變頻器及PLC系統(tǒng)在熱力站控制中的應用
三、系統(tǒng)控制思想
在集中供熱工程中由于各用戶的建筑面積、暖氣片性能及房屋保溫質量各不相同，很難確定一組典型的室內溫度作為直接被控量，而供、回水的平均溫度從整體上反映了各用戶暖氣片的平均溫度，因此一般的供熱系統(tǒng)都是根據(jù)室外環(huán)境溫度及不同的供熱時段來控制供、回水平均溫度的方法來間接控制用戶室溫。
在太原各熱網(wǎng)控制中，由于在進行熱力站自控改造的同時，對熱網(wǎng)調度系統(tǒng)也進行了調整。目前太原各個熱力分公司熱網(wǎng)調度中心都加設了全網(wǎng)平衡系統(tǒng)，調度中心通過與個熱力站進行通訊，獲取熱網(wǎng)數(shù)據(jù)，并根據(jù)室外溫度情況對全網(wǎng)熱力站的供熱效果進行均勻調整。
各熱力站從控制中心獲取對應的二次網(wǎng)供回水平均溫度，站內系統(tǒng)將獨立控制回路分為二次網(wǎng)供回水平均溫度控制回路和一次網(wǎng)流量控制回路，根據(jù)平均溫度的偏差確定一次網(wǎng)流量的設定值，然后調節(jié)閥門開度使流量達到設定值。
站內的控制系統(tǒng)還根據(jù)熱力站的實際情況對二次網(wǎng)循環(huán)泵及補水泵進行調速，
系統(tǒng)根據(jù)二次網(wǎng)供、回水平均溫度的溫差，通過變頻器自動調節(jié)循環(huán)泵的轉速，實現(xiàn)對系統(tǒng)總流量和溫度的調節(jié)。使循環(huán)水泵按照實際負荷輸出功率，減少不必要的電能損失，實現(xiàn)小流量大溫差的運行模式。通過此舉，可以及時地把流量、揚程調整到需要的數(shù)值上，消除多余的電能消耗，從而達到良好的節(jié)能效果。通常熱力系統(tǒng)會設計兩臺變頻泵，這不僅是為了系統(tǒng)備用，也是為了防止系統(tǒng)超調。如果負荷不夠，則泵的轉速加大，達到100％時還不滿足要求，則啟動第二臺泵。同時系統(tǒng)還可以根據(jù)運行時間自動切換各循環(huán)泵，也提供低水壓保護和連鎖功能。
控制系統(tǒng)的二網(wǎng)供、回水壓力是熱網(wǎng)安全運行的重要參數(shù)。供水壓力過高可能造成熱水管道及用戶暖氣片的破裂；供、回水壓力過低，使得部分熱用戶無法的到足夠熱量。恒壓控制的最佳方案是對補水泵進行變頻調速控制，但考慮此處對壓力的穩(wěn)定性要求并不高，只要壓力不超出某一范圍即可，所以也可以采用開關補水控制方案。
四、熱力站控制系統(tǒng)的實現(xiàn)
1、一網(wǎng)回路控制：
熱力站的一次網(wǎng)回路控制，主要是熱負荷控制。通過控制調節(jié)一次網(wǎng)回路上的電動調節(jié)閥，來調節(jié)流過熱力站的一次熱水的流量。在全網(wǎng)控制系統(tǒng)中，全網(wǎng)控制中心根據(jù)目前室外溫度情況，參考熱源的運行情況及各熱力站反饋的二次網(wǎng)運行數(shù)據(jù)，計算出各熱力站一次網(wǎng)控制閥門的開度指令或二次網(wǎng)目標控制溫度。熱力站系統(tǒng)根據(jù)全網(wǎng)控制中心下發(fā)的指令，調節(jié)一次網(wǎng)流量調節(jié)閥，從而實現(xiàn)全熱網(wǎng)的熱資源均勻分配。
一次網(wǎng)回路控制中主要的參考對象為熱力站一、二次網(wǎng)供回水溫度；一網(wǎng)控制的對象為一次網(wǎng)調節(jié)閥；控制目的為提供熱力站必須的供暖熱量。
2、二次網(wǎng)循環(huán)泵控制：
熱力站系統(tǒng)二次網(wǎng)循環(huán)泵是通過變頻器來調速。
傳統(tǒng)熱力站系統(tǒng)循環(huán)泵通常采用工頻泵，循環(huán)泵選定后，熱力站二次網(wǎng)的流量無法進行調整，從而造成熱力站系統(tǒng)無法根據(jù)室外溫度及實際供熱需求來調整，造成熱力及電力資源的浪費。而且大功率的工頻泵在起停時會對電網(wǎng)造成沖擊。
目前，熱力系統(tǒng)自控改造中，對15KW以上的循環(huán)泵普遍使用變頻控制。一般的循環(huán)泵均采用壓差控制方式，即循環(huán)泵的轉速受二次網(wǎng)供回水壓差調整。壓差控制的方式可以通過調節(jié)循環(huán)泵轉速，調節(jié)二網(wǎng)流量以滿足供熱需求，從而減少浪費。
在熱力站循環(huán)泵控制中，我們采用供回水溫差結合供回水壓差控制的方式。
熱力站控制系統(tǒng)根據(jù)各系統(tǒng)的實際情況，設定一個供回水壓差目標值。設定此供回水壓差值以滿足二次管網(wǎng)的供暖水循環(huán)。在此基礎上，熱力站PLC系統(tǒng)通過測量二次網(wǎng)供回水溫差來對循環(huán)泵進行修正。當二網(wǎng)供回水溫差偏大時，則需提高循環(huán)泵轉速，加大二網(wǎng)流量，提高二網(wǎng)回水溫度，改善供熱效果；當二網(wǎng)供回水溫差過小時，需適當降低循環(huán)泵轉速，減小二次網(wǎng)的流量，實現(xiàn)小流量大溫差的運行模式。這種調整可以起到節(jié)約電能及熱能的效果，在大型熱網(wǎng)中，這種節(jié)能手段就能取得可觀的效果。
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