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。

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。