换热站智能控制系统
换热站自动节能控制系统
换热站自动节能控制系统换热站作为我国热供应系统中重要组成部分，直接关系到生产生活的稳定运行。
换热站主要是将一次网的80℃左右热水通过热交换器使二次网低温水水温达到6O℃左右，成为满足供暖送水温度的热水，通过二次网热水管道送到城市居民家中，流过各用户的散热器；通过循环泵的加压循环，流回换热站，进入换热站热交换器的二次回水温度有40℃左右。
一、换热站节能控制系统功能特点1.1节能控制系统的功能换热站节能控制系统具有高效节能、智能化、自动化等优点，可广泛用于：热力公司热网控制（多个换热站的集中管理和控制）或工厂、机关、住宅小区等商用建筑的供热、采暖、空调、生活用热水；各种需要换热的场所；各类换热站的新建、改建和扩建工程的配套。
1.2节能控制系统的特点换热站设计理念先进，既可节省基础建设的投资，又使安装维护简便。
实现系统的自动控制，使自动化、智能化程度提高，易于操作。
可实现无人值守、自动显示。
也可远程通信操作，并通过计算机网络进行监控，同时自动控制和人工操作可相互切换。
该智能控制装置具有自动控制、气候补偿、节能舒适等特点，是当今智能建筑采暖供热。
二、换热站节能控制存在的的问题2.1换热站根据室外温度的变化，自动控制一次网供水的流量和供热量由于目前的换热站大多缺乏先进的控制方式，虽回水温度按要求得到了保证，但远端用户的供热效果很难保证，通常是使供水温度远高与设计要求值，这种方式虽然满足了远端用户的要求，却增加了热损失及供热量，浪费了能源。
2.2换热站运行管理人员的素质的提高在换热站的设计和建造过程中，要充分考虑到换热站额调控。
虽然现在很多换热站都有了先进的设备，但大量闲置，究其原因是换热站的管理人员不会或不愿使用。
所以，要提高换热站运行管理人员的素质。
三、换热站节能控制系统设计为了保证换热站的安全、经济运行，必须保证换热站控制系统设计对现有规模的供热用户有合理的技术方案。
下面我们以某小区1000户住宅，建筑面积12万平方米的所建的换热站为例，介绍一下换热站控制系统节能设计和应用。
换热站自控系统的作用与意义研究
换热站自控系统的作用与意义研究摘要：换热站是集中供暖的重要组成部分，换热站自控系统是基于计算机智能技术发展而设计的具有节能环保性能的控制设备。
实践证明构建完善的换热站自控系统对保障集中供暖安全运行、降低能源消耗具有重要意义。
本文结合多年工作实践，以换热站自动系统的作用与意义作为切入点，阐述换热站自控系统的组成及设计原则，最后提出完善换热站自控系统性能的具体对策，以此为居民提供舒适的供热服务。
关键词：换热站；自控系统；大数据技术；作用；意义引言换热站是供暖终端上游调节控制单元，换热站工作质量将直接影响集中供暖的效果。
换热站的作用就是根据热网工作状况和不同条件，采取不同的连接方式，将热网输送的热媒加以调节、转换等向热用户系统分配热量以此满足用户的需求。
当前换热站主要分为液体和气体两种形式，随着远程大数据技术的发展，自动控制管理系统成为换热站的重要发展趋势。
一、换热站自控系统的作用与意义对于换热站而言构建自控系统具有极为重要的作用与现实意义：首先自控系统有助于实现供热管道的实时监测，降低故障发生率。
供热工程属于民生工程，近些年公众对供热质量要求比较高。
供热管网跑冒滴漏不仅会造成能源浪费，而且还会影响到供热质量，降低群众的生活指数。
换热站自控系统能够通过对瞬时流量、回水压力等参数的监测，实时监测水量的变化，以此及时发现管网故障并且第一时间制定相应的应对措施；其次自控系统有助于提升换热站运行设备的使用寿命，达到节约能源的目的。
随着“双碳战略”的实施，降低能源消耗成为换热站经营管理的重要目标。
传统的人工监测管理模式不仅存在遗漏安全隐患风险，而且还会延长故障检修时间，最终降低居民的热舒适度。
构建自控系统后期不能可以实时在线监测换热站运行设备的运行状态，而且还可以根据流量负荷变化智能调节设备的运行状态，进而有效配置热资源，为供热企业节省大量的用电费用。
例如根据统计换热站在没有实施自控系统之前，供热系统的耗电情况非常严重，高达3~4度/平米，而采用自控系统之后，电费可低至原来的50%~70%；最后有助于减轻人工劳动，构建无人值守管理模式。
无人值守换热站智能控制系统设计
无人值守换热站智能控制系统设计王治学;刘沂【摘要】冬季采暖是我国北方民生不可或缺的重要环节,随着供热管网的不断扩大,如何对热网进行有效地控制和管理,提高其经济效益和社会效益,成为供热企业急需解决的重要课题.以PLC为核心,辅助上位机软件、远传设备等,设计了一套无人值守换热站智能控制系统,已投入实际使用.节约了运行维护费用、煤的使用量、人工运行费等,实现了换热站无人值守,降低了故障率并提高了工作效率.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2019(049)008【总页数】5页(P57-61)【关键词】无人值守;可编程控制器;换热站;智能控制【作者】王治学;刘沂【作者单位】天津工业职业学院工业与信息化系,天津 300400;天津工业职业学院工业与信息化系,天津 300400【正文语种】中文【中图分类】TM28目前，北方大部分地区都采用集中供热的方式，适应了绿色环保发展的要求，减少了大气污染。
供热站所产生的热能必须经过中间的热量转换才能输送到用户室内，换热站是连接用户和热源的重要枢纽。
传统的换热站通过人工观测实时的温度、压力、液位等信息，来确定是否需要进行下一步操作以及进行哪项操作。
工作人员难以做到实时和及时的监测，甚至一瞬间的疏忽大意就可能会导致危险的发生，这就对故障诊断及排查故障的及时性提出了更高要求。
另外，人工成本、原材料成本等不断提高，企业需要开发新的技术和运营模式。
为解决上述问题，采用西门子S7-200 Smart PLC作为主控CPU，对温度、压力、流量、液位等采集数据进行处理，以RS485端口连接远传设备（data transfer unit，DΤU），采用Modbus协议传输，通过无线网络传给供热站的上位机，供热站上位机可以对其下位换热站的运行状态实施监视与控制，实现无人值守的换热站智能控制，具有实时、准确和快速等特点。
1 基于PLC的换热系统分析1.1 换热系统流程供热站中的管网通常称为一次网（后文简称一网），换热站中的管网称为二次网（后文简称二网）。
浅析自动化控制系统在换热站改造中的应用
由于我 国北方冬季温度较低 ， 所 以城市供热是 一件 关系到国计 民生的 大事 ， 近几年 ， 城市 中都采用 了集 中供热系统 ， 虽然 比传统 的分散式供热有 了较大 的进 步， 但仍避免 不掉高能耗 、 污染重及运行 和管理 自动 化程度低 的问题， 不 仅 造 成 了能 源 的 大 量 浪 费 ， 而且对环境的污染较为严重。 所 以目 前急需对供热 系统进行改造 ， 加强其智 能化控制水平 ， 同时利用 数字化技 术来进行管理 ， 有效的提高供热质量 ， 实现减排 降耗。目前集中供热系统 与 用户之 间是通 过换热站来进 行连接 的， 换热站作 为中间环境 ， 保 证其运行 的稳定性 ， 提 高其对水温 的控 制能力 ， 这对于改善热 网的热力工 况将起到 积极的作用 ， 同时也能够在很大程度上确保供热质量的提 升。 １现有 的换热站存在 的问题 １ ． １高 耗 能 。目前 的换 热 站 普 通 大 在 着 耗 能 泵 和 补 水 泵 的 输 出 流 量 则 不 会 随着 负 荷 和 压 力的变化而发生变化， 这样就导致高能耗的存在。 １ ． ２水温控制困难。由于无法实现对二次供水温度进行很好 的控制， 所 以所输 向热 网的热水温度 的稳定性则会 受到影响 ，直接 影响到供 暖的质
改 变 电 动机 的 电流 和 频率 ， 从 而 实现 节 能 。 由 于利 用 变 频 技 术 进 行 调 节 时 ，
１ ． ３目前换热 站内在数据传输 方面存在着许多不完善 的地 方，导致不 能稳 定的对 数据进 行传输， 运 行管理 水平较 低， 无 形中加大 了运行 的成本 。 ２ 自动 化 控 制 系统 在 变 热 站 的应 用 由于现有换热站存在着许多不完善的地方， 所 以需要针对存 在的问题 对其 升级改造， 目前多采用恒 压变频调速技术和远程监控技术用 于集 中供 热系统 的升级改造工程 首先利用可编程控制器来进行恒压变频调速系统 的设计 ， 使其在换热站 内进行 应用。此系统 可以能过对室外温度进行 连续 性 的采 集、 反馈 ， 从而 使二次网的供水温度 实现 实时调节的功能 ， 从而有 效 的保证 了换热站与用户之间供水温 度的恒定性， 使室 内温度保持 在一个稳 定的数 值范围内。在智能化的控 制系统 基础上， 再有效 的运用远程监控 手 段， 这样可 以利用计 算机实现对 多座换热站 的统一 一 管理和控 制， 使无人 值 守换 热站变为可能 ， 这 样不仅有 效的实现 了节 能， 而且也 降低了集 中供 热 系统运 行时的成本 。 ２ ． １ 恒压变频控制系统 的应用 由微机给水控 制器 、 变频器和 压力变送器 组成， 有手动 和 自动两种 功 能和一种工频 功能。该系统采用有其独特 的节 能降耗功能变频器 ， 其 不仅 节能效 果明显 ， 而 且还 具有可扩展功 能、 紧密相 关的安全性、 易于控制等优 点。 使用 的微机 给水控 制器可实现 在线设定参数 ， 调整方便 ， 采用数字 Ｐ Ｉ Ｄ 调节 、 控制精确 ， 软件 引入容错概念和抗干扰算法 ， 输 出继电器采用压敏 电 阻保护 ， 抗干扰能力特别强 。内部采用开关 电源供 电， 电压适应范围宽。 ２ ． １ ． １换热站 是为用户供热 的能源 中心 ， 所 以要求工作模式 多， 安全 系 数大 。 在变频模式下， 手 动时可以人为随意设定压力 ， 控制循环泵 的输 出流 量， 调节供 暖温度 ； 自动 时微机给水 控制器 、 变频器 和压力 变送 器 自动跟 踪， 通过控 制电机转速 调节 循环泵输 出流量 ， 从而达 到 调节供热 负荷的 目 的。而且 自动化控制系统具备工频运行与变频相 结合 的功能， 在工频运行 不能满足循环泵的输 出流量时加入变频运行， 微机给水控制 器根 据管 网压 力控制变频器频率来满足循环泵的输 出流量 ， 调节供 热负荷。当变频器 出 现故障时， 可手动切换到工频运行， 以保证不问断供热。 ２ ． １ ． ２对 于补水系统 ， 采用 此方法进行失水补充 ， 若系 统失水低 于二次 回水管 网设定 点压 力时 ， 微机 给水控制器 启动补水变频 器， 补水泵 进行失 水补 充 ， 自动跟踪 二次回水管 网压力 ， 当二次回水管 网压 力达到设 定点压 力 时， 补水 变频 器会 自动停止 处于待机 状态 。 ２ ． １ ． ３对 补水箱采用此方法进 行恒 压补水 ， 在补水箱 安装压力变送 器， 用微机 给水控 制器控 制补水箱液位 启动 变频器，当液位达到设 定值 时， 变 频器会 自动停止处 于待机状态 ， 当管 网失水 过多， 变频器会 全速跟进 为水
换热站供热自动化控制系统的原理及应用探讨
换热站供热自动化控制系统的原理及应用探讨作者：陈鑫冯立来源：《科学与财富》2020年第21期摘要：换热站是将一次管网提供的高温热量进行二次转换，进而供给终端用户，以满足用户的基本生活需求。
近年来，换热站运行系统逐步实现了自动化管理，该系统不仅降低了能源消耗量，减少了环境污染，而且供热效果较之过去相比，有了显著提升。
因此，本文分析了换热站供热自动化控制系统的结构和工作原理，详细探讨了换热站供热自动化控制系统的应用方式。
关键词：换热站;供热;自动化控制系统为了提升供暖质量，减少资源能源浪费，热力公司不断提升自动化技术水平，优化自动化控制系统的各方面性能，积极响应国家关于“节能降耗、绿色环保”的号召，并取得了阶段性成果。
借助于自动化控制系统实时监控的功能，供热全过程实现了透明化管理，尤其在温度与热量控制方面，实现了一次达标、一次通过的愿景，用户满意率呈现出逐年升高态势。
1换热站供热自动化控制系统的结构组成与工作原理1.1;;;; 结构组成换热站供热自动化控制系统主要包括：传感器、测量仪表、执行机构、PLC、现场液位计以工控机等结构组成。
其中测量装置主要对换热站的运行状态以及各项运行参数进行测量，测量参数涵盖一次供温温度、二次供水温度、二次供水流量、用户暖气温度以及二次回水温度等参数。
执行机构对供暖锅炉传输蒸汽管道的开关阀门进行有效控制。
而 PLC 则是接收换热站控制系統传输来的数据信息，并对其进行运算和处理，然后借助于I/O 模块，写入自动运行控制程序，进而完成变频器、电动调节阀以及补水泵的相关动作行为。
现场液位计主要测量补水箱内的液位高低，工控机则是有效监测系统运行过程中的各项参数，如果发现运行异常，工控机的报警装置会发出报警信号。
换热站的控制柜对循环水泵以及补水泵进行有效控制，运行模式包括手动、自动、工频以及变频。
而保障换热器正常运转的独立运行程序则存储在 PLC 内，在运行时，无需借助于上位机的监控管理软件。
换热站自动节能控制系统
换热站自动节能控制系统摘要：文章介绍换热站温度自动控制系统的构成和基本原理关键词：换热站S7-300PLC 电动调节阀PID控制包钢热电厂炼钢换热站采用人工操作、控制及运行管理,生产过程中大致根据生产生活需要,采用人工手动调节蒸汽阀门、回水阀门,以蒸汽加热凉水的方式来调节供热管道的温度,实现需要的供暖温度,但存在的问题如下:首先入冬及初春季节早午晚温差较大,最高可达20℃,人工难以实时调节,此时存在能源浪费或者不能满足用户的要求的情况较多。
其次由于阀门的尺寸较大,蒸汽压力较高,所以调节阀门不可能按照要求实时控制,存在较大的滞后现象,实际供热调节温度误差高达±10%左右,造成控制温度不能够准确反映实际需要的温度,控制精度较差,并造成大量的蒸汽损耗。
另一方面由于人为手动调节,在户外温度高或低时,不能够及时调节供热温度,不是造成不必要的浪费,就是不能满足实际的需要,实现舒适的供热环境。
1、系统配置清单(表1)2、原理说明(1)整个换热站采用一台蒸汽电子调节阀门,针对汽水换热器的总进汽,采集供热系统的供水温度,综合当时环境温度后,给出一个供水温度给定值,打入蒸汽调节供水温度,当供水温度和回水温度差值满足正常需要以及出水温度达到要求时,控制进汽量,保障正常恒温,进汽阀采用高精度数字调节阀门进行PID闭环控制,稳定供热系统的供水温度。
由此可免去人工调节进汽阀门,避免随机性、误差性、难操作及难控制的问题,同时可实现远程控制进汽阀门,达到自动控制的目的,杜绝±10%的调节误差,大量节约蒸汽。
(2)系统采用SIEMENS公司的S7-300PLC 进行现场压力及温度信号的采集,进行信号的运算及处理,实时向数字调节阀控制器发送数据,调节电子蒸汽调节阀门开度,以适时调节供热温度,达到最佳的供热效果。
系统可监视或控制的温度有:每台换热器供水温度、回水温度、环境温度;系统可监视的压力有:汽水换热器供水压力、回水压力。
换热站自控系统
换热站自控系统系统概述：换热站是连接供热公司和用户的重要环节，其工作安全性、可靠性直接影响了供热质量。
换热站大都采用人员值守方式，一方面浪费人力；另一方面出现事故隐患时操作人员难以发现，易造成设备事故。
同时，各换热站独立运行，难以达到供热系统的整体最佳状态，易造成热力失衡，影响供热效果并造成能源的极大浪费。
换热站自控系统很好的解决了上述问题，可实现远程监测各换热站内一次网、二次网温度、压力、流量数据；循环泵、补水泵运行状态；补水箱液位、调节阀开度等实时信息，并可对换热过程进行有效的控制。
换热站自控系统实现了换热站的无人值守，工作人员在监控中心即可实时了解整个换热系统的运行状况，并可远程或自动调节供热设备。
该系统为保障热网的热力平衡和供热系统的安全、可靠运行发挥了重要作用。
换热站1#调节阀温度压力流量温度压力流量2#一次网供水二次网供水热电厂换热器循环泵用户一次网回水二次网回水温度压力温度压力水箱液位补水泵补水箱水源监控中心：服务器、值班员计算机、换热站自控系统软件。
通信网络：GPRS、INTERNET公网（监测中心申请固定IP）或ADSL、光纤。
监测设备：换热站监控终端DATA-9201。
现场设备：温度变送器、压力变送器、热量表、水泵/阀门控制柜等。
系统拓扑图：防火墙交换机服务器值班员计算机INTERNET公网GPRS 网络换热站监控终端换热站监控终端1#换热站N#换热站工艺环现场设备功能描述节1、一次网供水压力、温度、流量监测。
一次供水仪表一次网2、根据一次供热温度调整阀门开度。
一次回水仪表一次网回水压力、温度、采集监测。
二次供水仪表二次网供水压力、温度、流量监测。
二次回水仪表二次网回水压力、温度监测。
二次供水循环对循环泵的三相电压、三相电流、泵的启动状态、泵的保泵护状态进行监测，实现远程控制水泵的启动和停止。
1、对补水泵的三相电压、三相电流、泵的启动状态、泵二次回水补水的保护状态进行监测，实现远程控制水泵的启动和停二次网泵止。
阜新换热站智慧供热系统设计方案
阜新换热站智慧供热系统设计方案智慧供热系统是指将先进的信息技术与供热系统相结合，实现对供热设备、供热管网和热用户进行集中管理和智能控制的系统。
对于阜新换热站来说，设计一个智慧供热系统可以提高供热效率、节约能源、减少运营成本，并提升供热服务质量。
下面将就阜新换热站智慧供热系统的设计方案进行介绍。
一、系统整体架构智慧供热系统的整体架构主要包括数据采集、数据传输、数据处理和控制决策四个部分。
1. 数据采集：通过安装传感器和仪表，采集供热设备、供热管网和热用户的运行数据，包括温度、流量、压力等参数。
2. 数据传输：利用物联网技术，将采集到的数据传输给数据中心，实现数据的远程监测和管理。
3. 数据处理：在数据中心对采集到的数据进行处理和分析，实现数据的实时监测、历史记录和趋势分析，并生成运行状态报告和预警信息。
4. 控制决策：根据数据分析结果和运行状态报告，进行智能控制决策，对供热设备、供热管网和热用户进行集中控制和优化调度。
同时，通过智能算法和模型预测，提前发现设备故障和异常情况，并及时采取措施。
二、功能特点1. 远程监测和管理：通过智慧供热系统，可以实现对供热设备、供热管网和热用户的远程监测和管理。
无论是设备运行状态还是故障异常，都可以在数据中心进行实时监测和分析，方便运维人员及时发现和处理问题。
2. 数据分析和预警：智慧供热系统可以对采集到的数据进行处理和分析，并生成运行状态报告和预警信息。
运维人员可以通过这些数据分析结果，及时判断运行状态，预测设备故障，提前采取措施，避免停供和损失。
3. 智能控制和优化调度：智慧供热系统可以根据数据分析结果和运行状态报告，进行智能控制决策，对供热设备、供热管网和热用户进行集中控制和优化调度。
通过智能算法和模型预测，可以实现设备运行的最优化，提高供热效率，节约能源。
4. 用户互动和服务：智慧供热系统可以提供用户互动和服务功能。
用户可以通过移动APP或网页端，实时查看自己的供热情况，预约维修和检修服务，抱怨和建议等。
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换热站智能控制系统
【摘要】传统的换热站控制主要存在电能和热能浪费的问题。
针对传统换热站存在的缺陷，改造的换热站控制系统对循环泵和补水泵采用变频的控制方式，替代传统的工频方式。
通过PLC对变频的转速实现PID控制，以达到节能的目的。
【关键词】换热站PLC PID
1 换热站PLC控制
图-1中，一次热网是换热站的热来源，经过板式换热器换热给二次热网，再供热给用户。
2 PLC程序控制功能
2.1 系统的报警保护功能
（1）设备故障时，系统发出声光报警，并且屏蔽启动输出，以保护设备。
（2）补水箱的液位小于设定值时，系统发出声光报警，并且停止补水泵，防止水泵空转。
2.2 系统的能量调节功能
2.2.1 二次供水压力自动调节
循环泵均采用PID控制方式，即循环泵的频率受二次网供水压力调整。
压差控制的方式可以通过调节循环泵频率，调节二网流量以满足供热需求。
换热站控制系统根据各系统的实际情况，设定一个二次供水压力目标值。
设定此二次供水压力值以满足二次管网的供暖水循环。
根据系统所设定的PID控制器的参数进行PID恒定调节，以二次供水压力作为测量值，主要控制循环水泵的频率。
2.2.2 二次回水压力自动调节
采用补水泵变频控制二次回水压力。
当系统失水时，二次管网回水压力下降，系统会通过变频器控制补水泵，以二次回水压力设定值为目标值进行PID恒压补水，补水泵的频率根据当前压力与目标压力的差值进料调整。
根据系统所设定的PID控制器的参数进行PID恒定调节，以二次回水压力作为测量值，主要控制补水泵的频率。
2.2.3 二次供水温度自动调节
换热站的一次管网回路控制，主要是热负荷控制。
通过控制调节一次管网回路上的调节阀开度，来调节流过换热站的一次热水的流量。
以二次供水温度为调节目标，一次供水调节阀处于自控状态时，系统首先采集二次网供水温度当前值，当其与设定值的偏差大于1℃时，系统将按表1中相应的开度变化（可由用户设定）调节阀的开度，以适应不同规模的换热站。
在表1中，二次供水温度的实际值与设定值偏差小于1℃时，电动调节阀不参与调节。
其目的是为了防止电动调节阀的动作过于频繁，延长电动阀体的使用寿命。
对于二次供水温度自动调节的控制，如上诉使用的是分段调节。
因为各个换热站所带的供热面积以及其一些热网参数不同，因此上表中的参数可以根据实际运行的情况予以适当的调整。
3 PID回路的参数整定
3.1 确定被控过程特点与调节参数
液体压力作为常见过程控制系统的被控对象，其特点是：比例和积分作用很重要，无滞后，不需要微分作用。
因此，可以确定补水泵单回路控制只用PI调节即可。
3.2 调节方法：临界比例度法
临界比例度法是目前工程上应用比较广泛的一种调节器参数的整定方法。
临界比例度法不是操作经验的简单总结，而是符合控制理论中的边界稳定条件的，是有理论依据的。
在闭合的控制系统里，将调节器置于纯比例作用下，从大到小逐渐改变调节器的比例度，得到等幅震荡的过渡过程。
此时的比例度称为临界比例度δK，相邻两个波峰间的时间间隔，称为临界振荡周期TK。
通过计算即可求得调节器的整定参数。
具体整定步骤为：（1）将调节器的积分时间TI置于最大（TI=∞），微分时间TD置零（TD=0），比例度δ适当，平稳操作一段时间，把系统投入自动运行。
（2）将比例度δ逐渐减小，得到等幅震荡过程，记下临界比例度δK和临界振荡周期TK的值。
（3）根据δK和TK值，采用表2中经验公式，计算出调节器各个参数，即δ和TI。
参考文献：
[1]王化祥.自动检测技术[M].化学工业出版社，2004.
[2]邵裕森.过程控制系统及仪表[M].机械工业出版社，2005.。