自動控制系統在熱力站中的應用

延 凱

(太原市熱力公司城西供熱分公司，山西 太原 030021)

我公司現有熱源廠一座，燃氣鍋爐站一座，以及182座熱力站，隨著集中供熱的技術水平以及百姓對生活質量需求的提高，我公司在不斷地更新供熱技術以達到百姓的供熱需求。其中自控系統已經高度深入集中供熱，熱源廠采用DCS自控系統，而我公司范圍內的所有熱力站也都采用了PLC技術進行自動控制，大部分站已經達到了無人值守的標準并且投入使用。

自動控制系統可以在保證設備正常運行的情況下，減少人工勞力輸出，更準確到位地完成各項工作，舉一個簡單的例子：假如此時的二次網溫度過低，我們就可以通過自控系統中的二次網的溫度傳感器了解當前溫度，通過一次網流量計的顯示，調整一次網回水的電動調節閥的開度，再通過傳回的數據，精準地改變一次網流量，再通過換熱器實現二次網的溫度調節。自動控制系統不僅方便可靠，而且節省了勞動成本，降低了勞動者在工作時的危險系數，安全、高效、可靠。

1 熱力站自控系統的組成

熱力站的自動控制系統由現場設備和控制系統兩大部分組成。其中現場設備包括：一次網和二次網的溫度傳感器，一次網和二次網的壓力傳感器，水箱的液位傳感器，流量計以及電動調節閥等，這些設備的作用基本是用來采集現場數據，另外熱力站的循環泵和補水泵等電機都已經通過控制單元接入了控制系統。而另一部分控制系統主要集中體現在熱力站的自控柜內，自控柜內我公司采用的是清華同方的一套完整的PLC(可編程控制系統)系統，硬件包括一體化觸摸屏，CPU模塊，通訊模塊，I/O模塊，這里介紹一下I/O模塊，I/O模塊主要包括四種通道有AI(模擬量輸入)、AO(模擬量輸出)、DI(數字量輸入)和DO(數字量輸出)，AI是對變送器數據的采集，AO則用于被控對象的連續控制，DI與DO通道的作用是對現場設備作監測和控制。

這里需要說明一點，隨著技術進步，CPU模塊已經在近些年融入了一體化觸摸屏，現階段的熱力站在14年后都從清華同方提供的貝加萊系統替換為了更為先進的MOX系統，而新的這一套系統CPU模塊已經集成于一體化觸摸屏中。這就體現出了自控系統的另一個優點，維修簡便。假如一體化觸摸屏出現了問題，我們可以通過臨時更換一體化觸摸屏，并且只需拷貝相關數據和程序即可，也就是說，PLC已經深入地應用到了集中供熱當中，PLC的優點顯而易見。

2 熱力站自控系統的運行

就單個熱力站而言，一般我們根據用戶的所需的供熱面積、樓層等因素會分為單系統、雙系統、三系統、四系統甚至五系統的熱力站，這里我們以單系統為例。

用戶家中的暖氣管的熱水是通過換熱站的換熱器將一次網的熱量傳遞給二次網從而實現的。那么一次網和二次網是如何通過自控系統完成這一過程。

首先，從大網上會有一網供水管和回水管，熱水通過這一路熱力管道與熱源廠聯通，因此大網的熱量全部來自于熱源廠。根據熱負荷的計算，參考運行工況，通過各熱力站反饋的二次網運行參數，可以得出在一次網回水管的電動調節閥開度，并通過人機界面設定開度值，從而實現一次網的熱量調節。其次，二次網在通過換熱器接收到了一次網通過調節后得到的熱量，但此時并不能直接送往用戶家中，原因有很多，比如管網的新舊程度對壓力有著要求，但不同的壓力所造成的流速不同，熱量也就不同，所以，不同的地區，要通過實際情況合理分配壓力；二次網的管網是通過變頻器來控制循環泵來進行調節的，而PLC所需的各種參數，都會通過二次管網上的溫度壓力傳感器收集起來，并集中顯示在一體化觸摸屏上，而通過各種參數，可以非常直觀地反映到此時的流量情況，可以直接通過PLC對變頻器下發指令，改變頻率調節流量，以達到調節溫度的目的。最后還必須說一下二網的定壓補水，傳統的熱力站是通過電節點壓力表來控制補水泵的啟停，但隨著技術的不斷更新，電節點壓力表已經淘汰，我們可以通過PLC對配套的變頻器下發指令對補水泵進行精確補水，我們在PLC的程序內設定了一個最低限和最高限。在這個范圍內，PLC會通過二次網的回水壓力值自己給出指令開始補水和停止補水，并且它的精確度很高，避免了補水泵對二次管網的沖擊。

3 熱力站如何參與到全網平衡系統

全網平衡系統的應用對熱量的分配，成本的節省，以及能源的充分利用等方面都起到了相當重要的作用，而要想實現熱量的全網平衡，熱力站的設備也必須符合硬件要求才能實現，所以，熱力站中在一次網的回水管上加裝有一網回水加壓泵，調度室可以通過SCADA系統對一網回水加壓泵下發指令，通過變頻器調節回水加壓泵，從而正確高效地分配各熱力站所需的熱量。另外一些熱力站會增加一套獨立的“二補一”系統，此系統配有單獨的PLC控制柜，也是通過變頻器對一臺單獨的補水泵(所有補水泵都會有備用)進行指令下發，達到二補一的目的。

4 結語

自動控制系統在熱力站的應用已經相當成熟，PLC在供熱系統的各個環節中發揮的作用越來越重要，高效、智能、安全、可靠等等的優點發揮著它對社會的貢獻，隨著社會的發展，我們正在緊跟科技的步伐，為城市建造“智慧熱網”，我們將更加努力，為城市的發展和百姓的溫暖，熱力人一直在路上。