張顯亮

天津市熱電有限公司

城市集中供暖系統(tǒng)節(jié)能及換熱站控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張顯亮

天津市熱電有限公司

在如今我國(guó)發(fā)展中，集體供暖普遍性增強(qiáng)，能源消耗增多，提高能源利用率，改善供暖系統(tǒng)節(jié)能效率及換熱站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，根據(jù)換熱站的基本結(jié)構(gòu)與工作原理，改善供熱效率，達(dá)到供熱率高，維修簡(jiǎn)便，運(yùn)行可靠，解決能源大量消耗問(wèn)題，減少浪費(fèi)，達(dá)到長(zhǎng)期共存。

節(jié)能；換熱站控制系統(tǒng)；集中供暖系統(tǒng)；設(shè)計(jì)改造

伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，能源的消耗也逐漸增多，迄今為止，我國(guó)是第二大能源消耗國(guó)，其中占比重最大的是供熱采暖。因?yàn)樗旧淼牡臀廴?，高質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，使得它的利用率增加，城市集中采暖模式的長(zhǎng)期存在也伴隨著嚴(yán)重的能源消耗問(wèn)題。然而，換熱站作為熱交換中的關(guān)鍵組成，有效的控制著整個(gè)熱網(wǎng)，是熱源與熱用戶的中間紐帶，在城市集體供暖系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。熱水管網(wǎng)主要由兩部分組成：一是城市熱源管網(wǎng)與換熱站之間的連接稱為一次網(wǎng)，另一個(gè)是用戶和換熱站之間的連接稱為二次網(wǎng)。而換熱站只是一個(gè)機(jī)房，連接一次網(wǎng)和二次網(wǎng)，機(jī)房中有各種電氣設(shè)備測(cè)量?jī)x器。

1.換熱站的基本結(jié)構(gòu)和基本工作原理

（1）基本結(jié)構(gòu)

城市集體供暖系統(tǒng)中的換熱站以用戶換熱站為主，設(shè)備的數(shù)量少，主要是由幾臺(tái)簡(jiǎn)單的水泵和熱交換器組成的循環(huán)體系。其中最常見(jiàn)的是換熱器，循環(huán)水泵，補(bǔ)水泵和各種閥門。

在整個(gè)供熱系統(tǒng)中會(huì)遇到用戶熱設(shè)備受熱不均，因?yàn)榫嚯x換熱站的遠(yuǎn)近等問(wèn)題造成供暖溫度的不一致，正是由于換熱站整體系統(tǒng)中大功率設(shè)備的存在，也使之成為主要耗能體。

（2）基本工作原理

換熱站的供熱傳熱主要依靠一次網(wǎng)和二次網(wǎng)的配合完成整個(gè)過(guò)程。首先由一次網(wǎng)將城市熱源管網(wǎng)的熱水通過(guò)交換器把二次網(wǎng)中的水升溫至達(dá)到傳送的標(biāo)準(zhǔn)溫度，送達(dá)至各個(gè)用戶的家中，在經(jīng)過(guò)熱交換器，循環(huán)水泵等設(shè)備流回?fù)Q熱站。

2.換熱站控制系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)依據(jù)

保證用戶能夠得到穩(wěn)定滿意的室內(nèi)溫度是建設(shè)換熱站節(jié)能控制系統(tǒng)的主要目的，由于每一個(gè)用戶的熱水循環(huán)并不是一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體，不能形成一個(gè)閉合的水流回路，所以出現(xiàn)室溫不穩(wěn)定，二次網(wǎng)中的水溫高低主要由一次網(wǎng)中的水溫、流量決定。為實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約和高效率的利用，有效控制二次網(wǎng)的水溫是重要之舉。加之換熱站中大功率設(shè)備的存在，換熱站節(jié)能控制必須遵循以下原則：

（1）改變水流量，通過(guò)對(duì)一次網(wǎng)開(kāi)關(guān)閥門的調(diào)節(jié)，讓流出一次網(wǎng)的水流變小，讓二次網(wǎng)的水溫在一次網(wǎng)流出的水流中慢慢升溫，讓水流達(dá)到充分的利用，一次網(wǎng)的水流量必須在一個(gè)單一的閉合回路中，由于對(duì)溫度的要求，需要嚴(yán)格控制一次網(wǎng)管道的材質(zhì)，直徑，以及其它的組成構(gòu)件。包括完成一次網(wǎng)水量要求的調(diào)解閥門要保證水流的整個(gè)流經(jīng)長(zhǎng)度最長(zhǎng)可達(dá)四十毫米，保證管道的壽命。以及SKC62UA型號(hào)的執(zhí)行器對(duì)于控制閥門的調(diào)節(jié)，保證閥門的開(kāi)放時(shí)間的長(zhǎng)短，閥門開(kāi)口的大小等。

（2）控制循環(huán)泵，使得送達(dá)用戶的水溫符合標(biāo)準(zhǔn)，減少運(yùn)送中管道因外界環(huán)境因素造成破裂的風(fēng)險(xiǎn)，達(dá)到節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟(jì)可靠的原則。

（3）控制補(bǔ)水泵，解決從二次網(wǎng)流出的水在傳送過(guò)程中的斷流，以及傳送設(shè)備損壞的問(wèn)題，以及其它設(shè)備的保護(hù)，保證運(yùn)行過(guò)程中功能的穩(wěn)定，其中斷電，保溫，管道破裂問(wèn)題的出現(xiàn)。都需要通過(guò)補(bǔ)水泵保證整個(gè)過(guò)程的順暢。

3.實(shí)現(xiàn)換熱站系統(tǒng)節(jié)能控制的措施

換熱站的正常運(yùn)行不僅要嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)依據(jù)，也要提高設(shè)計(jì)水平。主要通過(guò)對(duì)換熱站中設(shè)備的升級(jí)，水流量的高效利用。包括電源，一次網(wǎng)，二次網(wǎng)，補(bǔ)水泵，循環(huán)泵等設(shè)備。

（1）補(bǔ)水泵與循環(huán)泵的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

首先保證一次網(wǎng)是一個(gè)單一的循環(huán)水路，穩(wěn)定的水壓。在換熱站中使用某些微小器件例如變頻轉(zhuǎn)換設(shè)施，頻率電流保護(hù)裝置等。在整個(gè)換熱站中設(shè)置變頻電流以及單一閉合壓力系統(tǒng)，有效的保護(hù)變頻器的負(fù)載端，安裝電機(jī)軟啟動(dòng)器，自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的啟動(dòng)停止等操作。設(shè)置報(bào)警器，以防水管破裂問(wèn)題的出現(xiàn)。

（2）一次網(wǎng)水量的控制，二次網(wǎng)水溫的控制

使用自控閥門，有效精確的控制一次網(wǎng)水的流量。減少不必要的損失，用以節(jié)約水量保證水溫。

二次網(wǎng)水溫控制，減少外界因素干擾達(dá)到水溫標(biāo)準(zhǔn)。循環(huán)過(guò)程如圖。

（3）電源的節(jié)能改善

設(shè)計(jì)高效率的電源，在負(fù)載的控制范圍內(nèi)，安裝合適的系統(tǒng)。保證四個(gè)穩(wěn)定的供電回路，電流，熱網(wǎng)循環(huán)水量，回水電壓和供電電壓都需以數(shù)字的形式顯示出來(lái)。電源對(duì)閥門的數(shù)字化控制，對(duì)水溫的感應(yīng)，使工作人員得到準(zhǔn)確的信息。

4.換熱站節(jié)能控制系統(tǒng)的應(yīng)用

AF20RM-A是一種可編程的控制器，用于對(duì)循環(huán)泵和補(bǔ)水泵的控制管理。將電源安裝在1#GGD型號(hào)的電氣柜中，需要滿足四個(gè)裝有點(diǎn)亮表的回路，工作人員對(duì)整個(gè)回路的負(fù)載電壓，電流，供回水壓力，溫度數(shù)字化的記錄。

（1）應(yīng)用報(bào)警功能的循環(huán)泵，防止水管破裂，閥門損壞，水量損失。

（2）有效解決循環(huán)水量，保證了二次網(wǎng)供回水溫度標(biāo)準(zhǔn)，減緩?fù)饨缫蛩貙?duì)水溫的影響。

（3）循環(huán)泵與補(bǔ)水泵的設(shè)置是系統(tǒng)的重要組成，變頻控制保證供暖有效穩(wěn)定節(jié)約電能，減小水壓不平衡現(xiàn)象。

（4）換熱站節(jié)能系統(tǒng)的保護(hù)，在斷電短路等情況出現(xiàn)時(shí)，有報(bào)警現(xiàn)象可及時(shí)通過(guò)補(bǔ)水泵補(bǔ)救，延長(zhǎng)了電機(jī)水泵的壽命。

（5）補(bǔ)水泵中補(bǔ)水箱水量的控制，減少因水量過(guò)大引起外溢的水量浪費(fèi)的現(xiàn)象。

（6）在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中為避免熱量的損失，設(shè)置無(wú)線監(jiān)控，保證送達(dá)用戶水溫達(dá)到一致標(biāo)準(zhǔn)。

5.結(jié)束語(yǔ)

在實(shí)現(xiàn)糧食節(jié)約的同時(shí)，也要保證能源的高效利用。冬季使每一個(gè)用戶的室溫達(dá)到穩(wěn)定合理。抓住系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的細(xì)節(jié)，每一環(huán)節(jié)都保證節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)，降低成本，提高能源利用率，使系統(tǒng)在運(yùn)作過(guò)程中，達(dá)到安全穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)，做到經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)雙贏。

[1]朱世豐.供暖企業(yè)換熱站控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D].沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué),2006.

[2]劉楠.換熱站溫控系統(tǒng)控制算法優(yōu)化及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].天津理工大學(xué),2014.

[3]楊笑樂(lè),姜坤.有關(guān)熱網(wǎng)換熱站供熱運(yùn)行節(jié)能措施探討[J].城市建設(shè)理論研究:電子版,2012（5）.