换热站智能自动控制技术
换热站智能自动控制技术【1】
摘 要：在经济水平越来越发达的今天，人们对供暖的需求也日益递增，对供暖的质量也有着越来越高的要求，传统的单一供暖形式已经不能够满足现在人们的需求。
在这种情况下，供暖换热站供热系统就要做出相应的改善，在满足供热的前提下还要达到节约能源的功效。
而自动化控制技术恰恰满足了换热站的功能需求，在满足换热站供热需求的情况下还能够做到节约资源，也正是因为这样的优点而被广泛的应用到换热站的供热系统当中。
现如今对换热站的智能自动控制技术的研究愈加受到人们的关注，其重要性自然不言而喻。
自动控制技术能够节能减耗，从而降低企业的资金成本，给企业带来最大的经济效益。
本文将分析自动控制技术在换热站当中的工作原理，探究其优点等具体信息。
关键词：换热站;自动控制技术;节能减耗;工作原理
引言
随着社会发展以及人们生活水平的提高，在生产生活当中人们对供暖的需求在不断发生着变化。
传统的供暖形式虽然满足了人们对于单一温度的供暖需求，但是存在着高耗能的缺点。
企业的资金投入较大，能源消耗过多，造成资源的浪费。
节能减耗也一直是我国提倡的精神，自动控制在换热站中的应用正好起到了这样一个节能减耗的作用。
总的来说，供热系统的自动控制技术能够扩大换热站的供热能力，做到节约能源的作用，提高换热站供热等各方面的管理水平，减轻因供热而产生的污染物的排放量，同时还能够减少劳动力的投入。
因此，越来越多的企业开始选择使用自动控制技术。
1 换热站及自动控制技术的工作原理
换热站是集中供热系统供热网路与热用户的连接场所，是热源与热用户之间的一个中间环节，其供热品质的好坏对改善热网热力工况，提高供热质量起着重要作用。
所谓的集中供热实际上就是依靠蒸汽或者热水为热能的载体，通过管网来对一定区域中的用户进行统一的供热供暖。
而集中供热系统的组成主要是三个部分，第一部分就是热源，第二部分就是热用户，最后就是热网。
由于供热系统中热用户的热负荷是一直处在变化当中而非固定的，因此，如果想要使得供热质量得到满足，同时也使各个热用户的需求得到满足，就要做到合理的配置热能，并且对供热系统进行运行方面的调节，简而言之就是进行供热调节。
对于供热调节，其工作的原理就是依据供热调节具体地点的不同，可以将供热调节划分为三个不同的调节方式，分别为：集中调节的方式、个体调节的方式、局部调节的方式。
其中，集中调节在热源处或者供热网处进行。
局部调节的方式是在换热站或者热用户的引入口进行，个体调节方式是直接在散热设备处进行调节。
集中热调节相对而言更加容易操作和实施，运行起来在管理方面也更加的便捷，因此是目前最主要的供热调节方法。
在集中供热系统当中，供热网与热用户相互连接起来的场所就是换热站，在换热站中安装有与用户连接的一些相关的设备、管道、仪表、阀门以及一些控制装置。
集中供热系统的主要作用就是根据热网的工作情况以及不同的条件来采取不同的连接方式，以此将热网输送的热媒进行调节和转换，最终向热用户系统分配热量来满足用户的相关需求。
2 换热站自动控制系统的功能
2.1 一次网电动调节阀控制
换热站控制系统具有气候补偿以及恒温供水的功能，也就是说换热站可以根据室外气候的变化来自动的调节供热量。
通过应用可编程控制器来根据室外的气候温度的变化以及当地的热负荷曲线，决定二级网侧的供热量，实测供热量和设定值相比较之后，进行PID闭环调节，控制器输出信号到电动调节阀，调节电动调节阀的开度，从而改变一级网侧的流量，以此实现二级网侧供热量调节。
2.2 二次网循环泵变频控制
所谓的二次网循环泵变频控制技术就是对二次供水的水压力值进行PID控制，这样一来那些不利点供暖困难的问题就能够迎刃而解。
对于压力差的相关设定数值就可以在设定的时候参照经验参数或者说参照经验曲线。
2.3 补水泵变频控制
在供水供暖的时候，往往会需要补水环节，供水的压力值、流量、水泵转速等等都需要精确的控制。
自动补水之所以能够做到二次网回水自动补给，是因为由二次网侧同水管路上的压力变送器检测的压力信号与控制器上回水压力设定值比较后输出一个控制信号，通过PID控制来调节补水泵的转速，从而实现二次网回水自动补给。
2.4 保护功能
换热站自动自动控制系统有着四种保护功能，这四种保护功能分别是失压保护、断电保护、超温保护、超压保护。
下面就这四种保护进行具体的分析：
首先，突出的保护功能就是失压保护。
所谓的'失压保护就是指二次网侧回水压力低于超低限设定值时，自动停止循环泵运行，并关闭电动调节阀，自动补水系统投入运行，开始补水。
自动补水系统投入运行后二次网侧回水压力任然继续降低即发声光信一号报警。
断电保护主要是停电后自动关闭电动调节阀，切断热源，控制器及变频器自动复位并使各种设定参数和运行状态参数保持原断电前设置。
超温保护是指二次网供水温度超过80℃时，一级网侧电动调节阀关闭。
一次网回水温度超过70℃时启动高限制保护，以一级网回水温度为目标控制电动调节阀门开度。
一次网侧供水温度超过120℃时立即关闭一级网侧电动调节阀并报警。
超压保护是在二次网供水压力超过设定超高限值循环泵停止运行并关闭一次网侧电动调节阀。
检测水箱液位，具备报警保护功能。
水箱液位为4～20mA信号输入，停补水泵信号由控制器送出，停泵水位可以人为设定。
经过搭建这样的换热站自动控制系统，最终可以实现换热站的无人值守，带来以下功能效果：宏观掌握供热系统运行状况、运行质量、保证供热系统的运行参数。
对热网的水力工况以及热力工况进行全自动调节，解决各换热站的耦合影响，消除热网水平失调，平衡供热效果。
以节省总供热流量为目标，在满足热网用户基本采暖要求的前提下尽量减少总共热量，从而达到提高经济效益的目的。
3 换热站供热自动化控制系统应用分析
3.1 环境方面的优点
自动化控制系统的应用在很大一定的程度上提高了供热控制的精确度，通过对热量的实时监控，及时调控供热温度，避免能源浪费，有利于实现低碳环保的理念。
自动化控制技术通过计算机智能监控，对外界环境和用户室内温度的相关数据进行及时的采集、分析处理以及传输，通过控制技术调节实际温度，控制水温以及流量。
3.2 经济效益
自动化控制技术很大程度的降低了成本。
供热自动化控制系统的应用减少了人员成本和资源成本。
自动化控制系统的应用不需要人员对数据进行人工搜集、整理以及传输，使用自动化控制技术就可以高效的完成这些工作，减少人力，企业的经济效益大大提高。
3.3 安全效益
自动化控制技术的应用对换热站的各个供热环节进行全方位的监测，可以及时的发现问题，减少了安全事故的发生，大大提高了安全性。
结束语：自动化控制技术不管是在提高换热站供热职能作用上，还是在节能减耗提高企业经济效益上，都有着目前为止难以替代的显著优势。
通过本文的具体分析，希望能对我国目前换热站的自动化控制应用的发展有所益处。
参考文献
[1]张涛，徐向东，崔淑妮.综合智能系统在热力系统中的应用研究[J].清华大学学报(自然科学版)，2013，39(3)：65-68.
[2]王庆国.NDS自动化控制系统在集中供热节能方面的应用[J].黑龙江科技信息，2013(12)：54-56.
换热站自动控制与调节方法【2】
【摘 要】热力站是城市集中供热系统中热网与热用户的连接场所，是用来转换供热介质种类，改变介质参数，分配、控制及计量供给热用户热量的设施。
在热力站内安装有与用户连接的有关设备、管道、阀门、仪表和控制装置。
集中供热系统的热水管网存在水力工况不稳定，水力分配也比较复杂，在供热系统中，我们都希望网络中的流量能按设计值分配到各热用户系统中去。
实际上，一套供热系统无论设计多么可靠，水力计算多么准确，投入运行后，总会有某些用户的流量或温度达不到要求，水力失调现象不可避免，因此要想均衡按需供热必须进行调节与控制。
本文针对目前集中供热系统中水-水换热的热力站的自动控制与调节方法进行相应的分析与探讨。
【关键词】热力站;自动控制与调节;方法
1.热力站的自动控制
热力站的自动控制概括起来可实现以下五个方面的功能：
①实时参数检测，了解系统工况。
②均匀调节流量，消除冷热不均。
③合理匹配工况，保证按需供热。
④及时诊断事故，确保安全运行。
⑤健全运行档案，实行量化管理。
热力站采用温度控制为主的监控方案，即根据室外温度绘制的二次供、回水温度曲线与实际二次系统供水温度(或二次回水温度或二次供、回水平均温度)之间的偏差，来完成供热量的控制。
一般热力站系统的自动控制形式及安装要求如下：
(1)采暖(或空调)循环泵的控制主要有两种形式：
当二次供热系统为定流量系统，循环泵采用定速方式运行。
当二次供热系统为变流量系统，循环泵采用变频调速方式运行。
(2)补水定压主要有两种形式：
用户有膨胀水箱时，采用膨胀水箱定压方式。
用户有无膨胀水箱时，采用热力站内定压方式，如变频补水定压方式。
(3)室外温度传感器的安装要求：
室外温度传感器安装于热力站所在建筑物的室外背阴处(北墙或东墙)的百叶窗内，高度不低于是外地坪2.5米。
2.热力站的自动调节
热力站自动调节的目的是使热力站的供热量与用户的需热量相一致。
随室外温度的变化，按照供热温度调节曲线进行供热温度或流量的调节，以实现用户按需供热。
热力站的自动调节分为自力式和电动式两种。
常用的自力式调节阀有以下几种：
(1)流量控制阀(或称流量限制器、恒流量调节阀)
流量控制阀一般安装在热力站一次回水的管道上，他的功能是限制通过的一次回水流量不超过给定的最大值，因此可自动的将热用户的流量限制在要求的范围内。
(2)压差调节阀(或称压差流量调控阀、压差控制器)
热力站的压差调节阀一般安装在供热系统的一次或二次供、回水总管上，主要用于供热系统供、回水流量的分配，从而使供、回水之间的压差达到恒定值。
对于循环水泵已采用变频控制的变流量系统，其二次管上不适宜安装压差调节阀。
(3)自力式温度调节阀
自力式温度调节阀是根据液体膨胀原理制成的流量调节装置，其感温包安装在二次供水管上，阀体安装在一次回水管上，主要用于生活热水和空调系统供水温度的自动调节。
常用的电动调节阀主要是带有自动控制执行器的电动调节阀。
电动调节阀作为调节一次水流量来实现热力站二次水温度控制的执行机构，其选型合理非常重要。
就其选型方法简要说明如下。
电动调节阀应符合下列要求：
(a)宜选用具有线性或对数流量特性的阀门(见后附图)。
(b)电动调节阀口径应按阀门最大流通能力(Kvs值)大于所需设计流通能力选取。
用于水系统的电动调节阀，阀门最大流通能力(Kvs值)定义为阀门全开时，阀门两侧压差为100kPa时的体积流量(m3/h)。
根据需要通过的流量和可能有的阀两端的压差计算所需阀门的设计流通能力(Kv值)。
其阀门的口径应按公式(1)计算所需设计流通能力选取。
用于蒸汽介质的电动调节阀，其阀门的口径应按制造厂家提供的图表或程序计算选取。
(c)应按系统的介质类型、温度和压力等级选定阀体材料，满足运行和安全要求。
(d)控制环路可能出现的最大压差值大于阀门的最大关闭压力时，应设置差压控制器。
(e)电动调节阀的阀权度按公式(3)计算，阀权度不应低于 50%，阀权度表示阀门对系统的控制能力，要保证良好调节能力阀权度H>50%(至少30%)且无汽蚀现象发生。
达不到要求时，应设置压差调节阀控制阀门两端压差。
3.水-水热力站自控设计方案
水-水热力站的自动控制需监测及控制以下参数：
3.1热力站一次总供、回水参数
①一次水供、回水温度及超温报警(由热量计通讯模块引出)。
②一次水供、回水压力及超压报警。
③一次水总流量(由热量计给出)。
④一次水总供热量(由软件计算，由热量计给出)。
3.2采暖系统参数
①采暖系统各换热器一次供水压力、回水温度和压力。
②采暖换热器各换热器二次供水温度、压力及二次回水压力。
③采暖系统二次供、回水温度和压力。
④根据采暖各换热器二次供水温度和室外温度，控制各换热器一次回水电动调节阀开度。
3.3空调系统参数
①空调系统各换热器一次供水压力、回水温度和压力。
②空调系统各换热器二次供水温度、压力及二次回水压力。
③空调系统二次供、回水温度和压力。
④根据空调系统二次供水温度和室外温度，控制各换热器一次回水电动调节阀开度。
3.4生活热水系统参数
①生活热水系统各换热器一次供水压力、回水温度和压力。
②生活热水系统各换热器二次供水温度、压力及二次回水压力。
③生活热水系统二次供、回水温度和压力。
④根据生活热水系统各换热器二次供水温度和室外温度，控制各换热器一次回水电动调节阀开度。
3.5软水系统参数
软水罐液位状态(超高、高、低、超低)。
3.6水泵控制
①所有水泵运行状态、故障状态。
②所有水泵手/自动转换开关状态。
③所有水泵出口加装水流开关。
3.7通讯
①热力站自控柜可与站内所有变频柜通讯。
②热力站自控柜根据要求可实现与实现上位机的通讯。
3.8热力站自动控制系统性能测试。
①控制系统应能对温度、压力、流量、热量等模拟量进行实时检测，对水泵启停运行等状态量进行监测，并能完成相应物理量的上下限比较、数据过滤等。
②控制系统应能按设定的时间间隔采集和存储被测参数，储存的历史数据在掉电后不应丢失。
③控制器还应能在主动或被动方式下与监控中心进行数据通信。
当有数据报警和故障报警时，控制器应能主动将报警信号上传至监控中心。
4.结论
水-水换热热力站采用上述自动控制与调节方法，可以有效的实现热力站按用户需求进行供热运行，同时为建立热网计算机监控系统奠定了基础。
通过实时在线的分布式计算机监控系统(SCADA)，可以完成检测系统参数、调配运行流量、指导运行调节、诊断系统故障、健全运行档案等任务。
热力站的局部调节与热源的集中调节相结合，将为供热系统(热源、热力网、热用户)实行统一调度管理，保证供热系统的安全、稳定、经济、连续运行提供可靠的保证。
【参考文献】
[1]张清编著.热力站启动调试与安全运行.中国电力出版社，2009.
[2]吴世磊编著.热力站设计与运行.中国电力出版社，2008.
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