论文部分内容阅读
【摘 要】随着供热网的不断扩大，如何科学有效地控制和管理热网，提高热网的经济效益和社会效益，成为供热企业急需解决的重要课题。采用嵌入式计算机远程监控系统可以有效地解决热网的控制和管理问题。 本文以我公司集中供热换热站为研究对象，以供热工程基本理论为基础，结合当前的嵌入式计算机应用技术，对集中供热换热站微机监控系统进行了分析和研究，针对集中供热系统的特点，采用了嵌入式计算机远程监控原理及方法，阐述了基于嵌入式技术的换热站计算机监控系统应用技术。
【关键词】换热站；远程控制；应用研究
在城镇集中供热领域中，不仅对热力站流量、压力、温度等参数的检测与控制有高精度的要求，而且还根据城市发展的需要，热力站在供热负荷允许的情况下还会增加新的管道和供热用户。目前，换热站大都采用人工监控，这具有一定的缺点：一方面浪费了人力，另一方面在出现事故隐患时，如果操作人员没有及时发现问题就容易造成设备事故。同时，由于个换热站都是独立运行的，难以达到供热系统整体的最佳状态，容易造成热力失衡，从而影响供热效果，导致能源极大浪费，特别是集中供热管网的线路覆盖地域范围大，动态生产数据实时性要求高，并且换热站处于城市中心，难以架設电缆，要做到实时连续监测管网、线路的中间站及用户端的各项数据，提高中央调度室的监控能力，靠过去传统的办法是难以满足要求的。
为了满足工业供热的发展和供热用户的要求，我公司集中供热采用换热站监控系统，以期达到供热现代化管理的目的。应用计算机实施集中控制和科学的量化管理，是供热管网设备安全、稳定、经济运行的必要条件，该系统能够实现换热站运行的动态跟踪监视，并通过远程数据的自动获取，进行集中调动和控制。有了计算机的实时监控可以及时准确的判断出是在供热系统中哪一环节出现问题的，是设备故障、管网的损坏，还是用户人为造成的管网漏气而导致的，从而进行处理。
1.换热站监控系统的构成
换热站监控系统将换热站的有人值守、手动运行转变为无人职守全自动运行。同时，建立监控中心（MCC），与换热站监控系统（RTU）共同组成微机热网监控系统（SCADA）。该微机热网监控系统将实时。全面的显示换热站的运行情况，并监测各种参数，提供热源调节处理外网变化的依据，它还是热源和外网安全、可靠、高效经济运行的保证。
锅炉房的高温水通过供水管送至各换热站的换热器的一次网，完成换热后通过回水管送回锅炉房。通过一次网电动阀调节一次网流量，改变换热器二次网供水温度（质调节）；对于用户热负荷相对稳定的系统，循环泵多采用定流量控制；根据二次网定点的压力对补泵采用位式控制。
控制器、传感器、执行机构及通讯模块组成热网监控系统的远程终端站（RTU），RTU通过与其相连的仪表和执行机构，完成对换热站及其他现场设备的数据采集、控制功能。控制器与电气控制柜及工艺配合实现热力站的全自动控制，能够安全启停机组，达到无人值守。
2.换热站监控系统的应用
换热站一般由汽水换热器组成的换热系统、循环水泵组成的循环水系统、补水泵组成的补水系统来构成。在控制过程中，需要采集大量的物理量，如压力、温度、流量等模拟量参数。需要通过PLC对这些参数进行实时采集和处理。换热站的自动控制，即实现整个进汽和供水过程的全自动控制。
（1）系统可以自动进行故障诊断，并在监控画面上显示各工况参数并控制设备运行状态。
（2）根据本地的气候条件以及供热对象的特性，给出一条室外温度与二次供水温度之间的对应曲线。控制器可以通过这条曲线根据室外温度传感器测量的室外温度对一次供汽流量进行控制，以达到对二次供水温度的控制。此设计的特点在于能够通过室外温度对二次供水的温度进行控制，以达到节省能源，提高供热质量的目的。
（3）在系统中增加晚间节能的设置，根据需要设置晚间供热温度。自控系统通过加入时间日程表的控制，实现一天当中不同时刻对应不同的温度。
（4）PLC通过压力传感器和变频器来实现对二次供水压力的控制，当一台补水泵无法通过变频补水达到所要求的压力时，控制器可使另一台备用泵以工频的方式进行补水。最终实现更加智能化的恒压补水控制。
（5）当前可编程控制器是专为工业环境下应用而设计的工业控制计算机，已经成为电气控制系统中应用最为广泛的核心位置，它不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成各种顺序或定时的闭环控制功能，并且抗干扰能力强、可靠性高、稳定性好、体积小，能在恶劣环境下长时间、不间断运行，且编程简单，维护方便，并配有各类通讯接口与模块处理，可方便各级连接。
（6）在换热站的控制系统中还发附加了安防系统的功能，在监测环境温湿度的同时，还可检测门窗、电源、电压、电流、地面水份、设备温度等安防信息，出现意外时，系统自动远程报警，达到无人值守基站的防护标准。
（7）换热站控制系统的调节系统采用自动调节控制，确保了进汽和供水的温度、压力准确稳定，使换热温度达到用户的要求，并对其故障实现实时报警和连锁启停切换控制。具体调节控制单元如下：
2.1换热器二次供水温度调节控制回路
主要功能：通过控制换热器一次蒸汽管网入口蒸汽调节阀，实现换热器二次侧热水出口温度的自动控制。
2.2换热器冷凝水水位调节控制回路
主要功能：通过控制换热器冷凝水排水调节阀，实现换热器冷凝水水位的自动控制。
2.3补水流量调节控制回路
主要功能：通过控制补水流量调节阀，实现二次回水压力的定压自动控制。
2.4二次供水压力调节控制回路
主要功能：通过控制循环水泵变频器转速实现二次供水压力的定压自动控制。
2.5二次回水压力自动控制回路
主要功能：通过控制疏水水泵变频器转速实现二次回水压力自动定压控制。
综上所述，在信息技术日新月异迅猛发展的今天，供热行业更应走一条与时俱进的发展之路。而换热站远程监控系统不仅使换热站的监控能力大大增强，提高整体控制水平及控制精度，减小人为误差及劳动强度。同时，也能实现温度可控制的目标。在提高经济效益、热效率，促进集中供热节能环保的同时，合理地分配热源，为用户提供舒适的环境温度。 [科]
【参考文献】
[1]韩安荣.通用变频器及其应用（第二版）[M].北京：机械工业出版社，2009.
[2]姜欣雨.供热系统自动化应用[J].哈尔滨：哈尔滨工业大学学报，2008.
[3]李伟斌.变频器应用技术及电机调速[J].北京：北京人民邮电出版社，2007.
【关键词】换热站；远程控制；应用研究
在城镇集中供热领域中，不仅对热力站流量、压力、温度等参数的检测与控制有高精度的要求，而且还根据城市发展的需要，热力站在供热负荷允许的情况下还会增加新的管道和供热用户。目前，换热站大都采用人工监控，这具有一定的缺点：一方面浪费了人力，另一方面在出现事故隐患时，如果操作人员没有及时发现问题就容易造成设备事故。同时，由于个换热站都是独立运行的，难以达到供热系统整体的最佳状态，容易造成热力失衡，从而影响供热效果，导致能源极大浪费，特别是集中供热管网的线路覆盖地域范围大，动态生产数据实时性要求高，并且换热站处于城市中心，难以架設电缆，要做到实时连续监测管网、线路的中间站及用户端的各项数据，提高中央调度室的监控能力，靠过去传统的办法是难以满足要求的。
为了满足工业供热的发展和供热用户的要求，我公司集中供热采用换热站监控系统，以期达到供热现代化管理的目的。应用计算机实施集中控制和科学的量化管理，是供热管网设备安全、稳定、经济运行的必要条件，该系统能够实现换热站运行的动态跟踪监视，并通过远程数据的自动获取，进行集中调动和控制。有了计算机的实时监控可以及时准确的判断出是在供热系统中哪一环节出现问题的，是设备故障、管网的损坏，还是用户人为造成的管网漏气而导致的，从而进行处理。
1.换热站监控系统的构成
换热站监控系统将换热站的有人值守、手动运行转变为无人职守全自动运行。同时，建立监控中心（MCC），与换热站监控系统（RTU）共同组成微机热网监控系统（SCADA）。该微机热网监控系统将实时。全面的显示换热站的运行情况，并监测各种参数，提供热源调节处理外网变化的依据，它还是热源和外网安全、可靠、高效经济运行的保证。
锅炉房的高温水通过供水管送至各换热站的换热器的一次网，完成换热后通过回水管送回锅炉房。通过一次网电动阀调节一次网流量，改变换热器二次网供水温度（质调节）；对于用户热负荷相对稳定的系统，循环泵多采用定流量控制；根据二次网定点的压力对补泵采用位式控制。
控制器、传感器、执行机构及通讯模块组成热网监控系统的远程终端站（RTU），RTU通过与其相连的仪表和执行机构，完成对换热站及其他现场设备的数据采集、控制功能。控制器与电气控制柜及工艺配合实现热力站的全自动控制，能够安全启停机组，达到无人值守。
2.换热站监控系统的应用
换热站一般由汽水换热器组成的换热系统、循环水泵组成的循环水系统、补水泵组成的补水系统来构成。在控制过程中，需要采集大量的物理量，如压力、温度、流量等模拟量参数。需要通过PLC对这些参数进行实时采集和处理。换热站的自动控制，即实现整个进汽和供水过程的全自动控制。
（1）系统可以自动进行故障诊断，并在监控画面上显示各工况参数并控制设备运行状态。
（2）根据本地的气候条件以及供热对象的特性，给出一条室外温度与二次供水温度之间的对应曲线。控制器可以通过这条曲线根据室外温度传感器测量的室外温度对一次供汽流量进行控制，以达到对二次供水温度的控制。此设计的特点在于能够通过室外温度对二次供水的温度进行控制，以达到节省能源，提高供热质量的目的。
（3）在系统中增加晚间节能的设置，根据需要设置晚间供热温度。自控系统通过加入时间日程表的控制，实现一天当中不同时刻对应不同的温度。
（4）PLC通过压力传感器和变频器来实现对二次供水压力的控制，当一台补水泵无法通过变频补水达到所要求的压力时，控制器可使另一台备用泵以工频的方式进行补水。最终实现更加智能化的恒压补水控制。
（5）当前可编程控制器是专为工业环境下应用而设计的工业控制计算机，已经成为电气控制系统中应用最为广泛的核心位置，它不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成各种顺序或定时的闭环控制功能，并且抗干扰能力强、可靠性高、稳定性好、体积小，能在恶劣环境下长时间、不间断运行，且编程简单，维护方便，并配有各类通讯接口与模块处理，可方便各级连接。
（6）在换热站的控制系统中还发附加了安防系统的功能，在监测环境温湿度的同时，还可检测门窗、电源、电压、电流、地面水份、设备温度等安防信息，出现意外时，系统自动远程报警，达到无人值守基站的防护标准。
（7）换热站控制系统的调节系统采用自动调节控制，确保了进汽和供水的温度、压力准确稳定，使换热温度达到用户的要求，并对其故障实现实时报警和连锁启停切换控制。具体调节控制单元如下：
2.1换热器二次供水温度调节控制回路
主要功能：通过控制换热器一次蒸汽管网入口蒸汽调节阀，实现换热器二次侧热水出口温度的自动控制。
2.2换热器冷凝水水位调节控制回路
主要功能：通过控制换热器冷凝水排水调节阀，实现换热器冷凝水水位的自动控制。
2.3补水流量调节控制回路
主要功能：通过控制补水流量调节阀，实现二次回水压力的定压自动控制。
2.4二次供水压力调节控制回路
主要功能：通过控制循环水泵变频器转速实现二次供水压力的定压自动控制。
2.5二次回水压力自动控制回路
主要功能：通过控制疏水水泵变频器转速实现二次回水压力自动定压控制。
综上所述，在信息技术日新月异迅猛发展的今天，供热行业更应走一条与时俱进的发展之路。而换热站远程监控系统不仅使换热站的监控能力大大增强，提高整体控制水平及控制精度，减小人为误差及劳动强度。同时，也能实现温度可控制的目标。在提高经济效益、热效率，促进集中供热节能环保的同时，合理地分配热源，为用户提供舒适的环境温度。 [科]
【参考文献】
[1]韩安荣.通用变频器及其应用（第二版）[M].北京：机械工业出版社，2009.
[2]姜欣雨.供热系统自动化应用[J].哈尔滨：哈尔滨工业大学学报，2008.
[3]李伟斌.变频器应用技术及电机调速[J].北京：北京人民邮电出版社，2007.