换热站节能控制系统
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。
换热站工作原理
换热站工作原理换热站是一个重要的能源转换设备，广泛应用于供热系统中。
它的主要功能是将能源中的热量转移到需要加热的流体中。
本文将详细介绍换热站的工作原理，包括其组成部份、工作过程和原理解析。
一、换热站的组成部份1. 热源侧：热源侧是换热站的能源来源，常见的热源包括锅炉、热泵、余热回收装置等。
热源侧通常包括热源设备、燃料供应系统、热媒循环系统等。
2. 热网侧：热网侧是换热站的热能传递对象，也是需要加热的流体的来源。
热网侧通常包括供热管道、热交换器、泵站等。
3. 控制系统：控制系统是换热站的大脑，用于监测和控制整个换热站的运行。
控制系统通常包括传感器、控制器、执行机构等。
二、换热站的工作过程换热站的工作过程可以简单地分为三个阶段：热源供热、热交换和热网供热。
1. 热源供热阶段：热源侧的能源通过燃烧、电力或者其他方式产生热量，将热媒加热至一定温度，并通过热媒循环系统将热媒送至热交换器。
2. 热交换阶段：热媒在热交换器中与热网侧的流体进行热交换。
热媒的高温热量通过热交换器传递给热网侧的流体，使其温度升高。
3. 热网供热阶段：经过热交换后，热网侧的流体被加热至一定温度，并通过供热管道输送至需要加热的建造物或者设备中，实现供热。
三、换热站的原理解析换热站的工作原理基于热传导和能量守恒定律。
具体来说，换热站通过热交换器将热源侧的高温热媒与热网侧的流体进行热交换，使热媒的热量传递给热网侧的流体。
在热交换器中，热媒和热网侧的流体通过不同的通道流动，实现热量的传递。
通过热传导，热媒的高温热量会传递给热网侧的流体，使其温度升高。
为了保证换热效果，换热站通常采用高效的热交换器。
热交换器的设计和选择需要考虑多种因素，包括流体的流量、温度差、换热面积等。
合理的设计和选择可以提高换热效率，降低能源消耗。
控制系统在换热站中起着至关重要的作用。
通过传感器实时监测热媒和热网侧的温度、压力等参数，控制器可以根据设定的参数进行自动调节。
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）。
换热站节能控制系统的设计与应用
热 站为 了考虑供 暖面 积 的扩 容 ， 备 的数 量 和容 设 量 都设计 的 留有 一 定裕 量 ， 且 如果 这 些换 热 站 并
的循 环泵 和补水 泵采用 人工开 、 阀门控制 流量 ， 关
４ Ｓ ｅ ｙ ｎ ｈ ｎ ｌ ｕｏ ｔ ｎｔｃ ｎ ｌｇ ｏ ， Ｔ ， ｈ ｎ ａ ｇ１ ０ ５ Ｃ ｎ ） ． ｈ ｎ ａ ｇＺ ｏ ｇｉ ａ ｔｍａｉ ｅｈ ｏｏ ｙＣ ． Ｌ Ｄ Ｓ ｅ ｙ ｎ １ １９， ｈ ａ ｎ ｏ ｉ
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力， 维修方便 ， 使换热设备更加安全可靠运行 ， 并节省 了大量的能源。
关 键词 ：Ｉ Ｐ Ｃ 变频 器 ； 热站 ； 制 系统 ＰＤ； Ｌ ； 换 控 中图分类号 ： Ｕ ３ 文献标 志码 ： 文章编 号 ：０ ９— ２ ０ ２ １ ）３—０ ３ ０ Ｔ ８３ Ｂ １０ ３ ３ （ ０ ２ ０ ０ ０— ５
ｌｔｏ ｎ ｒ ． ｏ ｆｅ ｅ ｇ ｙ
Ｋｅ ｒ ： ＰＩ ｙ ｗｏ ｄｓ Ｄ； ＰＬＣ；Ｉ ｖ ｒｅ ； Ｈｅ ｔｅ ｃ ａ ｇ ｔｔｏ ｎ ｅ ｔｒ ａ — ｘ ｈ ｎ ｅ ｓａｉｎ；Ｃｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｎ ｒ ｌｓ ｓｅ
换 热站是连 接 热 源 和热 用 户 的重 要环 节 ， 在
摘 要： 简要叙 述 了换 热站设 备的基 本 构成 和 工作 过程 。根 据换 热 站供 暖技 术要 求 ， 用 采
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。
热力公司换热站控制系统设计
第一章绪论1.1 集中供暖旳发展概述集中供暖是在十九世纪末期, 随着经济旳发展和科学技术旳进步, 在集中供暖技术旳基本上发展起来旳, 它运用热水或蒸汽作为热媒, 由集中旳热源向一种都市或较大区域供应热能。
集中供暖不仅为都市提供稳定、可靠旳热源, 改善人民生活, 并且与老式旳分散供热相比, 能节省能源和减少污染, 具有明显旳经济效益和社会效益。
1.1.1 国外集中供暖发展概况集中供暖方式始于1877年, 当时在美国纽约, 建立了第一种区域锅炉房向附近14家顾客供热。
20世纪初期, 某些工业发达旳国家, 开始运用发电厂内汽轮机旳排气, 供应生产和生活用热, 其后逐渐成为现代化旳热电厂。
在上世纪中, 特别是二次世界大战后来, 西方某些发达国家旳城乡集中供暖事业得到迅速发展。
原苏联和东欧国家旳集中供暖事业长期以来是实行以积极发展热电厂为主旳发展政策。
原苏联集中供暖规模, 居世界首位。
地处寒冷气候旳北欧国家, 如瑞典、丹麦、芬兰等国家, 在第二次世界大战后来集中供暖事业发展迅速, 都市集中供暖普及率都较高。
据1982年资料, 如瑞典首都斯德哥尔摩市, 集中供暖普及率为35%；丹麦集中供暖系统遍及全国城乡, 向全国1/3以上旳居民供暖和热水供应。
第二次世界大战后德国在废墟中进行重建工作, 为发展集中供暖提供了有力旳条件。
目前除柏林、汉堡、慕尼黑等都市已有规模较大旳集中供暖系统外, 在鲁尔地区和莱茵河下游, 还建立了联结几种都市旳城际供暖系统。
在某些工业发达较早旳国家中, 如美、英、法等国家, 初期多以锅炉房供暖来发展集中供暖事业, 锅炉房供暖占较大比例。
但是这些国家已非常注重发展热电联产旳集中供暖方式。
1.1.2 国内集中供暖发展概况国内都市集中供暖真正起步是在50年代开始旳, 党旳十一届三中全会后来, 特别是国务院1986年下发《有关加强都市集中供热管理工作旳报告》, 对国内旳集中供暖事业旳发展起到了极大旳推动作用。
换热站自动控制系统使用说明书
换热站自动控制系统使用说明一、概述本换热站自动控制系统，包括受柜、循环泵变频器柜、补水泵变频器柜和控制柜组成，对换热机组进行全面的自动控制。
控制系统使用西门子S7-200系列PLC作为控制器，通过模拟量扩展模块读取现场变送器采集到的现场数据，用于内部控制和送至触摸屏进行显示。
现场操作使用EView触摸屏，简单直观。
本系统触摸屏主要包括一下画面初始画面参数显示参数总览参数设定控制设定巡检画面电流显示报警一览报警设定下面对这些画面作简单说明初始画面为系统上电时屏幕显示的画面，点击手型按钮进入操作各画面。
进入操作画面后不再显示此画面。
参数显示在这个画面显示系统的基本参数，包括高温侧和低温侧压力、温度、流量。
还包括电机温度数据。
参数总览将参数显示在换热系统的示意图上，包括高温侧和低温侧压力、温度、流量及流量累积。
参数设定设定控制参数，包括一次网供水流量设定，二次网捕水压力设定、泻压压力设定。
进入报警设置的密码输入也在这个页面上。
控制设定在这个画面设定控制模式及输入手动时的输出值。
可设定补水泵、泻压阀和电动阀的状态，手动开启补水泵和泻压阀，设定补水泵和电动阀在手动时的输出值。
巡检画面用于上传巡检信息。
电流显示显示循环泵的三相电流大小，并显示一次网和二次网的热量及热量积算。
报警一览显示当前的报警信息报警设定设定报警限。
本画面只有在输入安全密码后才可以进入。
二、操作使用说明1、基本操作说明控制系统使用触摸屏作为人机界面。
触摸屏通过通讯电缆与PLC进行通讯交换数据。
可以通过点击触摸屏上的开关来切换开关的状态。
如果要输入数据，可以用手指点击要输入的数据，将会弹出一个数字小键盘，可以用手指点击相应的数字输入你想要的数值，然后点击小键盘上的ENT确认，便可以输入数据了，如下图所示画面切换可以通过点击画面底部的两个箭头实现。
2、自动补水设定使用自动补水需要按以下规程操作A、将变频补水柜面板上的转换开关调整至1#自动或2#自动状态。
城市集中供暖系统节能及换热站控制系统的设计研究
创新观察—318—（一）设备更新与加强管理力度以配电网自动化建设为契机，将过去的老旧、落后设备统统进行更新替换，过去供电设备简陋，通常是户外开闭所，这种方式不利于维修。
出现故障就要等候专业的技术人员过来维修，为了安全，技术人员必须切断电源，导致周围停电，影响居民正常生活，供电可靠性较弱。
通过配网自动化这一技术的应用，不仅能实现自动操作，还能通过遥感技术对线路运行情况进行监控，避免了技术人员亲自维修，极大地保障了技术人员的生命安全。
为了能使配电网自动化得到有效地使用，各电力公司还应该建立起完善的管理机制，借此对各个部门进行严格要求，发挥出部门应有的作用，对配电网运行出现的问题提出合理的调整建议，以此来增加配电网运行的可靠性[2]。
（二）提高技术人员素质水平技术人员对配网自动化技术的影响很大，甚至可以说技术人员的水平影响着配网自动化技术与配电网系统融合的质量。
所以在配网自动化技术运用之前，就要对技术人员进行相应的培训，向他们讲述安装时的注意事项，这样不但提升了他们的专业技能，还让他们对配网自动化技术有了更加深入地了解，以便日后能够更好地解决突然出现的棘手问题。
培训时不应只顾及年轻人的进度，同样要照顾年龄稍大但是具有丰富经验的老员工。
在加强老员工与时俱进的工作理念时也让老员工分享自己的想法，让年轻技术人员增长经验。
公司也可以定期展开竞技比赛，让获得优胜的人讲解自己能获胜的原因，在验证自己能力的同时，也能从别人身上得到一些启发。
在技术与经验共同增长的良好形势下，才能促进我国电力事业的发展，保障供电的稳定性。
（三）根据实际情况灵活运用系统以往的检修方式主要是以周期进行检修维护，这样不但无法及时对故障进行处理，而且更无法主动或提前对事故进行预防。
如今技术人员可以通过配网自动化技术中的故障定位功能处理以上问题。
但是有两方面需要注意，一是多方面检测，小区要检测变电站、配电站等。
对用户则是检测电表以及分段开关。
另一方面则是需要技术人员对环境进行分析后，根据实际情况选择相应的设备。
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换热站节能控制系统
换热站是连接热源和热用户的重要环节，在整个供热系统中起着举足轻重的作用，热水管网又分为，一次网和二次网，一次网是指连接于城市热源管网和换热站之间的
管网，二次网是指连接于换热站与热用户之间的管网，换热站主要是指连接于一次网
和二次网，并装有与用户连接的相关设备、仪表和控制设备的机房。
根据规模和设置地点不同，换热站又可分为首站、区域换热站、集中换热站和用
户换热站。
而且绝大多数换热站为了考虑供暖面积的扩容，设备的数量和容量都设计
的留有一定余量，并且如果这些换热站的循环泵和补水泵采用人工开、关阀门控制流量，由于管路的阻力增大，必将造成电能浪费。
因此换热站的控制系统节能设计与应用是换热站建设和改造的重点工作之一。
一、换热站的重要组成部分
换热站以及热水管网是连接热源与热用户的一个极为重要的环节。
在整个供热系
统之中扮演着十分重要的角色。
热水管网有可以分为一次网与二次网，前者主要是指连接于城市管网与换热站之
间的管网；后者则指的是连接于换热站与热用户间的管网。
所谓换热站指的是连接于一次网与二次网且装有与用户连接的相关设备、仪表以
及控制设备的机房。
二、节能控制系统产品功能特征分析
对于节能控制系统产品而言，其主要包括如下几个方面的功能特征：
1、节能控制系统的主要用途：换热站节能系统具有较多优点，包括：高效节能、
智能化以及自动化等，且其用途十分广泛，如同热力公司热网控制、工厂、机
关以及住宅小区等商业用建筑的供热采暖、生活用热水、空调等；各种需要换
热场所；各类换热站的新建、改建以及扩建工程的配套设施等。
2、节能控制系统的主要特征：换热站设计理念十分先进，不仅会节省基建投资成
本，而且还会使得安装维护便捷。
实现系统的自动化控制，使得自动化以及智
能化程度提高，便于操作。
可实现无人值守、自动显示，也可以实现远程通信
操作，且经过计算机网路进行全程的监控，与此同时，自动化控制以及人工操
作可进行互相切换。
该智能控制装置具有自动控制、气候补偿以及节能舒适等
方面的特征，是当前智能建筑采暖供热的一个理想选择。
3、换热站循环泵节能控制系统设计：我们按照供热面积和短期扩容的可能，为了
维持高层用户供暖，需要稳定的实时出水压力，因此该系统也是一个单闭环压
力控制系统。
选用三台电机功率37KW的循环水泵。
水泵变频工作方式为二用
一备的控制方案，电气元件选择型号分别为FRN3P11-4CX变频器；HFR1045
电机软启动器；ID136闭环调节器；AF-20MR-A小型程序控制用可编程控制器；
供水、回水压力信号DBM20R-1型供水、回水压力信号变送器等。
将它们安装
在2#GGD型电柜中。
换热站补水泵节能控制系统设计为避免由于泵体、管道、阀门的泄漏引起循环水的水压降低，保证回水管路上缺失的热水自动补给，需
要稳定的回水压力，实现实时补水，因此系统也是一个单闭环压力控制系统。
选用两台电机功率5.5KW的补水水泵，水泵变频工作方式为二用一备的控制方
案，电气元件选择型号分别为FRN5.5G11S-4CX变频器；PXR9闭环PID34应
用能源技术；调节器；AF-20MR-A小型程序控制用可编程控制器；DBM20R-1
型回水压力信号变送器等。
将它们安装在3#GGD型电柜中。
4、换热节能系统的分析及其解决对策：
（1）换热站能耗分析：换热站能耗主要包括三个方面的内容，即：系统泄漏、电耗以及热耗等方面。
供热系统将热能传送至热用户的时候，应经过热制备、传递、输送以及用热这几个环节之中。
换热站属于二次网的热源，主要包括设备室换
热器、二次网系统循环水泵以及补水泵等。
其耗费的能源是一次网高温水、电
力以及水和热等。
（2）换热站节能分析：对于换热节能分析，主要包括如下几个方面的内容：A.由前所述可以得知，换热站节能控制系统具有很多方面的优点，包括高节能、智能
化以及自动化等方面的优点，应用方位也十分广泛，包括：工厂、机关单位、
居民小区等商用建筑供暖、空调以及生活用水等；各类换热站的新建及扩建等
的配套。
换热站节能控制系统可实现单机或者多机网络控制，在中央控制室仅
需一台高可靠性工控机，然后为其配置一套远程通信设备。
在换热站供热系统
中，主要集中了一次网、二次网、供水及回水管道上的温度、压力以及流量等
数据信息。
系统之中主要控制的设备有换热站中循环水泵的运行、电磁阀的开
关等，从而达到节能、温度供热以及管网平衡等方面的要求。
B.变频驱动供热
站节能机理。
对于采用水暖方式的供暖系统而言，离心泵主要是用于传递热水
或者补充热媒的一种机械。
而这些设备是按照最大负荷力进行设计与选型的，
然而在实际运行过程中，绝大多数时间是处于轻载状态下运行，此时负荷并未
达到设计及选型的根本要求。
为了确保生产的稳定性，当前通畅采取阀门来对
流量加以控制，这就浪费了很多电量。
所以，在换热站电气节能之中，对循环
泵与补水泵进行优化运行方面的研究具有十分重要的意义。
供热系统之中，绝
大多数都是根据供热面积的大小来选择循环水泵的大小，而且其中还会对扩网
增容等方面的因素加以考虑。
对于循环水泵而言，其选择通常较大，在实际运
行过程中出现“小马拉大车”的现象，此时水泵效率低下，功率浪费较大，而
且运行过程中所需电耗也非常高。
采取变频控制循环水泵，则能够节约这部分
电能。
采用水泵变频调速技术，可以使得循环水量随着室外温度等方面的因素
的变化而发生变化，能够有效避免按设计热负荷进行供热而引起的不必要的浪
费。
C.补水定压控制。
按照二次侧供回水压控制循环泵以维持恒定压差，变频
以及变流量供热以最大程度降低热网运输成本。
通过二次侧供水压差加以控制，能够对温度进行有效地调节。
供暖系统常见定压方式主要包括如下几种类型：
连续补水定压、间隙性补水定压、膨胀水箱定压以及变频调速补水定压等。
将
上述几种类型的定压方式能够显著节省电能。
（3）换热站的节能技术手段
对于换热站而言，其节能技术手段主要包括如下几个方面：A.水力平衡技术。
各种节能技术手段的实施前提是确保管网水力的工况大小。
好的热力工况由好
的水力工况来保证，水力平衡技术是节能的第一步。
B.远程监控技术。
随着科
技的进步，GPRS和CDMA通信方式已经无缝应用到工业领域，无人值守换热
站的应用使热力公司能方便快捷的了解热网具体参数，根据分析，随时调整设
备和热网的工况，使其达到最佳运行状态。
而且节约了大量的人、物力。
C.分
布式变频泵技术。
在换热站传统的一级泵系统上，改用二级泵系统，既在一次
侧也增加循环泵，这样和热源侧的一次泵接力循环各自需要的流量。
总得电耗
要比单独只设热源侧循环泵要低很多。