浅析集中供热换热站计算机控制系统

贾建峰

（邯郸市热力公司，河北邯郸056002）

中图分类号：TU995文献标识码：A文章编号：1673-0992（2011）07-096-01

摘要：本文通过对城市集中供热系统特性的浅析，对计算机自动化控制系统的简介，阐述了集中供热换热站计算机控制系统对协调整个供热系统稳定、可靠运行的重要性。

关键词：集中供热；计算机；监控；水力工况

城市集中供热系统由热源、热网、热用户三部分组成，供热换热站是供热系统的中枢。集中供热系统具有热惯性大、调节周期长以及受天气因素、热用户采暖习惯干扰较大等特点，使得整个系统运行参数控制难度很大。针对热网调节中上述的状况，采用计算机监控管理系统对热网实行集中监控是一种行之有效的方法。供热监控中心计算机通过各现场设备检测整个供热系统的必要数据，对热网的水力工况和热力工况进行综合分析，然后对各受控点发布指令，协调整个供热系统稳定、可靠的运行。集中供热换热站计算机控制系统是针对换热站供热系统而开发的专用控制系统。如果能在实际运行控制中得到大规模应用，并且充分发挥其高效能、低损耗的特性，就一定能取得较好的经济效益和社会效益。

一、系统介绍

该集中供热网络微机监控系统由中央管理工作站、通讯网和各热力站的现场控制机三大部分组成。中央管理工作站是该微机监控系统的调度中心，可以对全系统实行集中监督管理和自动控制。通讯网络负责中央管理工作站与各个热力站现场控制机之间的信息传递，保证整个系统正常地工作。该系统包括1个汽—水换热主站10个水—水换热子站，共采用15台现场控制机。现场控制机是该分布式微机监控系统的终端环节，它直接与电动阀、模拟显示屏、传感器连接，既可独立工作，完成数据采集和控制，又可通过通讯网将采集的参数送到上位机，并接受上位机的指令完成各种操作。每台现场控制机配有一块可同时显示6个参数的壁挂式显示屏，用来循环显示现场控制机检测到的温度、压力、流量等参数。

二、中央管理工作站

中央管理工作站是分布式微机监控系统的调度中心，通过它可以实现对全系统的集中监督管理，亦可进行远动及自动控制。其主要功能包括：

（1）数据实时监测与存储；

（2）图形显示与转换功能；

（3）运行参数与状态显示；

（4）运行纪录报表打印；

（5）实时通讯功能；

（6）中央调度及远动功能；

（7）故障分析功能；

（8）自动控制。

其中数据采集与显示打印模块，可通过通讯网定时获取各现场控制机采集到的各种参数，实时显示各参数，并可随时打印采集到的参数。可在中央管理站通过通讯网实现对各热力站远动控制，也可按照所提出的自动控制方案对各热力站实行自动控制。故障诊断模块可通过对检测到的参数进行分析计算，发现热网中出现的各种故障，并在中央管理站主机屏幕上显示故障类型、地点等信息，如管线跑水、管道堵塞等，以提示故障维修人员及时进行维修，避免或减少损失。

三、通讯网络

该通信网络采用环形拓扑结构，负责中央管理工作站主机与各个现场控制机之间的信息传递，保证整个控制系统正常地工作。该通讯网由RH-NCI中央通讯接口机、RH-NTI现场通讯接口及与之互连的通讯导线三部分组成。通讯速率为300bit/s~1200bit/s，环路电流10~20mA，最大通讯距离10km。

四、系统功能与特点

该微机监控系统承担来自热电厂的热源蒸汽、主换热站、多个换热子站、一次网、二次网以及典型热用户的监测、运行、控制和管理任务。它一方面作为调度和值班人员的工具，通过实时监测、故障分析和自动控制功能，使热网能够安全、正常、节能地运行；

另一方面，通过各种运行历史数据的积累和分析，它为管理和决策提供了科学的依据。该微机控制及管理系统的特点是：

（1）采用了中央工作站、现场控制机和通讯网组成的分布式系统，抗干扰能力强，工作可靠。采用用户图形界面，形象直观，便于操作。

（2）实现了同时对主蒸汽供热量和一次水流量的闭环控制，即对全网的质调节和量调节。对全网供热量的控制和对各子站热量分配的控制都提出了新的控制模型，提高了供热质量并减少蒸汽消耗，达到了节能目的。

（3）具有对系统的自动故障诊断和操作提示等专家系统功能。在必要时可在调度室通过微机控制及管理系统的远动功能直接对热力站的设备进行操作，因而减少了各供热子站值班人员的配备，并提高了热网运行的稳定性。

系统可根据室外温度及热用户供热温度，采用优化控制算法，自动调节蒸汽阀门的开度，使进、出口温度达到预定值，从而实现既满足不同天气的供热需要，又达到节能降耗的效果。由于供热系统属于典型的大滞后闭环控制，调节速度十分缓慢，例如一个供热负荷为一千万平方米的热网，调节平衡一次需要两天的时间，故选用大滞后的控制算法，并对管网补水流量进行前期补偿，以提高控制速度和稳定性。另外根据回水压力设定值，恒压补水系统会自动改变变频器输出频率以及电压，从而连续调节补水量，满足管网压力需要。

利用模糊自适应控制方式使系统投入自动。在生产状况良好时，将系统的主要参数通过按键自动输入计算机，在此基础上再逐步建立系统最优工作点，使生产运行处于最佳状态。从而解决了热网运行失调现象，实现了热网平衡、高效运行，很大程度上提高了供热效能。

生产情况分析系统具有历史曲线记录功能和报警功能，可以在最短时间内发现故障点，并分析其原因，及时发出警示，消除运行中存在的隐患，最大程度的减少故障损失。

系统抗干扰能力强。在信号输入端采用了光电隔离技术，A/D转换后采用了数字滤波技术，有效的解决了抗干扰问题。增强了系统的可靠性。

集中管理功能系统可采集实时数据，集中管理，实现成本核算、热网优化调度、用户收费管理等功能，根据用户需要可接入ERP管理系统。

参考文献:

【1】杨旭东.集中供热计算机控制系统的研究及应用清华大学硕士学位论文1993年3月

【2】张可仁,张沛武,范国朝等.仿人智能控制器在热网控制中的应用河北理工学院学报2003年03期