王學(xué)玲

摘要 ：我國(guó)北方城市通常采用集中供熱系統(tǒng)進(jìn)行供暖，其是通過(guò)管網(wǎng)將采暖熱水輸送到各個(gè)換熱站內(nèi)，通過(guò)換熱站換熱后，再將熱能供向用戶(hù)，本文對(duì)現(xiàn)在換熱站普遍存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在換熱站的應(yīng)用進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞 ：集中供熱 換熱站 自動(dòng)化 遠(yuǎn)程監(jiān)控 變頻調(diào)速

目前，城市中都采用了集中供熱系統(tǒng)，雖然比傳統(tǒng)的分散式供熱有了較大的進(jìn)步，但仍避免不掉高能耗、污染重及運(yùn)行和自動(dòng)化管理程度低的問(wèn)題，不僅造成了能源的大量浪費(fèi)，而且對(duì)環(huán)境的污染較為嚴(yán)重。因此急需對(duì)供熱系統(tǒng)進(jìn)行改造，加強(qiáng)其智能化控制水平，同時(shí)利用數(shù)字化技術(shù)來(lái)進(jìn)行管理，有效的提高供熱質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)減排降耗。目前集中供熱系統(tǒng)與熱用戶(hù)之間是通過(guò)換熱站來(lái)進(jìn)行連接的，換熱站作為中間環(huán)節(jié)，保證其運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高其對(duì)水溫的控制能力，這對(duì)于改善熱網(wǎng)的熱力工況將起到積極的作用，同時(shí)也能夠在很大程度上確保供熱質(zhì)量的提升。

1、現(xiàn)有的換熱站存在的問(wèn)題

1.1高耗能。目前的換熱站普遍存在著耗能大的問(wèn)題，當(dāng)供暖負(fù)荷和管網(wǎng)的壓力發(fā)生變化時(shí)，循環(huán)泵和補(bǔ)水泵的輸出流量則不會(huì)隨著負(fù)荷和壓力的變化而變化，這樣就導(dǎo)致高能耗的存在。

1.2水溫控制困難。由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)二次供水溫度很好的控制，所以輸向熱網(wǎng)的熱水溫度的穩(wěn)定性將會(huì)受到影響，直接影響到供暖的質(zhì)量。

1.3目前換熱站內(nèi)在數(shù)據(jù)傳輸方面存在著許多不完善的地方，導(dǎo)致不能穩(wěn)定的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，運(yùn)行管理水平較低，無(wú)形中加大了運(yùn)行的成本。

2、自動(dòng)化控制系統(tǒng)在換熱站的應(yīng)用

由于現(xiàn)有換熱站存在著許多不完善的地方，所以需要針對(duì)現(xiàn)存問(wèn)題對(duì)其升級(jí)改造，目前多將恒壓變頻調(diào)速技術(shù)和遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)用于集中供熱系統(tǒng)的升級(jí)改造工程。首先利用可編程控制器進(jìn)行恒壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使其在換熱站內(nèi)進(jìn)行應(yīng)用。其次，此系統(tǒng)可以通過(guò)對(duì)室外溫度進(jìn)行連續(xù)性的采集、反饋，使二次網(wǎng)的供水溫度實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的功能，從而有效地保證了換熱站與用戶(hù)之間供水溫度的恒定性，使室內(nèi)溫度保持在一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值范圍內(nèi)。在智能化的控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，更有效地運(yùn)用遠(yuǎn)程監(jiān)控手段，從而利用計(jì)算機(jī)對(duì)多座換熱站進(jìn)行統(tǒng)一管理和控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，這樣既有效的實(shí)現(xiàn)了節(jié)能，又降低了集中供熱系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

2.1 恒壓變頻控制系統(tǒng)的應(yīng)用

由微機(jī)給水控制器、變頻器和壓力變送器組成，有手動(dòng)和自動(dòng)兩種功能和一種工頻功能。該系統(tǒng)采用其獨(dú)特的節(jié)能降耗功能變頻器，不僅節(jié)能效果明顯，還具有可擴(kuò)展功能、緊密相關(guān)的安全性、易于控制等優(yōu)點(diǎn)。使用的微機(jī)給水控制器可實(shí)現(xiàn)在線設(shè)定參數(shù)，調(diào)整方便，采用數(shù)字PID調(diào)節(jié)、控制精確，軟件引入容錯(cuò)概念和抗干擾算法，輸出繼電器采用壓敏電阻保護(hù)，抗干擾能力強(qiáng)。內(nèi)部采用開(kāi)關(guān)電源供電，電壓適應(yīng)范圍寬。

2.1.1換熱站是為熱用戶(hù)供熱的能源中心，要求工作模式多，安全系數(shù)大。在變頻模式下，手動(dòng)時(shí)可以人為隨意設(shè)定壓力，控制循環(huán)泵的輸出流量，調(diào)節(jié)供暖溫度；自動(dòng)時(shí)微機(jī)給水控制器、變頻器和壓力變送器自動(dòng)跟蹤，通過(guò)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)循環(huán)泵輸出流量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)供暖溫度的目的。而且自動(dòng)化控制系統(tǒng)具備工頻運(yùn)行與變頻相結(jié)合的功能，在工頻運(yùn)行不能滿(mǎn)足循環(huán)泵的輸出流量時(shí)加入變頻運(yùn)行，微機(jī)給水控制器根據(jù)管網(wǎng)壓力控制變頻器頻率來(lái)滿(mǎn)足循環(huán)泵的輸出流量，調(diào)節(jié)供暖溫度。當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，可手動(dòng)切換到工頻運(yùn)行，以保證不間斷供熱。

2.1.2對(duì)于補(bǔ)水系統(tǒng)，采用此方法進(jìn)行失水補(bǔ)充，若系統(tǒng)失水低于二次回水管網(wǎng)設(shè)定點(diǎn)壓力0.2bar時(shí)，微機(jī)給水控制器啟動(dòng)補(bǔ)水變頻器，補(bǔ)水泵進(jìn)行失水補(bǔ)充，自動(dòng)跟蹤二次回水管網(wǎng)壓力，當(dāng)二次回水管網(wǎng)壓力達(dá)到設(shè)定點(diǎn)壓力加0.1bar時(shí)，補(bǔ)水變頻器會(huì)自動(dòng)停止處于待機(jī)狀態(tài)。

2.1.3對(duì)補(bǔ)水箱采用此方法進(jìn)行恒壓補(bǔ)水，在補(bǔ)水箱安裝壓力變送器，用微機(jī)給水控制器控制補(bǔ)水箱液位啟動(dòng)變頻器，當(dāng)液位達(dá)到設(shè)定值時(shí)，變頻器會(huì)自動(dòng)停止處于待機(jī)狀態(tài)，當(dāng)管網(wǎng)失水過(guò)多，變頻器會(huì)全速跟進(jìn)為水箱補(bǔ)水。這種方法也可以取消就近補(bǔ)水箱，在補(bǔ)水泵前管網(wǎng)系統(tǒng)中安裝壓力變送器，用微機(jī)給水控制器設(shè)定管網(wǎng)系統(tǒng)壓力達(dá)到遠(yuǎn)距離恒壓供水。

2.1.4每個(gè)熱力站均安裝了室外溫度傳感器，預(yù)設(shè)溫度根據(jù)室外溫度計(jì)算得出并隨著室外溫度的變化而改變。并及時(shí)調(diào)整二次供水溫度。

2.2 GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控方案

為更進(jìn)一步節(jié)能，換熱站自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)換熱站無(wú)人值守。各子站可采用RDY-18F智能測(cè)控終端或PLC控制器等設(shè)備做為主控設(shè)備，可對(duì)壓力，溫度，頻率等（4-20MA、0-10V）信號(hào)或RS一485的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集并可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行各路采集量的上下限報(bào)警值的設(shè)定可存儲(chǔ)整個(gè)供暖季的數(shù)據(jù)和報(bào)警值。定時(shí)將數(shù)據(jù)傳到有固定IP地址的中心服務(wù)器，存入數(shù)據(jù)庫(kù)。各工作站可通過(guò)INTERNET網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)中心服務(wù)器，取得相關(guān)數(shù)據(jù)。

3、改造后的效果分析

3.1實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的節(jié)能

利用自動(dòng)化控制系統(tǒng)對(duì)換熱站進(jìn)行改造后，有效的實(shí)現(xiàn)了降低能耗的目標(biāo)。對(duì)水、電和煤的能耗都較改造前有了明顯的降低。

3.1.1 降低單位熱能消耗

通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)，有效的控制了管網(wǎng)水力失調(diào)的情況，實(shí)現(xiàn)了供熱系統(tǒng)熱能的分布的均勻性，而且變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了流量的自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)，使一次網(wǎng)流量和換熱站水泵能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)節(jié)的有效配合，減少了時(shí)間上的停滯，降低了熱量的損耗。

3.1.2 降低單位電耗

利用變頻調(diào)整技術(shù)使換熱站的水泵電機(jī)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)節(jié)，能夠及時(shí)的改變電動(dòng)機(jī)的電流和頻率，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。由于利用變頻技術(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，其范圍較寬，所以無(wú)論其運(yùn)行效率還是精度都保持在一個(gè)較高的水平。而且還能夠?qū)﹄姍C(jī)啟動(dòng)時(shí)的大電流進(jìn)行有效的控制，從而有效的保證了電機(jī)使用的年限。另外還可以對(duì)水泵的能源消耗通過(guò)減少流量的方式進(jìn)行控制，從而保證熱用戶(hù)的室內(nèi)溫度。

3.1.3 降低人工費(fèi)

利用自動(dòng)控制裝置和設(shè)備，使熱電站在運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守，只配置值班人員進(jìn)行巡查即可確保運(yùn)行的安全性，有效的節(jié)省了人力資本的支出。

3.2 穩(wěn)定了熱用戶(hù)的室內(nèi)溫度

利用采集系統(tǒng)通過(guò)對(duì)室外溫度和回水溫度的采集和反饋，使二次供水的溫度得到有效的調(diào)節(jié)，使用戶(hù)室內(nèi)溫度處于恒定值，確保了居住的舒適性。

3.3 集中管理

由于改造后的換熱站數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性提高，并且無(wú)人值守，所以可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)換熱站進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)一集中管理，使運(yùn)行更為便利，有效的節(jié)約了運(yùn)行和管理成本。

4 、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在換熱站中的應(yīng)用，在有效的提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高了供熱的質(zhì)量的同時(shí)，降低了供熱成本，使供熱企業(yè)實(shí)現(xiàn)了效益的最大化，對(duì)于企業(yè)的健康發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。

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