电气自动化系统在集中供热中的应用

徐忠鹏

营口市老边区城乡建设与公用事业中心 辽宁营口 115000

1 电气自动化概述

电气自动化是现代先进科学的核心技术，其主要理论是电气工程与控制理论，借助计算机软硬件与电力电子技术等，实现无人操作或减少工作人员的数量、自动控制以及监视、分析等工作的目标。我国已经进入社会主义新时代，电气自动化也取得了前所未有的发展，有效的促进了我国工业发展。在工业生产中有效的应用电气自动化技术，不断走向无人值守自动控制，已经成为了大势所趋，可以减少工作人员的工作量，提高测量数据的准确性和信息传递的实时性，同时能够有效避免安全事故的发生，保证设备的安全运行[1]。

2 集中供热简介

供热是我国北方地区冬季居民采暖民生需求，满足民生的同时环境保护也更为重要，“绿水青山就是金山银山”，传统的以燃煤小锅炉分散型供热模式已经无法达到环保要求，在全面取缔小锅炉供热的情况下，当前集中供热已成为了主要模式，集中供热系统主要由热源、供热管网、换热站、加压站和相应的电气自动化设施等组成。

集中供热是一项民生基础设施，在环保高效的同时也带来了厂站众多、管网庞大、热分配不均和人力资源不足等问题困扰。以前，供热系统是人为控制，控制不精确、时效不高、劳动强度大。因此，在集中供热中引入科学高效的电气自动化系统，进行工况监控、运行调整等方面的应用十分必要，在优化热量分配调整、提高供热效率、解决人员不足和降低劳动强度等方面具有很高的现实意义[2]。

3 电气自动化在集中供热中的应用

在集中供热中应用电气自动化系统，可以优化运行调整、提供热效率、降低人员劳动的强度，这样就可以节约大量的能源和费用，并且还能提高测量数据的准确性以及数据的实时性，为集中供热提供科学有效的支持。以某地区集中供热对电气自动化系统应用实际经验分析，在应用电气自动化系统的基础上，同时做好人工辅助和紧急处理工作，有利于集中供热的稳定发展，也能为集中供热改造提供新的思路。

3.1 系统简介

某地区集中供热中应用的电气自动化系统（以下简称系统）是通过对集中供热系统的温度、压力、流量、开关量等进行测量、远传及控制，实现对集中供热过程有效的遥测及控制，实时、全面了解集中供热的运行工况，保证集中供热安全合理地运行，并可根据运行数据进行供热规划和科学调配。

3.2 系统组成

系统主要由西门子S7-200（SMART）PLC 可编程逻辑控制器、西门子触摸屏、手动调节面板、传感器、电源模块、变频器、中间继电器、交流接触器、空气开关、工控机以及组态王软件等组成。通过现场采集传感器的值，传送给控制器，经过计算变换控制执行设备。

系统在现场利用可编程逻辑控制器监视换热站的运行情况、各点参数及其变化趋势的设备状态，并远传至总控室，值守人员可在总控室直观地查看运行状态、修改运行参数以及控制运行过程，实现换热站的无人值守。条件充分、无特殊情况时，系统可实现无需人为操作的全自动运行。同时也可切换至就地控制，在现场通过触摸屏实现对系统的监视和控制。系统组成如图1 所示。

3.3 工作原理

系统外部电源通过空气开关给电源模块、PLC控制器进行供电、并连接交流接触器输入侧。通过现场采集传感器的值传送到PLC控制器，根据实际要求经过运算转换输出控制中间继电器、交流接触器及变频器。通过对中间继电器、交流接触器及变频器辅助接点的采集，并连接状态指示灯可以显示设备的运行与故障的状态。通过触摸屏、组态系统可以对现场状态监控以及参数进行设定，系统还具有手/自动切换功能，通过切换旋钮开关，可以进行手/自动切换[3]。

图1 系统组成图

3.4 运行模式

（1）自动运行模式.这种模式下，系统根据各信号采集点的温度和压力变化、根据事先设定好的工艺参数自动控制各变频器的启停和频率，以使系统保持在适当的状态下运行，分“连续循环”、“间歇循环”两种方式。

（2）手动运行模式。这种模式下，系统不会对变频器运行进行干预，其启停由操作人员手动控制，运行频率亦由操作员手动给定，然后按给定的参数保持运行。

（3）自动补水状态。进入自动补水状态后，系统根据水箱水位和补水压的变化，控制调节补水泵变频器启停和频率，使补水压保持在集中供热正常工作状态。

（4）现场调试状态。当换热站现场控制柜中的“远控/现场切换旋钮”位于“现场”状态，变频器的控制只能通过现场调试面板完成，触摸屏和总控系统仅保留监视功能而无法控制，系统也无法进入自动运行模式。

4 结语

在现阶段集中供热中，电气自动化系统应用仍然存不足之处，比如：很多硬件设备还没有具备接入电气自动化系统的条件，系统基础数据不全面、不准确，控制逻辑建模理论与实际应用效果存在差别等，制约电气自动化系统应用于集中供热最大化发挥其作用，仍需要工作人员完成部分的人工操作，二者相互配合才能保证集中供热安全稳定运行。如何全面实现集中供热电气自动化系统完全自动运行，成为了今后的电气自动化技术应用发展方向。