城市集中供热热力站自动控制系统方案研究

朱晓喆

摘 要： 本文对热力站自动控制系统进行了研究，从集中供热体统的整体结构出发，分析热力站自动系统应该具备的功能，并对某市的热力站自动控制系统进行了分析。

关键词： 分布式；变频；运行调节

引言：熱力站自动控制系统，可以对用户的供热进行动态调节，通过对周围情况的参数进行分析，做出正确供热调整指令，从而在保证用户室内的温度同时，还能减少供热浪费，已经在当前有着广泛的使用[1]。

一、集中供热系统的整体结构

供热系统主要可以分为热源、管网、用热户三部分，热源产生热量，管网把热量输送给热户。因此，管网的功能就是热传送，一个整体管网需要几十个甚至上百个热力站来辅助其进行热量传输任务。在城市的供热体系中，热力站有十分重要的作用，是整个供热系统的枢纽。

二、热力站的自动控制系统的功能

每个热力站都有一个自动控制系统，由于供热系统处于一个不稳定的变化过程，通过找到不稳定的主要因素，确定这个因素与系统参数的变化关系，就可以通过对内热媒的流量、压力、温度等参数进行适当的调整，提高系统的适应能力，保证用户的温度处于稳定的状态[2]。通过人工调节不可能做到及时准确，为了达到这个目的，就需要使用自动化的系统进行调节，自动控制系统的主要功能有：

（1）控制二次供热管网

为促使整个供热系统的安全、平稳地运行，自动控制系统将对二次供热管网进行控制，保证管网中的热力和水力的平衡。

（2）显示多项参数

通过传感器的检测结果，自动控制系统能够将一次供回水压力、一次供回水温度、二次供回水压力、二次供回水温度、电动调节阀门参数、变频器参数、循环泵的工作状、补水泵的工作状态等实时信息都显示在显示屏上。

（3）采集数据

通过传感器的测量，电气控制柜内的PLC能够按照设定的方式监测和实时记录各监测点的数据，采集的信息包括：流量、温度、压力、变频器状态、补水状态、阀门反馈等。

（4）本地控制

本地控制模式指的是自动控制系统根据PLC采集的数据，并且参考室外温度，自动调节换热站电动阀门的大小，有很好的节能效果，同时还可以自动控制补水泵补水和循环泵变频器的压差。

（5）数据通讯

热力站和中央控制中心可通过自动控制系统实现远程数据通讯，自动控制系统可以将热力站的实时数据发送给中内控制中心，热力站还可以通过自动控制系统接受控制中心的信息指令，比如电动阀门控制指令等。

（6）故障报警

一旦系统或者热力站发生了故障，自动控制系统就会及时发出警报，同时将警报发送给控制中心，保证问题能够被及时化解。

三、热力站自动控制系统案例分析

某市的集中供热系统分为南区、中区和北区，现在以南区的供热系统为例。南区的供热系统工有32座热力站，热网采用一供一回双管制辐射，供热介质为高温热水，供回水温度分别为130/70摄氏度，末端热力站外加回水液压泵，对回水进行部分加压，回水压泵均采用分布式变频控制，所有热力站一二次热网均采用板式换热器连接方式[3]。

3.1 热力站自动控制系统的主要设备

（1）中央数据处理器

系统的中央数据处理器，可以进行实时信息处理，应具有Internet接口，或者USB接口，也可以通过无线通信来几首信息，这个案例中，使用的是Internet接口。

（2）电动调节阀

电动调节阀遵循标准信号对系统进行动态调节，供热系统压力波动对它影响很小，从而使得调节过程更加节能、稳定。

（3）传感器

传感器主要包括温度传感器、压力变送器、差压变送器等等。

（4）现场控制器

在一些情况下，为了减少中央处理器的工作量，热力站的控制系统中会有一个现场控制器，来实时采集热力站的相关参数。

3.2 运行调节方式的确定

由于该热力站一次热网采用分布式变频供热方式，因此用变频调速进行控制时，管路系统机械阀门开度不变，管路特性曲线也保持不变[4]。该方案通过调整电路频率，改变水泵的转速，最后改变了水泵的工作特性曲线。水泵的特性曲线从N0变为N1，工作点从A点转到B点，扬程也从H0下降到了H1，流量从G0下降到了G1。

管路系统不变的情况下，通过变频水泵可以实现流量的按需调节。在一次热网侧，采用了改变循环流量的方式进行运行调节，即在保持一次侧热媒温度不变的情况下，通过改变一次侧的热媒流量，从而保证二次侧能达到所需要的热媒参数。运行期间，热力站的二次热网将直接负责用户的供暖，因此需要一个确定的系统保证水力工况稳定。初步调节后，供暖期内系统流量达到了一个比较稳定的状态，二次热网采用改变供回水温度的方式进行调节。

3.2 被控参数的确定

供热系统供回水温度是影响用户是问的另外一个关键因素，除此之外，系统循环流量、室外温度、建筑物热负荷、日照、风速等因素，也对用户的室内温度产生着一定影响。对于确定的供热系统，用户室内应该达到的温度已由国家明确规定，供热系统的循环水流量已经根据设计已经确定，而建筑物的热负荷、日照以及风速等在计算供暖设计热负荷时均已有所考虑。室外温度应该采用冬季温度计算；按平均水平，每个采暖期供热系统可以有5天不保证达到设计要求的室内温度。而其余大部分时间，室内温度应该比室外温度高。室内温度是影响供回水温度而的主要因素，为了保证用户的室内温度稳定，就必须在供热期内，实时的对用户的供热参数进行调整。

结束语：通过对城市集中供热的自动化控制方案进行分析，明确自动化控制设备需要通过测量热力站的各种参数，从而实现系统的动态调控。通过自动控制方案的使用，能够降低工作人员的操作难度，有利于能源节约。

参考文献

[1]张战锋，梁治国. 城市集中供热热力站自动控制系统方案研究[J]. 区域供热，2014（01）：86-89.

[2]张战锋，李宗平. 城市集中供热热力站自动控制系统方案研究[J]. 能源与环境，2013（02）：4-5+8.

[3]石金凯，徐海潮. 对集中供热电气自动控制的探讨[J]. 区域供热，2013（05）：89-92.

[4]郑永利. 关于城市集中供热系统节能方案的探讨[J]. 区域供热，2003（06）：10-14+46.