无人值守热力站自动化控制的实现与改进措施

毕 奇

(太原市热力集团有限责任公司，山西 太原 030001)

1 传统热力站系统概述

自热电厂的高温高压蒸汽一般来说是城市集中供热系统的热源，但若是直接将高温高压蒸汽向用户供热既不安全也具有不可控性，所以就需要热力站将高温高压蒸汽进行转换，让其成为能够直接向用户传送的，温度以及压力都适宜的热水。热力站在这个过程中起到的就是转换的作用，它依据热网工况、用户方的供热面积、管网承压条件、房屋的采暖类型以及需要的保温效果等对热网中输送的热水进行调节与转换，以此向用户来进行热力的分配，来满足用户的供暖需要。热力站的主要设备包括换热器、循环泵、一二次线除污器、采水泵、水箱、计量表以及控制阀门等。在传统的热力站工作系统中，换热器的主要作用在于将一次网与二次网分隔开，然后再通过换热器实现热量的交换。二次网循环的速度、管网的顺畅程度以及水压的高低都是能够影响到用户方供热效果的因素。在实际的循环过程中，系统中的循环泵以及补水泵都是工频泵，这种情况下，泵的转速无法控制，而系统在设计选型时循环泵功率的大小、管网的粗细以及补水泵的扬程等主要的参数都已经有了明确的规定，不能发生改变，所以，二次网用户方的供热温度的调整只能够通过调节一次网的流量以及供热温度来实现。这种运行方式存在一定的缺陷，它不能通过二次网用户方来调节温度，也不能够让热量在整个热网中实现均衡的分配，用户只有在离热源近端的地方才能够获得更多热量，反之则得到较少热量，很容易出现冷热不均的情况。

2 热力站自动化控制的优势

在热力站内进行自动化控制有很大的优势。首先，自动化控制能够及时地了解到热源和热网的参数以及运行的状况，实现对整个热源以及热网的掌控。这样，工作人员可以实时地监测整个热力站各个系统的温度、压力、流量以及热量，并及时地依据实际需要进行调节，它还能够对大量的数据进行精准处理，实现更加高效的管理。其次，自动化控制系统在热力站的实施能够节约能源、降低能耗。自动化控制之下的热力站能够有效地降低对大气的污染，生产过程中自动化参数的改进将会有效地减少粉尘以及烟雾的产生，进而实现对环境的改善。再次，自动化控制能够提升热力系统运行的精度，自动化控制系统能够对整个热网的参数进行调节，进而避免水力不平衡以及冷热不均现象的发生。同时，它还能够按照用户方的实际需求来调节供给的热量。在供暖季里，室外的参数是动态的，而建筑具有节能性，这将会造成供热时温度上的滞后性。自动化控制系统还能够根据人的作息规律来实现智能化的供热。最后，热力站的自动化控制能够降低安全事故发生的概率，工作人员能够依据热力站的实际运行情况来设定每一个参数的报警定义，在参数超过系统设定值时就会及时发出警报。另外，自动化控制下的地下室热力站能够进行无人值守，这将大大降低工作人员出现安全事故的可能性。

3 热力站自动化控制的改进

3.1 自控系统设备的增加

自动化控制之下的热力站增加了温度变送器、压力变送器、流量计、电动调节阀、电子水表、PLC控制柜系统以及循环泵和补水泵的变频控制柜。这些新增的设备都在热力站工作系统中起着重要的作用。温度变送器以及压力变送器能够测量一、二次管网供回水的温度和压力；电动调节阀可以对一次网供流量的大小进行调节；流量计能够对一次网和二次网的流量进行测量；电子水表能够计量管网的补水量，以上的这些设备在进行测量的同时都会将测量结果传送给PLC控制系统。而变频柜则主要作用于PLC控制系统指令的接收以及根据自身PID指令来对循环泵和补水泵进行控制，然后改变站内的运行工况。

3.2 热力站内的自动控制

热力站的自动控制系统要根据热力站的供热面积、建筑物高度以及地势差等具体情况来进行二次网供回水压差目标值的设定，用来满足二次网管的供暖循环。在这个基础之上，PLC控制系统能够通过对一次网回路上电动调节阀的调节来实现对流过热力站一次热水流量的调节，然后再依据二次网供以及回水平均温度的温差利用变频器对循环泵的转速进行自动调节来调节系统的总流量和温度。热水站的补水控制非常重要，当供、回水的压力过高时就有可能导致热水管道和用户暖气片的破裂，而当供、回水的压力过低时高层用户就有可能得不到足够的热量。所以，考虑到补水控制的重要性，而且在供热方面对于压力稳定性的需求并不高，所以压力只要稳定在一定的范围内就可以，这时就需要采用开关补水控制方案，然后再依据热力站的供热面积、建筑物高度以及地势差等因素来设定补水压力的范围。

4 热网系统的集中控制

4.1 控制中心

热网的集中控制中心即热网控制系统的核心，它担负着整个热网系统信息数据的采集与处理工作，同时还需要依据数据的处理结果来下达与热网运行有关的工作指令。控制中心一般设置在生产调度中心，组成设备包括服务器、工程师站、操作员站、视频工作站、中央控制显示屏以及通讯网络等。

4.2 信息数据的采集与处理

PLC控制器主要负责热力站信息数据的实时采集与传输，ADSL-VPN通常是各个热力站与集中控制中心的通信方式，控制中心以及各个热力站会各自对应一个不同的IP地址，来实现信息数据以及监控信息的传输。借助控制中心的服务器，工作人员能够随时查询热力站的运行参数，然后在对这些参数数据进行综合处理之后给出合理的工作指令，以控制热力站的运行。

4.3 报警参数的设定

报警参数的设定能够更好地避免安全事故的发生，工作人员可以依据热力站的实际情况来进行设定，包括一、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和补水泵的启停状态等，还可以对水箱液位的高低进行设定。这些报警参数的设定能够很好地保证热力系统的安全运行，当系统中的运行参数超出设定的报警参数时系统就会自动发出警报，工作人员就可以及时地发现异常情况并对问题加以解决。

4.4 远程监控

热力站的远程监控通过网络实现现场采集数据的传输，送达到集中控制中心，而在上位机系统中则会对应地建立起数据库，同时还会对数据进行分类，进行更好的管理与储存。工作人员可以通过计算机对热力站系统运行中的各个参数进行实时查询，还能够进行报表打印、异常报警以及调控操作等工作。

5 结语

传统的热力站具有一定的缺陷，不能够适应当今时代的发展，因而需要对热力站的自动化控制进行研究。自动化控制在热力站中的应用能够调节整个热网的精度以及供热效果，更好地做到按需供热，实现节能低耗的发展，让热力分配得更加均匀。同时也能够实现人力资源成本的降低，提升热力企业的经济效益。总之，自动化控制之下的热力站有诸多优点，人们应该不断在实践中总结经验，以谋得更好的发展。