谈换热站自控系统的作用与意义

刘 文 星

(太原市热力公司,山西 太原 030001)

0 引言

自从供热行业引入自控系统来管理热网的运行，供热模式就由原来的手动操作转变为精准快速的自动化模式，这一转变可以很好的实现节约能源，减少环境污染，节约成本，扩大供热面积等优点，因此，越来越多的热力公司采用自动化控制技术，不仅响应了国家倡导的“十三五”节能减排的号召，也给企业带来巨大的经济效益。

1 热力站的简介

在整个供热流程中，热力站作为供热终端的上游调节控制单元，它工作状况好坏直接关系到居民的冷暖。热力站将一次侧的热媒与二次侧的媒介进行能量传递，被加热的二次侧的热媒流向用户，其中冷热交换的部件为换热器，动力为循环泵。

热力站的分类：按照热媒的状态可分为液体和气体两种热力站；依照热力站多种用途大致上可以分为生活所用与工业所用的热力站，生活所用的热力站的服务对象为广大居民，一般在一个小区建立一个热力站。工业所用的热力站面对的热用户为除了居民生活之外的群体，热源一般多采用气体。热力站根据媒介的用途可分为三种模式，即采暖模式，空调模式和生活所需热水模式[1]。由于我国供用热事业起步晚，各种因素的限制，空调模式与生活所需热水模式并没有跟着采暖模式一起发展起来。

2 热力站自控系统的组成

热力站是把热电厂(热源厂)和热用户连接起来的基站，是整个供热系统的关键的一环。热力站自控系统建立的核心是以合理有效的方式把热量按需分配出去，避免不必要资源的浪费，起到节约能源，保护环境，提高运行效率的作用。

热力站自控系统由以下几部分组成。

2.1 热力站监控数据采集

远传测量仪表对控制参数的采集：

1)一次网供、回水压力;一次网供、回水温度;一次网回水流量;一次网电动调节阀的开度[2]。

2)二次网供、回水压力;二次网供、回水温度;二次网供水的热量。

3)热力站各个循环泵、补水泵的启动、停止、急停、故障、电流、运行频率等所有状态。

4)水箱液位及软水箱的流量、硬度等信息。

5)室外温度，站内补水量、耗电量等。

2.2 热力站控制系统的功能

1)由于水的比热容较高，整个供热过程存在很大热惯性，即室外温度具有很大不确定性，对室内温度产生的作用必然反应缓慢。因此，自控系统的调控应当分时段进行。同时，在确定室外温度随时间变化的曲线时，应当考虑以上因素的限制，实时进行修正。根据不同的的供热用户需要热量的时段不同、地点不同和建筑类型不同，也可以针对性的进行控制，从而使得热能以合理的方式被使用，节约能源，避免浪费。

2)一次侧电动调节阀的调控。中央调度室的中心控制系统根据二次网动态跟踪的参数，室外温度及热源当前工况确定一个目标值，来控制一次网阀门的开度，从而控制一次网运行的流量，使整个热网系统达到一个平衡状态，从而将能量以合理的方式分配给各个热用户。

3)循环泵有两种启动方式，一种是工频启动，即循环泵控制柜不设置任何调速装置，直接以50 Hz按规定的参数运行；另一种是利用变频器启动，当前，变频器已经广泛应用于循环泵的流量控制，实现了对流向热用户热源高效的控制。其变频器控制参数是根据二次侧采集的供、回水压差信号，室外温度参数及二次侧供回水温差参数上传到PLC站内控制系统，系统经过整合运算出控制信号发送给变频器进行调节速度，控制面向用户的流速，保障用户的所需热量。

对两种启动模式进行比较，传统工频启动模式已经远远落后于变频启动模式。变频启动体现人性化的一面，可以根据用户不同的需求做出及时准确的控制，进而避免了造成电力资源和热力资源的大量浪费，克服了传统工频启动对电网带来的冲击。

一般站内会设置两台变频泵，一用一备，可以设定不同的时间段来分别运行，也可以在一台泵达到满功率运行时，仍不满足系统的要求，两台泵同时启用。

4)补水泵控制方式有两种，一种是PLC以二次网设计的回水压力范围来作为控制参数控制补水泵的启停，另一种是变频控制。传统的工频补水容易造成水资源的浪费。补水泵引入变频器可以很好改变这一状况，变频器利用二次网的压力与预定值偏差大小，改变转速大小来改变补水量。

5)人机界面，彩色液晶屏实时显示了仪表各个时段的采集的参数、监控画面。管理员在中央调度室可以随时观看到每个站的运行情况，也可以查看过往运行数据。根据需要，运行员可以在人机控制面板对某些控制参数进行自行设定，来应对某些突发情况。

6)报警功能：控制系统会实时监测各个控制点的参数，并与相对应的设定值比对，如果参数不在设定值范围，系统就会报警并发出报警信号通知中央调度室做出及时准确的分析,对故障做出正确的判断，及时确定泄漏、堵塞或者设备故障等问题的位置，及时检修，避免不必要的损失，影响到居民正常供热。

7)通讯方式：热力站通讯方式有很多种，一般分为有线、无线两种，最近几年，电话线通讯方式逐步被淘汰，多使用光纤进行通信。

8)保护功能：当出现二次网压力比给定压力小0.05 MPa和20 min补水量超过循环泵水量的1%两种情况时，发出超限声光报警；如果突然断电，系统会自动关闭电源，使控制器和变频器复位，保持断电前数据不变。

9)水箱液位的控制，应根据液位传感器的信号所处状态来控制，超高报警，超低时，禁止补水泵启动。

3 热力站采用自控系统的意义

传统的采暖模式告诫我们，热力站若没有自控系统的管理，整个供热系统处于耗电、耗水、耗能的状态，用户得不到所需的能量。因此，热力站自控系统的应用意义非常重大。

3.1 成本少、效率高

1)自控系统的安装相当于给各个热力站配备了机器人，无需专门配备值班员，成为真正意义上的无人值守站。技术员可以直接在调度室查看每个热力站的运行情况，同时也可以根据供热负荷直接调整控制参数。这样就可以节省了大量人力成本，压缩了企业的投资成本，使企业获得更大的经济效益。

2)对热力站的自控系统进行改造后，循环泵和补水泵采用变频控制，不仅仅省电、省水，而且提高了运行效率，从而减少了电机的损耗和维修，延长了泵的使用寿命。由以上分析可知，热力站循环系统采用变频控制能够给企业带来巨大的节能效果，资本投入大大减少，节水节电，效率提高，同时也提高管网的输送效率，避免了能量的浪费，减少热力站的水利失调，热力失调。

3.2 节约能源，保护环境

热力站采用自控系统，通过不断改进、引进先进的自动化控制装置，给企业节约了大量的劳动力和物质资料成本，合理高效的利用资源，摘掉了“耗能、耗水、耗电”的帽子，同时也避免了污染物对外的排放，走出了一条清洁节约的绿色道路[3]。同时，企业也承担起社会责任，继续贯彻落实科学发展观，继续研究更高效、更节能、更环保的控制方案，为企业可持续发展打好基，铺好路。

4 结语

热力站采用自控系统，提高了供热质量，改善人民生活。与传统供热模式相比，大大节约了人力，物力成本；有效降低能耗，提高资源利用率；减少废弃物排放量，保护环境，实现企业可持续发展。由此可见，热力站自控系统的广泛应用对我国供热系统具有里程碑的意义，一个企业只有紧跟现代科学技术的步伐，不断改进，不断创新，走可持续发展道路，落实科学发展观，才能走得更长远，更灿烂。

[1] 孙 刚,贺 平,王 飞.供热工程[M].北京：中国建筑工业出版社,2009:383-407.

[2] 党翠萍.TAC控制器在供热系统中的应用[J].图书情报导刊，2009，19(22):200-201.

[3] 贾玉萍.热力站节能的技术分析和节能实践[J].内蒙古石油化工，2010(10):29-31.