李勇

摘 要：集中供暖系統(tǒng)是保障居民生活需求的重要基礎設施，供暖系統(tǒng)本身的自動化程度直接影響著居民供暖的質(zhì)量，同時也體現(xiàn)著城市的現(xiàn)代化水平。將PLC控制器應用到集中供暖系統(tǒng)中，對于保證供暖系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)供暖、安全運行具有較為積極的意義。換熱站是供暖管網(wǎng)與用戶連接的場所，在其內(nèi)部安裝有與用戶連接的相關設備、管道、閥門以及儀表裝置等。借助PLC控制器能夠完成換熱站的自動調(diào)節(jié)，從而更好地滿足用戶的供暖需求，實現(xiàn)供暖管道內(nèi)部介質(zhì)參數(shù)的自動化檢測，最終保障供暖系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定運行。

關鍵詞：換熱站;自動化控制;供熱;應用

現(xiàn)階段，集中供熱自動化系統(tǒng)已經(jīng)在社會生產(chǎn)和日常生活中得到了廣泛的應用，能夠降低供熱成本，減少能源消耗，有利于促進人與環(huán)境的和諧發(fā)展。隨著集中供熱自動控制系統(tǒng)的發(fā)展和進步，系統(tǒng)智能化水平逐漸提升，其運行模式也發(fā)生了很大的變化，彌補了原有溫差小、流量大、前端熱、后端冷、熱能利用率等缺陷，逐漸向溫差大、流量小以及全網(wǎng)熱能平衡分布的經(jīng)濟效益模式方向發(fā)展。此外，集中供熱自動化系統(tǒng)能夠依據(jù)用戶的實際需要進行自動調(diào)節(jié)，針對不同的用戶需求提供不同的職能體系，從而實現(xiàn)能源利用的最大化。

1.集中供暖系統(tǒng)中換熱站的重要性

伴隨著城市人口數(shù)量逐漸增加，供暖系統(tǒng)為了滿足人口需求，需要采取集中供暖的方式。該種方式既能夠滿足人口需求也能夠符合節(jié)能型社會的發(fā)展。換熱站是集中供暖系統(tǒng)中的重點環(huán)節(jié)，新時期，需要在換熱站中應用先進的控制技術以及信息通信技術，才能夠提升換熱站的運行效率。PLC控制器是當前控制領域中的重點技術設備之一，將控制器應用到集中供暖換熱站中，能夠提升熱水循環(huán)，避免資源浪費。

2.換熱站供熱自動化控制系統(tǒng)的應用效益

1）經(jīng)濟效益。供熱自動化系統(tǒng)的應用能夠節(jié)約大量的人力資源，降低了財力和人力消耗。通過自動化系統(tǒng)，不需要人力對相關數(shù)據(jù)進行收集、整理和傳輸，方便快捷，且工作效率和工作質(zhì)量較高。

2）環(huán)境效益。換熱站供熱系統(tǒng)中自動化控制系統(tǒng)的應用，能夠?qū)崃窟M行實時監(jiān)控，對供熱溫度進行及時調(diào)整，降低了資源的浪費，提高了供熱控制的精確性，有利于促進低碳環(huán)保理念的實現(xiàn)。此外，通過應用自動化控制系統(tǒng)，能夠?qū)τ脩羰覂?nèi)溫度和外界溫度進行及時采集處理和傳輸，合理調(diào)控水溫和流浪，既節(jié)約了資源，又獲得了環(huán)境效益。

3）安全效益。相比較人工監(jiān)測和管理，自動化控制系統(tǒng)能夠?qū)Q熱站供熱中的各個環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)控，若供熱系統(tǒng)出現(xiàn)問題，自動化控制系統(tǒng)能夠及時發(fā)現(xiàn)并對問題發(fā)生原因進行分析，從而在最短的時間內(nèi)解決問題，提高了系統(tǒng)運行的性和穩(wěn)定性。

3.換熱站的工作原理

鍋爐出來的蒸汽通過管道送到換熱站（蒸汽是由電動調(diào)節(jié)閥控制開、關并配有手動閥門），進雙紋管換熱器內(nèi)與冷介質(zhì)（水）進行充分的熱交換，從而達到很好的換熱效果，蒸汽形成的冷凝水到水箱當中，由循環(huán)泵來的水在換熱器中經(jīng)過交換后進去到暖氣網(wǎng)中，補水泵用來及時補充因管網(wǎng)跑、冒、滴、漏等遺失的水量，以便保持一定的壓力，形成經(jīng)濟穩(wěn)定的運行狀態(tài)，控制臺通過各種傳感器對設備的運行情況監(jiān)控，隨時掌握，了解換熱站的進行情況。在整個系統(tǒng)中的水用的是“軟水”，軟水是指不含或含較少可溶解性的鈣、鎂化合物的水。它在其中的作用不言而喻就是為了防止在汽化嚴重的水管部分形成結垢現(xiàn)象，嚴重時會堵死管道甚至爆管，造成維修困難，耗費大量的人力、物力以及財力，得不償失，這也就違背了最初用換熱站來輸送暖氣的用意。

4.控制系統(tǒng)實施方案

4.1換熱站與用戶的連接方式

換熱站與用戶之間的連接方式采用的是間接連接方式。采用這種連接方式能夠保證熱網(wǎng)循環(huán)水和用戶內(nèi)部采暖系統(tǒng)循環(huán)水之間僅僅局限于熱量的交換，在空間上它們是獨立的，相互隔絕的。這種方式的連接系統(tǒng)又可以稱為局部系統(tǒng)或者熱力網(wǎng)的關聯(lián)式連接。

4.2溫度的控制調(diào)節(jié)

換熱站對供暖系統(tǒng)穩(wěn)定的調(diào)控指的就是要確保一次側(cè)的供水溫度處于恒定的范圍內(nèi)，該功能主要是由位于換熱器一次側(cè)的電動調(diào)節(jié)閥門來進行控制的，該閥門能夠有效調(diào)控換熱器的一次供暖量。首先，設置一個既定的溫度值，然后將測量值作為反饋值，閥門的開關作為輸出值，從而有效確保一次供水溫度處于恒定的范圍內(nèi)。為進一步確保供暖的質(zhì)量，選擇運用二次供水溫度自動控制系統(tǒng)來對供暖狀況實施調(diào)整。其主要作用為：通過對二次供水系統(tǒng)溫度的檢測和分析，在充分結合外界相關情況的基礎上，計算出最為合適的供暖溫度，然后再通過一次、二次供水溫度進行調(diào)節(jié)，使其維持在恒定范圍內(nèi)。二次供水控制元件為換熱器一次出水口的控制閥門，設置一個既定的溫度值，然后將測量值作為反饋值，閥門的開關作為輸出值，采用PID算法，保證二次供水溫度的恒定。

4.3循環(huán)水流量的調(diào)節(jié)控制

考慮到供暖系統(tǒng)供暖的熱負荷是隨著室外溫度等因素的變化而不斷進行調(diào)整的，所以實際應用中對換熱站二次選擇使用分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)方式。將室外溫度劃分為2個階段，如果室外溫度高于設定值，那么循環(huán)水泵便會以工頻狀態(tài)運行;如果室外溫度低于設定值，那么循環(huán)水泵按照設定的頻率運行。

4.4壓力的調(diào)節(jié)控制

壓力傳感器可以將用戶管網(wǎng)水壓信號傳輸?shù)阶冾l器內(nèi)部的PID控制器，PID控制器再根據(jù)系統(tǒng)本身的壓力設定值以及實際檢測值來完成PID運算，并最終計算出信號控制水泵電動機的電壓以及頻率。當用水量較少時，1#泵在變頻器控制下變頻運行，之后伴隨著需水量的不斷增加，系統(tǒng)輸出頻率上升，直到50Hz。這時1#泵由變頻切換為工頻運行狀態(tài)。同時系統(tǒng)對2#泵進行變頻啟動與調(diào)節(jié)，最終保證官網(wǎng)中水壓處于恒定狀態(tài)。

5.常見故障

1）電機故障：換熱機組常年高溫高濕，造成電機氧化，應做好保養(yǎng)工作。保持電機溫度正常，軸承聲音運轉(zhuǎn)正常。

2）二次回路故障：電路電源故障，轉(zhuǎn)換電源異常，無法正常供電或電力元件損壞造成二次回路無法正常運轉(zhuǎn)。

3）壓力異常：常年高溫高濕環(huán)境造成設備的自身損耗嚴重，做好保養(yǎng)與維護。

4）溫度異常：多因線路或因環(huán)境濕度過重，造成腐蝕，MA信號異常出現(xiàn)溫度不準或熱電阻造成直接損壞。

5）PLC異常：PLC控制整個換熱機組的程序運轉(zhuǎn)加熱，出現(xiàn)異常可根據(jù)是否存在輸入輸出信號來判定PLC是否存在異常。

6）電動閥異常：電動閥盤根漏水，長時間高溫帶熱，造成電動閥墊子或O型圈變形厲害，出現(xiàn)壓不死的情況。

7）液位計顯示不準：軟水檢測不合格，水質(zhì)過硬，造成管道結垢厲害或堵塞，液位顯示不準，應讓水質(zhì)化驗工加強平時水質(zhì)化驗。

6.結論與認識

綜上所述，在現(xiàn)代集中供暖系統(tǒng)中，換熱站是連接于一次網(wǎng)、二次網(wǎng)、用戶連接的組件中。想要對集中供暖系統(tǒng)進行優(yōu)化，非常有必要運用PLC自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)應用過程中首先要結合實際情況進行系統(tǒng)的選型，然后實現(xiàn)I/O分配以及功能的實現(xiàn)。特別需要注意的是實現(xiàn)系統(tǒng)擴展模塊的選擇，最后對系統(tǒng)中的通信協(xié)議進行綜合性分析。將PLC控制器應用在供暖系統(tǒng)換熱站中，能夠很好地實現(xiàn)換熱站溫度的自動調(diào)節(jié)控制，對于確保供暖質(zhì)量具有重要意義。

參考文獻：

[1]孔世界.換熱站PLC自動控制在城鎮(zhèn)集中供暖中的應用研究[J].工程技術：文摘版，2016（9）：315.

[2]劉峰，變流量間接供暖調(diào)節(jié)在無人值守換熱站中的應用[J].區(qū)域供暖，2017（6）：36-42.

[3]任秋翔.關于PLC控制器在城鎮(zhèn)集中供暖系統(tǒng)換熱站中的應用研究[J].科研，2017（2）：6.

（克拉瑪依市熱力公司昆侖供熱總站）