熱力站集中供熱自動化控制系統研究

史尚典

（太原市熱力集團有限責任公司，山西 太原 030001）

引言

集中供熱的優勢在于能夠提升能源利用率，并且降低環境污染現象，這與我國當前的能源節約型社會建設要求相符。如何進一步提高能源利用率，保障集中供熱效果是當前熱力站需要關注的重點問題。隨著科技水平的不斷提升，部分熱力站已經實現了對供熱系統的自動化控制，不僅有助于提升能源利用率，還可根據居民供暖需求對供熱系統的運行狀態進行有效調節，這在一定程度上提升了熱力站供熱系統的管理成效。下文主要圍繞熱力站集中供熱自動化控制系統展開研究，以期能夠促進自動化控制技術在供熱系統中的應用，充分發揮其技術優勢和環保節能優勢。

1 集中供熱自動化控制系統的組成

熱力站在集中供熱系統中起到熱能交換以及熱能傳遞的作用。熱力鉆主要由三部分組成：一部分為熱用戶；第二部分為熱力管網；第三部分為熱源中心，具體見圖1所示。其中的熱用戶指的是對用戶供熱需求的獲取，并為用戶提供相應的供熱設備。熱力管網的作用則是進行熱能交換，熱源中心是供熱系統的核心組成，決定著供熱質量和供熱效率。

集中供熱系統的自動化控制，需要由集中供熱調度管理系統和熱力站自動化控制系統共同完成。其中的集中供熱調度管理系統包括交換機、過程控制站、網關機等，主要是通過對各個管網節點信息的及時獲取來了解熱用戶的供熱需求以及供熱系統中的各項參數，對于供熱管網運行狀態進行實時檢測，對于監測數據進行系統整合與分析后，形成數據分析報告，提交至熱力站的自動化控制系統。由熱力站的自動化控制系統根據編程信息對熱力系統狀況進行監測，接收來自中央控制室的指令并作出控制動作，保障供熱系統的安全穩定運行[1]。

2 熱力站集中供熱自動化控制系統的功能與原理

2.1 集中供熱自動化控制系統功能

1）可以實現對熱力管網運行狀態的實時監測，并且設定科學的運行參數，對于熱力管網系統的荷載狀況進行預測，并調度熱源，確保熱力管網運行過程中的供熱均衡性；

2）具備遠程訪問功能，可以通過瀏覽器對特定地點的熱力管網運行狀況和相關參數進行遠程調取與瀏覽，為具體的熱力管網管理工作提供有力的資料支持；

3）可對熱力管網運行中的各類壓力參數、溫度參數和流量參數等進行系統整合，并繪制成圖表形式，方便直觀了解熱力管網的運行狀態；

4）可對熱力管網運行中的異常參數進行及時鑒別，并且向熱力站發送報警信息，使相關的作業人員能夠及時查看熱力管網運行狀態，并且將報警信息生成日志，以便于后期維修和養護；

5）可對熱力管網運行過程中的全部數據生成報表信息，并建立數據信息庫，為今后的熱力管網運維和養護工作提供可靠的參考數據。

2.2 集中供熱自動化控制系統的運行原理

熱力站屬于聯系熱力管網和用戶的樞紐，主要是通過對蒸汽以及高溫水的熱交換將采暖熱水輸送至用戶端，實現采暖目標。在集中供熱系統中，對于熱力站的自動化控制是保障供熱穩定的重要基礎。熱力站的自動化系統由傳感器、遠程通訊設備、控制器以及執行器等組成，既可以根據熱力管網的供熱需求進行獨立工作，也可以與熱力管網相協調，接受調度中心的遠程控制。熱力站的設備組成包括換熱器、循環泵、補水泵、二級泵。除此之外，還包括一系列控制設備，如變頻器、控制器和傳感器等?，F階段的熱力站已經有部分實現了自動化控制，有效達成了無人值守的工作目標。在日常控制中，主要控制內容包括對循環泵的自動控制、對供水溫度的自動控制以及補水泵的自動控制[2]。

2.2.1 供水溫度的自動化控制

針對供水溫度進行控制的主要目的是，保障供熱熱量的穩定性，通常需要通過調節二次供水的水溫來維持供熱量的穩定。即需要通過對供水溫度的自動化控制和動態控制來維系供熱管網的供熱質量。熱力站的自動化系統會根據傳感器采集的信息來獲取二次供水溫度和室外溫度，然后根據系統預設值對于供熱管網的開度進行調節，通過改變換熱器中的水流量來控制二次供水溫度，確保其保持恒定狀態，同時能夠滿足熱用戶的供熱需求。具體控制原理見圖2、其中的R屬于初始值，Y外代表系統控制的輸出值。

2.2.2 循環泵的自動化控制

熱力站的集中供熱系統中，為了保障供回水壓差的恒定，需要通過對循環水泵的自動調節控制來維持壓差值。在循環泵的自動控制系統中，主要是通過壓力傳感器來獲取供回水的水壓參數值，獲取的參數會直接回傳至控制器?？刂破鲗Ρ葘嶋H壓差值和設定壓差值之后，得出相應的控制信號，做出控制變頻器輸出功能的動作，使循環泵的轉速得到科學控制。

2.2.3 補水泵的自動化控制

在整個熱力管網中，熱水屬于熱能的主要傳播媒介，在管網運行中，不可避免會出現跑水、冒水和漏水等問題，致使管網中的熱水流失，難以發揮良好的熱傳遞作用，此時的供熱質量必定受到威脅。因此，在管網運行過程中，還需及時進行補水操作。這里是借助補水泵完成補水操作，為了提高補水作業的及時性，需要利用Pang-Pang動態控制方法，對于啟動壓力值進行設定后，根據熱力管網的壓力值驅動補水泵完成補水作業，且在檢測到熱力管網的壓力值達到設定需求后可自動停止補水。

3 結語

熱力站集中控制自動化系統設計的主要目的是結合熱用戶的供熱需求，對熱力站以及供熱管網的運行進行合理動態調節，使其在滿足熱用戶供熱需求的同時，能夠有效節約能源，減少能源浪費問題，并且控制供熱作業對環境因素的影響。對于熱力站的自動化控制還能實現無人值守的工作目標，既可減輕人工成本投入，也能提高熱力站控制作業的規范性，避免由于人工失誤對熱力站供熱效果造成的影響。因此，在今后的工作中，也需不斷完善熱力站的集中供熱自動化控制系統，使其系統功能更為完善，能夠進一步提升熱力管網的運行效果。