关于换热站节能自动化改造及效果研究

鞠晓东

（新疆第三师电力有限责任公司热电分公司 新疆维吾尔自治区喀什地区图木舒克市 843901）

关于换热站节能自动化改造及效果研究

鞠晓东

（新疆第三师电力有限责任公司热电分公司 新疆维吾尔自治区喀什地区图木舒克市 843901）

为了响应我国可持续发展的号召，城市集中供暖渐渐成为我国热网节能改造的主要发展目标，通过对换热站节能自动化的改造与设计，可以为我国节省大量的能源。本文以新疆省城市供热控制为研究背景，阐述了换热站的基本结构和工作流程，依据换热站节能设计过程中的原则，利用PLC、PID调节器以及变频器等先进的零件设备，对换热站进行节能自动化改造，最后介绍了改造之后的应用效果。

PLC；PID；变频器；换热站；自动化改造

换热站在城市供暖的整个供热系统中起到很重要的作用，换热站将热源与用户连接起来，保证了用户正常对于热源的需求。供热系统中热水管网可以分为一次和二次管网，一次管网是连接热源和换热站的管网，二次管网是连接换热站和用户的管网，可见换热站是连接一次管网和二次管网之间的一种设备。在换热站的使用过程中，由于要扩大供热的面积，设备的数量和容量在设计过程中都会有一定的余量，同时换热站的补水泵和循环泵通常是采取人工操作来控制流量，再加上管路有较大的阻力，就会造成很大的电能的消耗，浪费了很多不必要的电能。因此对于换热站节能自动化的改造对于节约电能有很重要的意义，当前我国面临的重要工作之一。

1 换热站的基本结构和工作流程

当前换热站一般是用户换热站，但是换热站的功率很大，是一个高耗能的设备设施。换热站的基本结构一般分为由热交换器、循环泵、补水泵。换热站的主要工作流程就是将热源通过一次网输送来的大约80℃的热水通过换热站的作用将其转化为60℃左右的水，并通过二次网输送给用户，成为供暖的用水，经过用户的使用之后，通过循环泵再将大约40℃的水流回换热站，这样就形成一个热循环，满足用户的需求。

2 换热站节能自动化改造的基本原则

供热系统的主要目的是为用户创造一个恒温且适合用户生活的室内环境，由于热源的热水的温度经过换热站的调节之后再通过二次管网输送给用户，可见用户的室内温度与换热站有着直接的联系。因此换热站需要一套完整的自动化的控制系统，对于温度、水位、水泵要进行自动化的控制，这样才能为用户创造舒适的环境。由于换热站的所有设备都是高耗能的装置。

因此对于换热站节能自动化改造需要遵循以下几项基本原则：

（1）换热站要结合环境气温的变化自动调节供热量。调节换热量要通过调节一次管网的阀门的开度，控制热水的流量来实现二次管网的水温的控制。

（2）循环泵功率的选用一定要经济合理。循环泵是保证正常的热水循环，因此既要满足每一位用户的需求，特别是一定保证最高楼层的热水循环，又要控制好循环泵的功率，以免选用过大，造成电能浪费。

（3）补水泵功率的选用一定要经济合理。补水泵是对于管网中缺失的热水进行及时的补给，这样就不会导致由于管道、泵体、阀门等设备泄露引起的供热系统不正常的问题。

3 换热站节能控制系统设计

3.1 换热站一次管网热水流量的节能控制设计

二次管网的供热量要根据当地外界环境的气温变化随时进行调节，将设定的供热量与实测供热量进行比较之后，才能确定二次管网的热水量，二次管网的热水量又与一次管网的热水量有着直接的关系，因此需要对一次管网的热水量进行节能设计。一次管网热水流量的控制系统要采用单闭环温度系统，根据当前的控制技术水平，为了避免人工操作的失误，最好采用电动阀门控制，为日后的热网远程监控打好基础。该设计过程中主要涉及到的部件有，电动调节阀门主要的功能是实现对一次管网流量的调节；SKC62UA型执行器主要的功能是调节阀门开度，工作范围的控制，还具有断电弹簧复位功能，保证来电时自动恢复工作。

3.2 换热站循环泵节能控制设计

结合供热面积以及日后可能扩容的实际情况，要选用合适的循环泵，保证每一层楼的热水循环。为了保证稳定的出水压力，该系统也要采用单闭环压力控制系统。本文中选用了37kW的循环泵四台，这是最为主要的设备，采用三台工作一台备用的工作方式。为了实现自动化控制，需要采用FRN37P11－4CX变频器、ID136闭环调节器、HFR1045电机软启动器、回水压力信号变送器、回水压力信号DBM20R－1型供水等电器元件，同时该系统需要设计自动报警装置，在循环泵超压或者不正常工作时及时自动报警，防止发生管道爆裂等事故。

3.3 换热站补水泵节能控制设计

在长期的供热过程中，管道、泵体、阀门的设备很有可能发生泄漏，从而导致循环水不够，水压降低，为了保证供热系统正常的工作，需要对于缺失的水进行及时的补给。为了形成一个稳定的回水压，该系统也采用单闭压力控制系统。本文选用5.5kW的补水泵两台，采用一台工作一台备用的工作方式。为了实现自动化控制，需要采用PXR9闭环PID调节器、DBM20R－1型回水压力信号变送器、FRN5．5G11S－4CX变频器等电器元件。

4 应用效果

对换热站节能自动化的改造之后，经过两年的用户体验，居民对供暖给予较高的评价，改造取得了很好的效果，改造后的系统具有以下优点：

（1）供热系统采用自动化控制，避免了人为的误操作，系统可以更加稳定、高效、安全的运行，对于供热量的控制更加合理。

（2）新系统的应用在节能方面有了很大的提升，取得很好的节能效果。通过数据显示，变频恒压供暖的电能消耗比工频供暖少了25.0%，并且供暖比原来更加稳定。

（3）通过改造之后增设了系统保护功能，这样就可以避免了供暖系统发生故障时可以及时的报警，立即切断电源，在一定程度上保护了循环泵、补水泵、管道等设备。

（4）使热能更加高效的利用，避免了热源的损失，供暖变得更加经济高效，为日后远程控制供暖打下了良好的基础。

（5）补水系统实现自动化控制，这样就可避免了水箱过满，造成了水资源的浪费。

5 结束语

冬季供暖是我国一项巨大的工程，对于能源需求量是很大，但是我国人均能源占有量远远低于世界平均水平，长期以来我国发展节能减排、可持续发展道路，因此对于供暖系统换热站节能控制系统的设计成为我国节省能源的重要途径之一。本文中对于换热站节能自动化进行了改造，实现了对于居民供热的自动化控制，更加高效、节能、稳定、安全的完成居民供热，产生巨大的社会效益和经济效益，为我国可持续发展的实施做出贡献。

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TU995

A

1004-7344（2016）03-0199-01

2015-1-10