换热站供热自动化控制系统的原理及应用探讨

2021-01-16高超秦皇岛市热力有限责任公司

环球市场 2021年21期

高超秦皇岛市热力有限责任公司

随着近年来国民经济的快速发展，人民的生活水平不断提高，人们越来越注重城市的生活环境，在冬季供暖中供热是实现供暖的最好方案。集中供热是冬季改善城市居民的居住环境，提高城市居民生活质量的最好方法。

一、智能化换热站的特点

（1）人力需求减少，工作人员培训更为简单，管理更加人性化，通过人机交互即可掌握换热站运行状况。（2）可以根据天气变化与蒸汽压力，智能化控制蒸汽调节阀，在满足用户采暖需求的基础上合理控制出水温度，一定程度上可以实现节能降耗。（3）可以实现回水温度的自动化控制，系统可以根据气温条件控制循环泵变频调节，进而合理控制回水温度。（4）系统会自动将回水管网上压力变送器反馈至与内部设定值进行比较，从而调节补水泵电机运转频率，使出水压始终与内部设定值保持一致。

二、换热站供热自动化控制系统的原理

换热站供热自动化控制系统中，换热站起到了中枢的作用。首先，载有热量的热媒从热源处经过一次供热管网到达换热站处，此时，换热站需要获取适当的热量并将其转化到热水中去，并控制二次管道中热水的流量，最终将热能输送给用户。再次，换热站将利用循环泵，将散热完毕的冷水输送到回水管道，完成了对水的循环利用。

换热站监控系统可远程对热网的温度、压力、流量以及补水箱水位等模拟量信号和循环泵、补水泵运行状态等开关量信号进行采集、控制，针对气象、供热管线分布、热交换效率等多方面因素，在中央控制站的计算单元建立数学模型，计算结果输出给换热站的控制单元，进而对供热过程进行有效的监测和控制。物联网在线监测系统可以实时采集换热站运行信息，并将信息上传至自动控制系统，由系统对数据信息进行分析后发出指令，最终系统完成相应的控制调节操作。

换热站供热自动化控制系统发挥作用时，其内部的工作方式是：高温蒸汽或高温热水从供热管网的源头，即热源处经一次供水管道输送至换热站，这时，换热站用热传递的方法将这些高温热媒的热量传递到采暖用水中，再利用变频循环泵将这些热水输送到用户处，满足用户的用热需求。

三、换热站供热自动化控制系统的应用

（一）基于物联网技术的换热站在线监测系统

（1）系统概述

基于物联网技术的换热站在线监测系统主要是在换热站配电箱、阀门、配电开关、电机、管道、水泵以及大门位置安装信息采集设备，从而实现实时采集信息，然后由系统对采集的数据信息进行分析，以此实现对换热站的实时监测。通过在线监测系统可以实现对换热站的一键巡查，智能监测换热站运行状况，发现异常状况可以及时预警，便于工作人员及时处理。

（2）系统设计

①电能监测。在换热站电机、总开以及泵开等位置的关键负载线路上安装电能测控终端，配合高灵敏度的电流互感器，可以实现对线路电压与电流数据的实时采集与监测，可以分析当前线路无功、有功、频率、视在、电能以及用户负荷等相关信息。所采集的信息会上传至系统，作为用电能耗的原始数据予以保存。②管道温度以及压力监测。管道温度以及压力监测需要安转插入式传感器，通过热电偶方式监测管道温度状况，传感器可以将热能信号转化为电能信号，通过热电势测量温度。高温管道是换热站的重要设备，管道温度与内部压力有直接关系，根据气体状态方程 PV=nRT 可得，管道温度越高，则内部压力越高，必须对高温管道温度以及压力进行实时监测。其一，环境中温湿度监测。换热站中各种设备在运行过程中，都会受到环境中温度以及湿度的影响，如果环境中温湿度条件异常，可能会导致设备故障，影响换热站的正常运行，因此，有必要对环境中的温、湿度进行监测。通过在换热站内装置温湿度传感器，实时监测站内温湿度条件，温湿度传感器基于WSN技术可以准确、实时采集站内温、湿度信息，并且可以实现智能化调节，避免对设备产生影响。

其二，大门监测。在换热站大门位置安装门磁传感器，可以实时监测大门的状态，门磁传感器是采用WSN技术的又一典型设备，可以对大门的状态以及开闭次数进行监测与记录，并且对大门正常使用以及外观不会造成影响。

（二）基于物联网技术的换热站自动控制系统

基于物联网技术的换热站自动控制系统主要由两部分构成，分别是自动控制系统与物联网主站平台。换热站自动控制系统由多个控制仪表以及测量设备构成，控制单元除了采用 S7-200PLC 与扩展模块以外，还增加了 SI-NATU MD720-3 GPRS通信模块、SINAUT ANT 794-4MR 天线。此外，还有循环泵、输出单元、输入单元以及变频器。物联网主站平台主要包括计算机、宽带网络、组态软件以及服务器软件。换热站在运行过程中需要根据用户的实际需求以及外部气温环境适时调整供热量，基于物联网技术的换热站自动控制系统采用的是质量双调控的方式，即同时实现对换热站循环泵流量以及供水温度的控制与调节。同时在系统运行过程中，也能实现对补水泵的控制与调节。此外，系统长期以工频运行，循环泵输出流量不会受供热负荷变化的影响。