自动控制系统在热力站中的应用

2018-03-26延凯

山西建筑 2018年24期

延凯

(太原市热力公司城西供热分公司，山西太原 030021)

我公司现有热源厂一座，燃气锅炉站一座，以及182座热力站，随着集中供热的技术水平以及百姓对生活质量需求的提高，我公司在不断地更新供热技术以达到百姓的供热需求。其中自控系统已经高度深入集中供热，热源厂采用DCS自控系统，而我公司范围内的所有热力站也都采用了PLC技术进行自动控制，大部分站已经达到了无人值守的标准并且投入使用。

自动控制系统可以在保证设备正常运行的情况下，减少人工劳力输出，更准确到位地完成各项工作，举一个简单的例子：假如此时的二次网温度过低，我们就可以通过自控系统中的二次网的温度传感器了解当前温度，通过一次网流量计的显示，调整一次网回水的电动调节阀的开度，再通过传回的数据，精准地改变一次网流量，再通过换热器实现二次网的温度调节。自动控制系统不仅方便可靠，而且节省了劳动成本，降低了劳动者在工作时的危险系数，安全、高效、可靠。

1 热力站自控系统的组成

热力站的自动控制系统由现场设备和控制系统两大部分组成。其中现场设备包括：一次网和二次网的温度传感器，一次网和二次网的压力传感器，水箱的液位传感器，流量计以及电动调节阀等，这些设备的作用基本是用来采集现场数据，另外热力站的循环泵和补水泵等电机都已经通过控制单元接入了控制系统。而另一部分控制系统主要集中体现在热力站的自控柜内，自控柜内我公司采用的是清华同方的一套完整的PLC(可编程控制系统)系统，硬件包括一体化触摸屏，CPU模块，通讯模块，I/O模块，这里介绍一下I/O模块，I/O模块主要包括四种通道有AI(模拟量输入)、AO(模拟量输出)、DI(数字量输入)和DO(数字量输出)，AI是对变送器数据的采集，AO则用于被控对象的连续控制，DI与DO通道的作用是对现场设备作监测和控制。

这里需要说明一点，随着技术进步，CPU模块已经在近些年融入了一体化触摸屏，现阶段的热力站在14年后都从清华同方提供的贝加莱系统替换为了更为先进的MOX系统，而新的这一套系统CPU模块已经集成于一体化触摸屏中。这就体现出了自控系统的另一个优点，维修简便。假如一体化触摸屏出现了问题，我们可以通过临时更换一体化触摸屏，并且只需拷贝相关数据和程序即可，也就是说，PLC已经深入地应用到了集中供热当中，PLC的优点显而易见。

2 热力站自控系统的运行

就单个热力站而言，一般我们根据用户的所需的供热面积、楼层等因素会分为单系统、双系统、三系统、四系统甚至五系统的热力站，这里我们以单系统为例。

用户家中的暖气管的热水是通过换热站的换热器将一次网的热量传递给二次网从而实现的。那么一次网和二次网是如何通过自控系统完成这一过程。

首先，从大网上会有一网供水管和回水管，热水通过这一路热力管道与热源厂联通，因此大网的热量全部来自于热源厂。根据热负荷的计算，参考运行工况，通过各热力站反馈的二次网运行参数，可以得出在一次网回水管的电动调节阀开度，并通过人机界面设定开度值，从而实现一次网的热量调节。其次，二次网在通过换热器接收到了一次网通过调节后得到的热量，但此时并不能直接送往用户家中，原因有很多，比如管网的新旧程度对压力有着要求，但不同的压力所造成的流速不同，热量也就不同，所以，不同的地区，要通过实际情况合理分配压力；二次网的管网是通过变频器来控制循环泵来进行调节的，而PLC所需的各种参数，都会通过二次管网上的温度压力传感器收集起来，并集中显示在一体化触摸屏上，而通过各种参数，可以非常直观地反映到此时的流量情况，可以直接通过PLC对变频器下发指令，改变频率调节流量，以达到调节温度的目的。最后还必须说一下二网的定压补水，传统的热力站是通过电节点压力表来控制补水泵的启停，但随着技术的不断更新，电节点压力表已经淘汰，我们可以通过PLC对配套的变频器下发指令对补水泵进行精确补水，我们在PLC的程序内设定了一个最低限和最高限。在这个范围内，PLC会通过二次网的回水压力值自己给出指令开始补水和停止补水，并且它的精确度很高，避免了补水泵对二次管网的冲击。

3 热力站如何参与到全网平衡系统

全网平衡系统的应用对热量的分配，成本的节省，以及能源的充分利用等方面都起到了相当重要的作用，而要想实现热量的全网平衡，热力站的设备也必须符合硬件要求才能实现，所以，热力站中在一次网的回水管上加装有一网回水加压泵，调度室可以通过SCADA系统对一网回水加压泵下发指令，通过变频器调节回水加压泵，从而正确高效地分配各热力站所需的热量。另外一些热力站会增加一套独立的“二补一”系统，此系统配有单独的PLC控制柜，也是通过变频器对一台单独的补水泵(所有补水泵都会有备用)进行指令下发，达到二补一的目的。