中国科技期刊数据库 工业C
浅谈换热站供热自动化控制系统
贾岚玥 苗 珩
大连热电工程设计有限公司，辽宁 大连 116021
摘要：随着我国经济的不断发展和人们生活水平的提高，人们对供暖要求也在不断提高。换热站供热系统更加注重提高用户的供热质量，减少能源的浪费。自动化控制系统的应用满足换热站供热的需求而得到广泛应用，不仅能够保证供热质量，满足用户供热需求，还能够节约能源，降低成本，为企业获得更高的经济效益，因此，对换热站供热自动化控制系统进行研究很有必要。
关键词：换热站；供热；自动化控制系统 中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1671-5810（2015）62-0077-02
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供热系统自动控制系统可以很好的实现节约能源、扩大供热能力、减轻污染物排放、提高管理水平、减少劳动力等优点，因此越来越多的热力公司采用接纳供热系统自动控制技术。
1 换热站的工作原理
集中供热是以热水或蒸汽为热能载体，通过管网为一个区域的所有热用户供热。集中供热系统是由热源、热用户和热网三部分组成。由于供热系统中热用户的热负荷并不是恒定的，如供暖通风热负荷随室外气象条件变化、热水供应和门窗开启频率等因素变化。要保证供热质量，满足各热用户要求，并使热能的配置合理，就要对供热系统进行运行调节一一也就是供热调节。
根据供热调节地点不同，供热调节可分为集中调节、局部调节和个体调节三种调节方式。集中调节在热源处或供热网处进行。局部调节在换热站或热用户引入口进行，个体调节直接在散热设备处进行调节。集中供热调节容易实施，运行管理方便，是最主要的供热调节方法。
集中供热系统中换热站是供热网路与热用户的连接场所，在其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。它的作用是根据热网工况和不同的条件，采用不同的连接方式，将热网输送的热媒加以调节、转换，向热用户系统分配热量以满足用户的需求；同时还应根据需要，进行集中计量、检测供热热媒的参数和数量。根据规模和设置地点不同，换热站又可分为首站、区域换热站、集中换热站和用户换热站。热力输配网络控制的重点是换热站的控制。
换热站监控系统可对热网的温度、压力、流量、开关量等进行信号采集测量、控制、远传，实时监控一次网、二次网温度、压力、流量，循环泵、补水泵运行状态，及水箱液位等各个参数信息，进而对供热过程进行有效的监测和控制。在供热期间可按室外温度调节二次网供回水温度（可手动、自动切换），达到按需供热，实现气候补偿节能控制；也可以进行分时分区节能控制，实现供热全网热量平衡及节约能源。系统结构图如图1所示。
图1换热站的工作原理
2 换热站控制系统功能
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和恒温供水功能，即根据气候的变化自动调节供热量。应用可编程控制器（PLC ），根据室外温度的变化和当地热负荷曲线，决定二级网侧的供热量，实测供热量和设定值相比较后，进行PID 闭环调节，控制器输出信号至电动调节阀，调节电动调节阀的开度，从而改变一级网侧的流量，实现二级网侧供热量调节。
2.2 二次网循环泵变频控制
实现二次网供/回水压力差值PID 控制，从而保证最不利点正常供暖。压差设定值可根据经验参数或经验曲线进行设定。
2.3 补水泵变频控制
自动补水是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
失压保护：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仍继续降低即发声光信一号报警。
断电保护：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：二次网供水温度超过80℃（操作面板可调设定值）时，一级网侧电动调节阀关闭。一次网回水温度超过70℃（操作面板可调设定值）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：二次网供水压力超过设定超高限值（操作面板可调设定值）循环泵停止运行并关闭一次网侧电动调节阀。监测水箱液位，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。对热网的水力工况和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供热量，从而达到提高经济效益的目的，更好地进行供热系统设备的维护及管理。及时检测报告供热系统故障，做到防微杜渐，防患未然。为热网如何经济高效运行提供分析基础和分析依据。通过记录的热网运行历史数据，在一个采暖期结束后与前期数据进行比较分析，查出主要能耗来源，为今后的节能改造提供条件。
3 换热站供热自动化控制系统应用分析
换热站供热自动化控制系统应用具有很多优势，在环境、经济和安全方面具有较大效益，下面进行具体分析：
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2015年62期 77
中国科技期刊数据库 工业C
浅谈换热站供热自动化控制系统
贾岚玥 苗 珩
大连热电工程设计有限公司，辽宁 大连 116021
摘要：随着我国经济的不断发展和人们生活水平的提高，人们对供暖要求也在不断提高。换热站供热系统更加注重提高用户的供热质量，减少能源的浪费。自动化控制系统的应用满足换热站供热的需求而得到广泛应用，不仅能够保证供热质量，满足用户供热需求，还能够节约能源，降低成本，为企业获得更高的经济效益，因此，对换热站供热自动化控制系统进行研究很有必要。
关键词：换热站；供热；自动化控制系统 中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1671-5810（2015）62-0077-02
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供热系统自动控制系统可以很好的实现节约能源、扩大供热能力、减轻污染物排放、提高管理水平、减少劳动力等优点，因此越来越多的热力公司采用接纳供热系统自动控制技术。
1 换热站的工作原理
集中供热是以热水或蒸汽为热能载体，通过管网为一个区域的所有热用户供热。集中供热系统是由热源、热用户和热网三部分组成。由于供热系统中热用户的热负荷并不是恒定的，如供暖通风热负荷随室外气象条件变化、热水供应和门窗开启频率等因素变化。要保证供热质量，满足各热用户要求，并使热能的配置合理，就要对供热系统进行运行调节一一也就是供热调节。
根据供热调节地点不同，供热调节可分为集中调节、局部调节和个体调节三种调节方式。集中调节在热源处或供热网处进行。局部调节在换热站或热用户引入口进行，个体调节直接在散热设备处进行调节。集中供热调节容易实施，运行管理方便，是最主要的供热调节方法。
集中供热系统中换热站是供热网路与热用户的连接场所，在其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。它的作用是根据热网工况和不同的条件，采用不同的连接方式，将热网输送的热媒加以调节、转换，向热用户系统分配热量以满足用户的需求；同时还应根据需要，进行集中计量、检测供热热媒的参数和数量。根据规模和设置地点不同，换热站又可分为首站、区域换热站、集中换热站和用户换热站。热力输配网络控制的重点是换热站的控制。
换热站监控系统可对热网的温度、压力、流量、开关量等进行信号采集测量、控制、远传，实时监控一次网、二次网温度、压力、流量，循环泵、补水泵运行状态，及水箱液位等各个参数信息，进而对供热过程进行有效的监测和控制。在供热期间可按室外温度调节二次网供回水温度（可手动、自动切换），达到按需供热，实现气候补偿节能控制；也可以进行分时分区节能控制，实现供热全网热量平衡及节约能源。系统结构图如图1所示。
图1换热站的工作原理
2 换热站控制系统功能
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和恒温供水功能，即根据气候的变化自动调节供热量。应用可编程控制器（PLC ），根据室外温度的变化和当地热负荷曲线，决定二级网侧的供热量，实测供热量和设定值相比较后，进行PID 闭环调节，控制器输出信号至电动调节阀，调节电动调节阀的开度，从而改变一级网侧的流量，实现二级网侧供热量调节。
2.2 二次网循环泵变频控制
实现二次网供/回水压力差值PID 控制，从而保证最不利点正常供暖。压差设定值可根据经验参数或经验曲线进行设定。
2.3 补水泵变频控制
自动补水是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
失压保护：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仍继续降低即发声光信一号报警。
断电保护：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：二次网供水温度超过80℃（操作面板可调设定值）时，一级网侧电动调节阀关闭。一次网回水温度超过70℃（操作面板可调设定值）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：二次网供水压力超过设定超高限值（操作面板可调设定值）循环泵停止运行并关闭一次网侧电动调节阀。监测水箱液位，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。对热网的水力工况和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供热量，从而达到提高经济效益的目的，更好地进行供热系统设备的维护及管理。及时检测报告供热系统故障，做到防微杜渐，防患未然。为热网如何经济高效运行提供分析基础和分析依据。通过记录的热网运行历史数据，在一个采暖期结束后与前期数据进行比较分析，查出主要能耗来源，为今后的节能改造提供条件。
3 换热站供热自动化控制系统应用分析
换热站供热自动化控制系统应用具有很多优势，在环境、经济和安全方面具有较大效益，下面进行具体分析：
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2015年62期 77