论文部分内容阅读
[摘 要]集中供热现在已经成为城市供热的大势所趋。本文以集中供热为研究对象，详细介绍了换热站二次热网利用PLC和变频器进行温度、流量调节；介绍了变频调速技术，并应用于换热站系统循环水量的调节以及补水定压以节省电能。
[关键词]PLC 集中供热 变频调速
中图分类号：TP007 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0324-01
集中供热不仅能为城市提供稳定、可靠的热源，而且与传统的 分散供热相比，能节约能源和减少城市污染，具有明显的经济效益，所以集中供热是现代化城市中必不可缺的基础设施，也是城市公用事业的一个重要组成部分。
1、二次站一次侧回路的控制
换热站的能量调节的必要条件是：热源供给换热站的热量要足够，这是换热站二次侧能量调节的必要条件。否则会引起失调，即执行器100%输出也不能满足热用户需要。
这里只要热源供给换热站的热量足够，换热站一次侧采用连续调节或断续调节、自动调节或手动调节均可满足二次侧能量调节的必要条件。
本文采用的方法是：根据室外气象温度和换热站二次侧供水温度来调节一次侧供水或回水管道上电动调节阀，从而改变一次侧的流量，保证二次侧的供水量。
具体方法是：首先室外温度采用PT100温度传感器，输出4-20mA的直流信号传送给PLC的模拟量输入模块，经过程序设计，根据温度的不同，调出不同调节阀的开度，通过模拟量输出模块输出4-20mA的直流信号，调节阀接收到不同的电流值，则对开度进行调节，从而保证了二次供水的温度。
一次侧回路控制中主要的参考对象为热力站一、二次侧供回水温度；一次侧控制对象为一次侧调节阀；控制目的为提供热力站必须的供暖热量。
2、二次站二次侧循环水泵的控制
现有循环水泵系统的流量与压差是靠阀门和旁通压差阀调节来完成，因此，不可避免地存在较大载流损失。为了解决这个问题，需使水泵随着负载的变化而调节水流量并关闭旁通，又因为水泵采用的是星-三角启动方式，电机的启动电流为额定电流的 3-4倍，一台30KW的电动机其启动电流将达到200A左右，在如此大的电流冲击下，接触器的寿命将大大下降，同时启动时的机械冲击和停泵时的水锤现象，容易对机械散件（如轴承、阀门与管道）等造成破坏，从而增加了维修工作量及配件费用，费时费力。变频调节技的应用普及，使循环水泵实现软启动及‘启动、停止、轮换、变量调节’等功能，改变原来由人工控制的模式，大大提高设备的自动化程度和大大的减少了电机的启动电流，使循环水泵最大限度地提高节能效果。
在热力站循环泵控制中，我们采用供回水温差结合供回水压力控制的方式。热力站控制系统根据各系统的实际情况，设定一个供回水压力目标值。设定此供回水压力目标值以满足二次管网的供暖水循环。在此基础上，热力站PLC系统通过测量二次侧供回水温差来对循环泵进行修正。当二次侧供回水温差较大时，则需提高循环泵转速，加大二次側流量，提高二次侧回水温度，改善供热效果；当二次侧供回水温差较小时，需适当降低循环泵转速，减少二次侧的流量，实现小流量大温差的运行模式。这种调整可以起到节约电能及热能的效果。在大型热网中，这种节能手段就能取得可观的效果。
3、二次站二次侧补水泵的控制
在换热站运行期间，二次网系统会出现跑、冒、滴、漏以及用户偷放水现象。循环热水的流失会使回水压力过低，有可能形成热水汽化，引起热交换器的剧烈振动。这会严重影响系统的供热效果和设备的安全运行。
解决的办法是及时向系统进行定压补水。补水定压系统的作用是防止二次网倒空，保证系统在规定压力下恒压运行。在热负荷比较大的系统中，我们采用补水泵变频控制，对补水泵系统进行精确的微调。当系统失水时，换热站二次侧压力下降，系统会通过变频器控制补水泵以一定的转速进行补水，补水泵的转速根据当前压力与目标压力的差值均匀调整，从而避免补水泵在启动和停止时对二次侧系统的冲击。
变频调速补水泵定压系统工作原理如图1-2所示，安装在定点压力处的压力传感器感受到补水泵出口压力值后，反馈回变频控制柜，与给定压力比较后，控制变频器调节电机转速，使补水流量随之变化。当补水泵出口压力低于给定压力时，供电频率增加，电动机转速提高，水泵流量增大；反之，流量则减小；如果超过给定压力值，则自动停机。这样，通过变化水泵流量的方法可以保证热网系统压力不变，自动定压补水。若系统超压，则靠安全阀泄水。
该定压系统具有以下特点：
（1） 运行管理方便，达到设定压力自动停机，低于设计压力自动开机补水，不需要专人管理。
（2） 与常用补水泵相比节省电能。
（3） 具有过电压、过流、欠压、过载、短路、过热保护和故障声音及灯光报警信号。
（4） 具有手动、自动两种控制方式，自动控制时，有备用泵联锁和变频电源。自动系统故障时，可自动切换为人工运行。
4、换热站用户侧
换热站用户侧热水管网的布置如图1-3所示，假设各用户的理想流量为100T/H。均与调节的方法有：（1）预订计划法（2）比例法（3）补偿法（4）计算机法（5）快速简易调节法。我们采用快速简易调节法，因为它是一种既简单易行而使用的调节方法。调节步骤如下：靠近热网的近端用户应该把平衡阀的开度打开为理想流量的80-85%（那么近端用户的流量为80-85T/H），在热网的中间部分的用户应该把平衡阀的开度打开为理想流量的85-90%（那么中端用户的流量为85-90T/H），在热网的远端部分的用户应该把平衡阀的开度打开为理想流量的95-100%（那么远端用户的流量为95-100T/H）。室内温度未达到预定的温度的用户可以先略过，最后在单独处理。这种方法流量误差在±20%，对用户的室内温度影响不大，还可以达到近端用户室内温度不至于太热，远端用户室内温度不至于太冷的效果。
参考文献
[1]石兆玉.供热系统运行调节与控制.北京：清华大学出版社，1999.
[2]赵泉.集中供热系统热能分析及控制办法.油气田地面工程，2004.
[3]高中华.供热系统设备的变频调速.中国设备工程，2002.
[关键词]PLC 集中供热 变频调速
中图分类号：TP007 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0324-01
集中供热不仅能为城市提供稳定、可靠的热源，而且与传统的 分散供热相比，能节约能源和减少城市污染，具有明显的经济效益，所以集中供热是现代化城市中必不可缺的基础设施，也是城市公用事业的一个重要组成部分。
1、二次站一次侧回路的控制
换热站的能量调节的必要条件是：热源供给换热站的热量要足够，这是换热站二次侧能量调节的必要条件。否则会引起失调，即执行器100%输出也不能满足热用户需要。
这里只要热源供给换热站的热量足够，换热站一次侧采用连续调节或断续调节、自动调节或手动调节均可满足二次侧能量调节的必要条件。
本文采用的方法是：根据室外气象温度和换热站二次侧供水温度来调节一次侧供水或回水管道上电动调节阀，从而改变一次侧的流量，保证二次侧的供水量。
具体方法是：首先室外温度采用PT100温度传感器，输出4-20mA的直流信号传送给PLC的模拟量输入模块，经过程序设计，根据温度的不同，调出不同调节阀的开度，通过模拟量输出模块输出4-20mA的直流信号，调节阀接收到不同的电流值，则对开度进行调节，从而保证了二次供水的温度。
一次侧回路控制中主要的参考对象为热力站一、二次侧供回水温度；一次侧控制对象为一次侧调节阀；控制目的为提供热力站必须的供暖热量。
2、二次站二次侧循环水泵的控制
现有循环水泵系统的流量与压差是靠阀门和旁通压差阀调节来完成，因此，不可避免地存在较大载流损失。为了解决这个问题，需使水泵随着负载的变化而调节水流量并关闭旁通，又因为水泵采用的是星-三角启动方式，电机的启动电流为额定电流的 3-4倍，一台30KW的电动机其启动电流将达到200A左右，在如此大的电流冲击下，接触器的寿命将大大下降，同时启动时的机械冲击和停泵时的水锤现象，容易对机械散件（如轴承、阀门与管道）等造成破坏，从而增加了维修工作量及配件费用，费时费力。变频调节技的应用普及，使循环水泵实现软启动及‘启动、停止、轮换、变量调节’等功能，改变原来由人工控制的模式，大大提高设备的自动化程度和大大的减少了电机的启动电流，使循环水泵最大限度地提高节能效果。
在热力站循环泵控制中，我们采用供回水温差结合供回水压力控制的方式。热力站控制系统根据各系统的实际情况，设定一个供回水压力目标值。设定此供回水压力目标值以满足二次管网的供暖水循环。在此基础上，热力站PLC系统通过测量二次侧供回水温差来对循环泵进行修正。当二次侧供回水温差较大时，则需提高循环泵转速，加大二次側流量，提高二次侧回水温度，改善供热效果；当二次侧供回水温差较小时，需适当降低循环泵转速，减少二次侧的流量，实现小流量大温差的运行模式。这种调整可以起到节约电能及热能的效果。在大型热网中，这种节能手段就能取得可观的效果。
3、二次站二次侧补水泵的控制
在换热站运行期间，二次网系统会出现跑、冒、滴、漏以及用户偷放水现象。循环热水的流失会使回水压力过低，有可能形成热水汽化，引起热交换器的剧烈振动。这会严重影响系统的供热效果和设备的安全运行。
解决的办法是及时向系统进行定压补水。补水定压系统的作用是防止二次网倒空，保证系统在规定压力下恒压运行。在热负荷比较大的系统中，我们采用补水泵变频控制，对补水泵系统进行精确的微调。当系统失水时，换热站二次侧压力下降，系统会通过变频器控制补水泵以一定的转速进行补水，补水泵的转速根据当前压力与目标压力的差值均匀调整，从而避免补水泵在启动和停止时对二次侧系统的冲击。
变频调速补水泵定压系统工作原理如图1-2所示，安装在定点压力处的压力传感器感受到补水泵出口压力值后，反馈回变频控制柜，与给定压力比较后，控制变频器调节电机转速，使补水流量随之变化。当补水泵出口压力低于给定压力时，供电频率增加，电动机转速提高，水泵流量增大；反之，流量则减小；如果超过给定压力值，则自动停机。这样，通过变化水泵流量的方法可以保证热网系统压力不变，自动定压补水。若系统超压，则靠安全阀泄水。
该定压系统具有以下特点：
（1） 运行管理方便，达到设定压力自动停机，低于设计压力自动开机补水，不需要专人管理。
（2） 与常用补水泵相比节省电能。
（3） 具有过电压、过流、欠压、过载、短路、过热保护和故障声音及灯光报警信号。
（4） 具有手动、自动两种控制方式，自动控制时，有备用泵联锁和变频电源。自动系统故障时，可自动切换为人工运行。
4、换热站用户侧
换热站用户侧热水管网的布置如图1-3所示，假设各用户的理想流量为100T/H。均与调节的方法有：（1）预订计划法（2）比例法（3）补偿法（4）计算机法（5）快速简易调节法。我们采用快速简易调节法，因为它是一种既简单易行而使用的调节方法。调节步骤如下：靠近热网的近端用户应该把平衡阀的开度打开为理想流量的80-85%（那么近端用户的流量为80-85T/H），在热网的中间部分的用户应该把平衡阀的开度打开为理想流量的85-90%（那么中端用户的流量为85-90T/H），在热网的远端部分的用户应该把平衡阀的开度打开为理想流量的95-100%（那么远端用户的流量为95-100T/H）。室内温度未达到预定的温度的用户可以先略过，最后在单独处理。这种方法流量误差在±20%，对用户的室内温度影响不大，还可以达到近端用户室内温度不至于太热，远端用户室内温度不至于太冷的效果。
参考文献
[1]石兆玉.供热系统运行调节与控制.北京：清华大学出版社，1999.
[2]赵泉.集中供热系统热能分析及控制办法.油气田地面工程，2004.
[3]高中华.供热系统设备的变频调速.中国设备工程，2002.