摘要：本文提出了我国换热站控制系统存在的主要问题，并对换热站节能控制系统控制器进行了相关设计，实际表明：此方案有利于热网的统一调配及实现水力、热力工况平衡，减少了设备投资，有利于系统扩展。
关键词：热网换热站,节能,控制器设计
引言
与国外发达国家相比，我国目前的集中供热系统还相当落后，主要体现在能源利用率不高和热能损失，所以，提高能源利用率和减少热能损失迫在眉睫。
一、换热站节能控制中急需解决的问题
1、换热站控制方式
热力系统本身是一个大的热惯性系统，且影响因素千变万化，因此做到精确控制非常困难。
2、循环泵的变频控制
水泵是热网一次和二次网系统的主要设备，其电耗大小，不但对电资源有影响，也对运行成本有显著影响。水泵的流量和扬程的选择与配置是十分重要的，选择与配置得当，装机电功率合适，运行工作点处于设备高效率区域，电耗少。选择与配置的不当(一般是偏大)，装机电功率偏大，运行工作点偏离设备高效率区域测电耗多。
3、补水定压方式
热网补水率可近似认为(忽略水热胀冷缩的补充)是输送过程失水的指标。目前，二次网运行补水率差别很大。系统补水不仅是水耗问题，热耗是更大的问题。
4、换热站调节
在许多供热系统中，热用户用热需求明显不同，因此，在现实中的诸多环节存在着巨大的节能空间，只因缺乏有效可行的调节手段，在供热管网中无法区别管理，任凭热能无谓的消耗。
二、换热站节能控制系统控制器的设计
1、系统结构的设计
换热站节能控制系统主要包括上位机监控操作站，换热器就地控制站及智能区域供热控制器。上位机监控操作站与换热器就地控制站通过以太网进行通信，操作站与智能区域供热控制器通过GPRS进行通讯，完成数据的传输、远程监控及操作。控制系统框图如图1所示。
图1 控制系统框图
操作站主要完成远程操作就地站、远程操作智能区域供热控制器、监控显示信息及与供热中心通信等功能。操作站与就地站之间、各就地站间通过以太网通信，使换热站系统公共部分信息共享，有利于各站间协调控制，保证热网的水力平衡、热力平衡，使热能均匀分布，保证供热效果，使整个热网安全、节能、高效、平稳地运行.操作站除了完成远程操作功能外，还通过友好人机界面完成就地站信息的监控与显示功能。
2、上位机监控操作站的设计
操作站监控管理系统由工业控制计算机和组态软件组成，采用了研华工控机IPC6100，国产组态软件“MCGS”为平台。操作站软件由监控部分和系统管理部分及操作控制部分组成。操作站监控部分对于所有用户都是开放的。每个班的操作管理人员在开始应用系统时首先要登陆系统，以获得操作管理人员的操作权限，操作管理人员级用户可以进行报警连锁功能的切除和投入，各重要参数值的设定。管理员用户拥有整个系统的所有操作权限。
具体部分的软件设计情况，由于篇幅的限制，在此不再赘述。
3、换热站控制器的设计
(1)硬件的设计
换热站控制器主要由西门子公司的S7-300系列PLC(可编程逻辑控制器)，现场触摸屏等构成。压力、流A变送器，电动调节阀，变频控制柜中各信号与PLC相连，其控制系统框图如图2所示。
图2 控制系统框图
(2)软件的设计
系统软件设计主要实现以下基本功能：
a、数据检测、显示功能。对换热站一、二次网供水温度、回水温度、供水压力、回水压力、供水流t，室外温度进行实时检测、显示。
b、数据通讯功能。向上位机发送检侧到的各项数据，接受上位机传送过来的各项指令。实现就地站与操作站之间的远程数据通讯.
c、故障报替及处理。对温度、压力过高或过低等各种异常情况进行报警和实时处理。
d、控制算法的实现与控制蚤的输出。根据测得的室外温度设定二次网供水温度给定值，采用PID控制算法计算输出的控制量，对一次网旁通阀进行控制.
e、循环水泵及补水泵的控制。采用质调节的调节方式，通过控制变频器来控制循环水泵的转速，使循环泵按一定流量运行。补水压力的设置分为静态和动态两种情况，分别按静态、动态状况进行补水。
在变频器控制两台水泵这样的系统中，应注意确保变频泵与工频泵都能在高效段运行并实现系统最优。变频水泵设定恒压值时，需考虑工频泵的商效率区范围。因为变频水泵的恒压设定值，也就是工频泵运行时的压力值，若此压力值是在工频泵的高效率区之外，则工频泵在运行时的工作状况就欠佳，严重时甚至会发生水泵震荡或气蚀现象。因此，变频水泵的恒压设定值应该在工频泵高效率区所对应的扬程范围内。
本换热站控制系统包括8台循环水泵，4台变频器，每个供热区域由1台变频器控制2台循环水泵组成变频柜，其电气控制图如图3，巧。控制方式为一用一备。系统采用质调节控制循环泵以额定负荷的75%运行，来保证整个二次网的供水压力稳定。
本次设计中得出，利用变频调速技术对水泵进行调速就可节省大量的电能，当水泵转速为原来的80%时，水泵耗电量就为原来的51.2%:当水泵转速为原来的75%时，水泵耗电最仅为原来的42.2%。可见，利用变频调速技术对水泵进行调速节能的效果非常明显。
结论
本文讨论了换热站控制系统在集中供热系统中的作用、节能方法及效果，降低了供热系统的控制难度。运行结构表明这种方式能够有效的实现供热量在热网中的分配，满足了热用户的用热需求，使供热品质及效果得到保证，使供热系统高性能、低能耗、强可靠的运行。
参考文献：
【1】石兆玉.供热系统运行调节与控制.北京:清华人学出版社.1994.
【2】蔡启林.集中供热系统节能能力分析.区域供热.2000(l):14一17.
