這些年城市化的進(jìn)度日益加快，集中供暖的范圍也越來越大。而城市的熱源一般是比較集中，熱源廠通過城市高溫水管道、蒸汽管道將熱水、蒸汽送到各居民小區(qū)、企業(yè)中的換熱站。在換熱站高溫水管道、蒸汽中的高溫水、蒸汽與進(jìn)居室暖氣片的熱水通過換熱器交換熱量。經(jīng)過換熱后，二次網(wǎng)中熱水流入各居室中。在這個(gè)熱傳遞的過程中，熱源廠供熱調(diào)度要實(shí)時(shí)觀看分散在不同地理位置換熱站中溫度、壓力、流量、液位等參數(shù)，通過這些數(shù)據(jù)來控制換熱站中各種設(shè)備的運(yùn)行。同時(shí)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)熱源廠運(yùn)行機(jī)組，保證換熱系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
供暖系統(tǒng)是個(gè)慣性系統(tǒng)，供熱范圍越大慣性越強(qiáng)，換熱站的逐年增加，供熱網(wǎng)絡(luò)不斷延伸和擴(kuò)展，這都使得供熱網(wǎng)的熱力調(diào)節(jié)難度越來越大，同時(shí)由于我國逐步推行分戶供暖和按需收費(fèi)，這更增加了用熱量的不確定性和隨機(jī)性，這都為如何保障供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提出了新的要求。
一、換熱站自控系統(tǒng)建立的重要性
換熱站的調(diào)節(jié)現(xiàn)狀：
目前多數(shù)的換熱站仍然是獨(dú)立運(yùn)行、手工操作和人工操作，這一方面增加了人力成本的同時(shí)，也在操作人員的素質(zhì)低造成的事故情況也常見，這都大大影響了集中供熱安全性。而且由于換熱站的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與熱源廠熱力調(diào)度不能實(shí)時(shí)傳輸，造成熱力調(diào)度無法對(duì)熱源廠運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，導(dǎo)致熱力失調(diào)，供熱工藝達(dá)不到好的狀態(tài)，影響供熱效果造成很大的浪費(fèi)。
二、換熱站自控系統(tǒng)的構(gòu)成：
1、換熱站的組成和功能：
換熱站的組成，一般由板式換熱器組成的換熱系統(tǒng)、循環(huán)水組成的循環(huán)水系統(tǒng)和補(bǔ)水泵組成的補(bǔ)水系統(tǒng)來構(gòu)成。其功能為：
（1）換熱站入網(wǎng)的熱量調(diào)節(jié)。當(dāng)入網(wǎng)供熱能力正常時(shí)，換熱站的調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)設(shè)定值自我調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)可靠運(yùn)行。
（2）換熱站對(duì)用戶終端的調(diào)節(jié)。對(duì)于用戶終端的調(diào)節(jié)主要就是要實(shí)現(xiàn)對(duì)熱用戶終端網(wǎng)供、回水溫度和壓力的調(diào)節(jié)，關(guān)鍵的是如何對(duì)循環(huán)水泵的控制。
（3）換熱站補(bǔ)水部分的調(diào)節(jié)。在換熱站運(yùn)行期間，熱用戶終端系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)跑、冒、滴、漏和用戶偷放水現(xiàn)象。循環(huán)熱水的流失會(huì)讓回水壓力過低，可能形成熱水汽化，引起熱交換器的劇烈振動(dòng)，這會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)效果和設(shè)備的運(yùn)行安全。換熱站補(bǔ)水系統(tǒng)的作用是防治熱用戶終端倒空，保證系統(tǒng)在規(guī)定的壓力下平緩運(yùn)行。
（4）換熱站的現(xiàn)場(chǎng)管理功能。自動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)該能夠根據(jù)各處的傳感器傳回的數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行故障分析，并在顯示器畫面上顯示控制設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)，故障的診斷由換熱站控制器內(nèi)的軟件通過數(shù)據(jù)分析來完成。
（5）換熱站的自我保護(hù)功能。換熱站的控制系統(tǒng)根據(jù)溫度、壓力、流量、液位等傳感器的數(shù)據(jù)，進(jìn)行自我判斷，并進(jìn)行有關(guān)的動(dòng)作進(jìn)行換熱站設(shè)備自我保護(hù)，避免發(fā)生危險(xiǎn)。
2、自動(dòng)控制系統(tǒng)的各單元結(jié)構(gòu)。
（1）數(shù)據(jù)采集控制單元。換熱站供熱系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集單元承擔(dān)換熱站自控系統(tǒng)將溫度、壓力、流量、液位的模擬量和設(shè)備狀態(tài)等開關(guān)量信號(hào)，從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備工作儀表由信號(hào)電纜直接到系統(tǒng)控制柜內(nèi)部端子。由于數(shù)據(jù)變量是溫度的變化，而這個(gè)參數(shù)是模擬量，參數(shù)相對(duì)變化較慢，所以數(shù)據(jù)采集要將模擬量參數(shù)經(jīng)過濾波、放大倍數(shù)、采樣周期、報(bào)警、線性變換、非線性變換。信號(hào)轉(zhuǎn)換等預(yù)設(shè)置，并對(duì)開關(guān)量狀態(tài)要經(jīng)過防抖、報(bào)警設(shè)置等預(yù)設(shè)置。
（2）通訊傳輸單元。換熱站自控系統(tǒng)中通訊傳輸單元承擔(dān)熱力調(diào)度與各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)換熱站控制站、熱用戶終端的數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳輸單元是整個(gè)觀察項(xiàng)目的橋梁，是保證熱網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。監(jiān)控系統(tǒng)采用的通訊方式有多種形式。應(yīng)依據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況可采用市話網(wǎng)、寬帶網(wǎng)等各種網(wǎng)。
（3）系統(tǒng)控制單元。換熱站自控系統(tǒng)中控制單元是重要步驟，他是人機(jī)界面—PLC—變頻器—儀表模式。人機(jī)界面采用觸摸屏與PLC項(xiàng)鏈，通過配置觸摸屏內(nèi)部按鈕內(nèi)置數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)改變PID參數(shù)。觀察換熱器、調(diào)節(jié)閥、循環(huán)泵、補(bǔ)水泵及變頻器工況，顯示現(xiàn)場(chǎng)溫度、壓力信號(hào)，內(nèi)設(shè)報(bào)警極限值可進(jìn)行聲，方便調(diào)節(jié)和控制整個(gè)工作過程。PLC是控制系統(tǒng)的重要部分?？稍O(shè)置PID參數(shù)進(jìn)行閉環(huán)控制：根據(jù)PID運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行D/A變換輸出，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；具有系統(tǒng)故障診斷，判斷異常溫度、壓力、電流等故障信號(hào)；實(shí)現(xiàn)循環(huán)泵及補(bǔ)水泵工頻，變頻切換控制。變頻器實(shí)現(xiàn)多個(gè)泵的輪換及補(bǔ)水工作，通過變頻器調(diào)節(jié)循環(huán)泵與補(bǔ)水泵轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)節(jié)能調(diào)速。變頻器與PLC采用Modbus方式通訊。由PLC控制改變變頻器的輸出頻率。儀表測(cè)溫元件采取PT100鉑熱電阻，壓力測(cè)點(diǎn)采用1.6MPa進(jìn)口壓力變送器，蒸汽側(cè)采用進(jìn)口渦流流量計(jì)，蒸汽側(cè)采用具備斷電自動(dòng)關(guān)閥功能的進(jìn)口電能調(diào)節(jié)閥。為滿足熱力站需求，軟件系統(tǒng)采用組態(tài)編程軟件對(duì)可編程控制器進(jìn)行功能組態(tài)。實(shí)現(xiàn)將換熱站的溫度和壓力等模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，與設(shè)定值相比較，根據(jù)比較結(jié)果按照預(yù)定控制方案自動(dòng)調(diào)節(jié)，通過PLC驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度或調(diào)節(jié)變頻器輸出頻率，滿足換熱系統(tǒng)恒溫運(yùn)行。同時(shí)控制補(bǔ)水泵啟動(dòng)與停止，維持熱網(wǎng)系統(tǒng)壓力基本恒定。避免因缺水而帶來安全隱患。觸摸屏能通過PLC對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制和報(bào)警，達(dá)到高可靠性、穩(wěn)定性運(yùn)行。
結(jié)語：總之，無人值守?fù)Q熱站很好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)換熱站設(shè)備的自動(dòng)控制，提高了換熱質(zhì)量。在滿足用戶需求的前期下，節(jié)約了大量的人力、物力資源，減少了不必要的浪費(fèi)。同時(shí)，管理人員可以更清楚地了解各個(gè)換熱站的運(yùn)行數(shù)據(jù)，使管理更加有地放失，有效的提高了供熱管理水平，提高了熱力系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平。為熱力系統(tǒng)做著重要的貢獻(xiàn)。
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