热力站自动化运行管理方法研究

李峰军

摘 要：随着现代工业自动化水平的提高，实现热力站自动化控制已是必然趋势。文章首先介绍了热力站自动化控制的实现流程，然后给出了一套全面完整的热力站自动化运行管理方案，最后强调了在热力站自动化运行管理过程中需要注意的问题。以期为相关部门和研究人员提供参考和研究的思路。

关键词：热力站；自动化；供热系统

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）33-0080-02

随着我国工业化、城镇化发展进程的加快，我国能源资源约束的矛盾也日益加剧，为了解决该问题，各项节能减排的技术和政策被人们研发出来并应用到实际工程中。供热产业作为关乎民生和国家经济的重要产业，正处在快速发展阶段，它的智能化发展对节能减排具有重要的意义，其中热力站的自动化运行是在热力站自动控制的基础上实现的，对供热系统的智能化发展起着重要的作用，具有一定的研究意义。

1 热力站自动化运行的基础

目前，热力系统已经经过全面的自动化控制改造，而热力站的自动化运行必须是建立在实现热力站自动化控制的基础上。热力站的自动化控制过程包括两个步骤：热力站的一次网回路控制和二次网循环泵控制[1]。

其中，一次网回路控制主要实现热力站的热负荷控制。二次网循环泵控制主要是通过变频器调节速度来调节二次网的流量，比较重要的就是循环泵的选择。目前的自动化热力系统中，已不再使用会造成热力及电力资源的浪费的工频泵，而是主要使用变频控制方式或者压差控制方式，从而有针对性的智能调节二次网流量，减少资源的浪费。

在当前国内的供热系统中，热力站是热力系统的最后一级控制单元，它的控制调节能力和自动化运行的效果直接决定了各个用户室内的供暖效果，从而决定了整个热力系统性能的优劣。

2 热力站自动化运行管理系统与技术

热力站的自动化运行起着至关重要的作用，要想实现对热力站自动化运行的管理，必须实现对城市所有热力站，乃至整个热网的自动化控制，这个控制过程涉及的控制对象较多，信号处理较复杂，需要一套全面的自动化控制解决方案，包括系统指挥中心、通信系统、现场控制系统、一次仪表和辅助监控系统。在管理方案上，可以采用分布式计算机系统结构，也即中央与本地分工协作的控制方法。除此之外，系统设备的检修和调试也是整个热力站自动化运行管理的重要组成部分，下面分别进行介绍。

2.1 系统指挥中心

系统指挥中心是热力站自动化运行管理系统的核心，由于一般情况下都是远程指挥控制，因此系统指挥中心必须支持远程访问与控制，不论通过何种通信方式，只要工作站经过了批准和授权，该工作站就可以查询和浏览指挥中心的所有数据，并可以进行控制指令的发送和接收。系统指挥中心最重要的功能是需要不断接收和存储现场控制设备采集的相关数据，并发送指令指导现场控制设备的操作员进行相应的操作，而操作员则需要从指挥中心得到自己所控制的子站或去其他子站现场工况和数据，并下达相应的控制指令[2]。

2.2 通信系统

通信系统是热力站自动化运行管理系统的重要组成部分，主要实现各个现场设备和节点的相互通信和联系，从而联系起所有的设备成为一个有机的整体，实现所有设备和工况数据的集中管理，从而实现对各个设备的精准化管理，通信系统也是热力站自动化运行系统中需要技术支撑较多的子系统，涉及很多通信方面的理论知识和操作方法，需要操作人员具备一定的通信行业背景，关于通信方式的选择，随着技术的发展和更新，目前有多种方式可供选择，综合考虑成本和效率，可以选择无线拨号、VPDN或者GPRS方案。

①无线拨号方案：每个热力站安装一个GPRS DTU，每个GPRS DTU控制10个换热站，且需要单独安装一个专用GPRS DTU用于系统故障报警。该种方式实施简单，投资不高，运行和维护的成本较低，但实时性和扩展性较差，轮巡周期长，目前可行性较差，一般不会选择这种方案；

②VPDN方案：VPDN表示虚拟专有拨号网，VPDN方案是拨号方案的改进，是在电话网上利用虚拟专网技术和通信系统技术进步的结果。该方案需要在每个热力站安装一个VPDN通信控制器，通过拨号上VPDN网络，实时在线完成通信控制任务[3]。VPDN方案的主要优点是：利用电话网络，安装方便，稳定可靠，扩展能力强，自动化程度高，可以达到实时在线的系统要求，进而实现现场无人职守。尤其是目前可以包月付费，运行费用低廉，也是一种可行的通讯方案。

③GPRS在线方案：GPRS在GSM网上利用虚拟专网技术实现数据传输。该方案需要在每个热力站安装一个GPRS通信控制器，通过拨号连接GPRS无线网络，实时在线完成数据通信任务。GPRS方案的主要优点是：利用无线网络，不用接线，覆盖范围广，安装方便，稳定可靠，扩展能力强，自动化程度高，可以达到实时在线的系统要求，进而实现现场无人职守。尤其是目前中国移动大力推广，付费和优惠方式多，运行费用低廉，是一种各方面都看好的通讯方案[4]。

当然还有许多其它方案，如有线的ADSL方案，无线的CDMA方案，这些方案与VPDN和GPRS方案类似，采用技术基本相同，在此不一一进行介绍。

2.3 现场控制系统

现场控制设备是热力站自动化运行管理系统的终端系统，要采集和存储多个设备和节点的工况数据，需要接受系统指挥中心的控制，同时也要能够脱离指挥中心独立运行。现场控制系统要实现的功能主要包括以下几点：

①参数采集：主要采集各个现场设备和监测节点的工况数据、状态量和脉冲量；

②数据存储：由于整个自动化管理系统运行的实时性一般达到数据处理的实时性要求，因此现场控制系统必须能够快速的完成①中采集得到的数据的存储，并通过通讯系统在固定时间传输给系统指挥中心；

③与指挥中心进行通信：现场控制系统必须能够在主动或被动方式下与系统指挥中心中心进行数据通信，实现指挥中心实时管控现场控制系统，实现各个子系统与指挥中心的协调化运行；

④显示与交互功能：现场控制系统必须具备显示和交互功能，主要通过软件系统来实现，以方便现场工作人员了解现场工况，并进行相关操作。

2.4 一次仪表系统

一次仪表系统主要由各种传感器和变送器组成：传感器用于采集前文所述的各种参数，如温度、压力等信号[5]，变送器实现参数数据的进一步处理，以便通信设备传输参数数据，二者相配合抗干扰能力强，数据传输距离远，系统性能好。对于一个标准的水水换热站，其需要利用一次仪表监控及利用控制机采集的内容如下：

①一次网和二次网的供水温度、回水温度、供水压力、回水压力；

②一次网流量、一次网电动阀阀位；

③二次网流量、二次网补水流量；

④循环泵运行状态反馈、循环泵频率反馈；

⑤补水泵运行状态反馈、补水泵频率反馈；

⑥补水水箱液位、用电量反馈。

对于一个标准的汽水换热站，其需要利用一次仪表监控及利用控制机采集的内容如下：

①一次网蒸汽温度、凝结水温度、蒸汽压力、凝结水水位；

②一次网蒸汽流量、一次网电动阀阀位；

③二次网供水温度、回水温度、供水压力、回水压力；

④二次网流量、二次网补水流量；

⑤循环泵运行状态反馈、循环泵频率反馈；

⑥补水泵运行状态反馈、补水泵频率反馈；

⑦补水水箱液位、用电量反馈[6]。

2.5 辅助监控设备

实现热力站自动化运行的目的是用最安全经济的手段将需要的热能安全地送到需要它的地方[7]。由于供热的最终目的是实现用户能够按照自己的需求进行取暖，因此利用辅助监控设备监测供热用户的室内温度也是热力站自动化运行管理的重要环节。

一般情况下，需要在用户采暖的室内安装室内温度采集器，采集器的个数根据供热面积的大小、管网阻力大小等情况综合考虑，一般安置2-6个。温度采集器是利用现有通信媒介实现的一种高科技产品，能自动采集室内温度，并根据需要上传，其成本不高，安装方便，是提高供热网络控制效果的利器。

2.6 设备检修与调试

除了前文所述的各种技术是热力站自动化运行的必要条件，相关设备的检修和调试也是重要前提，更是基本前提。因此，相关企业需要在对上年度供暖情况充分调研的基础上制定了详细的整改方案，对各供暖区域的供暖设备进行了全面检修。热力站、阀井等相关设备的检修工作必须严格落实到位，在检修质量上严格把关，保证设备检测准确无误，将设备缺陷消灭在萌芽状态，相应的调试过程应该细致全面，从而促进热力站的自动化运行，为供热设施的安全稳定运行打好基础[8]。

3 结 语

综上所述，要想全面实现热力站的自动化运行，首先必须善于充分利用现代供热领域中最新的研究成果，将理论应用于实践，完善城市的集中供热系统。同时，在热力站自动化条件过程中，还必须克服各种弊端，在总结历史经验的基础上，改进已知问题，研发新型技术，开发出更加先进的智能型系统，促进供热系统的高效管理，提供城市采暖用户的生活水平，加速中国的城市化进程。

参考文献：

[1] 秦慎昊.热力站自动化控制系统的设计与实现[J].城市建设理论研究：

电子版，2015（19）.

[2] 唐辉.探究热力站自动化控制系统的设计与实现[J].科学与财富，

2015（22）：220-221.

[3] 冯慧明.热力站供热系统自控策略的探究[J].区域供热，2010（2）：18-20.

[4] 孙志宾.热力站自动化运行[J].硅谷，2009（23）.

[5] 潘晓峰.热力站自动化控制系统的设计与实现[J].自动化与仪表，

2011，26（6）：33-35.

[6] 高少东，魏强，朱咏梅.汽水热力站无人值守自动化控制系统[J].自动化 与仪表，2009，24（5）：54-56.

[7] 刘静，石中锁.热力站监控系统的研究[A].炼钢连铸过程自动化技术交 流会[C].2006.

[8] 吴宝芬.浅谈自动化控制在供热系统中的应用[J].建筑工程技术与设 计，2014（4）.