一、前言

　　在城市集中供熱系統(tǒng)中鲫趁，熱力站作為熱網(wǎng)系統(tǒng)面對(duì)系統(tǒng)熱用戶(hù)最后一級(jí)調(diào)節(jié)單元斯嚎，熱力站的控制效果直接決定熱用戶(hù)的采暖效果。太原市熱力公司所轄城市熱網(wǎng)包含400余座熱力站挨厚，供熱面積覆蓋太原市總采暖面積的60%返雷，所有熱力站均采用間連型熱力換熱站。

　　在間連熱網(wǎng)熱力站中弓席，二次網(wǎng)供回水壓力阎员、溫度及流量均是影響供熱效果的重要因素陌贾，而二次網(wǎng)各供參數(shù)的調(diào)節(jié)主要是依靠對(duì)二次網(wǎng)循環(huán)泵及補(bǔ)水泵的控制。傳統(tǒng)的熱力站控制中伐藕，循環(huán)泵與補(bǔ)水泵一般都采用工頻泵矢盾，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)選型時(shí)已經(jīng)決定了系統(tǒng)二次網(wǎng)的主要參數(shù)，但是相對(duì)的肝芯，系統(tǒng)的適應(yīng)性姚藤、擴(kuò)展性及各參數(shù)的精確調(diào)整均受到極大限制。

　　太原熱力公司自99年起智贰，開(kāi)始逐步對(duì)太原集中供熱熱網(wǎng)的各個(gè)熱力站進(jìn)行自動(dòng)控制化改造偷欲。對(duì)于原有的熱力站，統(tǒng)一增加自控儀表练缴、PLC及變頻設(shè)備缚庐；對(duì)于新建的熱力站，在設(shè)計(jì)時(shí)即在工藝系統(tǒng)基礎(chǔ)上引入自控設(shè)備霎挟。自控系統(tǒng)輔助將熱力站的控制精確化窝剖，結(jié)合熱網(wǎng)中控室全網(wǎng)平衡系統(tǒng)及通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，進(jìn)行全網(wǎng)均勻調(diào)節(jié)酥夭，達(dá)到較好的控制效果赐纱。本文著重介紹自控系統(tǒng)及變頻器在熱力站控制中的應(yīng)用。

　　二熬北、熱力站自控系統(tǒng)構(gòu)成

　　間連型熱力站自控系統(tǒng)按設(shè)備類(lèi)型分疙描，可分為：溫度、壓力變送器讶隐，流量計(jì)起胰，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，循環(huán)泵及補(bǔ)水泵巫延；按控制回路分效五，則可分為：一次網(wǎng)流量控制回路、二次網(wǎng)循環(huán)控制回路炉峰、二次網(wǎng)定壓回路畏妖。

　　在熱力站自控系統(tǒng)中，一次網(wǎng)流量控制回路主要通過(guò)調(diào)節(jié)一次回水調(diào)節(jié)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)宗揣。二次網(wǎng)的調(diào)節(jié)回路則是通過(guò)調(diào)節(jié)二次網(wǎng)循環(huán)泵及補(bǔ)水泵轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)层掺。一次網(wǎng)的控制指令主要由熱網(wǎng)調(diào)度中心根據(jù)全網(wǎng)平衡算法下發(fā)，而二次網(wǎng)循環(huán)泵及補(bǔ)水泵變頻器轉(zhuǎn)速則由站內(nèi)PLC系統(tǒng)依據(jù)各熱力站所帶熱網(wǎng)的實(shí)際情況計(jì)算得出芍摩。

　　三渴门、系統(tǒng)控制思想

　　在集中供熱工程中由于各用戶(hù)的建筑面積、暖氣片性能及房屋保溫質(zhì)量各不相同，很難確定一組典型的室內(nèi)溫度作為直接被控量涮凡，而供拓币、回水的平均溫度從整體上反映了各用戶(hù)暖氣片的平均溫度，因此一般的供熱系統(tǒng)都是根據(jù)室外環(huán)境溫度及不同的供熱時(shí)段來(lái)控制供肤侍、回水平均溫度的方法來(lái)間接控制用戶(hù)室溫琳宽。

　　在太原各熱網(wǎng)控制中，由于在進(jìn)行熱力站自控改造的同時(shí)弄业，對(duì)熱網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)也進(jìn)行了調(diào)整泛邮。目前太原各個(gè)熱力分公司熱網(wǎng)調(diào)度中心都加設(shè)了全網(wǎng)平衡系統(tǒng)，調(diào)度中心通過(guò)與個(gè)熱力站進(jìn)行通訊辈净，獲取熱網(wǎng)數(shù)據(jù)盯质，并根據(jù)室外溫度情況對(duì)全網(wǎng)熱力站的供熱效果進(jìn)行均勻調(diào)整。

　　各熱力站從控制中心獲取對(duì)應(yīng)的二次網(wǎng)供回水平均溫度概而，站內(nèi)系統(tǒng)將獨(dú)立控制回路分為二次網(wǎng)供回水平均溫度控制回路和一次網(wǎng)流量控制回路呼巷，根據(jù)平均溫度的偏差確定一次網(wǎng)流量的設(shè)定值，然后調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度使流量達(dá)到設(shè)定值赎瑰。

　　站內(nèi)的控制系統(tǒng)還根據(jù)熱力站的實(shí)際情況對(duì)二次網(wǎng)循環(huán)泵及補(bǔ)水泵進(jìn)行調(diào)速王悍，

　　系統(tǒng)根據(jù)二次網(wǎng)供、回水平均溫度的溫差餐曼，通過(guò)變頻器自動(dòng)調(diào)節(jié)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速压储，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)總流量和溫度的調(diào)節(jié)。使循環(huán)水泵按照實(shí)際負(fù)荷輸出功率源譬，減少不必要的電能損失集惋，實(shí)現(xiàn)小流量大溫差的運(yùn)行模式。通過(guò)此舉踩娘，可以及時(shí)地把流量刮刑、揚(yáng)程調(diào)整到需要的數(shù)值上，消除多余的電能消耗养渴，從而達(dá)到良好的節(jié)能效果凡矿。通常熱力系統(tǒng)會(huì)設(shè)計(jì)兩臺(tái)變頻泵，這不僅是為了系統(tǒng)備用置芋，也是為了防止系統(tǒng)超調(diào)蛔翅。如果負(fù)荷不夠塑陵，則泵的轉(zhuǎn)速加大，達(dá)到100％時(shí)還不滿(mǎn)足要求嘱董，則啟動(dòng)第二臺(tái)泵颈顽。同時(shí)系統(tǒng)還可以根據(jù)運(yùn)行時(shí)間自動(dòng)切換各循環(huán)泵铲桑，也提供低水壓保護(hù)和連鎖功能。

　　控制系統(tǒng)的二網(wǎng)供、回水壓力是熱網(wǎng)安全運(yùn)行的重要參數(shù)掺薪。供水壓力過(guò)高可能造成熱水管道及用戶(hù)暖氣片的破裂胸胚；供、回水壓力過(guò)低啤邑，使得部分熱用戶(hù)無(wú)法的到足夠熱量垫嚣。恒壓控制的最佳方案是對(duì)補(bǔ)水泵進(jìn)行變頻調(diào)速控制，但考慮此處對(duì)壓力的穩(wěn)定性要求并不高津函，只要壓力不超出某一范圍即可肖粮，所以也可以采用開(kāi)關(guān)補(bǔ)水控制方案。

　　四尔苦、熱力站控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

　　1涩馆、一網(wǎng)回路控制：

　　熱力站的一次網(wǎng)回路控制，主要是熱負(fù)荷控制允坚。通過(guò)控制調(diào)節(jié)一次網(wǎng)回路上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥魂那，來(lái)調(diào)節(jié)流過(guò)熱力站的一次熱水的流量。在全網(wǎng)控制系統(tǒng)中稠项，全網(wǎng)控制中心根據(jù)目前室外溫度情況涯雅，參考熱源的運(yùn)行情況及各熱力站反饋的二次網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，計(jì)算出各熱力站一次網(wǎng)控制閥門(mén)的開(kāi)度指令或二次網(wǎng)目標(biāo)控制溫度皿渗。熱力站系統(tǒng)根據(jù)全網(wǎng)控制中心下發(fā)的指令斩芭，調(diào)節(jié)一次網(wǎng)流量調(diào)節(jié)閥，從而實(shí)現(xiàn)全熱網(wǎng)的熱資源均勻分配乐疆。

　　一次網(wǎng)回路控制中主要的參考對(duì)象為熱力站一划乖、二次網(wǎng)供回水溫度；一網(wǎng)控制的對(duì)象為一次網(wǎng)調(diào)節(jié)閥挤土；控制目的為提供熱力站必須的供暖熱量阶庆。

　　2、二次網(wǎng)循環(huán)泵控制：

　　熱力站系統(tǒng)二次網(wǎng)循環(huán)泵是通過(guò)變頻器來(lái)調(diào)速巧杰。

　　傳統(tǒng)熱力站系統(tǒng)循環(huán)泵通常采用工頻泵铺享，循環(huán)泵選定后，熱力站二次網(wǎng)的流量無(wú)法進(jìn)行調(diào)整谈嚣，從而造成熱力站系統(tǒng)無(wú)法根據(jù)室外溫度及實(shí)際供熱需求來(lái)調(diào)整潘乖，造成熱力及電力資源的浪費(fèi)。而且大功率的工頻泵在起停時(shí)會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊琅沟。

　　目前毛龟，熱力系統(tǒng)自控改造中，對(duì)15KW以上的循環(huán)泵普遍使用變頻控制区基。一般的循環(huán)泵均采用壓差控制方式胡撩，即循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速受二次網(wǎng)供回水壓差調(diào)整韭张。壓差控制的方式可以通過(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)泵轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)二網(wǎng)流量以滿(mǎn)足供熱需求派交，從而減少浪費(fèi)策冕。

　　在熱力站循環(huán)泵控制中，我們采用供回水溫差結(jié)合供回水壓差控制的方式效床。

　　熱力站控制系統(tǒng)根據(jù)各系統(tǒng)的實(shí)際情況睹酌，設(shè)定一個(gè)供回水壓差目標(biāo)值。設(shè)定此供回水壓差值以滿(mǎn)足二次管網(wǎng)的供暖水循環(huán)扁凛。在此基礎(chǔ)上忍疾，熱力站PLC系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量二次網(wǎng)供回水溫差來(lái)對(duì)循環(huán)泵進(jìn)行修正。當(dāng)二網(wǎng)供回水溫差偏大時(shí)谨朝，則需提高循環(huán)泵轉(zhuǎn)速卤妒，加大二網(wǎng)流量，提高二網(wǎng)回水溫度字币，改善供熱效果则披；當(dāng)二網(wǎng)供回水溫差過(guò)小時(shí)，需適當(dāng)降低循環(huán)泵轉(zhuǎn)速洗出，減小二次網(wǎng)的流量士复，實(shí)現(xiàn)小流量大溫差的運(yùn)行模式。這種調(diào)整可以起到節(jié)約電能及熱能的效果翩活，在大型熱網(wǎng)中阱洪，這種節(jié)能手段就能取得可觀(guān)的效果。

　　3倒恭、二網(wǎng)定壓補(bǔ)水控制：

　　二次網(wǎng)的補(bǔ)水控制采用的是定壓控制弱豹，傳統(tǒng)熱力站中往往采用壓力表電節(jié)點(diǎn)控制。隨著城市集中供熱的發(fā)展棠岭，系統(tǒng)的熱負(fù)荷越來(lái)越大履婆，熱力站系統(tǒng)所帶的供暖面積都比較大，并且供熱網(wǎng)條件不一滨锯，二網(wǎng)系統(tǒng)的水力損失較大各囤。嚴(yán)重的水力損失使得二次網(wǎng)的補(bǔ)水系統(tǒng)壓力加大，補(bǔ)水頻繁站么。而傳統(tǒng)的工頻補(bǔ)水泵的頻繁起停芭患，容易造成二次管網(wǎng)壓力的波動(dòng)。

　　在熱負(fù)荷較大的系統(tǒng)中惨译，我們采用補(bǔ)水泵變頻控制铡协，對(duì)補(bǔ)水系統(tǒng)進(jìn)行精確的微調(diào)。當(dāng)系統(tǒng)失水時(shí)汉锡，二網(wǎng)壓力下降，系統(tǒng)會(huì)通過(guò)變頻器控制補(bǔ)水泵以一定的轉(zhuǎn)速進(jìn)行補(bǔ)水，補(bǔ)水泵的轉(zhuǎn)速根據(jù)當(dāng)前壓力與目標(biāo)壓力的差值均勻調(diào)整扰肌，從而避免補(bǔ)水泵在啟動(dòng)和停止時(shí)對(duì)二次網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊抛寝。

　　4.現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)界面

　　在現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)界面上，可以通過(guò)操作面板任意調(diào)節(jié)系統(tǒng)所需的各種運(yùn)行狀態(tài)曙旭，例如：一盗舰、二次網(wǎng)供回水溫度及溫差，變頻器最大最小運(yùn)行頻率等桂躏，并可隨時(shí)查閱以往運(yùn)行記錄钻趋。根據(jù)用戶(hù)要求可將當(dāng)前參數(shù)以畫(huà)面、曲線(xiàn)剂习、報(bào)表的形式在屏幕上顯示蛮位。

　　五、熱力站自控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

　　在熱力站中使用變頻器及可編程控制器鳞绕，充分發(fā)揮變頻器的調(diào)速和節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)及可編程控制器配置靈活失仁、控制可靠、編程方便的優(yōu)點(diǎn)们何，使整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有了可靠保障萄焦。

　　通過(guò)熱力站自動(dòng)控制系統(tǒng)的投運(yùn)，過(guò)去主要依靠人工調(diào)節(jié)的控制手段得到了徹底改善箭烦，熱網(wǎng)的運(yùn)行得到合理控制淋塌，失調(diào)現(xiàn)象得到了有效地解決，消除了熱網(wǎng)中各站冷熱不均的現(xiàn)象苛豺。按需供熱乾乘、節(jié)能降耗，改變了不合理的小溫差大流量運(yùn)行方式偎洋，既保證了遠(yuǎn)端客戶(hù)的供熱需要又避免了近端用戶(hù)的過(guò)熱現(xiàn)象直接提高了熱網(wǎng)的供熱效果滚尼。