热网自动控制系统

摘 要热网自动监控系统,以换热站为基本监控单元,换热站安装的现场控制单元一方面控制本级换热站,另一方面接受中心站控制,并通过通讯网络相互通讯及与中心站通讯,人们通过中心站监测和管理整个系统.

关 键 词热网自动监控系统；换热站；控制器；变频器

中图分类号TP29文献标识码A文章编号1674-6708（2013）82-0212-02

0引言

搞好城市集中供热工程,必须要全面提高供热技术水平.一是要提高供热系统的自动化控制水平,另一点就是要提高供热行业的管理水平.供热工程中的自动控制对于保证供热系统优质供热、安全运行、经济节能、环境保护具有十分重要的作用.

换热站是集中供热控制系统中重要环节,是热网与热用户的连接场所,其工作的安全性可靠性直接影响锅炉的安全和供热的品质.

1系统组成及测量参数

换热站包括中心部件换热器和控制部分,而控制部分主要由泵、阀门、变频器、PLC、现场仪表、通讯接口、人机接口触屏、监控中心等必备部件控制水循环.每个换热站安装一台现场PLC控制器,主要作用为参数采集测量及就地控制工作、通讯功能、数据交换和远方控制.换热站供热端称为一次侧,由水或蒸汽供热,用户端称为二次侧.在一次侧管网回水处接有电动控制阀,能调节回水流量,改变供给换热站的热量；在一次侧和二次侧的管道上安装温度传感器、压力传感器、差压变送器、流量计、室外温度变送器,及与现场控制器相连的通讯用的线缆和接插件、声光报警装置等.

换热站基本测量参数为：一次网供水温度,一次网回水温度,一次网供水压力,一次网回水压力；二次网供水温度,二次网回水温度；二次网供水压力,二次网回水压力；室外温度,循环泵运行频率,补水泵运行频率,循环泵运状态,补水泵运行状态,循环泵故障,补水泵故障,循环泵频率控制,补水泵频率控制,循环泵起停控制,补水泵起停控制等.

2系统的控制目标

1）二次网供水温度控制

通过对二次供热系统的温度检测、分析,结合外界干扰因素（如天气温度）,算出最佳的供水温度.通过对一次管网的流量控制,使供热系统在满足用户需求量的前提下,保持最佳工况.不同的室外温度对应不同的二次侧供水温度设定值.在控制系统中使用多个设定点,这些点的集合形成温度曲线.温度曲线可以由软件自由改变,也可以在本地手动或中心站改变,任意设定供水温度曲线或平移曲线,最多可以使用六段线性连接、经济、方便、精确.

2）泵控制部分

热网是离不开泵控制的,主要是循环泵和补水泵的控制.

（1）循环泵控制中,有两种方案可选

①变频器根据运行时间自动切换各循环泵,可以自由设定；

②用供水回水压力差控制循环泵,这需要用变频器和差压变送器.一台变频器拖动二台循环水泵,以维持管网实测值等于设定值.工作原理为变频启动第一台泵,频率逐渐上升,升到50HZ时达不到设定值,这台泵将切换到工频,第二台泵被变频启动,频率逐渐上升,如果达到目标值,频率稳定在这一值.如果超过目标值,变频器将降低输出频率,这些都由变频器内置的PID功能自动完成,它以实测值等于设定值为目标,自动调整各泵,无需外加控制器,也不需人为干预.

（2）补水泵控制

供热时热水通过循环泵在供热系统中运行,管道、阀门的泄漏会引起循环水的水压降低,如不及时补水,会造成供热系统运行不正常.补水系统采用变频调速技术,利用恒压供水的原理定点补水.系统采用闭环控制,由控制器及压力传感器等组成.压力传感器安装于二次回水管网中,在线监测系统压力作为反馈信号传送给控制器,与给定压力值相比较,如低于此值则加大补水流量,反之,则减少流量,以保证系统压力恒定,确保系统的稳定运行.

3）换热站的报警控制

（1）二次侧供水压力和温度高报警；

（2）所有泵均故障、二次侧供水压力过高,会产生安全报警,安全报警会自动停止所有设备,并且需要来人确认、检修；

（3）安全报警、信号断线、二次侧回水压力低\任意泵报警,会产生维护报警,维护报警可以在设备运行时手动消除.

4）回水温差控制

控制器是监测一次侧回水温度与二次侧回水温度的差值超过预定的极限值,一次侧的流量将被调低,以保证在最大需求状态下一次侧的热量最大可能地传递给二次侧.这将降低系统水量需求,热量损失被降到最小,管网下游水压也得到了保证.控制器限制是从整体解决并消除一次侧回水中未被利用热量最好办法,由此提高了效率,降低了燃料费用水泵的能耗.

5）室外温度和室内温度补偿控制

根据室外温度和实际室内温度进行供水温度补偿的效益是十分显著的,当其它外界热能可被利用时,现场控制器能自动调低供水温度,这样可以节省燃料费用.

6）最优化启停控制

PLC控制器具有自学习功能,能识别和记录管网负荷升温特性.根据控制器获得的系统热力特性进行最优化启停,不但可以用管网蓄热性维持供暖,节省每天后期的能耗,而且由于各个分站启动时间错开,可以消减一次侧每天开始阶段时的负荷容量,所需的热源能量减少,一次回水中未被利用的热量的影响也可以降低.

7）热网锅炉房的热水经一次管网循环把热量送入换热站,换热器再将热量经过二次网循环送至热用户.换热站自动控制系统主要监测一次网、二次网进、出水的温度、压力、流量和循环泵、补水泵的状态、启停控制、转速、故障以及电量等参数.控制系统中的温度、压力、流量等测量传感器对被控对象进行检测,把被测量信号统一转变成数字信号送入过程控制器PLC内.监控计算机将此测量值与给定值进行比较,产生控制指令,,通过执行机构控制被控对象,达到预期的控制目标.变频器把电机的电流、、频率等信号送入PLC,通过PLC控制变频器的启停及频率.触摸屏作为换热站的人机接口,显示换热站的主要参数及设备状态,现场的操作指令也可以通过触摸屏下达.换热站的数据通过ADSL与监控中心计算机软件交换数据.

3监控中心

热网监控中心站,作为整个供热系统的运行调度枢纽,物理位置设在首站,软件平台安装在监控中心,能够完成所有数据处理和控制功能,可以自动也可以手动,通讯网络可以拨号或以太网协议TCP/IPOPC协议,可以完全实现和中国电信系统的连接,也可以通过有线电视网络连接及光纤传输,同时能满足系统扩展的要求.热网自动控制系统最突出优点是可以实现恶劣条件下的远程传输和控制.可以采用光纤实现整个集中供热网络中的过程信息采集合分配,以便对网络进行监视和控制.

4结论

采用热网自动监控系统,首先通过更有限的资源利用节省了能源,通过温度调节能源也是相当可观的,这是节能效果.通过强大的通讯系统,对供热进行有效的管理和规划功能,合理调配资源,节省不必要的支出,又取得了良好的经济效益和社会效益.