热网自控系统的原理与应用

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一、引言

热网自控系统为供热管理人员远程提供供热系统的运行状况，帮助工作人员选择合适的运行方式，进行优化生产和运行。监控系统提供的数据实时、准确，使热网的调控有了可靠的依据。系统的投入不仅明显改善了供热效果，还节约了大量的能源，既能保证热量充足时减少热能的消耗，又能保证热量不足时热量的均摊，对保证供热质量、节约能源、实现无人值守起到了积极作用。

二、热网自控系统构成与控制原理

热网自控系统由PLC系统、现场仪表及执行机构组成。现场仪表主要包括供/回水压力变送器、液位变送器、远传流量计、温度变送器以及远传热量表等。执行机构主要包括循环水泵与补水泵的变频器以及一次网电动调节阀。换热站监控系统主要具有监测、控制、通讯、报警与保护、图像显示等基本功能。

(一)调节二次网供回水温度实现热网平衡

热网各换热站控制器可以根据二次网供水温度、回水温度、供回水平均温度三种控制方式，控制电动调节阀门，保证温度恒定和热网平衡。尤以根据供回水平均温度的设定值调节阀门的方式最科学，最合理。

(二)科学的控制热网水力失衡度控制到最低，平均分配全网热量，实现热网经济运行。

现场各种测量仪表，如温度传感器、压力变送器、流量计等设备测量出各换热站重要运行参数，再通过现场可编程控制器配合无线通讯技术，将数据传送到监控中心，监控中心的水力平衡计算分析软件，根据热网热源总热量计算出当前热源情况下热网优化的运行方式和控制参数，将再通过无线通讯方式迅速地将控制参数发回各换热站进行具体的调节，同时现场的状态参数也不断地传送回控制中心，进行控制效果实时检测，因此构成了一套完整的闭环回路控制系统。系统保证了各换热站间的均匀供热，全热量按需分配，供暖效果达到一致水平。闭环回路控制系统调节精度高，控制效果好，具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。通过闭环回路控制热网的水力失衡度可控制在最低的水平。

三、热网自控系统各分部功能与应用

(一)监控中心(热网中心调度室)

监控中心通过现场控制器对所监测的参数进行实时采集，将这些参数进行在线存储、处理分析、报表打印，并根据运行工况对热网进行优化调度，对各换热站发出调控命令，以分配热网内各换热站所需热量，同时确定其运行方式，平衡全网的供热需求，保证区域供热在安全、合理、经济的条件下运行。

(二)现场控制单元

现场控制运用工控组态王和可编程控制器来实施。在触摸屏可以显示的主菜单、控制设定、参数报警、信息归档等画面来实施监控。这样可以使操作人员更方便的对现场设备运行情况进行掌握，可及时对发生故障的设备进行检修。能更好的维护设备，提高了工作的效率。这样就实现了供热系统的稳定、安全、可靠、经济等优点。

所有的换热站通过移动无线通讯方式GPRS与监控中心计算机相连。它通过运行专用的软件可执行诸如改变参数，安装程序，更换时间程序，以及编辑控制参数等功能，还可用于模拟控制面板的显示和操作。现场控制单元主要完成数据采集、自动控制、参数存储、实时通讯、故障报警等功能。可独立完成本地控制，也可受控于监控中心。

(三)现场测量元件

现场测量单元主要是安装在供热管道上的测量元件，主要有温度传感器、压力变送器、流量计、热量计及水箱液位计等构成。通过这些检测原件，可以将热力站中的重要物理信号转变成现场控制器可以接收的电信号，使热力站内的信息更容易被集中，使管理者更容易掌握整个热力站的信息。

(四)通讯系统

通讯网络是整个热网控制系统联络的枢纽，各个换热站、热源、管道监控节点和泵站通过通讯系统形成一个统一的整体。为了实现运行数据的集中监测、控制、调度，必须建立连接所有监控点的通讯网络。通讯网络主要由通讯模块(用于换热站监控系统和控制中心通讯)和通讯介质(光纤、无线电波、电缆等)组成。随着通讯技术的飞速发展，各种通讯技术已经越来越成熟。现在主流的通讯方式有ADSL宽带、GPRS移动通讯以及专用光纤等与数据中心调度站交换数据。

四、结论

热网自控系统在各城市集中供热项目中得到了实施，可直接对换热站进行远程控制，大幅度的减少了运行人员的数量和劳动强度，实现了节能降耗、降低运营成本、提高信息化水平等预期目的，实现了热网安全、经济的运行，强化了城市供热系统运行的安稳性，优化了供热效果，实现了提升供热效率的目标。