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基于PLC的换热站自动控制系统研制

郝佳;刘军;李景彬

【摘要】针对换热站的工艺和控制要求,系统采用工控机(IPC)配套组态软件作为上

位主控设备,可编程逻辑控制器(PLC)、可编程序PID调节仪等组成下位设备,构成

IPC+PLC+智能仪表的中型DCS集散控制系统.针对该系统中热力网二次侧供水温

度、流量和回水压力3个控制回路采用双控制器冗余技术,在满足换热站二次侧供

水温度、流量和回水压力参数检测与全过程优化控制的同时,很大程度上提高了换

热站自动控制系统的可靠性和稳定性.

【期刊名称】《工业仪表与自动化装置》

【年(卷),期】2018(000)005

【总页数】5页(P85-88,138)

【关键词】换热站;PLC;控制系统;模糊控制

【作者】郝佳;刘军;李景彬

【作者单位】西安工程大学后勤管理处,西安710048;西安工程大学后勤管理处,

西安710048;长庆井下技术作业公司低渗透油气田勘探开发国家工程实验室,陕西

咸阳712000

【正文语种】中文

【中图分类】TP273

0引言

随着国民经济的不断进步和人民生活水平的日益提高，社会对环保和节能的要求越

来越高。在大型企事业单位供暖系统中，换热站作为热力网系统的第一个环节，其

控制水平的好坏不仅直接影响到能耗的多少，而且决定了用户采暖效果。

在供暖的过程中，热力网二次侧的供水温度、流量和回水压力是3个非常重要的

工艺参数，其控制精度的准确性直接影响到用户房间内采暖效果。传统的换热站运

行大多采用人工根据其经验进行操作的模式，这种模式易受到换热站操作工人技术

水平、责任心等因素的影响。为了降低能耗，减轻操作工人劳动强度，提高劳动效

率，需尽快大幅度地提高换热站的自动化水平。因此，研制换热站自动控制系统具

有非常重要的现实意义。

该文以某高校换热站工程项目为背景，结合该换热站的工艺和控制要求，介绍所研

制的换热站自动控制系统技术特点。

1换热站工艺和设备

1.1换热站的工艺及设备组成

换热站主要由一次热力网、换热器、二次热力网3大部分组成。一次热力网由蒸

汽管道、电动调节阀、凝结水箱、疏水泵及相关自动化仪表组成；二次热力网由供

回水管道、循环泵、补水泵、补水箱及相关自动化仪表组成。下面对换热站内典型

设备的功能做以简要介绍。

1)蒸汽管道：由承受高温高压的DN150无缝钢管焊接而成。该管外涂刷防锈漆，

外包保温棉。

2)电动调节阀：直径为DN150，材质为铜芯，带电动执行机构，与蒸汽管道采用

法兰连接。该阀门电动执行机构与PID控制器连接，根据要求自动控制阀门开度。

3)凝结水箱及疏水泵：蒸汽通过换热器进行冷热交换后部分液化为冷凝水进入凝结

水箱，然后再通过疏水泵送至二次热力网中的补水箱继续循环。

4)换热器：是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，分为浮头式换热器、固定

管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。在该工程中选用3套板式换热

器，主要完成汽水热量的交换。

5)供、回水管道：由DN100无缝钢管焊接而成。该管外涂刷防锈漆，外包保温棉。

6)循环泵：主要完成二次热力网供回水管道中水的流量控制，使换热系统中的水携

带的热量在整个采暖管网中正常循环，有充分的时间交换给用户，保证供热效果良

好。

7)补水箱及补水泵：由不锈钢钢板焊接而成，安装在系统的最低点。补水泵通过法

兰盘与补水箱连接，一旦二次热力网供回水管道中水压不能满足供热要求，补水泵

立即向系统中补水。为了防止补水箱内无水，箱顶盖上端设置给水管道，与市政水

网相连。

8)一、二次热力网自动化仪表系统：由温度、压力、流量、液位传感器组成，主要

完成一次热力网蒸汽、二次热力网供回水、凝结水箱及补水箱等相关工艺参数的检

测控制。

1.2换热站工艺流程

一次热力网中的蒸汽由热电厂或者校内锅炉房的锅炉生产，经过蒸汽管道进入板式

换热器；由补水箱通过补水泵向二次热力网中供回水管道中补给冷水，并通过循环

泵进行循环；进入板式换热器的蒸汽和冷水充分进行热交换，将冷水变为满足供暖

需要的热水，保证用户的供热效果。换热站工艺流程如图1所示。

图1换热站工艺流程示意图

1.3控制技术要求

二次热力网中的供水温度、流量、回水压力是换热站内最关键工艺参数，其控制精

度直接影响到用户的采暖效果。二次侧供水温度、流量、压力设定值按照工程经验

选取。

1)二次侧供水温度：需考虑室外温差补偿，一般设置为75～80