基于PLC的换热站控制系统的研究毕业论文

第2章 换热站控制系统概述

第2章 换热站控制系统概述

2.1 换热站工作过程

2.1.1 换热站构成

换热站和热水管网是连接热源和热用户的重要环节，在整个供热系统中起着举足轻重的作用。换热站的作用是将供热管网输送的热媒加以调节、转换，根据用户的需要分配给各个热用户。换热站的主要设备有：水一水(汽一水)换热器、离心式水泵、控制柜、热水储水箱、过滤器、补水箱、调节阀门、热媒参数调节和检测仪表、防止用户热水供应装置生锈和结垢的设备等。其硬件设备构成图如图2-1。

热量表平板式热交换器一次热水二次循环热水二次给水热一次给水温度，压力二次给水温度，压力二次回水源一次回水压力，温度流量电动调节阀循环泵两用一备补水箱二次回水温度，压力补水泵一用一备换热站控制器外部温度传感器变频器变频器 图2-1 换热站构成图

热水管网又分为一次网与二次网，一次网是指连接于城市管网与换热站之间的管网。二次网是指连接于换热站与热用户之间的管网。换热站是指连接于一次网与二次网并装有与用户连接的相关设备、仪表和控制设备的机

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房。它用于调整和保持热媒参数(压力、温度和流量)，使供热和用热达到安全经济运行，是热量交换、热量分配以及系统监控、调节的枢纽[11]。

2.1.2 换热站运行原理

换热站的工作原理为：热源提供的高温水由一次热网送至各换热站，在换热站中，一次热网高温水通过换热器与循环水相混合，进行热量交换，将热能传递给二次网循环水，再由二次网经供热管道输送到用户，冷却的回水返回二次网回水管，一次网回水降温后回到热源。其工艺流程如图2-2。

一次网供水旁通阀热源换热器循环泵二次网回水用户一次网回水补水泵水箱

图 2-2 换热站工艺流程图

2.1.3 热网与热用户连接方式

在换热站中，局部供热系统与热网的连接可以分为：直接连接方式，间接连接方式。所谓直接连接，是指热网的循环水直接进入用户内部的散热器。所谓间接连接是指热网循环水与热用户内部供热系统循环水相互隔绝，而其间只限于热量交换的连接形式。从运行的角度来分析，直接连接系统的水力工况和热力工况受到热网运行工况的影响，故又称为局部系统与热网的关联式连接。间接连接系统的水力工况不受热网运行工况的影响，故又称为局部系统与供热网的非关联式连接。当集中供热系统一次管网的压力和温度比较高的时候，换热站内的供热系统应采用间接联接系统，使一次系统和二次系统的水力工况分开，彼此不受影响[12]。根据一些城市的经验供热系统采用间接连接，因为一次系统的失水量小，可以保证一次系统有良好的水力工况，也便于查找二次系统失水的地点，必要时也便于把失水量大的二次系统切

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开。为了减轻热源厂的补水压力，采用间接连接后还可在换热站安装补水设施以补充二次系统的失水，维持系统的水力工况。

根据以上分析，可以看出从热网和局部系统考虑，换热站间接连接的优点可概括为两个方面：对热网而言，水质污染的影响较小，并且可改变热网内的流量和水温，一次热网可采用较高温度的热介质，故可缩小热网的管径和降低输送热介质的费用。由于二次网具有独立的水循环系统，提高了供热系统的可靠性和缩短了排除故障的时间。

间接连接型式的缺点是与直接连接型式相比，间接连接型式的换热站配管复杂，除换热装置外，局部系统还需配备循环水泵、定压装置和补给水装置等，设备费用较高。

2.1.4 供热调节方式

供热系统的热负荷是随室外气候条件而变化的，为了保证供热质量，节约能源，就必须根据热负荷的变化对供热系统进行运行调节。

根据调节地点不同，供热调节可分为集中调节、局部调节和单体调节三种调节方式。集中调节在热源处集中进行，局部调节在换热站或用户引入口处进行，单体调节直接在散热设备处进行。其中集中调节和局部调节又是换热站控制研究的重点。

集中调节的方法有质调节、量调节、分阶段改变流量的质调节和间歇调节四种。

一、质调节

在室外温度变化而引起室内温度波动时，采用系统循环水量不变，而调节系统供水温度来满足保持室内温度不变的方法，称为质调节。

采用集中质调节只在热源处改变网路的供水温度，而网路的循环水量保持不变，因此采用质调节的优点是运行管理简便，节约燃料，系统的水力工况稳定。由于在整个供热期中网路的循环水量保持不变，采用质调节的缺点是消耗电能较多。

二、量调节

当室外温度升高，引起室内温度波动时，保持系统的供水温度不变，调

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节系统的循环水量，即调节循环水泵的转速来保持室内温度不变的方法，称为量调节。

采用量调节时，在实际运行中，循环水量随热负荷的变化而变化容易造成系统水力失调，因此，在集中供热系统中不常采用纯粹的量调节。

三、分阶段改变流量的质调节

在供热期中，按室外温度的高低分为几个阶段，在室外温度较低的阶段中，保持系统较大的循环水量，而在室外温度较高的阶段中，保持系统较小的循环水量。在每一阶段内保持系统的循环水量不变。这种调节称为分阶段改变流量的质调节。

采用分阶段改变流量的质调节可减少运行电能损耗，但同量调节一样，如果各阶段间系统循环水量变化较大，也会引起系统水力失调或热力失调。

四、间歇调节

当室外温度升高时，保持系统循环水量和供水温度不变，而减少每天供热时数的调节方法，称为间歇调节。间歇调节不同于国内广泛实行的间歇供热。间歇供热是指在设计工况下(即在最冷日子里)每天只供热若干小时。间歇调节是在室外温度较高的供热初期和末期采取的一种辅助调节措施[13]。

2.2 换热站控制系统

2.2.1 换热站控制系统组成

换热站自动控制系统主要包括换热站控制器，上位监控机及智能区域供热控制器等。

一、换热站就地监控系统

以PLC可编程控制器为核心，该控制器在换热站现场安装，通过对传感器信号的A/D转换，可以就地监测一次网及二次网供水流量、供回水温度、供回水压力及循环泵转速、补水状态等；并可就地控制循环泵转速及补水，设置在远程状态则可由上位机操作站进行操作。如图2-3所示。 二、现场仪表和执行机构

包括温度、压力、热量、流量、液位等传感器和变频器、阀门执行器等执行机构。将现场采集的各类信号传输到控制器，由其作出判断和处理后，

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