摘要：本文提出了我國換熱站控制系統存在的主要問題，并對換熱站節能控制系統控制器進行了相關設計，實際表明：此方案有利于熱網的統一調配及實現水力、熱力工況平衡，減少了設備投資，有利于系統擴展。

　　關鍵詞：熱網換熱站,節能,控制器設計

　　引言

　　與國外發達國家相比，我國目前的集中供熱系統還相當落后，主要體現在能源利用率不高和熱能損失，所以，提高能源利用率和減少熱能損失迫在眉睫。

　　一、換熱站節能控制中急需解決的問題

　　1、換熱站控制方式

　　熱力系統本身是一個大的熱慣性系統，且影響因素千變萬化，因此做到精確控制非常困難。

　　2、循環泵的變頻控制

　　水泵是熱網一次和二次網系統的主要設備，其電耗大小，不但對電資源有影響，也對運行成本有顯著影響。水泵的流量和揚程的選擇與配置是十分重要的，選擇與配置得當，裝機電功率合適，運行工作點處于設備高效率區域，電耗少。選擇與配置的不當(一般是偏大)，裝機電功率偏大，運行工作點偏離設備高效率區域測電耗多。

　　3、補水定壓方式

　　熱網補水率可近似認為(忽略水熱脹冷縮的補充)是輸送過程失水的指標。目前，二次網運行補水率差別很大。系統補水不僅是水耗問題，熱耗是更大的問題。

　　4、換熱站調節

　　在許多供熱系統中，熱用戶用熱需求明顯不同，因此，在現實中的諸多環節存在著巨大的節能空間，只因缺乏有效可行的調節手段，在供熱管網中無法區別管理，任憑熱能無謂的消耗。

　　二、換熱站節能控制系統控制器的設計

　　1、系統結構的設計

　　換熱站節能控制系統主要包括上位機監控操作站，換熱器就地控制站及智能區域供熱控制器。上位機監控操作站與換熱器就地控制站通過以太網進行通信，操作站與智能區域供熱控制器通過GPRS進行通訊，完成數據的傳輸、遠程監控及操作。控制系統框圖如圖1所示。

　　圖1 控制系統框圖

　　操作站主要完成遠程操作就地站、遠程操作智能區域供熱控制器、監控顯示信息及與供熱中心通信等功能。操作站與就地站之間、各就地站間通過以太網通信，使換熱站系統公共部分信息共享，有利于各站間協調控制，保證熱網的水力平衡、熱力平衡，使熱能均勻分布，保證供熱效果，使整個熱網安全、節能、高效、平穩地運行.操作站除了完成遠程操作功能外，還通過友好人機界面完成就地站信息的監控與顯示功能。

　　2、上位機監控操作站的設計

　　操作站監控管理系統由工業控制計算機和組態軟件組成，采用了研華工控機IPC6100，國產組態軟件“MCGS”為平臺。操作站軟件由監控部分和系統管理部分及操作控制部分組成。操作站監控部分對于所有用戶都是開放的。每個班的操作管理人員在開始應用系統時首先要登陸系統，以獲得操作管理人員的操作權限，操作管理人員級用戶可以進行報警連鎖功能的切除和投入，各重要參數值的設定。管理員用戶擁有整個系統的所有操作權限。

　　具體部分的軟件設計情況，由于篇幅的限制，在此不再贅述。

　　3、換熱站控制器的設計

　　(1)硬件的設計

　　換熱站控制器主要由西門子公司的S7-300系列PLC(可編程邏輯控制器)，現場觸摸屏等構成。壓力、流A變送器，電動調節閥，變頻控制柜中各信號與PLC相連，其控制系統框圖如圖2所示。

　　圖2 控制系統框圖

　　(2)軟件的設計

　　系統軟件設計主要實現以下基本功能：

　　a、數據檢測、顯示功能。對換熱站一、二次網供水溫度、回水溫度、供水壓力、回水壓力、供水流t，室外溫度進行實時檢測、顯示。

　　b、數據通訊功能。向上位機發送檢側到的各項數據，接受上位機傳送過來的各項指令。實現就地站與操作站之間的遠程數據通訊.

　　c、故障報替及處理。對溫度、壓力過高或過低等各種異常情況進行報警和實時處理。

　　d、控制算法的實現與控制蚤的輸出。根據測得的室外溫度設定二次網供水溫度給定值，采用PID控制算法計算輸出的控制量，對一次網旁通閥進行控制.

　　e、循環水泵及補水泵的控制。采用質調節的調節方式，通過控制變頻器來控制循環水泵的轉速，使循環泵按一定流量運行。補水壓力的設置分為靜態和動態兩種情況，分別按靜態、動態狀況進行補水。

　　在變頻器控制兩臺水泵這樣的系統中，應注意確保變頻泵與工頻泵都能在高效段運行并實現系統最優。變頻水泵設定恒壓值時，需考慮工頻泵的商效率區范圍。因為變頻水泵的恒壓設定值，也就是工頻泵運行時的壓力值，若此壓力值是在工頻泵的高效率區之外，則工頻泵在運行時的工作狀況就欠佳，嚴重時甚至會發生水泵震蕩或氣蝕現象。因此，變頻水泵的恒壓設定值應該在工頻泵高效率區所對應的揚程范圍內。

　　本換熱站控制系統包括8臺循環水泵，4臺變頻器，每個供熱區域由1臺變頻器控制2臺循環水泵組成變頻柜，其電氣控制圖如圖3，巧。控制方式為一用一備。系統采用質調節控制循環泵以額定負荷的75%運行，來保證整個二次網的供水壓力穩定。

　　本次設計中得出，利用變頻調速技術對水泵進行調速就可節省大量的電能，當水泵轉速為原來的80%時，水泵耗電量就為原來的51.2%:當水泵轉速為原來的75%時，水泵耗電最僅為原來的42.2%。可見，利用變頻調速技術對水泵進行調速節能的效果非常明顯。

　　結論

　　本文討論了換熱站控制系統在集中供熱系統中的作用、節能方法及效果，降低了供熱系統的控制難度。運行結構表明這種方式能夠有效的實現供熱量在熱網中的分配，滿足了熱用戶的用熱需求，使供熱品質及效果得到保證，使供熱系統高性能、低能耗、強可靠的運行。

　　參考文獻：

　　【1】石兆玉.供熱系統運行調節與控制.北京:清華人學出版社.1994.

　　【2】蔡啟林.集中供熱系統節能能力分析.區域供熱.2000(l):14一17.