熱力站自動化運行管理方法研究

李峰軍

摘 要：隨著現代工業自動化水平的提高，實現熱力站自動化控制已是必然趨勢。文章首先介紹了熱力站自動化控制的實現流程，然后給出了一套全面完整的熱力站自動化運行管理方案，最后強調了在熱力站自動化運行管理過程中需要注意的問題。以期為相關部門和研究人員提供參考和研究的思路。

關鍵詞：熱力站；自動化；供熱系統

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）33-0080-02

隨著我國工業化、城鎮化發展進程的加快，我國能源資源約束的矛盾也日益加劇，為了解決該問題，各項節能減排的技術和政策被人們研發出來并應用到實際工程中。供熱產業作為關乎民生和國家經濟的重要產業，正處在快速發展階段，它的智能化發展對節能減排具有重要的意義，其中熱力站的自動化運行是在熱力站自動控制的基礎上實現的，對供熱系統的智能化發展起著重要的作用，具有一定的研究意義。

1 熱力站自動化運行的基礎

目前，熱力系統已經經過全面的自動化控制改造，而熱力站的自動化運行必須是建立在實現熱力站自動化控制的基礎上。熱力站的自動化控制過程包括兩個步驟：熱力站的一次網回路控制和二次網循環泵控制[1]。

其中，一次網回路控制主要實現熱力站的熱負荷控制。二次網循環泵控制主要是通過變頻器調節速度來調節二次網的流量，比較重要的就是循環泵的選擇。目前的自動化熱力系統中，已不再使用會造成熱力及電力資源的浪費的工頻泵，而是主要使用變頻控制方式或者壓差控制方式，從而有針對性的智能調節二次網流量，減少資源的浪費。

在當前國內的供熱系統中，熱力站是熱力系統的最后一級控制單元，它的控制調節能力和自動化運行的效果直接決定了各個用戶室內的供暖效果，從而決定了整個熱力系統性能的優劣。

2 熱力站自動化運行管理系統與技術

熱力站的自動化運行起著至關重要的作用，要想實現對熱力站自動化運行的管理，必須實現對城市所有熱力站，乃至整個熱網的自動化控制，這個控制過程涉及的控制對象較多，信號處理較復雜，需要一套全面的自動化控制解決方案，包括系統指揮中心、通信系統、現場控制系統、一次儀表和輔助監控系統。在管理方案上，可以采用分布式計算機系統結構，也即中央與本地分工協作的控制方法。除此之外，系統設備的檢修和調試也是整個熱力站自動化運行管理的重要組成部分，下面分別進行介紹。

2.1 系統指揮中心

系統指揮中心是熱力站自動化運行管理系統的核心，由于一般情況下都是遠程指揮控制，因此系統指揮中心必須支持遠程訪問與控制，不論通過何種通信方式，只要工作站經過了批準和授權，該工作站就可以查詢和瀏覽指揮中心的所有數據，并可以進行控制指令的發送和接收。系統指揮中心最重要的功能是需要不斷接收和存儲現場控制設備采集的相關數據，并發送指令指導現場控制設備的操作員進行相應的操作，而操作員則需要從指揮中心得到自己所控制的子站或去其他子站現場工況和數據，并下達相應的控制指令[2]。

2.2 通信系統

通信系統是熱力站自動化運行管理系統的重要組成部分，主要實現各個現場設備和節點的相互通信和聯系，從而聯系起所有的設備成為一個有機的整體，實現所有設備和工況數據的集中管理，從而實現對各個設備的精準化管理，通信系統也是熱力站自動化運行系統中需要技術支撐較多的子系統，涉及很多通信方面的理論知識和操作方法，需要操作人員具備一定的通信行業背景，關于通信方式的選擇，隨著技術的發展和更新，目前有多種方式可供選擇，綜合考慮成本和效率，可以選擇無線撥號、VPDN或者GPRS方案。

①無線撥號方案：每個熱力站安裝一個GPRS DTU，每個GPRS DTU控制10個換熱站，且需要單獨安裝一個專用GPRS DTU用于系統故障報警。該種方式實施簡單，投資不高，運行和維護的成本較低，但實時性和擴展性較差，輪巡周期長，目前可行性較差，一般不會選擇這種方案；

②VPDN方案：VPDN表示虛擬專有撥號網，VPDN方案是撥號方案的改進，是在電話網上利用虛擬專網技術和通信系統技術進步的結果。該方案需要在每個熱力站安裝一個VPDN通信控制器，通過撥號上VPDN網絡，實時在線完成通信控制任務[3]。VPDN方案的主要優點是：利用電話網絡，安裝方便，穩定可靠，擴展能力強，自動化程度高，可以達到實時在線的系統要求，進而實現現場無人職守。尤其是目前可以包月付費，運行費用低廉，也是一種可行的通訊方案。

③GPRS在線方案：GPRS在GSM網上利用虛擬專網技術實現數據傳輸。該方案需要在每個熱力站安裝一個GPRS通信控制器，通過撥號連接GPRS無線網絡，實時在線完成數據通信任務。GPRS方案的主要優點是：利用無線網絡，不用接線，覆蓋范圍廣，安裝方便，穩定可靠，擴展能力強，自動化程度高，可以達到實時在線的系統要求，進而實現現場無人職守。尤其是目前中國移動大力推廣，付費和優惠方式多，運行費用低廉，是一種各方面都看好的通訊方案[4]。

當然還有許多其它方案，如有線的ADSL方案，無線的CDMA方案，這些方案與VPDN和GPRS方案類似，采用技術基本相同，在此不一一進行介紹。

2.3 現場控制系統

現場控制設備是熱力站自動化運行管理系統的終端系統，要采集和存儲多個設備和節點的工況數據，需要接受系統指揮中心的控制，同時也要能夠脫離指揮中心獨立運行。現場控制系統要實現的功能主要包括以下幾點：

①參數采集：主要采集各個現場設備和監測節點的工況數據、狀態量和脈沖量；

②數據存儲：由于整個自動化管理系統運行的實時性一般達到數據處理的實時性要求，因此現場控制系統必須能夠快速的完成①中采集得到的數據的存儲，并通過通訊系統在固定時間傳輸給系統指揮中心；

③與指揮中心進行通信：現場控制系統必須能夠在主動或被動方式下與系統指揮中心中心進行數據通信，實現指揮中心實時管控現場控制系統，實現各個子系統與指揮中心的協調化運行；

④顯示與交互功能：現場控制系統必須具備顯示和交互功能，主要通過軟件系統來實現，以方便現場工作人員了解現場工況，并進行相關操作。

2.4 一次儀表系統

一次儀表系統主要由各種傳感器和變送器組成：傳感器用于采集前文所述的各種參數，如溫度、壓力等信號[5]，變送器實現參數數據的進一步處理，以便通信設備傳輸參數數據，二者相配合抗干擾能力強，數據傳輸距離遠，系統性能好。對于一個標準的水水換熱站，其需要利用一次儀表監控及利用控制機采集的內容如下：

①一次網和二次網的供水溫度、回水溫度、供水壓力、回水壓力；

②一次網流量、一次網電動閥閥位；

③二次網流量、二次網補水流量；

④循環泵運行狀態反饋、循環泵頻率反饋；

⑤補水泵運行狀態反饋、補水泵頻率反饋；

⑥補水水箱液位、用電量反饋。

對于一個標準的汽水換熱站，其需要利用一次儀表監控及利用控制機采集的內容如下：

①一次網蒸汽溫度、凝結水溫度、蒸汽壓力、凝結水水位；

②一次網蒸汽流量、一次網電動閥閥位；

③二次網供水溫度、回水溫度、供水壓力、回水壓力；

④二次網流量、二次網補水流量；

⑤循環泵運行狀態反饋、循環泵頻率反饋；

⑥補水泵運行狀態反饋、補水泵頻率反饋；

⑦補水水箱液位、用電量反饋[6]。

2.5 輔助監控設備

實現熱力站自動化運行的目的是用最安全經濟的手段將需要的熱能安全地送到需要它的地方[7]。由于供熱的最終目的是實現用戶能夠按照自己的需求進行取暖，因此利用輔助監控設備監測供熱用戶的室內溫度也是熱力站自動化運行管理的重要環節。

一般情況下，需要在用戶采暖的室內安裝室內溫度采集器，采集器的個數根據供熱面積的大小、管網阻力大小等情況綜合考慮，一般安置2-6個。溫度采集器是利用現有通信媒介實現的一種高科技產品，能自動采集室內溫度，并根據需要上傳，其成本不高，安裝方便，是提高供熱網絡控制效果的利器。

2.6 設備檢修與調試

除了前文所述的各種技術是熱力站自動化運行的必要條件，相關設備的檢修和調試也是重要前提，更是基本前提。因此，相關企業需要在對上年度供暖情況充分調研的基礎上制定了詳細的整改方案，對各供暖區域的供暖設備進行了全面檢修。熱力站、閥井等相關設備的檢修工作必須嚴格落實到位，在檢修質量上嚴格把關，保證設備檢測準確無誤，將設備缺陷消滅在萌芽狀態，相應的調試過程應該細致全面，從而促進熱力站的自動化運行，為供熱設施的安全穩定運行打好基礎[8]。

3 結 語

綜上所述，要想全面實現熱力站的自動化運行，首先必須善于充分利用現代供熱領域中最新的研究成果，將理論應用于實踐，完善城市的集中供熱系統。同時，在熱力站自動化條件過程中，還必須克服各種弊端，在總結歷史經驗的基礎上，改進已知問題，研發新型技術，開發出更加先進的智能型系統，促進供熱系統的高效管理，提供城市采暖用戶的生活水平，加速中國的城市化進程。

參考文獻：

[1] 秦慎昊.熱力站自動化控制系統的設計與實現[J].城市建設理論研究：

電子版，2015（19）.

[2] 唐輝.探究熱力站自動化控制系統的設計與實現[J].科學與財富，

2015（22）：220-221.

[3] 馮慧明.熱力站供熱系統自控策略的探究[J].區域供熱，2010（2）：18-20.

[4] 孫志賓.熱力站自動化運行[J].硅谷，2009（23）.

[5] 潘曉峰.熱力站自動化控制系統的設計與實現[J].自動化與儀表，

2011，26（6）：33-35.

[6] 高少東，魏強，朱詠梅.汽水熱力站無人值守自動化控制系統[J].自動化 與儀表，2009，24（5）：54-56.

[7] 劉靜，石中鎖.熱力站監控系統的研究[A].煉鋼連鑄過程自動化技術交 流會[C].2006.

[8] 吳寶芬.淺談自動化控制在供熱系統中的應用[J].建筑工程技術與設 計，2014（4）.