楊 利 勇

(太原市熱力公司，山西 太原 030001)

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談如何實現(xiàn)熱力站的無人值守

楊 利 勇

(太原市熱力公司，山西 太原 030001)

介紹了傳統(tǒng)的熱力站系統(tǒng)，從增加自控系統(tǒng)設(shè)備、實現(xiàn)熱力站內(nèi)的自動控制、增加監(jiān)控安防設(shè)備三方面，探討了熱力站系統(tǒng)自動化升級改造的具體措施，以實現(xiàn)熱力站的自動化控制和無人值守，從而節(jié)約了熱力企業(yè)的人力成本。

熱力站，無人值守，自控系統(tǒng)，循環(huán)泵

0 引言

隨著社會的進步發(fā)展和工業(yè)技術(shù)的提高，生產(chǎn)設(shè)備的自動化控制程度越來越高，各行各業(yè)的生產(chǎn)都在引進新的技術(shù)設(shè)備，盡可能的提高生產(chǎn)過程的自動化控制水平。熱力企業(yè)從自身發(fā)展的需求出發(fā)，為了提高生產(chǎn)效率也在不斷的增加資金、技術(shù)的投入，引進新技術(shù)設(shè)備，升級改造已有的生產(chǎn)設(shè)備，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動控制和遠程監(jiān)控，達到了生產(chǎn)控制的精細化管理要求。本文著重介紹了熱力站通過自動化升級改造后實現(xiàn)了自動化控制和無人值守。

1 傳統(tǒng)的熱力站系統(tǒng)的介紹

在城市集中供熱系統(tǒng)中熱源一般是來自熱電廠的高溫高壓蒸汽，出于安全可控的考慮不能直接向用戶供熱，需要經(jīng)過熱力站換熱后將適當(dāng)溫度、壓力的熱水送到用戶側(cè)。熱力站的主要作用是根據(jù)熱網(wǎng)工況和用戶側(cè)的供熱面積，管網(wǎng)承壓條件，房屋的采暖類型，保溫效果等將熱網(wǎng)輸送的熱水加以調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換，向用戶系統(tǒng)分配，以滿足用戶采暖需要。熱力站主要設(shè)備有：換熱器，循環(huán)泵，一二次線除污器，補水泵，水箱，計量表，控制閥門等。

其系統(tǒng)流程如圖1所示。

傳統(tǒng)的熱力站系統(tǒng)中，換熱器的主要作用是把一次網(wǎng)和二次網(wǎng)隔離開來通過換熱器交換熱量。用戶側(cè)的供熱效果主要受二次網(wǎng)的循環(huán)快慢，管網(wǎng)是否順暢及水壓的高低等因素影響，由于循環(huán)泵與補水泵都采用工頻泵，無法控制泵的轉(zhuǎn)速，系統(tǒng)在設(shè)計選型時已經(jīng)確定了循環(huán)泵功率的大小，管網(wǎng)的粗細及補水泵的揚程等主要參數(shù)，在供熱過程中只能依靠調(diào)節(jié)一次網(wǎng)的流量和供熱溫度間接地調(diào)節(jié)二次網(wǎng)用戶側(cè)的供熱溫度。這是一種粗放的調(diào)節(jié)方法，這樣的供熱方式不利于二次網(wǎng)用戶側(cè)的溫度調(diào)節(jié)，也不利于熱量在整個熱網(wǎng)中的均衡分配，熱源近端的用戶獲得的熱量多，遠端的用戶分配到的熱量少，出現(xiàn)熱網(wǎng)中各站冷熱不均的現(xiàn)象。

2 熱力站系統(tǒng)的自動化升級改造

隨著社會的發(fā)展傳統(tǒng)的熱力站控制系統(tǒng)已無法滿足用戶對供熱溫度精準(zhǔn)調(diào)節(jié)的要求，也不能達到熱力企業(yè)均衡供熱，節(jié)能減排的精細化管理要求。熱力企業(yè)開始大力投入財力、物力對集中供熱的各個熱力站進行自動化改造，以實現(xiàn)熱力站的遠程自動調(diào)控。

2.1 在原有設(shè)備基礎(chǔ)上增加自控系統(tǒng)設(shè)備

在原有的熱力站系統(tǒng)基礎(chǔ)上，主要增加了溫度變送器(溫度T)，壓力變送器(壓力P)，流量計，電動調(diào)節(jié)閥，電子水表，PLC控制柜系統(tǒng)，并增加了循環(huán)泵和補水泵的變頻控制柜。溫度變送器，壓力變送器用于測量一、二次管網(wǎng)的供回水的溫度和壓力，并傳送給PLC控制系統(tǒng)；電動調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)一次網(wǎng)供流量的大小并傳送給PLC控制系統(tǒng)；流量計用于測量一次網(wǎng)，二次網(wǎng)的流量，并傳送給PLC控制系統(tǒng)；電子水表用于計量管網(wǎng)的補水量并傳送給PLC控制系統(tǒng)；變頻柜的主要作用是接收PLC控制系統(tǒng)的指令或基于自身PID指令用于控制循環(huán)泵、補水泵的轉(zhuǎn)速，進而改變站內(nèi)的運行工況。

升級改造后的熱力站自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

在熱力站自控系統(tǒng)中，PLC控制系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的大腦，它包括PLC控制器，顯示屏，電子模塊，通訊模塊，輔助繼電器，接線端子等。主要作用是接收各類設(shè)備傳回的數(shù)據(jù)并計算處理數(shù)據(jù)做出指令控制電動調(diào)節(jié)閥的開度，循環(huán)泵、補水泵變頻器的頻率等，從而精確調(diào)控?zé)崃φ镜墓釡囟群蛪毫Α?/p>

2.2 實現(xiàn)熱力站內(nèi)的自動控制

首先根據(jù)熱力站供熱面積，建筑物高度，地勢差等的實際情況，設(shè)定一個二次網(wǎng)供回水壓差目標(biāo)值以滿足二次管網(wǎng)的供暖循環(huán)。在此基礎(chǔ)上，PLC控制系統(tǒng)通過控制調(diào)節(jié)一次網(wǎng)回路上的電動調(diào)節(jié)閥，來調(diào)節(jié)流過熱力站的一次熱水的流量，根據(jù)二次網(wǎng)供、回水平均溫度的溫差，通過變頻器自動調(diào)節(jié)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)對系統(tǒng)總流量和溫度的調(diào)節(jié)。

熱力站的補水控制至關(guān)重要。供、回水壓力過高可能造成熱水管道及用戶暖氣片的破裂；供、回水壓力過低，又使得高層用戶無法得到足夠熱量。同時考慮到供熱對壓力的穩(wěn)定性要求并不高，只要壓力穩(wěn)定在某一范圍即可，一般采用開關(guān)補水控制方案，根據(jù)熱力站供熱面積，建筑物高度，地勢差等的實際情況設(shè)定補水壓力的上下限。

2.3 增加監(jiān)控安防設(shè)備

在熱力站內(nèi)安裝硬盤刻錄機，交換機，監(jiān)控攝像頭等，主要用于觀察熱力站內(nèi)的設(shè)備運行情況。當(dāng)熱力站系統(tǒng)運行報警時，工作人員可以通過監(jiān)控視頻查看站內(nèi)設(shè)備的運行情況，便于快速準(zhǔn)確地判斷故障并作出相應(yīng)的工作指令。在安裝攝像頭時會根據(jù)每個熱力站的實際布局情況來考慮安裝的位置，數(shù)量和類型等。一般要求在正對門口的位置安裝一臺槍機，用于查看人員的進出情況及防盜；在配電室安裝1臺～2臺槍機，用于查看各配電柜的運行情況；在設(shè)備間安裝2臺～3臺球機，用于查看換熱器，循環(huán)泵，補水泵，水箱等主要設(shè)備的工作狀態(tài)是否正常。

3 熱網(wǎng)系統(tǒng)的集中控制

3.1 建立熱網(wǎng)系統(tǒng)集中控制中心

熱網(wǎng)的集中控制中心(即調(diào)度中心)是整個熱網(wǎng)控制系統(tǒng)的中樞系統(tǒng)，承擔(dān)著整個熱網(wǎng)運行數(shù)據(jù)的采集和綜合分析處理并對熱網(wǎng)的運行調(diào)控下達工作指令等任務(wù)，一般設(shè)在生產(chǎn)調(diào)度中心。主要由服務(wù)器，工程師站，操作員站，視頻工作站，中央控制顯示屏，通訊網(wǎng)絡(luò)等組成(見圖3)。

3.2 數(shù)據(jù)的采集處理與聯(lián)網(wǎng)控制

熱力站的數(shù)據(jù)采集是由PLC控制器通過I/O信號線與現(xiàn)場總線連接溫度、壓力流量、液位傳感器以及電動調(diào)節(jié)閥、變頻柜等現(xiàn)場設(shè)備，進行實時數(shù)據(jù)采集并傳輸。各熱力站與集中控制中心的連接是采用ADSL-VPN的通訊方式，控制中心和各熱力站分別對應(yīng)一個IP地址，用于自控數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)的傳輸。

通過控制中心的服務(wù)器可以實時查看各熱力站的運行參數(shù)，包括一、二次網(wǎng)的供回水溫度、壓力、流量以及泵的狀態(tài)、變頻器的狀態(tài)、電動閥的開度、水箱液位等數(shù)據(jù)并能記錄生成報表。在運行數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)的分析處理給出控制指令，控制熱力站的現(xiàn)場設(shè)備調(diào)節(jié)站內(nèi)的運行工況。

3.3 設(shè)定系統(tǒng)的報警參數(shù)

在控制中心的上位機系統(tǒng)中設(shè)置運行參數(shù)的報警值，根據(jù)每個熱力站的實際運行情況設(shè)定一、二次網(wǎng)的供回水溫度、壓力、流量的大小以及循環(huán)泵的運行狀態(tài)、補水泵的啟停狀態(tài)、水箱液位高低等的報警值，一旦出現(xiàn)熱力站的實時運行參數(shù)超出或低于報警值就發(fā)出警報，提醒值班人員熱力站出現(xiàn)故障了，及時作出處理。

3.4 實現(xiàn)熱力站遠程監(jiān)控和無人值守

熱力站自控系統(tǒng)將現(xiàn)場采集的運行數(shù)據(jù)通過工業(yè)以太網(wǎng)實時傳送到集中控制中心的上位系統(tǒng)，在上位機系統(tǒng)中建立每個熱力站的數(shù)據(jù)庫并對數(shù)據(jù)分類、存儲和管理，通過計算機查看站內(nèi)的實時運行參數(shù)包括一、二次網(wǎng)的供回水溫度、壓力、流量以及泵的狀態(tài)、變頻器的狀態(tài)、電動閥的開度、水箱液位等，同時還能提供圖表顯示，數(shù)據(jù)查詢，報表打印，故障報警和調(diào)控操作等功能。

在集中控制中心的值班人員通過中央控制顯示屏可以隨時查看每個熱力站的運行狀況，并能在操作員站上下達調(diào)控指令，調(diào)節(jié)站內(nèi)的運行工況。當(dāng)熱力站出現(xiàn)運行報警或故障報警時，值班人員可以在上位機系統(tǒng)迅速查看運行數(shù)據(jù)并結(jié)合現(xiàn)場視頻圖像做出事故預(yù)判，下達調(diào)度指令或及時通知巡站人員到現(xiàn)場處理故障，恢復(fù)設(shè)備正常運行。

4 結(jié)語

通過對傳統(tǒng)熱力站設(shè)備的升級改造，實現(xiàn)了熱力站的自動化控制和無人值守。自動化控制技術(shù)提高了整個熱網(wǎng)的調(diào)節(jié)控制精度和供熱效果，做到按需供熱節(jié)能減排，讓有限的熱源均衡地分配到每個熱力站，減少了熱力站之間冷熱不均的現(xiàn)象，同時熱力站的無人值守又減少了運行人員的使用，節(jié)約了熱力企業(yè)的人力成本。

[1] 王亦昭,劉 雄.供熱工程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.

[2] 王華忠.監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010.

[3] 剌慧東.變頻器及PLC系統(tǒng)在熱力站控制中的應(yīng)用[J].電氣時代，2008(10)：130-131.

Discussion on how to realize unattended operation of thermal station

Yang Liyong

(Taiyuan Heating Power Company, Taiyuan 030001, China)

This paper introduced traditional thermal station system, from increasing automatic control system equipment, realizing the automatic control of heating station, increasing monitoring security protection equipment three aspects, discussed the specific measures of thermal power station system automation upgrading, to achieve the automation control and unattended operation of thermal power station, so as to save the manpower cost of heating enterprises.

thermal power station, unattended operation, automatic control system, circulation pump

1009-6825(2017)16-0134-02

2017-03-21

楊利勇(1983- )，男，工程師

TU995

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