关于换热站控制系统的介绍
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。
换热站控制系统功能
《《》》一、换热站安装自动控制系统的目的在蒸汽首站中安装自动化控制系统其目的当然是为了能使工艺控制更先进、供热参数更优化、整体系统更节能，并给投资者能带来一定的经济效益，其总结一下优点共有以下四类：2.1 提高供热温度、压力、流量等过程参数的控制精度，改善供热品质。
2.2 减少操作人员、降低工人劳动强度、节约人力投资。
2.3 全面及时的掌握供热系统的温度、压力、流量等过程参数变化情况，相当于供热系统安装了眼睛，运行人员可以不用再到现场就地仪表上观看记录和填写运行报表。
2.4 控制系统提供完整的故障诊断及报警功能，使得运行人员可以快速掌握报警发生地点及原因，对超温、超压、泄漏、堵塞、仪表故障、PLC故障、断电等各种故障的发生做到及时诊断，及时检修，保证系统安全运行。
三、控制系统的选择及配置在选择首站控制系统时首先要考虑到首站的重要性，同时也要考虑到供热公司一般维护人员技术水平较差，首站运行人员文化有限。
所以必须选择一种运行界面全中文且自动化控制水平较高、持久运行故障率低的DCS系统。
经过调查西门子S7300PLC多年来被各行业所用，可靠性高故障率低I/O点扩展也方便，所以在“天津碱厂永利新河供热站”下位机选择了西门子S7300CPU。
上位机人机界面它的友好性和可操作性直接影响着系统的安全运行，本工程中上位机采用两台计算机控制平台另加一台西门子HMI MP270触摸人机界面。
上位机软件选用国产（MCGS）全中文组态软件，使控制系统构成DCS结构。
整个DCS系统软硬件配置如下：3.1 PLC控制柜硬件组成PLC独立的安装在弱电控制柜中，PLC由中央控制器CPU214（本机自带2DP接口，32K工作内存，位操作时间0.1μs，集成14DI/10DO， DI/DO最大1008点，AI/AO最大248点，MMC微存储卡128K ），最多扩展模拟量输入输出模块 ×8个。
由于选用了2DP接口的CPU，所以在PLC弱电控制柜门上还嵌入了一款MT6070触摸面板HMI（65536色，7英寸,480×234），触摸面板HMI与PLCDP-2接口进行通讯。
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。
换热站控制系统说明
一、生产流程
软化，补水，升温，升压，配送
二、热工一次设备
软化设备，水箱，补水泵，循环泵，换热器，分集水器
三、电气一次设备
泵电机
四、程控：无
五、热工监测
自来水流量、水箱水位、补水压力、调节阀阀位、一次流量、一次供水温度、一次供水压力、一次回水压力、一次回水温度、二次流量、二次供水温度、二次供水压力、二次回水温度、二次回水压力（14点AI）
各支路回水温度和压力（就地）
六、热工调节
水箱水位，补水压力，二次网供水温度（3点AO）
七、热工报警和保护
补水压力高，二次网供水温度高、二次网供水压力高（3点）
电气监测
八、变频器电流和频率（2点AI）
九、电气控制
就地
十、电气报警和保护
就地
上传数据16点，控制三点
程控不用，每个设备设置手动和自动切换运行，手动运行采用继电控制，测控、报保、显视和变送都用PLC，上位机采用SCADA系统
通讯关键是PLC要带RJ45接口采用TCP/ICP传输，本地人机界面要支持透明传输，并且上位机组态的驱动要支持PLC.。
换热站节能控制系统
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。
热力换热站能量控制与调节系统探讨
热力换热站能量控制与调节系统探讨
热力换热站是一种用于提供热水或蒸汽的设备，它可以在建筑物中传输热能。
热力换
热站的能量控制与调节系统是保证其正常运行的关键。
热力换热站能量控制与调节系统包括供水温度控制系统、泵站控制系统和调节阀控制
系统等。
供水温度控制系统是实现热力换热站能量控制的核心。
供水温度控制系统是由温度传感器、控制器和执行器等组成的闭环控制系统。
温度传
感器用于测量供水温度，控制器根据测量值与设定值的差异来控制执行器的动作，从而实
现对供水温度的控制。
该系统可以根据室内温度和热负荷的变化自动调整热水的温度，以
满足用户的不同需求。
热力换热站能量控制与调节系统的设计需要考虑到供水温度、流量、压力和负荷等多
个因素的综合影响。
在设计过程中，需要对这些因素进行合理的分析和计算，确定合适的
控制策略，并选择适用的传感器、控制器和执行器等设备。
热力换热站能量控制与调节系统的维护和运行也非常重要。
定期对系统进行检查和维护，保证传感器、控制器和执行器等设备的正常运行。
需要及时对系统进行调整和优化，
以提高能量利用效率和系统的稳定性。
热力换热站能量控制与调节系统对于保证热力换热站的正常运行和有效供热至关重要。
通过合理的设计和精细的维护，可以使热力换热站更加高效、安全和可靠。
热力换热站能量控制与调节系统探讨
热力换热站能量控制与调节系统探讨
热力换热站是工业生产中常见的一种设备，它通过换热器将高温的介质换热给低温的
介质，从而达到能量的传递和利用。
在这个过程中，如何进行能量的控制和调节是非常重
要的，不仅涉及到生产过程中能源的有效利用，还关乎到设备的运行效率和安全。
热力换
热站能量控制与调节系统的设计与应用显得尤为重要。
热力换热站能量控制与调节系统的设计首先需要考虑到的是能量的传递和利用效率。
换热站通常包括换热器、泵、阀门、控制器等组件，这些组件需要进行协调和配合，才能
够实现能量的有效传递和利用。
而能量的控制与调节系统则需要通过设备的监测和控制，
来确保能量传递过程中的稳定和高效。
在这个过程中，自动控制技术起到了至关重要的作用，它可以通过传感器、执行器和控制器等设备来实现对换热站的自动监测和调节，提高
了生产过程的自动化和智能化水平。
除了控制阀和泵，换热器在热力换热站能量控制与调节系统中也起着非常重要的作用。
换热器的设计和选型需要考虑到介质的性质、换热面积的大小、传热系数等因素，以及换
热器的运行效率和可靠性。
通过现代化的换热器设计和控制技术，可以实现对换热器的自
动监测和调节，提高了系统的换热效率和能量利用率。
热力换热站能量控制与调节系统的设计与应用在工业生产中具有非常重要的意义。
它
可以实现对能量传递过程的稳定和高效控制，提高了工业生产过程的效率和安全性。
随着
自动控制技术和现代化设备的不断发展和应用，热力换热站能量控制与调节系统也将不断
得到改进和提高，为工业生产提供更加可靠和高效的能源支持。
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关于换热站控制系统的介绍
【摘要】
通常一个城市有几个区域供热网，一个区域供热网包含有几十个到上百个换热站。
为了使热网尽可能地在最佳工况下稳定运行，热网监控系统需要将各换热站的运行数据传送给调度中心，实现全网的热能统一调配。
本文以作者的项目为背景，分析了换热站集中控制的控制思路和控制架构，以达到系统的可靠、高效和节能。
【关键词】
换热站集中控制自动化控制
【引言】
随着目前技术的发展，一些热力公司或区域供热小区的供热面积、供热设备、运行管理等都得到了发展。
热网系统还投入了参数集中监测、分散控制的技术等，所有这些设备和技术都使得供热在供暖效果、节能、系统的可靠运行程度、运行管理得到了很大程度地提高。
现供暖公司的主要生产、经营的方式是集中供热。
而集中供热系统存在着某些特性使指挥整个系统协调动作难度较大，具体有：
● 热惯性大，滞后很大，水力耦合强，系统的调节不仅与当前的数据有关，而且与历史的数据有关。
● 集中供热系统涉及的区域较广，分散性较大。
● 供热管网是一闭式系统，系统各个部分是相互关联的，某一部位参数的变化，会引起整个管网参数的变化。
● 系统的扰动因素较多，如环境温度、风力、雨雪等的变化。
这些特点决定了其供热工况和水力工况的调节比较复杂，仅使用常规仪表进行的局部的调节已很难达到控制要求和满足供热需求。
一种行之有效的方法就是采用SCADA监控管理系统对热网实行集中管理、分级控制。
【正文】
1控制系统简介
供热系统由热源、一次网、换热站、二次网、用户系统组成。
主要管理的是换热站和二次网部分，因为这是供热的直接对象。
换热站的工艺示意图1如下：
图1 工艺流程图
换热站监控系统主要是监测站内各热工点参数，从而得知当前系统运行情况。
换热站控制的主要目的是根据换热站供暖需求，通过调整一次供水管路上的电动调节阀和二次网上的循环泵、补水泵，使得住户家的热量能够达到国家标准。
2控制策略和联锁保护
换热站的工作原理是通过对电动阀的控制，将流入板换的热水与二次网冷水进行热交换，让二次网的热水流出到用户处，为外界供暖，然后循环利用管网里的水，形成水循环系统；当水压不够时补水泵自动给水，形成补水系统。
以下是换热站热网控制采取的控制方案。
2.1电动阀控制
电动阀控制一般采用供暖温度曲线控制，即室外温度不同，二次网供水温度设定值也就不一样，系统通过检测二次网实际供水温度和室外温度，自动调节一次网的阀门开度，来实现换热站的调节。
电动阀的控制比较特殊，因为它是机械设备，如果响应太频繁，电动阀的机械动作就太频繁，这样电动阀的使用寿命就会缩短，所以对阀的控制不建议采用PID控制。
针对这一问题，作者也想出了另一种电动阀控制方式——模糊控制+PID控制，这种控制方式可以让阀的动作次数减小，还能满足功能调节的需要。
模糊控制主要是针对电动阀控制方案，但是模糊控制只能防止电动阀在受干扰时的大幅度波动，使电动阀运行处在相对平稳的状态，但不及PID的控制精度。
PID控制精度高，但不如模糊控制那样稳定，所以采用模糊控制+PID控制方式，就能克服这些缺点。
在控制系统中，一些执行机构的频繁运动会导致PID 的小幅度振荡，使执行机构造成严重的机械磨损；而从控制要求来说，很多系统又允许被控量在一定范围内存在误差，即存在死区，这可以减小甚至消除小幅振荡，保证执行机构的使用寿命。
这就引入了带死区的PID的概念，模糊控制+带死区的PID控制就是相当于在PID自身内部、外部都具有模糊控制的特性，这样的系统控制会更加快而准。
温度曲线生成
正常情况下，根据供暖方提供的供暖温度曲线，并结合当前实际检测的二次网供水温度和室外温度自动控制调节电动阀，但是因为供暖曲线也是经验，供暖面积和供暖需求的不一样，供暖曲线不一定适用于所有的换热站，使得换热站的控制不是节能的。
最好的方法就是根据换热站的实际运行情况，根据室外温度调节二次网供水温度，使二次网回水温度达到适合的值（即满足用户需要），从而使控制达到节能的目的，这样就能得出一条与换热站特性相关的供暖控制曲线，运行时间越长，数据库越大，这条曲线就越是精确，越能达到经济控制的目的。
手动控制
手动控制即是由运行管理人员根据自己的经验手动给定各控制参数。
这一般是根据司炉工的工作经验，凭工作经验、现场实际需要和司炉工的感觉来控制阀位开度。
2.2循环泵控制
对循环泵控制的主要调节方法有两种：质的调节和量的调节。
质调节比较典型的方式是二次网供回水压差控制循环泵。
但是采用供回水压差控制就会因为回水的滞后性而无法达到真正需要的控制效果。
所以我采用的控制理论就是二次网回水压力控制，一般是定压控制，定压的主要目的就是定流量，而流量是由外网的供暖负荷所决定的，所以只要外网负荷一定时，定压值就是一定的，当外界负荷变化时，这个定压值就要相应的发生变化，依据二次网压力控制循环泵运行才是经济实惠的。
而量调节比较典型的方式即是室外温度控制循环泵。
这种方式只有在限定循环泵变频的上下限时才是安全的。
如果不设置频率上下限，那么当室外温度很低时，变频器的频率会一直增加，二次网出水压力就一直上涨，当超出外界的管网承受压力时，管网就可能会爆裂；当室外温度很高时，变频器的频率又会一直减小，压力也会一直减小，这样就可能使整个供水系统处于静止状态，热水不能很好的循环，这样供暖效果就会很不好。
2.3补水泵控制
补水泵的控制一般采用的就是恒压供水。
但这种方式使补水泵在整个系统运行过程中都一直处在开机运行状态，不仅不节能，还费泵头，综合这些缺陷，我采用了恒压补水+变频器自动休眠的方式控制变频器，即设定变频器的休眠频率，当控制器输出低于这个频率时就直接使变频器切换至休眠模式，只有当输出频率高于这个频率时，变频器才会启动运行。
控制框图2如下：
图2 补水死区控制框图
另外一种控制方式就是直接设定补水压力启停值，就是总网回水压力低于启动设定值时，就软启动变频器；总网回水压力高于停止设定值时，就停止补水变频器。
这种直接设定补水压力启停值的方式虽然对泵头的损耗要小一些，但其工作原理决定了当管网不稳定时变频器会频繁的启动停止，这样将直接影响变频器的使用寿命。
所以一般不建议使用这种控制方式。
2.4泄压阀的控制
泄压阀的控制主要是依据二次网回水压力，一般就是直接设置泄压压力值和停止泄压的压力设定值。
当二次网回水压力高于泄压设定值时启动泄压阀，并报警提示当前压力高；当二次网回水压力低于停止泄压的压力设定值时就停止泄压阀。
【结论】
在供暖系统中，换热站是一个重要的环节。
现在的换热站一般都很分散，不集中，那么要达到供暖效果好，就必须投入大量的人力、物力来关注这一些站的设备运行，这显然不是最好的办法。
换热站只有投入了自控系统，才能达到无人值守，才能节省人力、物力，才能更好、更有效的考虑节能效果。
【参考文献】
[1]陆家才，教育部职业教育与成人教育司推荐教材室内供暖与室外管网，中国电力出版社，2007
[2] 官燕玲, 供暖工程, 化学工业出版社, 2005
[3] 宋波，柳松，供暖系统方式与热计量应用，中国标准出版社，2012。