談如何實現熱力站的無人值守

楊 利 勇

(太原市熱力公司，山西 太原 030001)

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談如何實現熱力站的無人值守

楊 利 勇

(太原市熱力公司，山西 太原 030001)

介紹了傳統的熱力站系統，從增加自控系統設備、實現熱力站內的自動控制、增加監控安防設備三方面，探討了熱力站系統自動化升級改造的具體措施，以實現熱力站的自動化控制和無人值守，從而節約了熱力企業的人力成本。

熱力站，無人值守，自控系統，循環泵

0 引言

隨著社會的進步發展和工業技術的提高，生產設備的自動化控制程度越來越高，各行各業的生產都在引進新的技術設備，盡可能的提高生產過程的自動化控制水平。熱力企業從自身發展的需求出發，為了提高生產效率也在不斷的增加資金、技術的投入，引進新技術設備，升級改造已有的生產設備，實現了生產過程的自動控制和遠程監控，達到了生產控制的精細化管理要求。本文著重介紹了熱力站通過自動化升級改造后實現了自動化控制和無人值守。

1 傳統的熱力站系統的介紹

在城市集中供熱系統中熱源一般是來自熱電廠的高溫高壓蒸汽，出于安全可控的考慮不能直接向用戶供熱，需要經過熱力站換熱后將適當溫度、壓力的熱水送到用戶側。熱力站的主要作用是根據熱網工況和用戶側的供熱面積，管網承壓條件，房屋的采暖類型，保溫效果等將熱網輸送的熱水加以調節、轉換，向用戶系統分配，以滿足用戶采暖需要。熱力站主要設備有：換熱器，循環泵，一二次線除污器，補水泵，水箱，計量表，控制閥門等。

其系統流程如圖1所示。

傳統的熱力站系統中，換熱器的主要作用是把一次網和二次網隔離開來通過換熱器交換熱量。用戶側的供熱效果主要受二次網的循環快慢，管網是否順暢及水壓的高低等因素影響，由于循環泵與補水泵都采用工頻泵，無法控制泵的轉速，系統在設計選型時已經確定了循環泵功率的大小，管網的粗細及補水泵的揚程等主要參數，在供熱過程中只能依靠調節一次網的流量和供熱溫度間接地調節二次網用戶側的供熱溫度。這是一種粗放的調節方法，這樣的供熱方式不利于二次網用戶側的溫度調節，也不利于熱量在整個熱網中的均衡分配，熱源近端的用戶獲得的熱量多，遠端的用戶分配到的熱量少，出現熱網中各站冷熱不均的現象。

2 熱力站系統的自動化升級改造

隨著社會的發展傳統的熱力站控制系統已無法滿足用戶對供熱溫度精準調節的要求，也不能達到熱力企業均衡供熱，節能減排的精細化管理要求。熱力企業開始大力投入財力、物力對集中供熱的各個熱力站進行自動化改造，以實現熱力站的遠程自動調控。

2.1 在原有設備基礎上增加自控系統設備

在原有的熱力站系統基礎上，主要增加了溫度變送器(溫度T)，壓力變送器(壓力P)，流量計，電動調節閥，電子水表，PLC控制柜系統，并增加了循環泵和補水泵的變頻控制柜。溫度變送器，壓力變送器用于測量一、二次管網的供回水的溫度和壓力，并傳送給PLC控制系統；電動調節閥用于調節一次網供流量的大小并傳送給PLC控制系統；流量計用于測量一次網，二次網的流量，并傳送給PLC控制系統；電子水表用于計量管網的補水量并傳送給PLC控制系統；變頻柜的主要作用是接收PLC控制系統的指令或基于自身PID指令用于控制循環泵、補水泵的轉速，進而改變站內的運行工況。

升級改造后的熱力站自控系統結構如圖2所示。

在熱力站自控系統中，PLC控制系統是整個系統的大腦，它包括PLC控制器，顯示屏，電子模塊，通訊模塊，輔助繼電器，接線端子等。主要作用是接收各類設備傳回的數據并計算處理數據做出指令控制電動調節閥的開度，循環泵、補水泵變頻器的頻率等，從而精確調控熱力站的供熱溫度和壓力。

2.2 實現熱力站內的自動控制

首先根據熱力站供熱面積，建筑物高度，地勢差等的實際情況，設定一個二次網供回水壓差目標值以滿足二次管網的供暖循環。在此基礎上，PLC控制系統通過控制調節一次網回路上的電動調節閥，來調節流過熱力站的一次熱水的流量，根據二次網供、回水平均溫度的溫差，通過變頻器自動調節循環泵的轉速，實現對系統總流量和溫度的調節。

熱力站的補水控制至關重要。供、回水壓力過高可能造成熱水管道及用戶暖氣片的破裂；供、回水壓力過低，又使得高層用戶無法得到足夠熱量。同時考慮到供熱對壓力的穩定性要求并不高，只要壓力穩定在某一范圍即可，一般采用開關補水控制方案，根據熱力站供熱面積，建筑物高度，地勢差等的實際情況設定補水壓力的上下限。

2.3 增加監控安防設備

在熱力站內安裝硬盤刻錄機，交換機，監控攝像頭等，主要用于觀察熱力站內的設備運行情況。當熱力站系統運行報警時，工作人員可以通過監控視頻查看站內設備的運行情況，便于快速準確地判斷故障并作出相應的工作指令。在安裝攝像頭時會根據每個熱力站的實際布局情況來考慮安裝的位置，數量和類型等。一般要求在正對門口的位置安裝一臺槍機，用于查看人員的進出情況及防盜；在配電室安裝1臺～2臺槍機，用于查看各配電柜的運行情況；在設備間安裝2臺～3臺球機，用于查看換熱器，循環泵，補水泵，水箱等主要設備的工作狀態是否正常。

3 熱網系統的集中控制

3.1 建立熱網系統集中控制中心

熱網的集中控制中心(即調度中心)是整個熱網控制系統的中樞系統，承擔著整個熱網運行數據的采集和綜合分析處理并對熱網的運行調控下達工作指令等任務，一般設在生產調度中心。主要由服務器，工程師站，操作員站，視頻工作站，中央控制顯示屏，通訊網絡等組成(見圖3)。

3.2 數據的采集處理與聯網控制

熱力站的數據采集是由PLC控制器通過I/O信號線與現場總線連接溫度、壓力流量、液位傳感器以及電動調節閥、變頻柜等現場設備，進行實時數據采集并傳輸。各熱力站與集中控制中心的連接是采用ADSL-VPN的通訊方式，控制中心和各熱力站分別對應一個IP地址，用于自控數據和視頻監控數據的傳輸。

通過控制中心的服務器可以實時查看各熱力站的運行參數，包括一、二次網的供回水溫度、壓力、流量以及泵的狀態、變頻器的狀態、電動閥的開度、水箱液位等數據并能記錄生成報表。在運行數據的基礎上，通過數據的分析處理給出控制指令，控制熱力站的現場設備調節站內的運行工況。

3.3 設定系統的報警參數

在控制中心的上位機系統中設置運行參數的報警值，根據每個熱力站的實際運行情況設定一、二次網的供回水溫度、壓力、流量的大小以及循環泵的運行狀態、補水泵的啟停狀態、水箱液位高低等的報警值，一旦出現熱力站的實時運行參數超出或低于報警值就發出警報，提醒值班人員熱力站出現故障了，及時作出處理。

3.4 實現熱力站遠程監控和無人值守

熱力站自控系統將現場采集的運行數據通過工業以太網實時傳送到集中控制中心的上位系統，在上位機系統中建立每個熱力站的數據庫并對數據分類、存儲和管理，通過計算機查看站內的實時運行參數包括一、二次網的供回水溫度、壓力、流量以及泵的狀態、變頻器的狀態、電動閥的開度、水箱液位等，同時還能提供圖表顯示，數據查詢，報表打印，故障報警和調控操作等功能。

在集中控制中心的值班人員通過中央控制顯示屏可以隨時查看每個熱力站的運行狀況，并能在操作員站上下達調控指令，調節站內的運行工況。當熱力站出現運行報警或故障報警時，值班人員可以在上位機系統迅速查看運行數據并結合現場視頻圖像做出事故預判，下達調度指令或及時通知巡站人員到現場處理故障，恢復設備正常運行。

4 結語

通過對傳統熱力站設備的升級改造，實現了熱力站的自動化控制和無人值守。自動化控制技術提高了整個熱網的調節控制精度和供熱效果，做到按需供熱節能減排，讓有限的熱源均衡地分配到每個熱力站，減少了熱力站之間冷熱不均的現象，同時熱力站的無人值守又減少了運行人員的使用，節約了熱力企業的人力成本。

[1] 王亦昭,劉 雄.供熱工程[M].北京：機械工業出版社，2007.

[2] 王華忠.監控與數據采集系統及其應用[M].北京：電子工業出版社，2010.

[3] 剌慧東.變頻器及PLC系統在熱力站控制中的應用[J].電氣時代，2008(10)：130-131.

Discussion on how to realize unattended operation of thermal station

Yang Liyong

(Taiyuan Heating Power Company, Taiyuan 030001, China)

This paper introduced traditional thermal station system, from increasing automatic control system equipment, realizing the automatic control of heating station, increasing monitoring security protection equipment three aspects, discussed the specific measures of thermal power station system automation upgrading, to achieve the automation control and unattended operation of thermal power station, so as to save the manpower cost of heating enterprises.

thermal power station, unattended operation, automatic control system, circulation pump

1009-6825(2017)16-0134-02

2017-03-21

楊利勇(1983- )，男，工程師

TU995

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