換熱站自動化控制供熱系統應用分析

李勇

摘 要：集中供暖系統是保障居民生活需求的重要基礎設施，供暖系統本身的自動化程度直接影響著居民供暖的質量，同時也體現著城市的現代化水平。將PLC控制器應用到集中供暖系統中，對于保證供暖系統優質供暖、安全運行具有較為積極的意義。換熱站是供暖管網與用戶連接的場所，在其內部安裝有與用戶連接的相關設備、管道、閥門以及儀表裝置等。借助PLC控制器能夠完成換熱站的自動調節，從而更好地滿足用戶的供暖需求，實現供暖管道內部介質參數的自動化檢測，最終保障供暖系統的高效、穩定運行。

關鍵詞：換熱站;自動化控制;供熱;應用

現階段，集中供熱自動化系統已經在社會生產和日常生活中得到了廣泛的應用，能夠降低供熱成本，減少能源消耗，有利于促進人與環境的和諧發展。隨著集中供熱自動控制系統的發展和進步，系統智能化水平逐漸提升，其運行模式也發生了很大的變化，彌補了原有溫差小、流量大、前端熱、后端冷、熱能利用率等缺陷，逐漸向溫差大、流量小以及全網熱能平衡分布的經濟效益模式方向發展。此外，集中供熱自動化系統能夠依據用戶的實際需要進行自動調節，針對不同的用戶需求提供不同的職能體系，從而實現能源利用的最大化。

1.集中供暖系統中換熱站的重要性

伴隨著城市人口數量逐漸增加，供暖系統為了滿足人口需求，需要采取集中供暖的方式。該種方式既能夠滿足人口需求也能夠符合節能型社會的發展。換熱站是集中供暖系統中的重點環節，新時期，需要在換熱站中應用先進的控制技術以及信息通信技術，才能夠提升換熱站的運行效率。PLC控制器是當前控制領域中的重點技術設備之一，將控制器應用到集中供暖換熱站中，能夠提升熱水循環，避免資源浪費。

2.換熱站供熱自動化控制系統的應用效益

1）經濟效益。供熱自動化系統的應用能夠節約大量的人力資源，降低了財力和人力消耗。通過自動化系統，不需要人力對相關數據進行收集、整理和傳輸，方便快捷，且工作效率和工作質量較高。

2）環境效益。換熱站供熱系統中自動化控制系統的應用，能夠對熱量進行實時監控，對供熱溫度進行及時調整，降低了資源的浪費，提高了供熱控制的精確性，有利于促進低碳環保理念的實現。此外，通過應用自動化控制系統，能夠對用戶室內溫度和外界溫度進行及時采集處理和傳輸，合理調控水溫和流浪，既節約了資源，又獲得了環境效益。

3）安全效益。相比較人工監測和管理，自動化控制系統能夠對換熱站供熱中的各個環節進行實時監控，若供熱系統出現問題，自動化控制系統能夠及時發現并對問題發生原因進行分析，從而在最短的時間內解決問題，提高了系統運行的性和穩定性。

3.換熱站的工作原理

鍋爐出來的蒸汽通過管道送到換熱站（蒸汽是由電動調節閥控制開、關并配有手動閥門），進雙紋管換熱器內與冷介質（水）進行充分的熱交換，從而達到很好的換熱效果，蒸汽形成的冷凝水到水箱當中，由循環泵來的水在換熱器中經過交換后進去到暖氣網中，補水泵用來及時補充因管網跑、冒、滴、漏等遺失的水量，以便保持一定的壓力，形成經濟穩定的運行狀態，控制臺通過各種傳感器對設備的運行情況監控，隨時掌握，了解換熱站的進行情況。在整個系統中的水用的是“軟水”，軟水是指不含或含較少可溶解性的鈣、鎂化合物的水。它在其中的作用不言而喻就是為了防止在汽化嚴重的水管部分形成結垢現象，嚴重時會堵死管道甚至爆管，造成維修困難，耗費大量的人力、物力以及財力，得不償失，這也就違背了最初用換熱站來輸送暖氣的用意。

4.控制系統實施方案

4.1換熱站與用戶的連接方式

換熱站與用戶之間的連接方式采用的是間接連接方式。采用這種連接方式能夠保證熱網循環水和用戶內部采暖系統循環水之間僅僅局限于熱量的交換，在空間上它們是獨立的，相互隔絕的。這種方式的連接系統又可以稱為局部系統或者熱力網的關聯式連接。

4.2溫度的控制調節

換熱站對供暖系統穩定的調控指的就是要確保一次側的供水溫度處于恒定的范圍內，該功能主要是由位于換熱器一次側的電動調節閥門來進行控制的，該閥門能夠有效調控換熱器的一次供暖量。首先，設置一個既定的溫度值，然后將測量值作為反饋值，閥門的開關作為輸出值，從而有效確保一次供水溫度處于恒定的范圍內。為進一步確保供暖的質量，選擇運用二次供水溫度自動控制系統來對供暖狀況實施調整。其主要作用為：通過對二次供水系統溫度的檢測和分析，在充分結合外界相關情況的基礎上，計算出最為合適的供暖溫度，然后再通過一次、二次供水溫度進行調節，使其維持在恒定范圍內。二次供水控制元件為換熱器一次出水口的控制閥門，設置一個既定的溫度值，然后將測量值作為反饋值，閥門的開關作為輸出值，采用PID算法，保證二次供水溫度的恒定。

4.3循環水流量的調節控制

考慮到供暖系統供暖的熱負荷是隨著室外溫度等因素的變化而不斷進行調整的，所以實際應用中對換熱站二次選擇使用分階段改變流量的質調節方式。將室外溫度劃分為2個階段，如果室外溫度高于設定值，那么循環水泵便會以工頻狀態運行;如果室外溫度低于設定值，那么循環水泵按照設定的頻率運行。

4.4壓力的調節控制

壓力傳感器可以將用戶管網水壓信號傳輸到變頻器內部的PID控制器，PID控制器再根據系統本身的壓力設定值以及實際檢測值來完成PID運算，并最終計算出信號控制水泵電動機的電壓以及頻率。當用水量較少時，1#泵在變頻器控制下變頻運行，之后伴隨著需水量的不斷增加，系統輸出頻率上升，直到50Hz。這時1#泵由變頻切換為工頻運行狀態。同時系統對2#泵進行變頻啟動與調節，最終保證官網中水壓處于恒定狀態。

5.常見故障

1）電機故障：換熱機組常年高溫高濕，造成電機氧化，應做好保養工作。保持電機溫度正常，軸承聲音運轉正常。

2）二次回路故障：電路電源故障，轉換電源異常，無法正常供電或電力元件損壞造成二次回路無法正常運轉。

3）壓力異常：常年高溫高濕環境造成設備的自身損耗嚴重，做好保養與維護。

4）溫度異常：多因線路或因環境濕度過重，造成腐蝕，MA信號異常出現溫度不準或熱電阻造成直接損壞。

5）PLC異常：PLC控制整個換熱機組的程序運轉加熱，出現異常可根據是否存在輸入輸出信號來判定PLC是否存在異常。

6）電動閥異常：電動閥盤根漏水，長時間高溫帶熱，造成電動閥墊子或O型圈變形厲害，出現壓不死的情況。

7）液位計顯示不準：軟水檢測不合格，水質過硬，造成管道結垢厲害或堵塞，液位顯示不準，應讓水質化驗工加強平時水質化驗。

6.結論與認識

綜上所述，在現代集中供暖系統中，換熱站是連接于一次網、二次網、用戶連接的組件中。想要對集中供暖系統進行優化，非常有必要運用PLC自動控制系統。該系統應用過程中首先要結合實際情況進行系統的選型，然后實現I/O分配以及功能的實現。特別需要注意的是實現系統擴展模塊的選擇，最后對系統中的通信協議進行綜合性分析。將PLC控制器應用在供暖系統換熱站中，能夠很好地實現換熱站溫度的自動調節控制，對于確保供暖質量具有重要意義。

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（克拉瑪依市熱力公司昆侖供熱總站）