换热站无人值守系统
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摘要：文章主要介绍了换热站无人值守系统的相关技术原理及其在实际工程中的应用。
关键词：无人值守 换热站 自动控制
1、概述
无人值守换热站，用通俗的话说，就是不需要人看守的换热站。随着社会的不断发展，科学技术的不断进步，热力系统相关技术也在不断发生改变和进步，无人值守换热站这个名词似乎大家也并不陌生，它的出现，改变了传统的靠人来管理和操作的旧的热力系统管理模式，减轻了工作人员的劳动强度，从一定程度上将热能按需分配，减少能源浪费，实现了换热站管理现代化。下面将无人值守换热站设计实例与大家共同探讨、分享。
2、工程简介
乌西沟西六号锅炉房总的供热面积为78万多平方米，供热管网近10公里，一次网热用户主要由：1#换热站、6#换热站、5#换热站、11街换热站、15街换热站、国税局换热站、集装箱换热站，共7个换热站10个热力系统（个别换热站有中温水、低温水两个热力系统）组成。设计主要目的是实现以上10个热力系统的无人值守。
3、主要技术内容
在现有热源供热能力的基础上，通过气候补偿技术、自动控制技术、通讯技术及监控技术等措施，提高供热系统供热效率，实现热源控制一体化，管网监控智能化和终端用户信息化。系统将根据室外温度，通过控制一次网流量控制热量的传输和分配，实现按需供给，控制方式可以选择手动控制也可以选择自动控制。为实现真正意义上的换热站无人值守，建立监控系统，一方面，采集温度、压力、流量、循环泵、补水泵、水箱液位等参数状态；另一方面实时视频监控站内的实际情况；通过通讯传输，将采集的视频信号和运行数据传输到锅炉房中央控制室，在控制室内记录各项数据，并自动分析计算行程报表。同时在中控室能够控制气候补偿设备，循环泵、补水泵的启停和运行参数，控制方式可以选择手动控制也可以选择自动控制。
4、如何实现无人值守
4.1换热站热能控制
热源部分调控的最基本的原则就是使热量的产生与不断变化的负荷达到一个动态平衡，即产热量与需热量相匹配。所以在热源的控制中就应该找出导致负荷变化的主要参数并加以监测，并根据检测结果来控制热量的使用。
这里采取了两种控制技术分别控制一、二次水的循环量，达到需热和产热的最佳匹配。在一二次水回水主管装设动态压差控制及电动调节一体阀。
①采用气候补偿控制器与电动调节阀结合控制一次水循环量，从而控制热量的产生：
对于供热系统来讲影响负荷的主要参数主要是室外气温的变化，室外气温的变化必然导致系统的整体负荷的变化，有必要就此调节系统的供热量。所以，热源的调节中应以室外作为基本参数调节产热量，同时可通过典型房间的室温或回水温度等作为参考值进行修订。这就是所谓的气候补偿原理，最常的实现方式是用户根据系统的特性设计出一条室外温度与供水温度关系曲线，随室外温度的变化自动实现系统的调节，这样系统通过调节换热站一次侧的电动调节阀的开度等，达到根据室外气温自动调节一次水循环量从而控制热量的产生。
气候补偿热力站控制示意图
S1：室外温度S2：室内温度S3：二次水供水温度S4：一次水回水温度
② 通过压力变送器与二次水循环泵变频器配合控制二次水的循环量，实现按需供热。
当一次网（各个换热站之间）和二次网的水力平衡得以很好解决后，整个热网系统将从定流量变为变流量。我们通过在供热站热力出口处安装压力变送器，检测供回水阻力，自动控制变频器和水泵转速，根据实际需要增减供水量，以达到综合节能的目的。节能效率能够达到20%左右，并可增加现有供热站的供热能力，有利于开发新增用户。
4.2站内自控与远程监控
（1）采集换热站内一次、二次网温度、压力、流量、热量、电动阀阀位、循环泵、补水泵频率信号；
（2）实现本地和远程循环泵、补水泵、电动调节阀等设备的自动、手动控制；
（3）一次网电动调节阀的控制
自动：气候补偿控制，根据室外温度，自动调节电动调节阀的阀位，控制二次供水温度；
手动：手动开启或关闭阀门，并可手动给定阀位；
（4）循环泵的控制
自动：恒压差变频控制，随着外网的压差变化，自动调节循环泵变频频率；
手动：手动启动或停止循环泵，并可按手动给定的某一频率运行；
（5）补水泵的控制
自动：根据二次回水压力，变频自动定压补水；
手动：手动启动或停止循环泵，并可按手动给定的某一频率运行；
（6）系统超压自动泄水，手动泄水控制；
（7）补水泵的保护
当水箱液位低于设定值后，系统报警，低于临界值后，补水泵停止运行，实现对补水泵的保护；
（8）循环泵的保护
当二次压力低于设定值后，系统报警，低于临界值后，循环泵自动停止运行，实现对循环泵的保护；
（9）自启功能
系统断电恢复后，自动根据设定的参数运行；低液位低压保护启动设备停止运行后，液位和压力参数达到设定值，系统自动启动；
（10）设备故障报警、超压超温报警，实时报警，同时自动记录报警记录直至手动消除。
（11）在换热站内配备的触摸屏上显示站内数据，现场控制设备；
（12）在锅炉房中控室电脑上远程监控，可查看数据，并可远程控制所有的设备，根据需要设置了查看和控制的权限，输入密码方可控制设备的运行状况；
（13）可记录采集的一次、二次温度、压力、流量、热量、电动阀阀位、循环泵频率的数据，根据要求的记录周期自动记录。
4.3远程视频监控
（1）云台与电动镜头的控制，可进行预置位、巡航、轨迹的设置与调用，可实现自动或手动360度全视角监控；
（2）具有夜视功能，在夜间也能够实现监控；
（3）具有报警输入、移动侦测报警、遮挡报警、报警联动输出等报警功能；
（4）自动存储视频记录，采用PS标准封装的码流存储格式。支持定时和事件两组视频编码参数。支持按事件查询录像文件。支持冗余录像。
（5）视频记录设置为24小时不间断存储视频记录时，硬盘可存储6个站1个月的记录，设置为移动侦测记录即有人进入或有物体移动时存储视频记录时，可大大提高硬盘存储记录的时间，一般可存储一个采暖季的记录。
4.4数据传输
采用专用的光纤传输，保证监控画面和数据的实时同步，或采用电信、移动、网通等运营商提供光纤传输，选择合适带宽的包月的光纤网络传输换热站的数据和图像，
4.5可编程控制器
（1）选择一种基于换热站和换热机组控制设计的适合供热系统的控制器，比如ECL Apex20。
（2）32位微处理器，主频达66MHz， 1M内存；
（3）控制器出厂自带模块，其点数配置（16DI/16AI/6DO/4AO）可满足大多数换热站控制的要求，扩展方便。
（4）配备触摸屏。
（5）除了本身的S-Bus协议外，还支持TCP/IP、Profibus、Modbus、BACnet等协议；
（6）开放的系统，提供OPC支持；
（7）控制器内置Web server功能，用户可通过IE直接浏览控制器内数据，无需专用软件
具备以上系统的换热站，工作人员仅需要根据控制系统传输反馈的信息在中央控制室进行技术标准的设定就可以基本实现所有换热站热力系统的操作、调节、管理工作。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看
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