李峰軍

摘 要：隨著現(xiàn)代工業(yè)自動化水平的提高，實(shí)現(xiàn)熱力站自動化控制已是必然趨勢。文章首先介紹了熱力站自動化控制的實(shí)現(xiàn)流程，然后給出了一套全面完整的熱力站自動化運(yùn)行管理方案，最后強(qiáng)調(diào)了在熱力站自動化運(yùn)行管理過程中需要注意的問題。以期為相關(guān)部門和研究人員提供參考和研究的思路。

關(guān)鍵詞：熱力站；自動化；供熱系統(tǒng)

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）33-0080-02

隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程的加快，我國能源資源約束的矛盾也日益加劇，為了解決該問題，各項(xiàng)節(jié)能減排的技術(shù)和政策被人們研發(fā)出來并應(yīng)用到實(shí)際工程中。供熱產(chǎn)業(yè)作為關(guān)乎民生和國家經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)，正處在快速發(fā)展階段，它的智能化發(fā)展對節(jié)能減排具有重要的意義，其中熱力站的自動化運(yùn)行是在熱力站自動控制的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，對供熱系統(tǒng)的智能化發(fā)展起著重要的作用，具有一定的研究意義。

1 熱力站自動化運(yùn)行的基礎(chǔ)

目前，熱力系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過全面的自動化控制改造，而熱力站的自動化運(yùn)行必須是建立在實(shí)現(xiàn)熱力站自動化控制的基礎(chǔ)上。熱力站的自動化控制過程包括兩個步驟：熱力站的一次網(wǎng)回路控制和二次網(wǎng)循環(huán)泵控制[1]。

其中，一次網(wǎng)回路控制主要實(shí)現(xiàn)熱力站的熱負(fù)荷控制。二次網(wǎng)循環(huán)泵控制主要是通過變頻器調(diào)節(jié)速度來調(diào)節(jié)二次網(wǎng)的流量，比較重要的就是循環(huán)泵的選擇。目前的自動化熱力系統(tǒng)中，已不再使用會造成熱力及電力資源的浪費(fèi)的工頻泵，而是主要使用變頻控制方式或者壓差控制方式，從而有針對性的智能調(diào)節(jié)二次網(wǎng)流量，減少資源的浪費(fèi)。

在當(dāng)前國內(nèi)的供熱系統(tǒng)中，熱力站是熱力系統(tǒng)的最后一級控制單元，它的控制調(diào)節(jié)能力和自動化運(yùn)行的效果直接決定了各個用戶室內(nèi)的供暖效果，從而決定了整個熱力系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。

2 熱力站自動化運(yùn)行管理系統(tǒng)與技術(shù)

熱力站的自動化運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，要想實(shí)現(xiàn)對熱力站自動化運(yùn)行的管理，必須實(shí)現(xiàn)對城市所有熱力站，乃至整個熱網(wǎng)的自動化控制，這個控制過程涉及的控制對象較多，信號處理較復(fù)雜，需要一套全面的自動化控制解決方案，包括系統(tǒng)指揮中心、通信系統(tǒng)、現(xiàn)場控制系統(tǒng)、一次儀表和輔助監(jiān)控系統(tǒng)。在管理方案上，可以采用分布式計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，也即中央與本地分工協(xié)作的控制方法。除此之外，系統(tǒng)設(shè)備的檢修和調(diào)試也是整個熱力站自動化運(yùn)行管理的重要組成部分，下面分別進(jìn)行介紹。

2.1 系統(tǒng)指揮中心

系統(tǒng)指揮中心是熱力站自動化運(yùn)行管理系統(tǒng)的核心，由于一般情況下都是遠(yuǎn)程指揮控制，因此系統(tǒng)指揮中心必須支持遠(yuǎn)程訪問與控制，不論通過何種通信方式，只要工作站經(jīng)過了批準(zhǔn)和授權(quán)，該工作站就可以查詢和瀏覽指揮中心的所有數(shù)據(jù)，并可以進(jìn)行控制指令的發(fā)送和接收。系統(tǒng)指揮中心最重要的功能是需要不斷接收和存儲現(xiàn)場控制設(shè)備采集的相關(guān)數(shù)據(jù)，并發(fā)送指令指導(dǎo)現(xiàn)場控制設(shè)備的操作員進(jìn)行相應(yīng)的操作，而操作員則需要從指揮中心得到自己所控制的子站或去其他子站現(xiàn)場工況和數(shù)據(jù)，并下達(dá)相應(yīng)的控制指令[2]。

2.2 通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)是熱力站自動化運(yùn)行管理系統(tǒng)的重要組成部分，主要實(shí)現(xiàn)各個現(xiàn)場設(shè)備和節(jié)點(diǎn)的相互通信和聯(lián)系，從而聯(lián)系起所有的設(shè)備成為一個有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)所有設(shè)備和工況數(shù)據(jù)的集中管理，從而實(shí)現(xiàn)對各個設(shè)備的精準(zhǔn)化管理，通信系統(tǒng)也是熱力站自動化運(yùn)行系統(tǒng)中需要技術(shù)支撐較多的子系統(tǒng)，涉及很多通信方面的理論知識和操作方法，需要操作人員具備一定的通信行業(yè)背景，關(guān)于通信方式的選擇，隨著技術(shù)的發(fā)展和更新，目前有多種方式可供選擇，綜合考慮成本和效率，可以選擇無線撥號、VPDN或者GPRS方案。

①無線撥號方案：每個熱力站安裝一個GPRS DTU，每個GPRS DTU控制10個換熱站，且需要單獨(dú)安裝一個專用GPRS DTU用于系統(tǒng)故障報警。該種方式實(shí)施簡單，投資不高，運(yùn)行和維護(hù)的成本較低，但實(shí)時性和擴(kuò)展性較差，輪巡周期長，目前可行性較差，一般不會選擇這種方案；

②VPDN方案：VPDN表示虛擬專有撥號網(wǎng)，VPDN方案是撥號方案的改進(jìn)，是在電話網(wǎng)上利用虛擬專網(wǎng)技術(shù)和通信系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)步的結(jié)果。該方案需要在每個熱力站安裝一個VPDN通信控制器，通過撥號上VPDN網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時在線完成通信控制任務(wù)[3]。VPDN方案的主要優(yōu)點(diǎn)是：利用電話網(wǎng)絡(luò)，安裝方便，穩(wěn)定可靠，擴(kuò)展能力強(qiáng)，自動化程度高，可以達(dá)到實(shí)時在線的系統(tǒng)要求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場無人職守。尤其是目前可以包月付費(fèi)，運(yùn)行費(fèi)用低廉，也是一種可行的通訊方案。

③GPRS在線方案：GPRS在GSM網(wǎng)上利用虛擬專網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。該方案需要在每個熱力站安裝一個GPRS通信控制器，通過撥號連接GPRS無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時在線完成數(shù)據(jù)通信任務(wù)。GPRS方案的主要優(yōu)點(diǎn)是：利用無線網(wǎng)絡(luò)，不用接線，覆蓋范圍廣，安裝方便，穩(wěn)定可靠，擴(kuò)展能力強(qiáng)，自動化程度高，可以達(dá)到實(shí)時在線的系統(tǒng)要求，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場無人職守。尤其是目前中國移動大力推廣，付費(fèi)和優(yōu)惠方式多，運(yùn)行費(fèi)用低廉，是一種各方面都看好的通訊方案[4]。

當(dāng)然還有許多其它方案，如有線的ADSL方案，無線的CDMA方案，這些方案與VPDN和GPRS方案類似，采用技術(shù)基本相同，在此不一一進(jìn)行介紹。

2.3 現(xiàn)場控制系統(tǒng)

現(xiàn)場控制設(shè)備是熱力站自動化運(yùn)行管理系統(tǒng)的終端系統(tǒng)，要采集和存儲多個設(shè)備和節(jié)點(diǎn)的工況數(shù)據(jù)，需要接受系統(tǒng)指揮中心的控制，同時也要能夠脫離指揮中心獨(dú)立運(yùn)行。現(xiàn)場控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能主要包括以下幾點(diǎn)：

①參數(shù)采集：主要采集各個現(xiàn)場設(shè)備和監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的工況數(shù)據(jù)、狀態(tài)量和脈沖量；

②數(shù)據(jù)存儲：由于整個自動化管理系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時性一般達(dá)到數(shù)據(jù)處理的實(shí)時性要求，因此現(xiàn)場控制系統(tǒng)必須能夠快速的完成①中采集得到的數(shù)據(jù)的存儲，并通過通訊系統(tǒng)在固定時間傳輸給系統(tǒng)指揮中心；

③與指揮中心進(jìn)行通信：現(xiàn)場控制系統(tǒng)必須能夠在主動或被動方式下與系統(tǒng)指揮中心中心進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)指揮中心實(shí)時管控現(xiàn)場控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各個子系統(tǒng)與指揮中心的協(xié)調(diào)化運(yùn)行；

④顯示與交互功能：現(xiàn)場控制系統(tǒng)必須具備顯示和交互功能，主要通過軟件系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，以方便現(xiàn)場工作人員了解現(xiàn)場工況，并進(jìn)行相關(guān)操作。

2.4 一次儀表系統(tǒng)

一次儀表系統(tǒng)主要由各種傳感器和變送器組成：傳感器用于采集前文所述的各種參數(shù)，如溫度、壓力等信號[5]，變送器實(shí)現(xiàn)參數(shù)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步處理，以便通信設(shè)備傳輸參數(shù)數(shù)據(jù)，二者相配合抗干擾能力強(qiáng)，數(shù)據(jù)傳輸距離遠(yuǎn)，系統(tǒng)性能好。對于一個標(biāo)準(zhǔn)的水水換熱站，其需要利用一次儀表監(jiān)控及利用控制機(jī)采集的內(nèi)容如下：

①一次網(wǎng)和二次網(wǎng)的供水溫度、回水溫度、供水壓力、回水壓力；

②一次網(wǎng)流量、一次網(wǎng)電動閥閥位；

③二次網(wǎng)流量、二次網(wǎng)補(bǔ)水流量；

④循環(huán)泵運(yùn)行狀態(tài)反饋、循環(huán)泵頻率反饋；

⑤補(bǔ)水泵運(yùn)行狀態(tài)反饋、補(bǔ)水泵頻率反饋；

⑥補(bǔ)水水箱液位、用電量反饋。

對于一個標(biāo)準(zhǔn)的汽水換熱站，其需要利用一次儀表監(jiān)控及利用控制機(jī)采集的內(nèi)容如下：

①一次網(wǎng)蒸汽溫度、凝結(jié)水溫度、蒸汽壓力、凝結(jié)水水位；

②一次網(wǎng)蒸汽流量、一次網(wǎng)電動閥閥位；

③二次網(wǎng)供水溫度、回水溫度、供水壓力、回水壓力；

④二次網(wǎng)流量、二次網(wǎng)補(bǔ)水流量；

⑤循環(huán)泵運(yùn)行狀態(tài)反饋、循環(huán)泵頻率反饋；

⑥補(bǔ)水泵運(yùn)行狀態(tài)反饋、補(bǔ)水泵頻率反饋；

⑦補(bǔ)水水箱液位、用電量反饋[6]。

2.5 輔助監(jiān)控設(shè)備

實(shí)現(xiàn)熱力站自動化運(yùn)行的目的是用最安全經(jīng)濟(jì)的手段將需要的熱能安全地送到需要它的地方[7]。由于供熱的最終目的是實(shí)現(xiàn)用戶能夠按照自己的需求進(jìn)行取暖，因此利用輔助監(jiān)控設(shè)備監(jiān)測供熱用戶的室內(nèi)溫度也是熱力站自動化運(yùn)行管理的重要環(huán)節(jié)。

一般情況下，需要在用戶采暖的室內(nèi)安裝室內(nèi)溫度采集器，采集器的個數(shù)根據(jù)供熱面積的大小、管網(wǎng)阻力大小等情況綜合考慮，一般安置2-6個。溫度采集器是利用現(xiàn)有通信媒介實(shí)現(xiàn)的一種高科技產(chǎn)品，能自動采集室內(nèi)溫度，并根據(jù)需要上傳，其成本不高，安裝方便，是提高供熱網(wǎng)絡(luò)控制效果的利器。

2.6 設(shè)備檢修與調(diào)試

除了前文所述的各種技術(shù)是熱力站自動化運(yùn)行的必要條件，相關(guān)設(shè)備的檢修和調(diào)試也是重要前提，更是基本前提。因此，相關(guān)企業(yè)需要在對上年度供暖情況充分調(diào)研的基礎(chǔ)上制定了詳細(xì)的整改方案，對各供暖區(qū)域的供暖設(shè)備進(jìn)行了全面檢修。熱力站、閥井等相關(guān)設(shè)備的檢修工作必須嚴(yán)格落實(shí)到位，在檢修質(zhì)量上嚴(yán)格把關(guān)，保證設(shè)備檢測準(zhǔn)確無誤，將設(shè)備缺陷消滅在萌芽狀態(tài)，相應(yīng)的調(diào)試過程應(yīng)該細(xì)致全面，從而促進(jìn)熱力站的自動化運(yùn)行，為供熱設(shè)施的安全穩(wěn)定運(yùn)行打好基礎(chǔ)[8]。

3 結(jié) 語

綜上所述，要想全面實(shí)現(xiàn)熱力站的自動化運(yùn)行，首先必須善于充分利用現(xiàn)代供熱領(lǐng)域中最新的研究成果，將理論應(yīng)用于實(shí)踐，完善城市的集中供熱系統(tǒng)。同時，在熱力站自動化條件過程中，還必須克服各種弊端，在總結(jié)歷史經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)已知問題，研發(fā)新型技術(shù)，開發(fā)出更加先進(jìn)的智能型系統(tǒng)，促進(jìn)供熱系統(tǒng)的高效管理，提供城市采暖用戶的生活水平，加速中國的城市化進(jìn)程。

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