談換熱站自控系統的作用與意義

劉 文 星

(太原市熱力公司,山西 太原 030001)

0 引言

自從供熱行業引入自控系統來管理熱網的運行，供熱模式就由原來的手動操作轉變為精準快速的自動化模式，這一轉變可以很好的實現節約能源，減少環境污染，節約成本，擴大供熱面積等優點，因此，越來越多的熱力公司采用自動化控制技術，不僅響應了國家倡導的“十三五”節能減排的號召，也給企業帶來巨大的經濟效益。

1 熱力站的簡介

在整個供熱流程中，熱力站作為供熱終端的上游調節控制單元，它工作狀況好壞直接關系到居民的冷暖。熱力站將一次側的熱媒與二次側的媒介進行能量傳遞，被加熱的二次側的熱媒流向用戶，其中冷熱交換的部件為換熱器，動力為循環泵。

熱力站的分類：按照熱媒的狀態可分為液體和氣體兩種熱力站；依照熱力站多種用途大致上可以分為生活所用與工業所用的熱力站，生活所用的熱力站的服務對象為廣大居民，一般在一個小區建立一個熱力站。工業所用的熱力站面對的熱用戶為除了居民生活之外的群體，熱源一般多采用氣體。熱力站根據媒介的用途可分為三種模式，即采暖模式，空調模式和生活所需熱水模式[1]。由于我國供用熱事業起步晚，各種因素的限制，空調模式與生活所需熱水模式并沒有跟著采暖模式一起發展起來。

2 熱力站自控系統的組成

熱力站是把熱電廠(熱源廠)和熱用戶連接起來的基站，是整個供熱系統的關鍵的一環。熱力站自控系統建立的核心是以合理有效的方式把熱量按需分配出去，避免不必要資源的浪費，起到節約能源，保護環境，提高運行效率的作用。

熱力站自控系統由以下幾部分組成。

2.1 熱力站監控數據采集

遠傳測量儀表對控制參數的采集：

1)一次網供、回水壓力;一次網供、回水溫度;一次網回水流量;一次網電動調節閥的開度[2]。

2)二次網供、回水壓力;二次網供、回水溫度;二次網供水的熱量。

3)熱力站各個循環泵、補水泵的啟動、停止、急停、故障、電流、運行頻率等所有狀態。

4)水箱液位及軟水箱的流量、硬度等信息。

5)室外溫度，站內補水量、耗電量等。

2.2 熱力站控制系統的功能

1)由于水的比熱容較高，整個供熱過程存在很大熱慣性，即室外溫度具有很大不確定性，對室內溫度產生的作用必然反應緩慢。因此，自控系統的調控應當分時段進行。同時，在確定室外溫度隨時間變化的曲線時，應當考慮以上因素的限制，實時進行修正。根據不同的的供熱用戶需要熱量的時段不同、地點不同和建筑類型不同，也可以針對性的進行控制，從而使得熱能以合理的方式被使用，節約能源，避免浪費。

2)一次側電動調節閥的調控。中央調度室的中心控制系統根據二次網動態跟蹤的參數，室外溫度及熱源當前工況確定一個目標值，來控制一次網閥門的開度，從而控制一次網運行的流量，使整個熱網系統達到一個平衡狀態，從而將能量以合理的方式分配給各個熱用戶。

3)循環泵有兩種啟動方式，一種是工頻啟動，即循環泵控制柜不設置任何調速裝置，直接以50 Hz按規定的參數運行；另一種是利用變頻器啟動，當前，變頻器已經廣泛應用于循環泵的流量控制，實現了對流向熱用戶熱源高效的控制。其變頻器控制參數是根據二次側采集的供、回水壓差信號，室外溫度參數及二次側供回水溫差參數上傳到PLC站內控制系統，系統經過整合運算出控制信號發送給變頻器進行調節速度，控制面向用戶的流速，保障用戶的所需熱量。

對兩種啟動模式進行比較，傳統工頻啟動模式已經遠遠落后于變頻啟動模式。變頻啟動體現人性化的一面，可以根據用戶不同的需求做出及時準確的控制，進而避免了造成電力資源和熱力資源的大量浪費，克服了傳統工頻啟動對電網帶來的沖擊。

一般站內會設置兩臺變頻泵，一用一備，可以設定不同的時間段來分別運行，也可以在一臺泵達到滿功率運行時，仍不滿足系統的要求，兩臺泵同時啟用。

4)補水泵控制方式有兩種，一種是PLC以二次網設計的回水壓力范圍來作為控制參數控制補水泵的啟停，另一種是變頻控制。傳統的工頻補水容易造成水資源的浪費。補水泵引入變頻器可以很好改變這一狀況，變頻器利用二次網的壓力與預定值偏差大小，改變轉速大小來改變補水量。

5)人機界面，彩色液晶屏實時顯示了儀表各個時段的采集的參數、監控畫面。管理員在中央調度室可以隨時觀看到每個站的運行情況，也可以查看過往運行數據。根據需要，運行員可以在人機控制面板對某些控制參數進行自行設定，來應對某些突發情況。

6)報警功能：控制系統會實時監測各個控制點的參數，并與相對應的設定值比對，如果參數不在設定值范圍，系統就會報警并發出報警信號通知中央調度室做出及時準確的分析,對故障做出正確的判斷，及時確定泄漏、堵塞或者設備故障等問題的位置，及時檢修，避免不必要的損失，影響到居民正常供熱。

7)通訊方式：熱力站通訊方式有很多種，一般分為有線、無線兩種，最近幾年，電話線通訊方式逐步被淘汰，多使用光纖進行通信。

8)保護功能：當出現二次網壓力比給定壓力小0.05 MPa和20 min補水量超過循環泵水量的1%兩種情況時，發出超限聲光報警；如果突然斷電，系統會自動關閉電源，使控制器和變頻器復位，保持斷電前數據不變。

9)水箱液位的控制，應根據液位傳感器的信號所處狀態來控制，超高報警，超低時，禁止補水泵啟動。

3 熱力站采用自控系統的意義

傳統的采暖模式告誡我們，熱力站若沒有自控系統的管理，整個供熱系統處于耗電、耗水、耗能的狀態，用戶得不到所需的能量。因此，熱力站自控系統的應用意義非常重大。

3.1 成本少、效率高

1)自控系統的安裝相當于給各個熱力站配備了機器人，無需專門配備值班員，成為真正意義上的無人值守站。技術員可以直接在調度室查看每個熱力站的運行情況，同時也可以根據供熱負荷直接調整控制參數。這樣就可以節省了大量人力成本，壓縮了企業的投資成本，使企業獲得更大的經濟效益。

2)對熱力站的自控系統進行改造后，循環泵和補水泵采用變頻控制，不僅僅省電、省水，而且提高了運行效率，從而減少了電機的損耗和維修，延長了泵的使用壽命。由以上分析可知，熱力站循環系統采用變頻控制能夠給企業帶來巨大的節能效果，資本投入大大減少，節水節電，效率提高，同時也提高管網的輸送效率，避免了能量的浪費，減少熱力站的水利失調，熱力失調。

3.2 節約能源，保護環境

熱力站采用自控系統，通過不斷改進、引進先進的自動化控制裝置，給企業節約了大量的勞動力和物質資料成本，合理高效的利用資源，摘掉了“耗能、耗水、耗電”的帽子，同時也避免了污染物對外的排放，走出了一條清潔節約的綠色道路[3]。同時，企業也承擔起社會責任，繼續貫徹落實科學發展觀，繼續研究更高效、更節能、更環保的控制方案，為企業可持續發展打好基，鋪好路。

4 結語

熱力站采用自控系統，提高了供熱質量，改善人民生活。與傳統供熱模式相比，大大節約了人力，物力成本；有效降低能耗，提高資源利用率；減少廢棄物排放量，保護環境，實現企業可持續發展。由此可見，熱力站自控系統的廣泛應用對我國供熱系統具有里程碑的意義，一個企業只有緊跟現代科學技術的步伐，不斷改進，不斷創新，走可持續發展道路，落實科學發展觀，才能走得更長遠，更燦爛。

[1] 孫 剛,賀 平,王 飛.供熱工程[M].北京：中國建筑工業出版社,2009:383-407.

[2] 黨翠萍.TAC控制器在供熱系統中的應用[J].圖書情報導刊，2009，19(22):200-201.

[3] 賈玉萍.熱力站節能的技術分析和節能實踐[J].內蒙古石油化工，2010(10):29-31.