毕节市西门子代理商

一、前言

　　在城市集中供热系统中，热力站作为热网系统面对系统热用户后一级调节单元，热力站的控制效果直接决定热用户的采暖效果。太原市热力公司所辖城市热网包含400余座热力站，供热面积覆盖太原市总采暖面积的60%，所有热力站均采用间连型热力换热站。
 

　　在间连热网热力站中，二次网供回水压力、温度及流量均是影响供热效果的重要因素，而二次网各供参数的调节主要是依靠对二次网循环泵及补水泵的控制。传统的热力站控制中，循环泵与补水泵一般都采用工频泵，系统在设计选型时已经决定了系统二次网的主要参数，但是相对的，系统的适应性、扩展性及各参数的调整均受到极大限制。
 

　　太原热力公司自99年起，开始逐步对太原集中供热热网的各个热力站进行自动控制化改造。对于原有的热力站，统一增加自控仪表、PLC及变频设备；对于新建的热力站，在设计时即在工艺系统基础上引入自控设备。自控系统辅助将热力站的控制化，结合热网中控室全网平衡系统及通讯网络系统，进行全网均匀调节，达到较好的控制效果。本文着重介绍自控系统及变频器在热力站控制中的应用。
 

二、热力站自控系统构成

　　间连型热力站自控系统按设备类型分，可分为：温度、压力变送器，流量计，电动调节阀，循环泵及补水泵；按控制回路分，则可分为：一次网流量控制回路、二次网循环控制回路、二次网定压回路。
 

　　在热力站自控系统中，一次网流量控制回路主要通过调节一次回水调节阀来实现。二次网的调节回路则是通过调节二次网循环泵及补水泵转速来实现。一次网的控制指令主要由热网调度中心根据全网平衡算法下发，而二次网循环泵及补水泵变频器转速则由站内PLC系统依据各热力站所带热网的实际情况计算得出。
三、系统控制思想

　　在集中供热工程中由于各用户的建筑面积、暖气片性能及房屋保温质量各不相同，很难确定一组典型的室内温度作为直接被控量，而供、回水的平均温度从整体上反映了各用户暖气片的平均温度，因此一般的供热系统都是根据室外环境温度及不同的供热时段来控制供、回水平均温度的方法来间接控制用户室温。
 

　　在太原各热网控制中，由于在进行热力站自控改造的同时，对热网调度系统也进行了调整。目前太原各个热力分公司热网调度中心都加设了全网平衡系统，调度中心通过与个热力站进行通讯，获取热网数据，并根据室外温度情况对全网热力站的供热效果进行均匀调整。
 

　　各热力站从控制中心获取对应的二次网供回水平均温度，站内系统将独立控制回路分为二次网供回水平均温度控制回路和一次网流量控制回路，根据平均温度的偏差确定一次网流量的设定值，然后调节阀门开度使流量达到设定值。
 

　　站内的控制系统还根据热力站的实际情况对二次网循环泵及补水泵进行调速，
 

　　系统根据二次网供、回水平均温度的温差，通过变频器自动调节循环泵的转速，实现对系统总流量和温度的调节。使循环水泵按照实际负荷输出功率，减少不必要的电能损失，实现小流量大温差的运行模式。通过此举，可以及时地把流量、扬程调整到需要的数值上，消除多余的电能消耗，从而达到良好的节能效果。通常热力系统会设计两台变频泵，这不仅是为了系统备用，也是为了防止系统超调。如果负荷不够，则泵的转速加大，达到100％时还不满足要求，则启动第二台泵。同时系统还可以根据运行时间自动切换各循环泵，也提供低水压保护和连锁功能。
 

　　控制系统的二网供、回水压力是热网安全运行的重要参数。供水压力过高可能造成热水管道及用户暖气片的破裂；供、回水压力过低，使得部分热用户无法的到足够热量。恒压控制的方案是对补水泵进行变频调速控制，但考虑此处对压力的稳定性要求并不高，只要压力不超出某一范围即可，所以也可以采用开关补水控制方案。
 

四、热力站控制系统的实现

　　1、一网回路控制：
 

　　热力站的一次网回路控制，主要是热负荷控制。通过控制调节一次网回路上的电动调节阀，来调节流过热力站的一次热水的流量。在全网控制系统中，全网控制中心根据目前室外温度情况，参考热源的运行情况及各热力站反馈的二次网运行数据，计算出各热力站一次网控制阀门的开度指令或二次网目标控制温度。热力站系统根据全网控制中心下发的指令，调节一次网流量调节阀，从而实现全热网的热资源均匀分配。
 

　　一次网回路控制中主要的参考对象为热力站一、二次网供回水温度；一网控制的对象为一次网调节阀；控制目的为提供热力站必须的供暖热量。
 

　　2、二次网循环泵控制：
 

　　热力站系统二次网循环泵是通过变频器来调速。
 

　　传统热力站系统循环泵通常采用工频泵，循环泵选定后，热力站二次网的流量无法进行调整，从而造成热力站系统无法根据室外温度及实际供热需求来调整，造成热力及电力资源的浪费。而且大功率的工频泵在起停时会对电网造成冲击。
 

　　目前，热力系统自控改造中，对15KW以上的循环泵普遍使用变频控制。一般的循环泵均采用压差控制方式，即循环泵的转速受二次网供回水压差调整。压差控制的方式可以通过调节循环泵转速，调节二网流量以满足供热需求，从而减少浪费。

KDN-K3系列PLC应用于锅炉监控

太重XX公司是太重集团下属的子公司之一，承担着整个集团的供水、供热等任务。热力公司内目前正在运行的锅炉有相当一部分是使用了10多年的老锅炉，原有的监控系统自动化程度比较低，并且基本上处于不可使用的状况。为了减少能耗，提高效率，并且保证安全生产，今年6月份，公司领导下决心对这些老锅炉的监控系统进行改造。经过对各厂家、产品进行充分地调查、论证之后，由于KDN-K3系列PLC极高的性价比，以及北京凯迪恩公司强大的技术实力，良好的销售、技术服务态度，热力公司终决定了选用KDN-K3系列PLC进行首次的改造。
此次改造项目共涉及到用于供热的6台10吨的锅炉，主要是改造其安全监控系统。系统实现如下：对汽包水位进行监测，根据水位的高低进行报警指示，并对鼓风机、引风机进行控制。系统提供“投入自动/切除自动”选择，在“投入自动”方式下，PLC根据监测到的汽包水位值依据设定的程序自动进行联锁控制并报警；在“切除自动”方式下，PLC监测汽包水位值并报警，但由现场工人操作手动按钮来控制鼓风机、引风机的启停。
系统的点数及配置如下
点类型 数量 PLC型号 数量 描述
DI 7 K306-24DR 1 CPU306，14*DC24V输入，10*继电器输出
AI 6 K331-04IV 2 PM331，4*多信号输入（4-20mA、1-5V等）
DO 19 K322-08DR 2 PM322，8*继电器输出

在凯迪恩公司的技术人员的现场协助下，该项目在短的时间内完成了现场安装、调试。用户在调试期间对于KDN-K3系列PLC有了深入的了解，尤其对于硬件、软件一些细节上的人性化设计印象非常深刻：AI模块可以接受多种信号输入，并且仅仅由软件进行简单的配置即可；AI的测量值经过了模块本身的规格化，无论何种输入，AI值都是实际输入信号值的1000倍，非常直观；在EasyProg软件中进行在线监测时，模拟量数据有混合显示、十进制、十六进制等三种显示格式可选，在混合显示方式下，INT、DINT型的数据以十进制的方式显示，而BYTE、WORD、DWORD型的数据以十六进制的方式进行显示，这种设计为现场调试带来了极大的便利。
调试完成后，用户彻底消除了初对于国产PLC的疑虑，对KDN-K3 PLC的性能、符合而带来的方便性、软硬件的人性化设计以及凯迪恩公司的服务都给予了非常高的评价，并表示：希望在以后的项目中继续进行合作，共同为拥有自主知识产权的国产PLC的成长、壮大而努力。

附：由于改造的需要，此次项目仅仅对汽包水位进行简单的监控。但对于KDN-K3系列PLC来说，完全有能力对此类小锅炉进行全面的监控，包括上料、进出水、送风、炉膛负压、汽包水位等可以纳入整个监控系统中，这样用户以小的投入就会得到大的产出。