集中供热管网换热站自控仪表设计探讨

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摘要：随着我国城市建设步伐的加快，城市居民对热量的需求日益加大，集中供热已成为了城市供热的发展趋势。本文将对集中供热管网换热站自控仪表设计作出探讨，进一步介绍集中供热管网换热站自控仪表设计的范围及仪表选择配备，说明其建设“资源节约型、环境友好型”社会的重要性。

关键词：集中供热；换热站；自控仪表设计； 研究；探讨

中图分类号： TU833 文献标识码：A

在21世纪，能源问题已被越来越多的国家和地区所重视，显然它已成为全人类关注的重点。在这一方面，我国也不落后，提出了“节能减排”的要求。因此，在集中供热能耗方面的改革和技术的改进已迫在眉睫。

1健全集中供热管网的现实意义

换热站作为连接热源与用户极为重要的环节，其设计是否合理直接关系到供热质量。在国家的倡导和供热企业的不断努力下，我国城镇供热方式已经发生了根本性的转变，逐渐发展为由一个或几个热电厂为一个城市提供热源，市区内由换热站采用集中供热形式为各个小区提供热量，这就提高了效率、降低了能耗、减少了污染。因此，做好集中供热管网换热站自控仪表设计更为重要。

2换热站热力系统和自控系统的设计原则

2.1换热站热力系统的设计原则

2.1.1若换热站靠近锅炉房时，或本身就是锅炉房的一个组成部分，对于回收凝结水就很方便，还可以采用锅炉房的水处理设备进行补水。此外，热网补水还可以利用锅炉的连续排污来进行，这样提高了热的利用效率和有利于管网保护。

2.1.2若换热器不能承受热介质的压力，这时就应该安装减压设备；若处于供热时，就要在安装清除污垢的仪器，并需安装切断阀与旁通管。

2.1.3当热交换器内的循环水处于静压的状态时，若介质水的温度比其饱和温度还要高时，在入口处安装电磁阀，以确保循环水泵在不需要工作时能自动关闭。

2.1.4热设备自动调节系统决定了循环水的供水温度。同时还要安装自动调节阀，来调节一次热介质的流量，安装压力表和温度计与一次热介质入口与循环水供回水管出入口。

2.1.5对于建设大型换热站，仪表控制室是其必不可少的组成部分，其功能是方便管理二次仪表和各种监控信号设备。

2.1.6应在工作状态下，热交换器应安全有效地运行。热交换器的台数及单台容量，要有利于热负荷的调节。

2.1.7若城市供回水干管压差比较小，在尽量不选用加压泵的情况下应选用水流阻力较小的热交换器。同时要留有空地以确保检修时抽管所需要的场地。

2.1.8为了方便操作和维修，阀门的安装高度都必须适度、合理；对于安装仪表的位置，也要尽可能地满足后期工作中的观察的位置要求。利用热力管道必须考虑热力补偿以及其他情况，在可能的条件下，自然补偿是最好的选择。值得注意的是，地下室不宜设置热交换站，而且也应该尽量避免这种情况的出现。

2.2换热站自控系统设计原则

公司的供热形式为通过换热器对集中供热一次网用户和二次网进行热能交换，通过二次网络将热能输送给用户。温度、压力、流量等参数通过现场仪表传感器转换成标准的电信号，变频器把电机的电流、转速等信号送入PLC，PLC在热力站控制系统中的应用是对现场仪表的数据采集和处理，还用来完成对现场的自动化设备的控制，同时可以控制变频器的启停及调速。触屏作为现场的人机接口，显示换热站的主要参数及设备状态，现场的操作指令也可以通过触屏下达。换热站自控系统设计原则概括起来有如下几点：

2.2.1在运行中要降低各种能源的消耗，实现效益最大化。因此，设计一套科学而有效的工艺控制方案显得不可或缺。

2.2.2选用自控设备必须具备高的性能价格比，以满足供热系统规模及复杂程度对自控系统提出的要求。

2.2.3需制定具有针对性的控制策略来确保换热站自控系统的正常运行。同时在遵循可靠性和便利性的前提条件下，选择控制系统及配套仪表，以便于后期维护。

2.2.4对于系统的稳定性和兼容性在整个换热站自控系统的设计时，应必须考虑，此外，还应该把系统运行的通用性及可扩展性也作为系统设计的重要考虑事项。

3集中供热管网换热站自控仪表设计

3.1 设计依据

根据国家有关规定和相关技术要求，集中供热管网换热站自控仪表设计主要是根据国家有关部（委）颁布的电气自控设计规范及规定而定的，同时还要参照自来有关专业的用电资料并满足其相关控制要求和DCS/PLC系统设计要求。

3.2设计范围

集中供热管网换热站自控仪表设计的范围和方向主要在热网监控调度系统设计上，这是基础。在此基础上还要对仪表检测系统和数据采集控制系统进行设计，只有把这三个方面的设计做好了，才算是真正实现了换热站自控仪表设计的目的。

3.3热网监控调度系统

热网监控调度系统的组成部分包括调度中心、通讯系统、现场控制站、现场仪表及执行机构四大部分。对于调度中心来说，调度中心计算机系统通过通讯调度工作站负责与各换热站进行通讯，采集各换热站的重要数据，进行调度管理。

3.4换热站仪表及自控系统

换热站仪表及自控系统一般随换热机组成套供应，换热站主要设置以下检测仪表：一级管网的供水流量、供水压力、供水温度和回水供水压力、回水温度；二级管网的供水流量、供水压力、供水温度和回水供水压力、回水温度；补给水流量、水箱水位；每一个换热机组的出口压力、出口温度。

3.5仪表选择配置

为了方便现场工作，主要设备及仪表选择一般如下：

仪表信号传输要达到4InA至20InA或标准分度的标准；集中检测温度仪表，要满足两线制热电阻的要求；就地温度仪表最好采用万向型双金属温度计，而且还要带外保护套管；选用智能压力变送器的压力变送器；压力仪表采用不锈钢的，且精度达到1.5级；流量仪表是高温型电磁流量计。

4集中供热换热站在线监控系统的原理及构成

换热站现场监控如图1所示。需要监控的参数主要有一次网供回水温度和压力、二次网供回水压力、温度以及水箱水位等。循环泵和补水泵主要由变频器根据设定的定压点压力进行控制，从而实现二次网供、回水压力的自动控制。

在实际工程中，PID控制是应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制。它具有结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便的特点。当存在以下两种情况时：一是被控对象的结构和参数不能完全掌握，二是得不到精确的数学模型，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。

该系统是基于现场总线技术开发的。主要包括硬件和软件两大部分。硬件部分主要由现场数据采集监控设备、现场数据转换和传输设备、终端数据处理显示设备三大部分组成。软件部分主要包括两大功能模块：实时在线监控和网络远程监控。系统结构如图2所示。

结语

大规模、复杂化和多热源将成为未来城市集中供热网发展特点，而城市发展使对热量的需求量也将上升。集中供热管网换热站自控仪表设计将通过对换热站设备及参数的自动控制设计，提高节能管理水平和质量，降低能源损耗，降低了人们取暖的费用。

参考文献

[1] 周守军，张冠敏，薛爱军.集中供热换热站在线监控系统[J].山东大学学报（工学版）.2008.

[2] 鲁波.集中供热管网换热站自控仪表设计.应用能源技术.2011.

[3] 芦峰.集中供热换热站安装技术[J].山西建筑.2005.