关键词:供热换热站；自控系统；特征；功能；节能策略；质调节；量调节
供热换热站自控系统是根据室外温度在热源处进行供热系统供回水温度、循环流量运行的集中调节，实现了按需供热，其操作简单、控制精确、管理方便。
一、供热换热站的概述
供热换热站自控系统主要是通过质调节与量调节的策略实施节能。为了保证换热站的正常运行，达到最大节能效果，供热换热站必须配备一系列的自动控制与调节系统。供热换热站的供热设备包括板式换热器、循环泵、一二次线除污器、补水泵、水箱、计量表、控制阀门等。热电厂通过输汽管道将高温蒸汽输送到换热站，在换热站中蒸汽经换热器将采暖热水加热，循环泵通过供热管道将热水送到各用户。换热站作为连接热源和用户的枢纽，其工作的安全性、可靠性直接影响生产安全、供热质量和用户的满意程度，提高换热站的工作效能可以产生很大的经济效益和社会效益。
二、供热换热站自控系统的特征及其功能
1、供热换热站自控系统的特征。随着自动化控制的调节系统在供热系统中的应用，供热系统也由传统的手工调节转变为自动调节，在满足用户热量需求的同时，避免了不必要的能量浪费。换热站自动化控制系统在实际运行中，主要是根据室外温度变化，采用优化控制算法，自动调节蒸汽阀门的开度，使进、出口温度达到预定值，既满足不同天气用户的供热需要，又能达到节能降耗的效果。由于供热系统属于典型的大滞后闭环控制，调节速度非常慢，故选用大滞后的控制算法，并引补水流量进行前馈补偿，以提高控制速度和稳定性。根据回水压力，自动改变变频器输出频率以及电压，连续调节补水量，满足压力跟踪设定值。换热站自控系统可以解决热网运行失调现象，实现热网平衡运行，大大提高供热效果。另一方面，该系统具有历史曲线记录功能和报警功能，可以在最短时间内发现故障点，便于分析工艺条件对工况的影响以及事故发生的原因。
2、换热站自控系统的功能。（1）对系统产生的各个数据进行收集。自控系统在运行中，可以通过实现设置的巡检方式，对各个监测点进行24小时的数据收集，如温度、压力、流量、液位及设备运行状态等多种数据，并在收集完毕后将其通过信号电缆传达到系统控制柜的内部端子中。（2）数据计算处理。顾名思义，所谓的数据计算处理是指系统对收集到的数据进行统一加工与处理，且加工处理过后的数据为系统运行所需要的二次数据。在整个二次数据中，主要包括二次计算处理及二次数据的性能计算处理两个方面，不同的是，二次计算处理的重点在于数据的平均值与最大值计算；而性能计算处理的重点在于完成换热效率、电量及水量的计算。（3）数据显示。在整个系统数据显示中，主要是对供水温度、一次回水温度、二次供水温度、二次回水温度等多个数据的实际状况进行显示。（4）数据通讯，即结合着数据显示的实际状况，将收集到的错误数据第一时间反应到系统总部，使工作人员第一时间进行完善，避免问题的进一步扩大。（5）功能控制。该系统的应用，能够在原有的基础上实现二次热网控制，确保热网
水力与热力的平衡值在规定范围内，进而保证整个热网安全、稳定、高效的运行。
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三、供热换热站自控系统节能策略的分析
供热换热站自控系统通常是通过质调节与量调节进行节能，以下就其进行具体分析：
1、供热换热站自控系统中质调节的节能。在换热站的质调节中，需要依据室外实际温度对供水温度造成的影响来开展一次侧调节开度，确保二次侧供水温度在固定范围内。在保证二次侧供水温度的过程中，室外温度补偿器己成为工作人员常用的控制设备，该设备能够结合着采取区域的实际需要，从16条温度补偿曲线中选择与之相符的温度补偿曲线。这一操作方式凭借其操作性强、原理简单等优势受到人们的青睐。就该控制方式而言，若仅仅控制换热器的供水温度，而不考虑用户系统的水力平衡，则该方式将不仅不节能可能会比手工操作方式更加浪费能量。导致此现象的原因便是水力失调。因此在该控制方式中，需要换热器的供水温度与用户系统的水力平衡两个方面出发方可实现能量节能的目的。
选择合适的调节方法后，为能在合理的、较窄的比例带工作，并做到精确控制，必须合理地选择正确的调节阀特性并提供使调节阀良好运行的工况。对于质调节，其是根据室外温度及反馈的供水温度来控制一次侧调节阀的开度使二次侧供水温度达到设定值。但根据换热器热特性，当一次侧供水温度恒定时，换热量与流量是非线性关系(据美国ASHRAI:手册)，对于一次侧温差为30℃(例如110/80℃)的换热器而言，流量为设计流量的20%时，换热量为设计值的42%，当流量为设计值的50%时，换热量为设计值的75%。对于线性特性的阀门，水量与开度呈比例关系。
在采暖运行的小负荷及中等负荷下，换热量比水流量敏感得多，一个很小的控制信号的变化，会引起一个很大的换热量变化，导致控制回路不稳定。因此，设计者的目标是使换热量与控制器信号为比例关系，使控制回路稳定性不取决于负荷。
2、供热换热站自控系统中量调节的节能。供热换热站自控系统中的量调节时，不需要考虑室外温度变化这一因素，可以通过调节水循环流量来保持二次侧供水温度固定值。这一方式的使用，造成了水循环无级调节的后果，这就需要操作人员为其安装相应的变频调速装置，以此来达到节省运行费用的目的。在供热设计及运行中，根据室外温度对循环水泵进行工况调节，从而满足实际热负荷的需求是一个比较重要的问题。循环水泵实际运行中，其工况点参数并非人为设置的，而是由水泵性能曲线与管网性能曲线两个方面决定的，然而结合着用户的实际需求不难发现，其需要的热量在采暖期常因多方面因素发生变化。在满足用户需要的过程中，需要工作人员对工况值进行调节，即通过相应的策略来改变管网性能曲线或水泵性能曲线。但在当前管网均匀调节中，将水泵变频调速系统应用到二次网系统中，不仅能达到较好的热量控制效果，还能避免不必要的能源浪费。
此外，对于目前存在的单管串联系统，当室外温度升高，循环流量减少，会导致竖向热力失调，流量越小失调情况越严重。为避免该种情况的发生，最有效的方式是采用质、量综调技术，即多增加一套单回路控制器和一次侧的电动调节阀，根据室外温度调节二次侧供水温度，同时修正二次侧供回水温度，也可用一套PLC系统来完成。
结束语
综上所述，供热换热站自控系统应用在很大程度上实现了某一区域的集中供热，简化了电厂供热环节，实现了供热效率高、污染少等供热目的。其随着室外温度的变化，按照供热温度调节自控系统的曲线，达到其在热源处进行供热系统供、回水温度和循环流量运行的集中调节，实现按需供热，满足用户舒适度要求，最大限度节约能源。
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论文作者:朱立轩
论文发表刊物:《城镇建设》2020年2期
论文发表时间:2020/3/17
标签：系统论文; 温度论文; 自控论文; 换热站论文; 数据论文; 节能论文; 室外论文; 《城镇建设》2020年2期论文;