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。

3.1换热站电源系统的设计。

换热站电源系统按照换热设备容量及设备数量，安装在I#GGD型电柜，具体功能如下：（1）供电回路数为四个，其中一个备用回路，并装有电能计量表。

（2）数字显示供电电压（A、B、C）、负荷电流（Ia、Ib、Ic）。

（3）数字显示一、二次热网的出水压力、回水压力。

（4）数字显示一、二次热网的出水温度、回水温度。

（5）换热站内补水水箱高、低水位报警。

（6）电动调节阀门控制调节触摸屏。

为降低成本，节省空间，将“一次网热水温度自动控制系统”安装在此柜内。

3.2换热站一次网热水流量节能控制系统设计
根据室外温度的变化和当地热负荷曲线，决定二级网侧的供热量，实测供热量和设定值相比较后，进行PID闭环调节，控制器输出信号至电动调节阀，调节电动调节阀的开度，从而改变一级网侧的流量，满足二次网供暖温度的控制要求。

因此对一次网流量的控制系统必须是一个单闭环温度系统，按照目前的控制技术，采用电动阀门进行控制，尽管一次投入较大，但避免了人工操作误差较大，为今后实现热网远程无线监控打好基础，是比较理想的方案。

为此，根据一次网管道直径DN150，我们设计换热站一次网热水流量的自动控制系统主要由以下部件组成：选择适配的西门子VVF41.1502型电动阀门；SKC62UA型执行器；QAE2110.010型浸入式水温传感器，配套热敏元件PT1000；具有两个模拟量输出点输出DC0…1OV信号，可以是正向或者反向控制的RWD6型控制器。

3.3换热站循環泵节能控制系统设计
我们按照供暖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FRN37P11—4CX变频器；HFR1045电机软启动器；ID136闭环调节器；AF一20MR—A小型程序控制用可编程控制器；供水、回水压力信号DBM20R 一1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，因此该系统也是一个单闭环压力控制系统。

选用二台电机功率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一4CX变频器；PXR9闭环PID34应用能源技术；调节器；AF一20MR—A小型程序控制用可编程控制器；DBM20R一1型回水压力信号变送器等。

将它们安装在3#GGD型电柜中。

四、换热站的节能技术手段
换热站节能控制系统可实现单机控制或多机网络控制。

在各个换热站内设置一套换热站自动控制器装置，除完成换热机组的控制外，同时将各热工参数及电气参数收集到中央控制室内的计算机系统，通过GPRS网络与各个换热站系统建立联系，中央控制室换热站监控系统对各换热站进行实时数据采集。

工作人员可通过远程操作及时处理换热站事故，包括启动、停止换热站各电机设备及修改参数等。

根据用户的需要，组态出相应的画面，完成数据的显示、控制、状态检测、报警监测等功能。

具体节能技术手段如下：
4.1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众多领域，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的具体参数，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。

不但节约了大量的人力、物力，同时计算机技术是热网的T况分析、预测成为实时的，对进一步节能分析提供了在线参数。

必将进一步节约热网的运行费用。

4.2水力平衡技术
各种节能技术手段的实施前提是保证管网的水力工况。

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。

4.3精确计算，合理选泵
对于变频实现的变流量系统，本质上是将设备选型中的富裕量人为的使其匹配实际需求量，进而达到节能的目的。

而我们在最初选型时如果能精确计算实际负荷，合理匹配水泵型号和数量及运行规律，就可以达到不采用变频器就能节约能量的目的。

五、结束语
综上所述，通过对换热站的基本构成和节能控制系统的特点进行分析，以及对当前换热站节能控制中存在的需要解决的问题给出了可行的设计解决方案和节能技术措施。

有效的发挥了换热站的经济效益，同时有利于换热站的安全稳定的运行。

参考文献
[1]董海英换热站自动节能控制系统[J] 中国科技纵横2012年08期
[2]付文集中供暖系统节能及换热站控制系统研究[J]建材发展导向2014年01期。