隔压换热站自控系统设计思路

张仲生

(太原市热力公司，山西太原 030012)

隔压换热站自控系统设计思路

张仲生

(太原市热力公司，山西太原 030012)

以太原市华能东山隔压换热站(简称隔压站)为例，对隔压站自控系统进行了分析，并着重介绍了隔压站自控测点及其控制思路，指出分布式隔压换热站具有占地面积小、系统规模小、可根据实际情况灵活布置等优点。

隔压换热站，系统，自动控制

0 引言

分布式隔压换热站是指在负荷较为集中的区域，满足设计条件的位置设置小规模、小负荷的隔压换热系统，使其出口管线满足低海拔区域的供热参数，以适应供热区域内规划负荷的调整，可使该热源进一步解决供热区域两侧更低海拔区域的供热。其优点为占地面积小，系统规模小，可根据实际情况灵活布置，简化管网，便于调节。

供热热源在供热区域设置分布式隔压站系统，使其出口管线满足需集中供热范围内且海拔较低区域的供热参数，可增大热源覆盖能力，同时为其进一步与其他热源并网运行创造条件。

1 中央控制室

调度中心楼设隔压站及下辖热力站所需的调度中心，调度中心内设数据服务器、视频服务器、工程师站及操作员站等所需基本设备。隔压站采集及下达的自控信号通过现场PLC控制器上传至调度中心。

调度中心是隔压站下辖热网控制系统的中心，所以其运行的可靠性尤为重要，一旦出现故障，将造成全网的失控，故中央控制室应配置可靠性能高的计算机设备，并配置备份机和UPS电源。

调度中心可以实现全系统的集中监控管理。同时，通过数据接口服务器，总调度中心的数据联网。具有如下功能:

1)通过计算、分析水温、水压、水量调节曲线来确定系统调控方案，设置供热管网运行初始值。

2)能显示、存储一个采暖季的各数据并向各现场控制机发出具体的控制命令。

3)供热网各点的实时数据、日数据和累计数据的采集、分析和处理。

4)热网供热量的统计和分析。

5)在故障状态下自动投入备用机。

2 现场PLC控制柜

隔压站在生产车间设有换热IO子站，如有采暖系统也可以设采暖IO子站，共同并入调度中心控制系统中。

换热IO子站在生产车间设有PLC控制柜，PLC柜现场配置操作屏，作为就地控制操作及数据、监控平台。采用PLC控制系统对隔压站主换热系统设备进行监测和控制，要求CPU冗余、电源冗余、通讯冗余。

3 换热子站现场自控设备

隔压站主要包含高温网、一次网及一次网补水三部分。为直观了解整个系统及现场自控设备，现对隔压站自动控制部分简要表述如下。

3.1 阀门自动调节部分

1)高温网及一次网供回水均设电动蝶阀，其中高温网回水为电动调节蝶阀，用于调节高温网流量大小。

2)一次网补水的方式:主要方式为高温网水补一次网水，补水采用调节阀控制。调节阀正常情况常开，通过调节维持补水压力点压力恒定。备用方式为自来水变频补水，通过补水泵来实现。

3)一次网回水设泄压阀，通过检测一次网回水压力来进行泄压电磁阀的启闭控制。

3.2 泵调节部分

1)一次网循环泵根据一次网供回水压差来进行变频控制。

2)旋流除污器后压力过低时，循环泵需在停泵状态，避免循环泵空转，便于旋流除污器维检。

3)补水泵。

补水泵的启动为备用补水方式，当高温补一次网流量达到高温网循环流量的1.05%时，为减免高温网压力失衡，投运一级网补水泵，维持压力恒定;当高温网补一次网流量低于一级网循环流量0.95%时，停运补水泵。简明可概括为高温网压力失衡，且一次网回水压力不足且需要补水时，启用补水泵，补水泵变频控制根据一次网回水压力来进行。

4)生产水泵。

生产水泵的启动根据软化水箱液位来进行，软化水箱水位过低时，需要配合软水设备并行启动生产水泵;软化水箱水位过高或生产水池水位过低时，生产水泵需在停泵状态。

5)潜污泵。

隔压站高温网及一次网管径较大，隔压站内部分，需要在地沟内敷设。因此，地沟内需设置集水坑及潜污泵。当集水坑积水达到一定程度时，需启动潜污泵及时排污。

3.3 温度检测部分

1)室外温度测量:室外温度是供热流量调节的重要根据之一。室外温度测量仪表在站外北墙悬挂，高度2.5 m以上，离开窗口，屋檐等有气流，热源的地方。

2)地沟内温度测量:安装于地沟内入口处，当温度超限(40℃)时，需发出超温报警。

3)管道温度测量:高温网及一次网供回水温度，换热器高温网侧及一次网侧出水温度测量，当温度超限(125℃)时需超温报警，用于应对流体气化，及时排气。

3.4 压力检测部分

高温网及一次网供回水压力、高温网侧换热器出口压力、补水定压点压力、循环泵及生产泵出口压力。

3.5 液位检测部分

1)水箱液位测量:用于生产泵变频控制。2)地沟集水池液位测量:用于潜污泵启停控制。3)生产水池液位测量:水池液位不足时生产泵需停泵。4)消防水池液位测量:消防泵不属于常开设备，仅消防需要时手动开启即可。因此消防水池液位仅用于远程观测即可。

3.6 流量测量

用于计算补水用水量，于高温网补一次网补水管及自来水补水管均安装远传水表。

3.7 热量测量

于高温网回水及一次网供水上安装热量计，用于热量计量。

1)热量表及远传水表的安装需检查两端连接管的对中情况，避免流量传感器受到扭曲或剪切应力流量作用。流量传感器有流向的要求，必须注意使热水的流动方向与传感器上的箭头指向一致。

2)热量表和远传水表安装必须保证仪表前后直管段，具体安装要求以到货产品样本为准，直管段上不允许安装其他仪表、管件。

4 采暖子站自动控制

采暖子站内一次网的供、回水压力、温度、流量;站内二级网供、回水压力、温度，二级网集水器前各支路温度;补水泵进口流量。

检测软化水箱高低液位，并设置报警;二次水网超温报警;调节阀、循环泵、补水泵、回水加压泵的工作状态，故障报警等。

采暖子站控制原理是通过调节进站的一次网流量来控制二级网的供水温度，这个温度的控制将按照设计温度曲线随室外气温变化来实现。当热源供热量不足时，应根据中控室给定的设定值来调节一次侧阀门。热力站二级网循环泵根据二次网供回水压差变频控制运行。

热力站二次水系统通过检测二级网回水压力来控制补水泵的启停并显示补水泵运行状态。

5 通讯

1)隔压站控制柜采用工业以太网与调度中心中控室相连，进行数据传输并接受中央管理工作站的控制指令。因控制柜与中控室距离较远(＞100 m)，使用普通通讯电缆信号质量无法保障，因此需使用光缆通讯。

a.光缆优点:通信容量大、传输距离远;信号干扰小、保密性能好;抗电磁干扰、传输质量高等优点。

b.光缆缺点:质地脆、机械强度大:隔压站室外敷设光缆需做沟敷设。光缆的弯曲半径不能过小(＞20 cm)，这就要求地沟及桥架要做的足够大。光缆的切断和接续需要一定的技术、设备，因此敷设最好一次完成。

2)PLC控制柜具有对隔压站运行参数进行采集、处理及显示、自动调节、越限报警、报表打印等功能。控制柜设485通讯接口，用于软水信号、除氧信号及热量信号传输。

3)隔压站自控设备所需的电缆在室内沿桥架敷设，在桥架外时需套钢管敷设，所有电缆在穿越墙、楼板等处，在施工完毕后均应采用防火堵料封堵。室外敷设时需采用直埋或沿沟敷设。敷设时，对缆线可能承受张力的地段，应采取加固措施。

6 视频监控

隔压站调度中心设视频监控服务器，负责隔压站及下辖热力站视频数据存储。视频监视系统通过VPN网络将各热力站的视频信息上传至监控中心的视频服务器，满足热网监控中心对各个热力站进行远程视频监视。

隔压站内需观察处设置高清摄像头，线缆通过桥架敷设至中控室视频服务器，便于保障隔压站正常运行。

7 结语

隔压换热站是热源与热力站之间的承接部分，有效合理的自动控制，对于一次网工况平衡、消除水力失衡、节能减排方面有着重要的作用。

［1］ 李文江，姚安华，李怀武，等.管道远程自动控制采集系统［J］.辽宁工程技术大学学报，2004(3):57-58.

［2］ 王建成，石征锦，刘志民，等.换热站节能控制系统的设计与应用［J］.应用能源技术，2012(3):99-100.

［3］ 刘 青，沙 峰，赵金凤，等.分阶段等温差控制法在换热站供暖系统中的应用［J］.山东冶金，2011(3):21-22.

Design concept of automatic control system of intervals-pressure heat exchange station

Zhang Zhongsheng

(Taiyuan Thermal Power Company，Taiyuan 030012，China)

Taking Huaneng Dongshan intervals-pressure heatexchange station(intervals-pressure station in brief)in Taiyuan city as an example，the paper analyzes automatic control system of intervals-pressure heat exchange station，mainly introduces automatic controlmeasurement points and control concept of intervals-pressure heat exchange station，and finally points out advantages of distribution-style intervals-pressure heat exchange station，such as small land area，small-scale system，flexible distribution according to actual conditions and so on.

intervals-pressure heat exchange station，system，automatic control

TU833

A

1009-6825(2015)29-0145-02

2015-08-07

张仲生(1980-)，男，工程师