畢 奇

(太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 太原 030001)

1 傳統(tǒng)熱力站系統(tǒng)概述

自熱電廠的高溫高壓蒸汽一般來(lái)說(shuō)是城市集中供熱系統(tǒng)的熱源，但若是直接將高溫高壓蒸汽向用戶供熱既不安全也具有不可控性，所以就需要熱力站將高溫高壓蒸汽進(jìn)行轉(zhuǎn)換，讓其成為能夠直接向用戶傳送的，溫度以及壓力都適宜的熱水。熱力站在這個(gè)過(guò)程中起到的就是轉(zhuǎn)換的作用，它依據(jù)熱網(wǎng)工況、用戶方的供熱面積、管網(wǎng)承壓條件、房屋的采暖類型以及需要的保溫效果等對(duì)熱網(wǎng)中輸送的熱水進(jìn)行調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換，以此向用戶來(lái)進(jìn)行熱力的分配，來(lái)滿足用戶的供暖需要。熱力站的主要設(shè)備包括換熱器、循環(huán)泵、一二次線除污器、采水泵、水箱、計(jì)量表以及控制閥門等。在傳統(tǒng)的熱力站工作系統(tǒng)中，換熱器的主要作用在于將一次網(wǎng)與二次網(wǎng)分隔開(kāi)，然后再通過(guò)換熱器實(shí)現(xiàn)熱量的交換。二次網(wǎng)循環(huán)的速度、管網(wǎng)的順暢程度以及水壓的高低都是能夠影響到用戶方供熱效果的因素。在實(shí)際的循環(huán)過(guò)程中，系統(tǒng)中的循環(huán)泵以及補(bǔ)水泵都是工頻泵，這種情況下，泵的轉(zhuǎn)速無(wú)法控制，而系統(tǒng)在設(shè)計(jì)選型時(shí)循環(huán)泵功率的大小、管網(wǎng)的粗細(xì)以及補(bǔ)水泵的揚(yáng)程等主要的參數(shù)都已經(jīng)有了明確的規(guī)定，不能發(fā)生改變，所以，二次網(wǎng)用戶方的供熱溫度的調(diào)整只能夠通過(guò)調(diào)節(jié)一次網(wǎng)的流量以及供熱溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種運(yùn)行方式存在一定的缺陷，它不能通過(guò)二次網(wǎng)用戶方來(lái)調(diào)節(jié)溫度，也不能夠讓熱量在整個(gè)熱網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)均衡的分配，用戶只有在離熱源近端的地方才能夠獲得更多熱量，反之則得到較少熱量，很容易出現(xiàn)冷熱不均的情況。

2 熱力站自動(dòng)化控制的優(yōu)勢(shì)

在熱力站內(nèi)進(jìn)行自動(dòng)化控制有很大的優(yōu)勢(shì)。首先，自動(dòng)化控制能夠及時(shí)地了解到熱源和熱網(wǎng)的參數(shù)以及運(yùn)行的狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)熱源以及熱網(wǎng)的掌控。這樣，工作人員可以實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)整個(gè)熱力站各個(gè)系統(tǒng)的溫度、壓力、流量以及熱量，并及時(shí)地依據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，它還能夠?qū)Υ罅康臄?shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)處理，實(shí)現(xiàn)更加高效的管理。其次，自動(dòng)化控制系統(tǒng)在熱力站的實(shí)施能夠節(jié)約能源、降低能耗。自動(dòng)化控制之下的熱力站能夠有效地降低對(duì)大氣的污染，生產(chǎn)過(guò)程中自動(dòng)化參數(shù)的改進(jìn)將會(huì)有效地減少粉塵以及煙霧的產(chǎn)生，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的改善。再次，自動(dòng)化控制能夠提升熱力系統(tǒng)運(yùn)行的精度，自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠?qū)φ麄€(gè)熱網(wǎng)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而避免水力不平衡以及冷熱不均現(xiàn)象的發(fā)生。同時(shí)，它還能夠按照用戶方的實(shí)際需求來(lái)調(diào)節(jié)供給的熱量。在供暖季里，室外的參數(shù)是動(dòng)態(tài)的，而建筑具有節(jié)能性，這將會(huì)造成供熱時(shí)溫度上的滯后性。自動(dòng)化控制系統(tǒng)還能夠根據(jù)人的作息規(guī)律來(lái)實(shí)現(xiàn)智能化的供熱。最后，熱力站的自動(dòng)化控制能夠降低安全事故發(fā)生的概率，工作人員能夠依據(jù)熱力站的實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)設(shè)定每一個(gè)參數(shù)的報(bào)警定義，在參數(shù)超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)就會(huì)及時(shí)發(fā)出警報(bào)。另外，自動(dòng)化控制下的地下室熱力站能夠進(jìn)行無(wú)人值守，這將大大降低工作人員出現(xiàn)安全事故的可能性。

3 熱力站自動(dòng)化控制的改進(jìn)

3.1 自控系統(tǒng)設(shè)備的增加

自動(dòng)化控制之下的熱力站增加了溫度變送器、壓力變送器、流量計(jì)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電子水表、PLC控制柜系統(tǒng)以及循環(huán)泵和補(bǔ)水泵的變頻控制柜。這些新增的設(shè)備都在熱力站工作系統(tǒng)中起著重要的作用。溫度變送器以及壓力變送器能夠測(cè)量一、二次管網(wǎng)供回水的溫度和壓力；電動(dòng)調(diào)節(jié)閥可以對(duì)一次網(wǎng)供流量的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)；流量計(jì)能夠?qū)σ淮尉W(wǎng)和二次網(wǎng)的流量進(jìn)行測(cè)量；電子水表能夠計(jì)量管網(wǎng)的補(bǔ)水量，以上的這些設(shè)備在進(jìn)行測(cè)量的同時(shí)都會(huì)將測(cè)量結(jié)果傳送給PLC控制系統(tǒng)。而變頻柜則主要作用于PLC控制系統(tǒng)指令的接收以及根據(jù)自身PID指令來(lái)對(duì)循環(huán)泵和補(bǔ)水泵進(jìn)行控制，然后改變站內(nèi)的運(yùn)行工況。

3.2 熱力站內(nèi)的自動(dòng)控制

熱力站的自動(dòng)控制系統(tǒng)要根據(jù)熱力站的供熱面積、建筑物高度以及地勢(shì)差等具體情況來(lái)進(jìn)行二次網(wǎng)供回水壓差目標(biāo)值的設(shè)定，用來(lái)滿足二次網(wǎng)管的供暖循環(huán)。在這個(gè)基礎(chǔ)之上，PLC控制系統(tǒng)能夠通過(guò)對(duì)一次網(wǎng)回路上電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)流過(guò)熱力站一次熱水流量的調(diào)節(jié)，然后再依據(jù)二次網(wǎng)供以及回水平均溫度的溫差利用變頻器對(duì)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的總流量和溫度。熱水站的補(bǔ)水控制非常重要，當(dāng)供、回水的壓力過(guò)高時(shí)就有可能導(dǎo)致熱水管道和用戶暖氣片的破裂，而當(dāng)供、回水的壓力過(guò)低時(shí)高層用戶就有可能得不到足夠的熱量。所以，考慮到補(bǔ)水控制的重要性，而且在供熱方面對(duì)于壓力穩(wěn)定性的需求并不高，所以壓力只要穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)就可以，這時(shí)就需要采用開(kāi)關(guān)補(bǔ)水控制方案，然后再依據(jù)熱力站的供熱面積、建筑物高度以及地勢(shì)差等因素來(lái)設(shè)定補(bǔ)水壓力的范圍。

4 熱網(wǎng)系統(tǒng)的集中控制

4.1 控制中心

熱網(wǎng)的集中控制中心即熱網(wǎng)控制系統(tǒng)的核心，它擔(dān)負(fù)著整個(gè)熱網(wǎng)系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的采集與處理工作，同時(shí)還需要依據(jù)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果來(lái)下達(dá)與熱網(wǎng)運(yùn)行有關(guān)的工作指令。控制中心一般設(shè)置在生產(chǎn)調(diào)度中心，組成設(shè)備包括服務(wù)器、工程師站、操作員站、視頻工作站、中央控制顯示屏以及通訊網(wǎng)絡(luò)等。

4.2 信息數(shù)據(jù)的采集與處理

PLC控制器主要負(fù)責(zé)熱力站信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與傳輸，ADSL-VPN通常是各個(gè)熱力站與集中控制中心的通信方式，控制中心以及各個(gè)熱力站會(huì)各自對(duì)應(yīng)一個(gè)不同的IP地址，來(lái)實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)以及監(jiān)控信息的傳輸。借助控制中心的服務(wù)器，工作人員能夠隨時(shí)查詢熱力站的運(yùn)行參數(shù)，然后在對(duì)這些參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理之后給出合理的工作指令，以控制熱力站的運(yùn)行。

4.3 報(bào)警參數(shù)的設(shè)定

報(bào)警參數(shù)的設(shè)定能夠更好地避免安全事故的發(fā)生，工作人員可以依據(jù)熱力站的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行設(shè)定，包括一、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(yùn)行狀態(tài)和補(bǔ)水泵的啟停狀態(tài)等，還可以對(duì)水箱液位的高低進(jìn)行設(shè)定。這些報(bào)警參數(shù)的設(shè)定能夠很好地保證熱力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)中的運(yùn)行參數(shù)超出設(shè)定的報(bào)警參數(shù)時(shí)系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，工作人員就可以及時(shí)地發(fā)現(xiàn)異常情況并對(duì)問(wèn)題加以解決。

4.4 遠(yuǎn)程監(jiān)控

熱力站的遠(yuǎn)程監(jiān)控通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)的傳輸，送達(dá)到集中控制中心，而在上位機(jī)系統(tǒng)中則會(huì)對(duì)應(yīng)地建立起數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)還會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，進(jìn)行更好的管理與儲(chǔ)存。工作人員可以通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)熱力站系統(tǒng)運(yùn)行中的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)查詢，還能夠進(jìn)行報(bào)表打印、異常報(bào)警以及調(diào)控操作等工作。

5 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的熱力站具有一定的缺陷，不能夠適應(yīng)當(dāng)今時(shí)代的發(fā)展，因而需要對(duì)熱力站的自動(dòng)化控制進(jìn)行研究。自動(dòng)化控制在熱力站中的應(yīng)用能夠調(diào)節(jié)整個(gè)熱網(wǎng)的精度以及供熱效果，更好地做到按需供熱，實(shí)現(xiàn)節(jié)能低耗的發(fā)展，讓熱力分配得更加均勻。同時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)人力資源成本的降低，提升熱力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。總之，自動(dòng)化控制之下的熱力站有諸多優(yōu)點(diǎn)，人們應(yīng)該不斷在實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以謀得更好的發(fā)展。