隔壓換熱站自控系統設計思路

張仲生

(太原市熱力公司，山西太原 030012)

隔壓換熱站自控系統設計思路

張仲生

(太原市熱力公司，山西太原 030012)

以太原市華能東山隔壓換熱站(簡稱隔壓站)為例，對隔壓站自控系統進行了分析，并著重介紹了隔壓站自控測點及其控制思路，指出分布式隔壓換熱站具有占地面積小、系統規模小、可根據實際情況靈活布置等優點。

隔壓換熱站，系統，自動控制

0 引言

分布式隔壓換熱站是指在負荷較為集中的區域，滿足設計條件的位置設置小規模、小負荷的隔壓換熱系統，使其出口管線滿足低海拔區域的供熱參數，以適應供熱區域內規劃負荷的調整，可使該熱源進一步解決供熱區域兩側更低海拔區域的供熱。其優點為占地面積小，系統規模小，可根據實際情況靈活布置，簡化管網，便于調節。

供熱熱源在供熱區域設置分布式隔壓站系統，使其出口管線滿足需集中供熱范圍內且海拔較低區域的供熱參數，可增大熱源覆蓋能力，同時為其進一步與其他熱源并網運行創造條件。

1 中央控制室

調度中心樓設隔壓站及下轄熱力站所需的調度中心，調度中心內設數據服務器、視頻服務器、工程師站及操作員站等所需基本設備。隔壓站采集及下達的自控信號通過現場PLC控制器上傳至調度中心。

調度中心是隔壓站下轄熱網控制系統的中心，所以其運行的可靠性尤為重要，一旦出現故障，將造成全網的失控，故中央控制室應配置可靠性能高的計算機設備，并配置備份機和UPS電源。

調度中心可以實現全系統的集中監控管理。同時，通過數據接口服務器，總調度中心的數據聯網。具有如下功能:

1)通過計算、分析水溫、水壓、水量調節曲線來確定系統調控方案，設置供熱管網運行初始值。

2)能顯示、存儲一個采暖季的各數據并向各現場控制機發出具體的控制命令。

3)供熱網各點的實時數據、日數據和累計數據的采集、分析和處理。

4)熱網供熱量的統計和分析。

5)在故障狀態下自動投入備用機。

2 現場PLC控制柜

隔壓站在生產車間設有換熱IO子站，如有采暖系統也可以設采暖IO子站，共同并入調度中心控制系統中。

換熱IO子站在生產車間設有PLC控制柜，PLC柜現場配置操作屏，作為就地控制操作及數據、監控平臺。采用PLC控制系統對隔壓站主換熱系統設備進行監測和控制，要求CPU冗余、電源冗余、通訊冗余。

3 換熱子站現場自控設備

隔壓站主要包含高溫網、一次網及一次網補水三部分。為直觀了解整個系統及現場自控設備，現對隔壓站自動控制部分簡要表述如下。

3.1 閥門自動調節部分

1)高溫網及一次網供回水均設電動蝶閥，其中高溫網回水為電動調節蝶閥，用于調節高溫網流量大小。

2)一次網補水的方式:主要方式為高溫網水補一次網水，補水采用調節閥控制。調節閥正常情況常開，通過調節維持補水壓力點壓力恒定。備用方式為自來水變頻補水，通過補水泵來實現。

3)一次網回水設泄壓閥，通過檢測一次網回水壓力來進行泄壓電磁閥的啟閉控制。

3.2 泵調節部分

1)一次網循環泵根據一次網供回水壓差來進行變頻控制。

2)旋流除污器后壓力過低時，循環泵需在停泵狀態，避免循環泵空轉，便于旋流除污器維檢。

3)補水泵。

補水泵的啟動為備用補水方式，當高溫補一次網流量達到高溫網循環流量的1.05%時，為減免高溫網壓力失衡，投運一級網補水泵，維持壓力恒定;當高溫網補一次網流量低于一級網循環流量0.95%時，停運補水泵。簡明可概括為高溫網壓力失衡，且一次網回水壓力不足且需要補水時，啟用補水泵，補水泵變頻控制根據一次網回水壓力來進行。

4)生產水泵。

生產水泵的啟動根據軟化水箱液位來進行，軟化水箱水位過低時，需要配合軟水設備并行啟動生產水泵;軟化水箱水位過高或生產水池水位過低時，生產水泵需在停泵狀態。

5)潛污泵。

隔壓站高溫網及一次網管徑較大，隔壓站內部分，需要在地溝內敷設。因此，地溝內需設置集水坑及潛污泵。當集水坑積水達到一定程度時，需啟動潛污泵及時排污。

3.3 溫度檢測部分

1)室外溫度測量:室外溫度是供熱流量調節的重要根據之一。室外溫度測量儀表在站外北墻懸掛，高度2.5 m以上，離開窗口，屋檐等有氣流，熱源的地方。

2)地溝內溫度測量:安裝于地溝內入口處，當溫度超限(40℃)時，需發出超溫報警。

3)管道溫度測量:高溫網及一次網供回水溫度，換熱器高溫網側及一次網側出水溫度測量，當溫度超限(125℃)時需超溫報警，用于應對流體氣化，及時排氣。

3.4 壓力檢測部分

高溫網及一次網供回水壓力、高溫網側換熱器出口壓力、補水定壓點壓力、循環泵及生產泵出口壓力。

3.5 液位檢測部分

1)水箱液位測量:用于生產泵變頻控制。2)地溝集水池液位測量:用于潛污泵啟停控制。3)生產水池液位測量:水池液位不足時生產泵需停泵。4)消防水池液位測量:消防泵不屬于常開設備，僅消防需要時手動開啟即可。因此消防水池液位僅用于遠程觀測即可。

3.6 流量測量

用于計算補水用水量，于高溫網補一次網補水管及自來水補水管均安裝遠傳水表。

3.7 熱量測量

于高溫網回水及一次網供水上安裝熱量計，用于熱量計量。

1)熱量表及遠傳水表的安裝需檢查兩端連接管的對中情況，避免流量傳感器受到扭曲或剪切應力流量作用。流量傳感器有流向的要求，必須注意使熱水的流動方向與傳感器上的箭頭指向一致。

2)熱量表和遠傳水表安裝必須保證儀表前后直管段，具體安裝要求以到貨產品樣本為準，直管段上不允許安裝其他儀表、管件。

4 采暖子站自動控制

采暖子站內一次網的供、回水壓力、溫度、流量;站內二級網供、回水壓力、溫度，二級網集水器前各支路溫度;補水泵進口流量。

檢測軟化水箱高低液位，并設置報警;二次水網超溫報警;調節閥、循環泵、補水泵、回水加壓泵的工作狀態，故障報警等。

采暖子站控制原理是通過調節進站的一次網流量來控制二級網的供水溫度，這個溫度的控制將按照設計溫度曲線隨室外氣溫變化來實現。當熱源供熱量不足時，應根據中控室給定的設定值來調節一次側閥門。熱力站二級網循環泵根據二次網供回水壓差變頻控制運行。

熱力站二次水系統通過檢測二級網回水壓力來控制補水泵的啟停并顯示補水泵運行狀態。

5 通訊

1)隔壓站控制柜采用工業以太網與調度中心中控室相連，進行數據傳輸并接受中央管理工作站的控制指令。因控制柜與中控室距離較遠(＞100 m)，使用普通通訊電纜信號質量無法保障，因此需使用光纜通訊。

a.光纜優點:通信容量大、傳輸距離遠;信號干擾小、保密性能好;抗電磁干擾、傳輸質量高等優點。

b.光纜缺點:質地脆、機械強度大:隔壓站室外敷設光纜需做溝敷設。光纜的彎曲半徑不能過小(＞20 cm)，這就要求地溝及橋架要做的足夠大。光纜的切斷和接續需要一定的技術、設備，因此敷設最好一次完成。

2)PLC控制柜具有對隔壓站運行參數進行采集、處理及顯示、自動調節、越限報警、報表打印等功能。控制柜設485通訊接口，用于軟水信號、除氧信號及熱量信號傳輸。

3)隔壓站自控設備所需的電纜在室內沿橋架敷設，在橋架外時需套鋼管敷設，所有電纜在穿越墻、樓板等處，在施工完畢后均應采用防火堵料封堵。室外敷設時需采用直埋或沿溝敷設。敷設時，對纜線可能承受張力的地段，應采取加固措施。

6 視頻監控

隔壓站調度中心設視頻監控服務器，負責隔壓站及下轄熱力站視頻數據存儲。視頻監視系統通過VPN網絡將各熱力站的視頻信息上傳至監控中心的視頻服務器，滿足熱網監控中心對各個熱力站進行遠程視頻監視。

隔壓站內需觀察處設置高清攝像頭，線纜通過橋架敷設至中控室視頻服務器，便于保障隔壓站正常運行。

7 結語

隔壓換熱站是熱源與熱力站之間的承接部分，有效合理的自動控制，對于一次網工況平衡、消除水力失衡、節能減排方面有著重要的作用。

［1］ 李文江，姚安華，李懷武，等.管道遠程自動控制采集系統［J］.遼寧工程技術大學學報，2004(3):57-58.

［2］ 王建成，石征錦，劉志民，等.換熱站節能控制系統的設計與應用［J］.應用能源技術，2012(3):99-100.

［3］ 劉 青，沙 峰，趙金鳳，等.分階段等溫差控制法在換熱站供暖系統中的應用［J］.山東冶金，2011(3):21-22.

Design concept of automatic control system of intervals-pressure heat exchange station

Zhang Zhongsheng

(Taiyuan Thermal Power Company，Taiyuan 030012，China)

Taking Huaneng Dongshan intervals-pressure heatexchange station(intervals-pressure station in brief)in Taiyuan city as an example，the paper analyzes automatic control system of intervals-pressure heat exchange station，mainly introduces automatic controlmeasurement points and control concept of intervals-pressure heat exchange station，and finally points out advantages of distribution-style intervals-pressure heat exchange station，such as small land area，small-scale system，flexible distribution according to actual conditions and so on.

intervals-pressure heat exchange station，system，automatic control

TU833

A

1009-6825(2015)29-0145-02

2015-08-07

張仲生(1980-)，男，工程師