集中供热智能无人值守换热站自控系统的设计与实现

集中供热智能无人值守换热站自控系统的设计与实现

孙雷

大庆市热力集团有限公司

摘要:无人值守换热站自控系统主要是由光线以太网和人机界面-PLC-变频器组成的，其在运行的过程中主要是将PLC控制系统采集到的相关换热站视频信息和数据信息传送到远程终端上，然后由远程服务器将这些信息以网页的形式传送出去，这样维护人员就能够对换热站进行监控。本文就集中供热智能无人值守换热站自控系统的设计进行研究，希望能够在一定程度上提高换热站的经济效益。

关键词:节能；控制；无人职守换热站；远传

作为城市发展过程中的重要基础设施之一集中供热系统和发挥的作用是非常大的，是城市实现现代化发展的一个重要标志，集中供热系统不仅能够节约资源，同时还能够在一定程度上提高资源的利用效率，减轻供暖对大气造成的污染。现在我国集中供热智能无人值守换热站的应用范围已经非常广泛了，为了提高集中供暖的社会效益和经济效益，我们必须要对集中供热智能无人值守换热站自控系统进行创新，这样我国人们生活的质量才能得到提升。

为在原有换热站的基础上节约运行成本，要从三方面着想：改进控制技术、节省人力、增强自动化管理。控制技术改进，可从下面几方面入手：使用变频、改进控制算法、减少设备启停次数、达到节约设备用电；节省人力，就是减少运行维护人员，由原来每个换热站的若干值班人员精减到无人值守，仅安置几个巡视人员从网络上监视多个换热站的运行情况，从根本上讲，节省人力的基础是技术手段的提高；增强自动化管理，就是对各个换热站进行集中管理，通过网络把各个换热站的信息汇总到服务器，通过曲线进行分析、对比，可宏观协调各个换热站的能源利用，动态地修改控制参数，最终达到提高供热质量、节约能源的目的。

1系统设计

1.1就地控制系统

就地控制系统主要由触摸屏和PLC控制系统两部分组成。在选型时选择了性价比较高的西门子S7-300系列，控制系统的主要设备包括CPU模块、I/O卡件、以太网通讯模块、背板、触摸屏等。

系统采集对象为一、二次网的温度、压力、流量、循环水泵、补水泵的运行状态；控制算法中保留了手动控制，手自动可做到无扰切换，当投入自动时，系统还可根据室外温度和负荷的变化情况按照设定的工艺曲线对循环泵、补水泵和调节阀进行自动调节，从而实现换热机组的完全自动控制。

触摸屏用于换热站非常恰当，原因是换热站的采集点不多、控制回路较少，所以一个10寸左右的触摸屏足以满足换热站对流程图的要求。根据需要，系统除了具有流程图画面外，还增加了各种控制画面、调节画面以及参数修改画面。就地控制画面如图2所示。

1.2视频监控系统

无人值守换热站在进行运行的过程中，经常会应用视频监控系统作为辅助手段，一般每个换热站都会配备一台就地控制系统的路由器，以及两台有夜视功能的红外摄像头，在进行运行的过程中一般都会利用路由器来将视频信号传递到远程监控服务中心。一般情况下换热站的两个摄像头在进行设备的时候，一个安装在换热机组的位置，一个安装在换热站的入口处，对准换热机组的摄像头主要是为了监控机组设备是否存在着火、漏水和漏汽等现象，一旦发展机组在进行运行的过程中出现了这种现象的话，那么就必须要根据具体的情况及时的采取有效的解决措施，这样换热站才不会出现大的经济损失。

对准换热站入口的摄像机主要是为了对进入换热站的人员进行记录，这样主要是为了防止换热站出现偷盗的行为，并且摄像头还可以对人们进入换热站的时间进行精准的记录，这样换热站运行的安全性才能得到提升。作为人们视觉的延伸，视频监控不仅在一定程度上解决了管理换热站的时间，同时还在一定程度上提升了换热站运行的效率，当换热站在进行运行的过程中出现安全问题的话，那么视频监控节能及时的分析出现安全事故的原因，这样换热站才能实现平稳运行。

1.3远程服务中心

换热站的远程服务一般主要是由两台服务器组成的，一台是收集视频信号的服务器，一台是对各个换热站的监控数据进行管理的服务器，这些服务器上面都安装了专业的换热站远程管理软件，换热站的自动控制系统除了要现实和收集信息之外，还要存储其中的重要数据，所以对服务器的硬盘大小、冗余都有较高的要求，在应用中选择了DELL服务器，确保长期正常运行。

2系统控制算法

优化控制是对热网的水力工况和热力工况进行全自动调节。其主要目标是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，节省总供热量，提高经济效益。

2.1一次管网回路控制（二次出水温度控制）

有些用户如地采暖用户，对供热温度的要求会远远低于普通采暖用户；还有些换热站的用户是私有企业，用户更多地考虑经济成本，要求室内温度尽可能低，以人不感觉冷为标准。对于这种情况，就可以使用恒定设定值法，使用一般的PID调节加前馈的算法就能实现用户要求。

2.2二次管网循环水泵控制

循环泵一般采用变频控制，控制参数为二次供、回水的温差，控制对象为偱环泵变频器。系统多采用PID调节，压差设定值可根据经验曲线进行设定；系统也可以采用比例调节控制，当二次管网供回水温差偏大时，则按比例提高循环泵转速，加快二次网的水循环速度，提高二次管网的回水温度，以改善热交换效果；当二次管网供回水温差过低时，需按比例降低循环泵转速，减小二次管网的水循环速度，实现小流量大温差的运行模式。

2.3二次管网补水泵控

补水控制一般采用的是定压控制。控制参数为二次管网压力，控制对象为补水泵变频器，控制一般使用比例限幅调节。当二次管网的系统失水时，二次管网压力下降，系统将增大变频器频率，控制补水泵转速，但每秒频率的增、减幅度是有限制的，从而达到平稳补水的目的。

2.4连锁保护控制

换热站要做到无人值守，不但要做到全自动运行，还需要有好的保护措施：

（1）超压保护。当二次回水压力超过规定值时，停止偱泵，打开泄压电磁阀泄压；

（2）水箱水位保护。超水位保护，当水箱水位高于高限值时，自动关闭进水电磁阀，避免不必要的浪费；低水位保护，当水箱水位低于低限值时，自动开启水箱补水电磁阀。

（3）断电保护。停电后电动调节阀自动关闭（阀体自有该功能），切断热源，PLC控制器的控制输出全部关闭，各种控制参数因保存在DB块中不会因为掉电而丢失。恢复供电后，需人为干预，确认没有风险后投入运行状态。

3结语

综上所述，在进行集中供热智能无人值守换热站自控系统设计的时候，我们必须要不断结合人们的实际需求，以及我国经济和科技发展的实际情况，这样我国集中供热智能无人值守换热站的运行监测参数才能变得更加准确，换热站的供热温度才能得到控制。在进行换热站集中供暖温度控制的时候，必须要根据天气的变化情况来进行调节，这样换热站的运行效率才能得到提高，换热站的节能性和环保性才能得到提升，我国换热站的使用寿命才能得到保障。

参考文献:

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