换热站智能控制系统

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.