淺談換熱站遠程監控系統的研究與應用

潘虹

【摘 要】隨著各種科技、信息技術的不斷發展，我國換熱站的管理水平也有了較大的提升，這主要是由于遠程控制技術的應用，該技術的應用不僅能夠增強換熱站的監控能力，還可以有效提升整體控制水平，減少人為操作誤差和勞動強度，在促進集中供熱節能環保的同時，也為用戶提供了舒適的環境溫度。文章主要分析了換熱站遠程控制系統的構成及其應用。

【關鍵詞】換熱站；遠程監控系統；應用

引言：

遠程控制技術是通過網絡實施遠距離控制的技術，這里的遠程不是字面上的遠距離，而是指通過網絡進行遠端控制。通常換熱站遠程監控系統都是以PLC與組態軟件為基礎的，是綜合了暖通工程與計算機技術以及通訊技術的換熱站遠程監控系統。該系統可以實時采集數據、監控換熱站運行工況，由于具有較強的通訊能力，且軟件功能靈活，因此可以實現現場設備的遠程網絡化管理。

一、遠程控制技術在換熱站管理中應用的必要性

為了滿足供熱用戶的要求，換熱站會采用遠程監控系統，以期達到供熱現代化管理的目的。應用計算機實施集中控制和科學的量化管理，是供熱管網設備安全、穩定、經濟運行的必要條件，該系統能夠實現換熱站運行的動態跟蹤監視，并通過遠程數據的自動獲取，進行集中調動和控制。有了計算機的實時監控可以及時準確地判斷出是在供熱系統中哪一環節出現了問題，是設備故障、管網的損壞，還是用戶人為造成的管網漏氣而導致的，從而進行處理。在集中供熱領域中不僅對熱力站流量、壓力、溫度等參數的檢測與控制有高精度的要求，而且根據城市發展的需要，熱力站在供熱負荷允許的情況下還會增加新的管道和供熱用戶。目前很多換熱站采用人工監控，一方面浪費了人力，另一方面在出現事故隱患時，若操作人員沒有及時發現問題就容易造成設備事故。而遠程監控系統能很好地解決這些問題。

二、換熱站遠程監控系統的總體結構

換熱站遠程控制系統將換熱站的有人值守、手動運行轉變為無人職守全自動運行。控制器、傳感器、通訊模塊組成熱網監控系統的遠程終端站，遠程終端站通過與其相連的儀表和執行機構，完成對換熱站及其他現場設備的數據采集、控制功能，實現熱力站的全自動控制，能夠安全啟停機組，達到無人值守。

換熱站遠程監控系統通常包括單獨控制和監控中心集中控制兩種方案，在脫離監控中心計算機管理的情況下，各換熱站可以實現單獨控制，現場控制器和監控界面可以實現對整個供暖流程的監控，保證系統正常運行，并將采集量等重要信息保存下來；監控中心與各換熱站控制系統通過網絡相互連接并實現通信，現場控制器定時向上位機發送運行數據包，上位機可以向下位機發送控制命令，修改運行參數并定時巡檢。即監控中心上位機組態軟件可實現遠程監控所有換熱站運行工況，便于統一管理，保證整個系統能在最合理的狀況下運行。圖1為換熱站監控系統結構圖。

各換熱站單獨控制：現場控制器通常為西門子公司的S7-300PLC，因為S7-300系列的PLC抗干擾能力強，能夠長時間在惡劣的環境下連續工作，且有強大的網絡通信功能，現場控制器PLC通過I/O接口與現場設備相連來監測被監控量并向執行器發送控制信號，以實現對換熱站運行過程的控制，并定時向上位機發送現場檢測參數，接受上位機下發的控制命令，同時現場采用觸摸屏控制界面，接受現場操作人員修改運行參數和工作方式設置，在監控中心上位機出現故障時，能獨立完成整個供暖過程的監控并保留監測數據，能實現外來人員入侵報警，系統要穩定且便于調試，在最大程度上保證系統正常運行。

監控中心控制：監控中心的計算機通過工業以太網和網絡適配器與各換熱站現場的控制器相連接，通信協議由用戶定義實現對各換熱站統一管理和調度；通常為了增加人機界面的靈活性，會通過組態軟件建立換熱站運行工況監控界面，構建動畫，以動態畫面、數字量、開關狀態、曲線圖等形式顯示換熱站運行狀態，監測并控制現場工況；建立實時和歷史數據庫，實現實時查詢參數和歷史曲線記錄并定期備份數據打印報表，為系統分析能耗提供依據；還應該包括報警模塊，檢測系統故障報警，實現對整個熱網的監測、管理，使熱網能夠低耗、安全運行。

三、換熱站管理中遠程控制系統的具體應用實例

某集中供熱換熱站由汽水換熱器組成的換熱系統、循環水泵組成的循環水系統、補水泵組成的補水系統來構成。該換熱站應用了遠程監控系統。第一，系統可以自動進行故障診斷，并在監控畫面上顯示各種情況參數并控制設備運行狀態。第二，系統可以根據本地的氣候條件以及供熱對象的特性，給出一條室外溫度與二次供水溫度之間的對應曲線。控制器可以通過這條曲線根據室外溫度傳感器測量的室外溫度對一次供汽流量進行控制，以達到對二次供水溫度的控制。此設計的特點在于能夠通過室外溫度對二次供水的溫度進行控制，以達到節省能源，提高供熱質量的目的。第三，在系統中增加晚間節能的設置，根據需要設置晚間供熱溫度。自控系統通過加入時間日程表的控制，實現一天當中不同時刻對應不同的溫度。第四，PLC通過壓力傳感器和變頻器來實現對二次供水壓力的控制，當一臺補水泵無法通過變頻補水達到所要求的壓力時，控制器可使另一臺備用泵以變頻的方式進行補水。最終實現更加智能化的恒壓補水控制。第五，在換熱站的控制系統中還附加了安防系統的功能，在監測環境溫濕度的同時，還可檢測門窗、電源、電壓、電流、地面水份、設備溫度等安防信息，出現意外時，系統自動遠程報警，達到無人值守基站的防護標準。第六，換熱站控制系統的調節系統采用自動調節控制，確保了進汽和供水的溫度、壓力準確穩定，使換熱溫度達到用戶的要求，并對其故障實現實時報警和連鎖啟停切換控制。

該系統的具體調節控制單元包括：第一，換熱器二次供水溫度調節控制回路。主要功能：通過控制換熱器一次蒸汽管網入口蒸汽調節閥，實現換熱器二次熱水出口溫度的自動控制。第二，換熱器冷凝水水位調節控制回路。主要功能：通過控制換熱器冷凝水排水調節閥，實現換熱器冷凝水水位的自動控制。第三，補水流量調節控制回路。主要功能：通過控制補水流量調節閥，實現二次回水壓力的定壓自動控制。第四，二次供水壓力調節控制回路。主要功能：通過控制循環水泵變頻器轉速實現二次供水壓力的定壓自動控制。

四、結束語

總而言之，隨著我國供熱網的不斷擴大，如何科學有效地控制和管理熱網，有效提升換熱站的經濟效益和社會效益，已經成為供熱企業最主要的研究內容，所以遠程控制技術在換熱站管理中的應用具有重要意義。

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