自动化控制系统在热力站中的应用

徐媛媛

摘 要：随着城市集中供热的蓬勃发展，城市集中供热已成为节约能源，保护环境的重要途径。近年来，自动化和智能化已成为现代供热系统的主流发展方向，越来越多的集中供热领域的人员意识到，如果没有自控设备的帮助，就无法掌握系统的水力平衡和供热平衡，同时，如果系统的事故状态无法及时诊断和报警，将影响系统的稳定运行。这一系列问题是供热企业的重要事件，它与企业在市场经济发展中的命运有关，集中供热系统的自动化可以很好地解决上述问题。

关键词：热力站;自控系统节能控制

1 热力站供热系统

热力站的核心是热量的传递，集中供热系统的热力站是供热网络与热用户的连接场所。由热源提供的热水通过一次网进入热力站，通过一次供水管道进入换热器，同时二次网的水从反向进入换热器，在换热器中完成热量交换，二次网中的水被加热，由二次供水管道进入各个用热户家中，一次网的水换热后从一次回水管道回到主管网中，循环回热源厂。在实际应用中，根据热负荷条件计算和确定热交换器的热交换面积，因此控制调节对象是一、二次管网的流量，热力站的控制效果直接决定热用户的采暖效果。

2 热力站自动控制系统

（1）系统实现控制系统结构为：上位系统—热力站PLC—现场仪器仪表设备。上位系统通过局域网光纤直接连接到PLC，监测一次网温度压力，二次网温度压力，调节阀，流量计，补水泵和变频器的工作状态，并根据现场温度和压力等信号，判断热力站运行状态并且控制整个工作过程。调度室服务器是控制系統的核心，它具有系统故障诊断功能，可判断温度和压力异常等故障信号。通过变频器调节循环泵的频率大小，来节省电能。变频器和热力站PLC之间的通讯使用4-20MA信号，通过改变输出电流的大小来改变变频器的输出频率。一次网采用加装电动调节阀，调节一次网流量，满足热力站的要求。实现将模拟信号（如热力站的温度，压力和流量）转换为数字信号，与设定值相比，根据比较结果，根据预定的控制方案自动调节电动调节阀的开度。满足供热系统恒温运行。同时，控制补水泵的启动和停止，保持二次网压力恒定在一个范围内，以避免由于缺水造成的潜在安全隐患。

（2）自控设备，热力站自控设备包括：以暖气片低区系统为例，控制柜一台、温度变送器四支、压力变送器四台、液位变送器一个、电动调节阀一个、流量计一个、水表一台。

温度变送器测量对象（安装地点）为一次网供回水温度测量、二次网供回水温度测量、二次网回水支管温度测量;压力变送器测量对象（安装地点）为一次网供回水压力测量、二次网供回水压力测量;液位变送器测量对象（安装地点）为软水箱液位测量;电动调节阀测量对象（安装地点）为一次网回水管流量调节;流量计测量对象（安装地点）为一次网回水管流量测量;水表测量对象为补水流量测量，其安装地点为补水泵进水管。

特别说明，流量计和水表的安装必须保证仪表前后为直管段，且安装位置为“前10后5”，直管段上不允许安装其它仪表和管件。

（3）自控系统。热力站自动控制的基本原理是随着热用户的温度和回水压力的变化自动控制调节阀的开度以及补水泵的启停，同时实现恒温恒压的控制要求。①二次网回水温度的控制。根据当地的气候条件和供暖对象的特点，室外温度、自然时间和二次网回水温度之间的相应曲线，根据该曲线自动设定回水温度;根据水温设定进行恒温控制。其主要功能是通过分析二次加热系统的温度来计算最佳回水温度。二次网回水温度接近其设定值，以确保在供暖系统满足用户需求的前提下的最佳工作状态。②循环泵控制。循环泵的数量和大小由回水温度设定值和二次回水温度之差决定。热力站PLC系统通过测量二次网供回水温差来对循环泵进行修正，当二网供回水温差偏大时，则需提高循环泵转速，加大二网流量，提高二网回水温度，改善供热效果;当二网供回水温差过小时，需适当降低循环泵转速，减小二次网的流量，实现小流量大温差的运行模式。这种调整可以起到节约电能及热能的效果。③补水定压控制。补水泵定压根据二次网回水压力PLC控制补水泵的启停，通过将二次网上的压力变送器的反馈值与内部设定值进行比较。出口压力始终保持在设定值附近，避免了由于水压过大导致管网破裂的风险。减少设备损耗并延长使用寿命，减少停机频率，使热力站设备供热过程在一定条件下稳定运行。

（4）通讯系统。热力站通讯系统采用光纤通讯方式，利用控制柜中光纤连接热力站与调度中心数据传输，接收调度中心控制指令，已达到远程控制的目的。

3 自动化控制的优势

（1）有利于及时了解和掌握热源和热网的参数和运行条件，可以在调度中心随时监控和调节热力站各个系统的温度、压力、流量和热量，精准的分析处理大量数据，以便于管理。

（2）有利于节能降耗。一方面是调整热网参数，减少水力不平衡、冷热不均;另一方面是匹配热量、按需供热。在采暖季里，室外参数是变化的，由于建筑的节能性造成在供热时反映在温度上的滞后性以及按人的作息规律如何实现人性化供热等均对按需供热提出新的要求。

（3）有利于降低安全事故发生。一方面运行人员根据热力站运行情况对每一个参数进行报警参数定义，当某一参数超出设定值，系统自动报警。一方面针对地下室热力站实现无人值守，可以有效降低安全事故人员伤害发生。

4 结语

在热力站采用自动控制系统，方便可靠，提高供热质量，保障系统安全性、稳定性。触摸屏使控制过程智能，直观，易于操作和维护。热力站自动化控制系统的应用，彻底改善了过去采用人工调节方法，有效地解决了不平衡现象。

参考文献：

[1]游松超.热力站供热系统温度控制方法研究.创新与交流，2018.