城市集中供暖系統(tǒng)節(jié)能及換熱站控制系統(tǒng)的設(shè)計

張顯亮

天津市熱電有限公司

城市集中供暖系統(tǒng)節(jié)能及換熱站控制系統(tǒng)的設(shè)計

張顯亮

天津市熱電有限公司

在如今我國發(fā)展中，集體供暖普遍性增強，能源消耗增多，提高能源利用率，改善供暖系統(tǒng)節(jié)能效率及換熱站系統(tǒng)的設(shè)計，根據(jù)換熱站的基本結(jié)構(gòu)與工作原理，改善供熱效率，達到供熱率高，維修簡便，運行可靠，解決能源大量消耗問題，減少浪費，達到長期共存。

節(jié)能；換熱站控制系統(tǒng)；集中供暖系統(tǒng)；設(shè)計改造

伴隨著我國經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，能源的消耗也逐漸增多，迄今為止，我國是第二大能源消耗國，其中占比重最大的是供熱采暖。因為它本身的低污染，高質(zhì)量等優(yōu)點，使得它的利用率增加，城市集中采暖模式的長期存在也伴隨著嚴重的能源消耗問題。然而，換熱站作為熱交換中的關(guān)鍵組成，有效的控制著整個熱網(wǎng)，是熱源與熱用戶的中間紐帶，在城市集體供暖系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。熱水管網(wǎng)主要由兩部分組成：一是城市熱源管網(wǎng)與換熱站之間的連接稱為一次網(wǎng)，另一個是用戶和換熱站之間的連接稱為二次網(wǎng)。而換熱站只是一個機房，連接一次網(wǎng)和二次網(wǎng)，機房中有各種電氣設(shè)備測量儀器。

1.換熱站的基本結(jié)構(gòu)和基本工作原理

（1）基本結(jié)構(gòu)

城市集體供暖系統(tǒng)中的換熱站以用戶換熱站為主，設(shè)備的數(shù)量少，主要是由幾臺簡單的水泵和熱交換器組成的循環(huán)體系。其中最常見的是換熱器，循環(huán)水泵，補水泵和各種閥門。

在整個供熱系統(tǒng)中會遇到用戶熱設(shè)備受熱不均，因為距離換熱站的遠近等問題造成供暖溫度的不一致，正是由于換熱站整體系統(tǒng)中大功率設(shè)備的存在，也使之成為主要耗能體。

（2）基本工作原理

換熱站的供熱傳熱主要依靠一次網(wǎng)和二次網(wǎng)的配合完成整個過程。首先由一次網(wǎng)將城市熱源管網(wǎng)的熱水通過交換器把二次網(wǎng)中的水升溫至達到傳送的標準溫度，送達至各個用戶的家中，在經(jīng)過熱交換器，循環(huán)水泵等設(shè)備流回換熱站。

2.換熱站控制系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計依據(jù)

保證用戶能夠得到穩(wěn)定滿意的室內(nèi)溫度是建設(shè)換熱站節(jié)能控制系統(tǒng)的主要目的，由于每一個用戶的熱水循環(huán)并不是一個獨立的個體，不能形成一個閉合的水流回路，所以出現(xiàn)室溫不穩(wěn)定，二次網(wǎng)中的水溫高低主要由一次網(wǎng)中的水溫、流量決定。為實現(xiàn)能源的節(jié)約和高效率的利用，有效控制二次網(wǎng)的水溫是重要之舉。加之換熱站中大功率設(shè)備的存在，換熱站節(jié)能控制必須遵循以下原則：

（1）改變水流量，通過對一次網(wǎng)開關(guān)閥門的調(diào)節(jié)，讓流出一次網(wǎng)的水流變小，讓二次網(wǎng)的水溫在一次網(wǎng)流出的水流中慢慢升溫，讓水流達到充分的利用，一次網(wǎng)的水流量必須在一個單一的閉合回路中，由于對溫度的要求，需要嚴格控制一次網(wǎng)管道的材質(zhì)，直徑，以及其它的組成構(gòu)件。包括完成一次網(wǎng)水量要求的調(diào)解閥門要保證水流的整個流經(jīng)長度最長可達四十毫米，保證管道的壽命。以及SKC62UA型號的執(zhí)行器對于控制閥門的調(diào)節(jié)，保證閥門的開放時間的長短，閥門開口的大小等。

（2）控制循環(huán)泵，使得送達用戶的水溫符合標準，減少運送中管道因外界環(huán)境因素造成破裂的風險，達到節(jié)能環(huán)保，經(jīng)濟可靠的原則。

（3）控制補水泵，解決從二次網(wǎng)流出的水在傳送過程中的斷流，以及傳送設(shè)備損壞的問題，以及其它設(shè)備的保護，保證運行過程中功能的穩(wěn)定，其中斷電，保溫，管道破裂問題的出現(xiàn)。都需要通過補水泵保證整個過程的順暢。

3.實現(xiàn)換熱站系統(tǒng)節(jié)能控制的措施

換熱站的正常運行不僅要嚴格遵循設(shè)計依據(jù)，也要提高設(shè)計水平。主要通過對換熱站中設(shè)備的升級，水流量的高效利用。包括電源，一次網(wǎng)，二次網(wǎng)，補水泵，循環(huán)泵等設(shè)備。

（1）補水泵與循環(huán)泵的控制系統(tǒng)的設(shè)計

首先保證一次網(wǎng)是一個單一的循環(huán)水路，穩(wěn)定的水壓。在換熱站中使用某些微小器件例如變頻轉(zhuǎn)換設(shè)施，頻率電流保護裝置等。在整個換熱站中設(shè)置變頻電流以及單一閉合壓力系統(tǒng)，有效的保護變頻器的負載端，安裝電機軟啟動器，自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的啟動停止等操作。設(shè)置報警器，以防水管破裂問題的出現(xiàn)。

（2）一次網(wǎng)水量的控制，二次網(wǎng)水溫的控制

使用自控閥門，有效精確的控制一次網(wǎng)水的流量。減少不必要的損失，用以節(jié)約水量保證水溫。

二次網(wǎng)水溫控制，減少外界因素干擾達到水溫標準。循環(huán)過程如圖。

（3）電源的節(jié)能改善

設(shè)計高效率的電源，在負載的控制范圍內(nèi)，安裝合適的系統(tǒng)。保證四個穩(wěn)定的供電回路，電流，熱網(wǎng)循環(huán)水量，回水電壓和供電電壓都需以數(shù)字的形式顯示出來。電源對閥門的數(shù)字化控制，對水溫的感應(yīng)，使工作人員得到準確的信息。

4.換熱站節(jié)能控制系統(tǒng)的應(yīng)用

AF20RM-A是一種可編程的控制器，用于對循環(huán)泵和補水泵的控制管理。將電源安裝在1#GGD型號的電氣柜中，需要滿足四個裝有點亮表的回路，工作人員對整個回路的負載電壓，電流，供回水壓力，溫度數(shù)字化的記錄。

（1）應(yīng)用報警功能的循環(huán)泵，防止水管破裂，閥門損壞，水量損失。

（2）有效解決循環(huán)水量，保證了二次網(wǎng)供回水溫度標準，減緩外界因素對水溫的影響。

（3）循環(huán)泵與補水泵的設(shè)置是系統(tǒng)的重要組成，變頻控制保證供暖有效穩(wěn)定節(jié)約電能，減小水壓不平衡現(xiàn)象。

（4）換熱站節(jié)能系統(tǒng)的保護，在斷電短路等情況出現(xiàn)時，有報警現(xiàn)象可及時通過補水泵補救，延長了電機水泵的壽命。

（5）補水泵中補水箱水量的控制，減少因水量過大引起外溢的水量浪費的現(xiàn)象。

（6）在系統(tǒng)設(shè)計中為避免熱量的損失，設(shè)置無線監(jiān)控，保證送達用戶水溫達到一致標準。

5.結(jié)束語

在實現(xiàn)糧食節(jié)約的同時，也要保證能源的高效利用。冬季使每一個用戶的室溫達到穩(wěn)定合理。抓住系統(tǒng)設(shè)計中的細節(jié)，每一環(huán)節(jié)都保證節(jié)能的標準，降低成本，提高能源利用率，使系統(tǒng)在運作過程中，達到安全穩(wěn)定的標準，做到經(jīng)濟運營，實現(xiàn)雙贏。

[1]朱世豐.供暖企業(yè)換熱站控制系統(tǒng)設(shè)計與研究[D].沈陽工業(yè)大學,2006.

[2]劉楠.換熱站溫控系統(tǒng)控制算法優(yōu)化及遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[D].天津理工大學,2014.

[3]楊笑樂,姜坤.有關(guān)熱網(wǎng)換熱站供熱運行節(jié)能措施探討[J].城市建設(shè)理論研究:電子版,2012（5）.