换热站自动化控制供热系统应用分析

李勇

摘 要：集中供暖系统是保障居民生活需求的重要基础设施，供暖系统本身的自动化程度直接影响着居民供暖的质量，同时也体现着城市的现代化水平。将PLC控制器应用到集中供暖系统中，对于保证供暖系统优质供暖、安全运行具有较为积极的意义。换热站是供暖管网与用户连接的场所，在其内部安装有与用户连接的相关设备、管道、阀门以及仪表装置等。借助PLC控制器能够完成换热站的自动调节，从而更好地满足用户的供暖需求，实现供暖管道内部介质参数的自动化检测，最终保障供暖系统的高效、稳定运行。

关键词：换热站;自动化控制;供热;应用

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、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.集中供暖系统中换热站的重要性

伴随着城市人口数量逐渐增加，供暖系统为了满足人口需求，需要采取集中供暖的方式。该种方式既能够满足人口需求也能够符合节能型社会的发展。换热站是集中供暖系统中的重点环节，新时期，需要在换热站中应用先进的控制技术以及信息通信技术，才能够提升换热站的运行效率。PLC控制器是当前控制领域中的重点技术设备之一，将控制器应用到集中供暖换热站中，能够提升热水循环，避免资源浪费。

2.换热站供热自动化控制系统的应用效益

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當中，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。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.控制系统实施方案

4.1换热站与用户的连接方式

换热站与用户之间的连接方式采用的是间接连接方式。采用这种连接方式能够保证热网循环水和用户内部采暖系统循环水之间仅仅局限于热量的交换，在空间上它们是独立的，相互隔绝的。这种方式的连接系统又可以称为局部系统或者热力网的关联式连接。

4.2温度的控制调节

换热站对供暖系统稳定的调控指的就是要确保一次侧的供水温度处于恒定的范围内，该功能主要是由位于换热器一次侧的电动调节阀门来进行控制的，该阀门能够有效调控换热器的一次供暖量。首先，设置一个既定的温度值，然后将测量值作为反馈值，阀门的开关作为输出值，从而有效确保一次供水温度处于恒定的范围内。为进一步确保供暖的质量，选择运用二次供水温度自动控制系统来对供暖状况实施调整。其主要作用为：通过对二次供水系统温度的检测和分析，在充分结合外界相关情况的基础上，计算出最为合适的供暖温度，然后再通过一次、二次供水温度进行调节，使其维持在恒定范围内。二次供水控制元件为换热器一次出水口的控制阀门，设置一个既定的温度值，然后将测量值作为反馈值，阀门的开关作为输出值，采用PID算法，保证二次供水温度的恒定。

4.3循环水流量的调节控制

考虑到供暖系统供暖的热负荷是随着室外温度等因素的变化而不断进行调整的，所以实际应用中对换热站二次选择使用分阶段改变流量的质调节方式。将室外温度划分为2个阶段，如果室外温度高于设定值，那么循环水泵便会以工频状态运行;如果室外温度低于设定值，那么循环水泵按照设定的频率运行。

4.4压力的调节控制

压力传感器可以将用户管网水压信号传输到变频器内部的PID控制器，PID控制器再根据系统本身的压力设定值以及实际检测值来完成PID运算，并最终计算出信号控制水泵电动机的电压以及频率。当用水量较少时，1#泵在变频器控制下变频运行，之后伴随着需水量的不断增加，系统输出频率上升，直到50Hz。这时1#泵由变频切换为工频运行状态。同时系统对2#泵进行变频启动与调节，最终保证官网中水压处于恒定状态。

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。

6.结论与认识

综上所述，在现代集中供暖系统中，换热站是连接于一次网、二次网、用户连接的组件中。想要对集中供暖系统进行优化，非常有必要运用PLC自动控制系统。该系统应用过程中首先要结合实际情况进行系统的选型，然后实现I/O分配以及功能的实现。特别需要注意的是实现系统扩展模块的选择，最后对系统中的通信协议进行综合性分析。将PLC控制器应用在供暖系统换热站中，能够很好地实现换热站温度的自动调节控制，对于确保供暖质量具有重要意义。

参考文献：

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（克拉玛依市热力公司昆仑供热总站）