关于换热站自动控制与调节方法的

【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］张凯清编著.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.