应用，能够对热量进行实时监控，对供热温度进行及时调整，降低了资源的浪费，提高了供热控制的精确性，有利于促进低碳环保理念的实现。此外，通过应用自动化控制系统，能够对用户室内温度和外界温度进行及时采集处理和传输，合理调控水温和流浪，既节约了资源，又获得了环境效益。

3）安全效益。相比较人工监测和管理，自动化控制系统能够对换热站供热中的各个环节进行实时监控，若供热系统出现问题，自动化控制系统能够及时发现并对问题发生原因进行分析，从而在最短的时间内解决问题，提高了系统运行的性和稳定性。

3 换热站的工作原理

锅炉出来的蒸汽通过管道送到换热站（蒸汽是由电动调节阀控制开、关并配有手动阀门），进双纹管换热器内与冷介质（水）进行充分的热交换，从而达到很好的换热效果，蒸汽形成的冷凝水到水箱当中，由循环泵来的水在换热器中经过交换后进去到暖气网中，补水泵用来及时补充因管网跑、冒、滴、漏等遗失的水量，以便保持一定的压力，形成经济稳定的运行状态，控制台通过各种传感器对设备的运行情况监控，随时掌握，了解换热站的进行情况，并作出相应处理。

换言之，我们对身边习以为然的教育现象及问题不去追究，比如“师生关系”“教学”“班级”“年级”等，这因为我们常常以经验思维的态度去看待这些普通的事情。

在整个系统中的水用的是“软水”，软水是指不含或含较少可溶解性的钙、镁化合物的水。它在其中的作用不言而喻就是为了防止在汽化严重的水管部分形成结垢现象，严重时会堵死管道甚至爆管，造成维修困难，耗费大量的人力、物力以及财力，得不偿失，这也就违背了最初用换热站来输送暖气的用意。

4 连锁关系

仪表与整套换热机组连锁控制有关的点只有两处：

1）二次供水压力：检测管道中压力给予PLC信号，根据压力大小来调节补水泵给水流量，如来调节供水温度。压力异常可能会造成整套机组的停运，现场有一现场压力表来比对压力传感器是否压力异常。

2）二次供水温度：二次供水温度上装有热电阻，热点阻感应管道中的水温将信号值发往PLC，根据设定温度（供水温度）来调节电动调节阀加大或减少蒸汽量。

电器与换热机组连锁控制有以下关系：PLC通过变频器来实现对二次供水压力的控制，当一台补水泵无法通过变频补水达到所要求的压力时，控制器可使另一台备用泵以工频的方式进行补水，并将数据送到触摸屏进行显示控制，最终实现更加智能化的恒定补水系统。

5 常见故障

1）电机故障：换热机组常年高温高湿，造成电机氧化，应做好保养工作。保持电机温度正常，轴承声音运转正常。

2）二次回路故障：电路电源故障，转换电源异常，无法正常供电或电力元件损坏造成二次回路无法正常运转。

3）压力异常：常年高温高湿环境造成设备的自身损耗严重，做好保养与维护。

4）温度异常：多因线路或因环境湿度过重，造成腐蚀，MA信号异常出现温度不准或热电阻造成直接损坏。

5）PLC异常：PLC控制整个换热机组的程序运转加热，出现异常可根据是否存在输入输出信号来判定PLC是否存在异常。

6）电动阀异常：电动阀盘根漏水，长时间高温带热，造成电动阀垫子或O型圈变形厉害，出现压不死的情况。

7）液位计显示不准：软水检测不合格，水质过硬，造成管道结垢厉害或堵塞，液位显示不准，应让水质化验工加强平时水质化验。

在换热站供热过程中，自动化系统发挥着关键性的作用，是换热站供热系统中的重要组成部分。现阶段，换热站供热市场竞争非常激烈，要想实现企业经济效益，必须对其进行改进和创新，最大化节约能源，降低经济成本，提供用户使用满意度。自动化控制系统在供热系统中的应用，能够实现低碳环保理念，提高企业市场竞争力，使企业获得更大的经济效益，有利于促进人与环境协调发展。