換熱站智能自動(dòng)控制技術(shù)
換熱站智能自動(dòng)控制技術(shù)【1】
摘 要：在經(jīng)濟水平越來(lái)越發(fā)達的今天，人們對供暖的需求也日益遞增，對供暖的質(zhì)量也有著(zhù)越來(lái)越高的要求，傳統的單一供暖形式已經(jīng)不能夠滿(mǎn)足現在人們的需求。
在這種情況下，供暖換熱站供熱系統就要做出相應的改善，在滿(mǎn)足供熱的前提下還要達到節約能源的功效。
而自動(dòng)化控制技術(shù)恰恰滿(mǎn)足了換熱站的功能需求，在滿(mǎn)足換熱站供熱需求的情況下還能夠做到節約資源，也正是因為這樣的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛的應用到換熱站的供熱系統當中。
現如今對換熱站的智能自動(dòng)控制技術(shù)的研究愈加受到人們的關(guān)注，其重要性自然不言而喻。
自動(dòng)控制技術(shù)能夠節能減耗，從而降低企業(yè)的資金成本，給企業(yè)帶來(lái)最大的經(jīng)濟效益。
本文將分析自動(dòng)控制技術(shù)在換熱站當中的工作原理，探究其優(yōu)點(diǎn)等具體信息。
關(guān)鍵詞：換熱站;自動(dòng)控制技術(shù);節能減耗;工作原理
引言
隨著(zhù)社會(huì )發(fā)展以及人們生活水平的提高，在生產(chǎn)生活當中人們對供暖的需求在不斷發(fā)生著(zhù)變化。
傳統的供暖形式雖然滿(mǎn)足了人們對于單一溫度的供暖需求，但是存在著(zhù)高耗能的缺點(diǎn)。
企業(yè)的資金投入較大，能源消耗過(guò)多，造成資源的浪費。
節能減耗也一直是我國提倡的精神，自動(dòng)控制在換熱站中的應用正好起到了這樣一個(gè)節能減耗的作用。
總的來(lái)說(shuō)，供熱系統的自動(dòng)控制技術(shù)能夠擴大換熱站的供熱能力，做到節約能源的作用，提高換熱站供熱等各方面的管理水平，減輕因供熱而產(chǎn)生的污染物的排放量，同時(shí)還能夠減少勞動(dòng)力的投入。
因此，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始選擇使用自動(dòng)控制技術(shù)。
1 換熱站及自動(dòng)控制技術(shù)的工作原理
換熱站是集中供熱系統供熱網(wǎng)路與熱用戶(hù)的連接場(chǎng)所，是熱源與熱用戶(hù)之間的一個(gè)中間環(huán)節，其供熱品質(zhì)的好壞對改善熱網(wǎng)熱力工況，提高供熱質(zhì)量起著(zhù)重要作用。
所謂的集中供熱實(shí)際上就是依靠蒸汽或者熱水為熱能的載體，通過(guò)管網(wǎng)來(lái)對一定區域中的用戶(hù)進(jìn)行統一的供熱供暖。
而集中供熱系統的組成主要是三個(gè)部分，第一部分就是熱源，第二部分就是熱用戶(hù)，最后就是熱網(wǎng)。
由于供熱系統中熱用戶(hù)的熱負荷是一直處在變化當中而非固定的，因此，如果想要使得供熱質(zhì)量得到滿(mǎn)足，同時(shí)也使各個(gè)熱用戶(hù)的需求得到滿(mǎn)足，就要做到合理的配置熱能，并且對供熱系統進(jìn)行運行方面的調節，簡(jiǎn)而言之就是進(jìn)行供熱調節。
對于供熱調節，其工作的原理就是依據供熱調節具體地點(diǎn)的不同，可以將供熱調節劃分為三個(gè)不同的調節方式，分別為：集中調節的方式、個(gè)體調節的方式、局部調節的方式。
其中，集中調節在熱源處或者供熱網(wǎng)處進(jìn)行。
局部調節的方式是在換熱站或者熱用戶(hù)的引入口進(jìn)行，個(gè)體調節方式是直接在散熱設備處進(jìn)行調節。
集中熱調節相對而言更加容易操作和實(shí)施，運行起來(lái)在管理方面也更加的便捷，因此是目前最主要的供熱調節方法。
在集中供熱系統當中，供熱網(wǎng)與熱用戶(hù)相互連接起來(lái)的場(chǎng)所就是換熱站，在換熱站中安裝有與用戶(hù)連接的一些相關(guān)的設備、管道、儀表、閥門(mén)以及一些控制裝置。
集中供熱系統的主要作用就是根據熱網(wǎng)的工作情況以及不同的條件來(lái)采取不同的連接方式，以此將熱網(wǎng)輸送的熱媒進(jìn)行調節和轉換，最終向熱用戶(hù)系統分配熱量來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)的相關(guān)需求。
2 換熱站自動(dòng)控制系統的功能
2.1 一次網(wǎng)電動(dòng)調節閥控制
換熱站控制系統具有氣候補償以及恒溫供水的功能，也就是說(shuō)換熱站可以根據室外氣候的變化來(lái)自動(dòng)的調節供熱量。
通過(guò)應用可編程控制器來(lái)根據室外的氣候溫度的變化以及當地的熱負荷曲線(xiàn)，決定二級網(wǎng)側的供熱量，實(shí)測供熱量和設定值相比較之后，進(jìn)行PID閉環(huán)調節，控制器輸出信號到電動(dòng)調節閥，調節電動(dòng)調節閥的開(kāi)度，從而改變一級網(wǎng)側的流量，以此實(shí)現二級網(wǎng)側供熱量調節。
2.2 二次網(wǎng)循環(huán)泵變頻控制
所謂的二次網(wǎng)循環(huán)泵變頻控制技術(shù)就是對二次供水的水壓力值進(jìn)行PID控制，這樣一來(lái)那些不利點(diǎn)供暖困難的問(wèn)題就能夠迎刃而解。
對于壓力差的相關(guān)設定數值就可以在設定的時(shí)候參照經(jīng)驗參數或者說(shuō)參照經(jīng)驗曲線(xiàn)。
2.3 補水泵變頻控制
在供水供暖的時(shí)候，往往會(huì )需要補水環(huán)節，供水的壓力值、流量、水泵轉速等等都需要精確的控制。
自動(dòng)補水之所以能夠做到二次網(wǎng)回水自動(dòng)補給，是因為由二次網(wǎng)側同水管路上的壓力變送器檢測的壓力信號與控制器上回水壓力設定值比較后輸出一個(gè)控制信號，通過(guò)PID控制來(lái)調節補水泵的轉速，從而實(shí)現二次網(wǎng)回水自動(dòng)補給。
2.4 保護功能
換熱站自動(dòng)自動(dòng)控制系統有著(zhù)四種保護功能，這四種保護功能分別是失壓保護、斷電保護、超溫保護、超壓保護。
下面就這四種保護進(jìn)行具體的分析：
首先，突出的保護功能就是失壓保護。
所謂的失壓保護就是指二次網(wǎng)側回水壓力低于超低限設定值時(shí)，自動(dòng)停止循環(huán)泵運行，并關(guān)閉電動(dòng)調節閥，自動(dòng)補水系統投入運行，開(kāi)始補水。
自動(dòng)補水系統投入運行后二次網(wǎng)側回水壓力任然繼續降低即發(fā)聲光信一號報警。
斷電保護主要是停電后自動(dòng)關(guān)閉電動(dòng)調節閥，切斷熱源，控制器及變頻器自動(dòng)復位并使各種設定參數和運行狀態(tài)參數保持原斷電前設置。
超溫保護是指二次網(wǎng)供水溫度超過(guò)80℃時(shí)，一級網(wǎng)側電動(dòng)調節閥關(guān)閉。
一次網(wǎng)回水溫度超過(guò)70℃時(shí)啟動(dòng)高限制保護，以一級網(wǎng)回水溫度為目標控制電動(dòng)調節閥門(mén)開(kāi)度。
一次網(wǎng)側供水溫度超過(guò)120℃時(shí)立即關(guān)閉一級網(wǎng)側電動(dòng)調節閥并報警。
超壓保護是在二次網(wǎng)供水壓力超過(guò)設定超高限值循環(huán)泵停止運行并關(guān)閉一次網(wǎng)側電動(dòng)調節閥。
檢測水箱液位，具備報警保護功能。
水箱液位為4～20mA信號輸入，停補水泵信號由控制器送出，停泵水位可以人為設定。
經(jīng)過(guò)搭建這樣的換熱站自動(dòng)控制系統，最終可以實(shí)現換熱站的無(wú)人值守，帶來(lái)以下功能效果：宏觀(guān)掌握供熱系統運行狀況、運行質(zhì)量、保證供熱系統的運行參數。
對熱網(wǎng)的水力工況以及熱力工況進(jìn)行全自動(dòng)調節，解決各換熱站的耦合影響，消除熱網(wǎng)水平失調，平衡供熱效果。
以節省總供熱流量為目標，在滿(mǎn)足熱網(wǎng)用戶(hù)基本采暖要求的前提下盡量減少總共熱量，從而達到提高經(jīng)濟效益的目的。
3 換熱站供熱自動(dòng)化控制系統應用分析
3.1 環(huán)境方面的優(yōu)點(diǎn)
自動(dòng)化控制系統的應用在很大一定的程度上提高了供熱控制的精確度，通過(guò)對熱量的實(shí)時(shí)監控，及時(shí)調控供熱溫度，避免能源浪費，有利于實(shí)現低碳環(huán)保的理念。
自動(dòng)化控制技術(shù)通過(guò)計算機智能監控，對外界環(huán)境和用戶(hù)室內溫度的相關(guān)數據進(jìn)行及時(shí)的采集、分析處理以及傳輸，通過(guò)控制技術(shù)調節實(shí)際溫度，控制水溫以及流量。
3.2 經(jīng)濟效益
自動(dòng)化控制技術(shù)很大程度的降低了成本。
供熱自動(dòng)化控制系統的應用減少了人員成本和資源成本。
自動(dòng)化控制系統的應用不需要人員對數據進(jìn)行人工搜集、整理以及傳輸，使用自動(dòng)化控制技術(shù)就可以高效的完成這些工作，減少人力，企業(yè)的經(jīng)濟效益大大提高。
3.3 安全效益
自動(dòng)化控制技術(shù)的應用對換熱站的各個(gè)供熱環(huán)節進(jìn)行全方位的監測，可以及時(shí)的發(fā)現問(wèn)題，減少了安全事故的發(fā)生，大大提高了安全性。
結束語(yǔ)：自動(dòng)化控制技術(shù)不管是在提高換熱站供熱職能作用上，還是在節能減耗提高企業(yè)經(jīng)濟效益上，都有著(zhù)目前為止難以替代的顯著(zhù)優(yōu)勢。
通過(guò)本文的具體分析，希望能對我國目前換熱站的自動(dòng)化控制應用的發(fā)展有所益處。
參考文獻
[1]張濤，徐向東，崔淑妮.綜合智能系統在熱力系統中的應用研究[J].清華大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2013，39(3)：65-68.
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換熱站自動(dòng)控制與調節方法【2】
【摘 要】熱力站是城市集中供熱系統中熱網(wǎng)與熱用戶(hù)的連接場(chǎng)所，是用來(lái)轉換供熱介質(zhì)種類(lèi)，改變介質(zhì)參數，分配、控制及計量供給熱用戶(hù)熱量的設施。
在熱力站內安裝有與用戶(hù)連接的有關(guān)設備、管道、閥門(mén)、儀表和控制裝置。
集中供熱系統的熱水管網(wǎng)存在水力工況不穩定，水力分配也比較復雜，在供熱系統中，我們都希望網(wǎng)絡(luò )中的流量能按設計值分配到各熱用戶(hù)系統中去。
實(shí)際上，一套供熱系統無(wú)論設計多么可靠，水力計算多么準確，投入運行后，總會(huì )有某些用戶(hù)的流量或溫度達不到要求，水力失調現象不可避免，因此要想均衡按需供熱必須進(jìn)行調節與控制。
本文針對目前集中供熱系統中水-水換熱的熱力站的自動(dòng)控制與調節方法進(jìn)行相應的分析與探討。
【關(guān)鍵詞】熱力站;自動(dòng)控制與調節;方法
1.熱力站的自動(dòng)控制
熱力站的自動(dòng)控制概括起來(lái)可實(shí)現以下五個(gè)方面的功能：
�、賹�(shí)時(shí)參數檢測，了解系統工況。
�、诰鶆蛘{節流量，消除冷熱不均。
�、酆侠砥ヅ涔r，保證按需供熱。
�、芗皶r(shí)診斷事故，確保安全運行。
�、萁∪\行檔案，實(shí)行量化管理。
熱力站采用溫度控制為主的監控方案，即根據室外溫度繪制的二次供、回水溫度曲線(xiàn)與實(shí)際二次系統供水溫度(或二次回水溫度或二次供、回水平均溫度)之間的偏差，來(lái)完成供熱量的控制。
一般熱力站系統的自動(dòng)控制形式及安裝要求如下：
(1)采暖(或空調)循環(huán)泵的控制主要有兩種形式：
當二次供熱系統為定流量系統，循環(huán)泵采用定速方式運行。
當二次供熱系統為變流量系統，循環(huán)泵采用變頻調速方式運行。
(2)補水定壓主要有兩種形式：
用戶(hù)有膨脹水箱時(shí)，采用膨脹水箱定壓方式。
用戶(hù)有無(wú)膨脹水箱時(shí)，采用熱力站內定壓方式，如變頻補水定壓方式。
(3)室外溫度傳感器的安裝要求：
室外溫度傳感器安裝于熱力站所在建筑物的室外背陰處(北墻或東墻)的百葉窗內，高度不低于是外地坪2.5米。
2.熱力站的自動(dòng)調節
熱力站自動(dòng)調節的目的是使熱力站的供熱量與用戶(hù)的需熱量相一致。
隨室外溫度的變化，按照供熱溫度調節曲線(xiàn)進(jìn)行供熱溫度或流量的調節，以實(shí)現用戶(hù)按需供熱。
熱力站的自動(dòng)調節分為自力式和電動(dòng)式兩種。
常用的自力式調節閥有以下幾種：
(1)流量控制閥(或稱(chēng)流量限制器、恒流量調節閥)
流量控制閥一般安裝在熱力站一次回水的管道上，他的功能是限制通過(guò)的一次回水流量不超過(guò)給定的最大值，因此可自動(dòng)的將熱用戶(hù)的流量限制在要求的范圍內。
(2)壓差調節閥(或稱(chēng)壓差流量調控閥、壓差控制器)
熱力站的壓差調節閥一般安裝在供熱系統的一次或二次供、回水總管上，主要用于供熱系統供、回水流量的分配，從而使供、回水之間的壓差達到恒定值。
對于循環(huán)水泵已采用變頻控制的變流量系統，其二次管上不適宜安裝壓差調節閥。
(3)自力式溫度調節閥
自力式溫度調節閥是根據液體膨脹原理制成的流量調節裝置，其感溫包安裝在二次供水管上，閥體安裝在一次回水管上，主要用于生活熱水和空調系統供水溫度的自動(dòng)調節。
常用的電動(dòng)調節閥主要是帶有自動(dòng)控制執行器的電動(dòng)調節閥。
電動(dòng)調節閥作為調節一次水流量來(lái)實(shí)現熱力站二次水溫度控制的執行機構，其選型合理非常重要。
就其選型方法簡(jiǎn)要說(shuō)明如下。
電動(dòng)調節閥應符合下列要求：
(a)宜選用具有線(xiàn)性或對數流量特性的閥門(mén)(見(jiàn)后附圖)。
(b)電動(dòng)調節閥口徑應按閥門(mén)最大流通能力(Kvs值)大于所需設計流通能力選取。
用于水系統的電動(dòng)調節閥，閥門(mén)最大流通能力(Kvs值)定義為閥門(mén)全開(kāi)時(shí)，閥門(mén)兩側壓差為100kPa時(shí)的體積流量(m3/h)。
根據需要通過(guò)的流量和可能有的閥兩端的壓差計算所需閥門(mén)的設計流通能力(Kv值)。
其閥門(mén)的口徑應按公式(1)計算所需設計流通能力選取。
用于蒸汽介質(zhì)的電動(dòng)調節閥，其閥門(mén)的口徑應按制造廠(chǎng)家提供的圖表或程序計算選取。
(c)應按系統的介質(zhì)類(lèi)型、溫度和壓力等級選定閥體材料，滿(mǎn)足運行和安全要求。
(d)控制環(huán)路可能出現的最大壓差值大于閥門(mén)的最大關(guān)閉壓力時(shí)，應設置差壓控制器。
(e)電動(dòng)調節閥的閥權度按公式(3)計算，閥權度不應低于 50%，閥權度表示閥門(mén)對系統的控制能力，要保證良好調節能力閥權度H>50%(至少30%)且無(wú)汽蝕現象發(fā)生。
達不到要求時(shí)，應設置壓差調節閥控制閥門(mén)兩端壓差。
3.水-水熱力站自控設計方案
水-水熱力站的自動(dòng)控制需監測及控制以下參數：
3.1熱力站一次總供、回水參數
�、僖淮嗡�、回水溫度及超溫報警(由熱量計通訊模塊引出)。
�、谝淮嗡�、回水壓力及超壓報警。
�、垡淮嗡偭髁�(由熱量計給出)。
�、芤淮嗡偣崃�(由軟件計算，由熱量計給出)。
3.2采暖系統參數
�、俨膳到y各換熱器一次供水壓力、回水溫度和壓力。
�、诓膳瘬Q熱器各換熱器二次供水溫度、壓力及二次回水壓力。
�、鄄膳到y二次供、回水溫度和壓力。
�、芨鶕膳鲹Q熱器二次供水溫度和室外溫度，控制各換熱器一次回水電動(dòng)調節閥開(kāi)度。
3.3空調系統參數
�、倏照{系統各換熱器一次供水壓力、回水溫度和壓力。
�、诳照{系統各換熱器二次供水溫度、壓力及二次回水壓力。
�、劭照{系統二次供、回水溫度和壓力。
�、芨鶕照{系統二次供水溫度和室外溫度，控制各換熱器一次回水電動(dòng)調節閥開(kāi)度。
3.4生活熱水系統參數
�、偕顭崴到y各換熱器一次供水壓力、回水溫度和壓力。
�、谏顭崴到y各換熱器二次供水溫度、壓力及二次回水壓力。
�、凵顭崴到y二次供、回水溫度和壓力。
�、芨鶕顭崴到y各換熱器二次供水溫度和室外溫度，控制各換熱器一次回水電動(dòng)調節閥開(kāi)度。
3.5軟水系統參數
軟水罐液位狀態(tài)(超高、高、低、超低)。
3.6水泵控制
�、偎兴眠\行狀態(tài)、故障狀態(tài)。
�、谒兴檬�/自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
�、鬯兴贸隹诩友b水流開(kāi)關(guān)。
3.7通訊
�、贌崃φ咀钥毓窨膳c站內所有變頻柜通訊。
�、跓崃φ咀钥毓窀鶕罂蓪�(shí)現與實(shí)現上位機的通訊。
3.8熱力站自動(dòng)控制系統性能測試。
�、倏刂葡到y應能對溫度、壓力、流量、熱量等模擬量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，對水泵啟停運行等狀態(tài)量進(jìn)行監測，并能完成相應物理量的上下限比較、數據過(guò)濾等。
�、诳刂葡到y應能按設定的時(shí)間間隔采集和存儲被測參數，儲存的歷史數據在掉電后不應丟失。
�、劭刂破鬟�應能在主動(dòng)或被動(dòng)方式下與監控中心進(jìn)行數據通信。
當有數據報警和故障報警時(shí)，控制器應能主動(dòng)將報警信號上傳至監控中心。
4.結論
水-水換熱熱力站采用上述自動(dòng)控制與調節方法，可以有效的實(shí)現熱力站按用戶(hù)需求進(jìn)行供熱運行，同時(shí)為建立熱網(wǎng)計算機監控系統奠定了基礎。
通過(guò)實(shí)時(shí)在線(xiàn)的分布式計算機監控系統(SCADA)，可以完成檢測系統參數、調配運行流量、指導運行調節、診斷系統故障、健全運行檔案等任務(wù)。
熱力站的局部調節與熱源的集中調節相結合，將為供熱系統(熱源、熱力網(wǎng)、熱用戶(hù))實(shí)行統一調度管理，保證供熱系統的安全、穩定、經(jīng)濟、連續運行提供可靠的保證。
【參考文獻】
[1]張清編著(zhù).熱力站啟動(dòng)調試與安全運行.中國電力出版社，2009.
[2]吳世磊編著(zhù).熱力站設計與運行.中國電力出版社，2008.
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