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1、河 北 建 筑 工 程 学 院本科毕业设计（论文）题目换热站控制系统设计学 科 专 业班级姓名指 导 教 师指导教师职称辅 导教 师论文提交日期2011年 6 月 20 日论文答辩日期2011 年 6 月 22 日答辩委员会主席签字：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 40 页 - - - - - - - - - II 摘要从上世纪 80年代至 90年代中期， PLC 得到了快速的发展，在这时期，PLC 在处理模拟量能力、数字运算能力和网络能力得到大幅度提高，
2、PLC 逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS 系统。PLC 具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC 在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。本文介绍了以换热站为被控对象，以PLC 为控制器进行编程，实现换热站温度的自动控制。换热站的应用领域相当广泛，在相当多的领域里，换热站的性能优劣决定了经济效益的高低。本文分别就换热站的控制系统工作原理，温度变送器的选型、PLC 配置等几方面进行阐述。通过改造换热站的控制系统具有响应快、稳定性好、可靠性高, 控制精度好等特点，对工业控制有现实意义。关
3、键词：换热站的控制系统温度控制PLC 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 40 页 - - - - - - - - - ABSTRACT From the last century to 90 in the mid 80s, PLC has been rapid development in this period, PLC capability in dealing with analog and digital computing power, man-m
4、achine interface capabilities and network capabilities are greatly improved, PLC gradually entering the field of process control, replaced in some applications in the field of process control dominant DCS.PLC has the versatility, ease of use, wide adaptation, high reliability and strong anti-interfe
5、rence, simple to program and so on.PLC control, especially in the industrial automation sequence control the position, in the foreseeable future, is no substitute.This paper introduces the boiler as the charged object to the boiler water temperature of the main accused of the export parameters to fu
6、rnace temperature as deputy accused of parameters to control the heating resistance wire voltage parameters to PLC, controller, constitutes a series of boiler temperaturelevel control system; using PID algorithm, the use of PLC ladder programming language, programming, boiler temperature control. El
7、ectric boilers a wide range of applications, in a considerable number of field, the electric boiler performance advantages and disadvantages of the decision The quality of the product.Electric boiler control systems currently used mostly for computer control microprocessor core technology, both to i
8、mprove the automation equipment have improved the control precision equipment.This paper on the heating boiler control system works, selection of temperature transmitter, PLC configurations, the configuration software design aspects were described.Through the transformation of electric boiler contro
9、l system has fast response, good stability, high reliability, control accuracy and good features, practical significance for industrial control. Key words: heat transfer station control system temperature control PLC PID名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第
10、3 页，共 40 页 - - - - - - - - - I 目 录摘要. . II ABSTRACT . . 引言 . . 1 第一章 换热站控制方案 . . 2 1.1 换热站的简介. 2 1.2 换热站的构成. 2 1.3 系统总体方案设计思路. 2 1.4 生产流程 . 4 1.41 软化 . 4 1.42 补水 . 4 1.43 升温 . 5 1.44 升压 . 5 1.45 配送 . 5 1.5 热工一次设备 . . 5 1.51 电气一次设备 . 6 1.52 热工报警 . 6 1.53 热工保护（启停） . 6 1.54 电气测点 . 6 1.55 电气启停操作 . 6 第二章
11、换热站的结构及工作原理. . 7 2.1 换热站组成. 7 2.11 换热器 . 7 2.12 循环水泵 . 9 2.13 阀门 . 9 2.14 温度计、压力表 . 9 22 换热站结构图及工作原理. 10 第三章换热站的控制调节 . . 11 3.1 换热站与热用户的连接方式. 11 3.11 所谓直接连接方式 . 11 3.12 所谓间接连接方式 . 11 3.2 换热站运行的调节控制方式. 12 3.21 温度的调节控制 . 12 3.22 循环水流量的调节控制 . 13 3.3 补水泵定压方式的改进. 13 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - -
12、 - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 40 页 - - - - - - - - - II 3.4 供暖系统的常见定压方式：. 13 第四章 换热站的控制设计 . . 15 4.1 换热站监控系统设计. 15 4.11 换热站监控系统的组成 . 15 4.2 检测功能 . 16 4.3 控制功能 . 17 4.41 PLC的硬件配置 . . 19 4.43 PLC的主要控制作用： . . 20 第五章 变频器 . . 21 5.1 可编程控制器基础. 21 5.11 可编程控制器的产生和应用 . 21 5.12 可编程控制器的组成和工作原
13、理 . 21 5.13 可编程控制器的分类及特点 . 23 5.2 关于变频器. 24 5.21 变频器的概念 . 24 5.22 变频器的特点 . 24 5.23. 变频器选型的其他因素. 25 5.23. 选用西门子变频器的方法如下. 26 第六章换热站的设备选型 . . 29 6.11 控制电源故障. 29 6.12 启动故障 . 29 6.13 失速故障 . 29 6.14 温度故障 . 29 6.15 线路故障 . 30 6.2 启动后出现故障. 30 6.21 故障现象 . 30 6.22 故障分析 . 30 6.3 斗轮在正常运行中出现停顿或者停转. 31 6.31 故障现象 .
14、 31 6.32 故障分析 . 31 6.4 总 结 . 31 6.4 低压配电器的选择. 31 6.41 电流互感器 . 31 6.42 接触器 . 32 6.43 热继电器 . 32 6.45 变频器的选用 . 33 6. 46 换热站的控制 . . 33 参考文献 . . 35 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 40 页 - - - - - - - - - 1 引言供热系统是通过热媒向具有多种热负荷形式需要的用户提供热能的系统。目前换热站集中供暖系统的
15、概算热指示一般都偏大。随着全球气候变暖，设计时对室外设计计算温度的 ，导致热指标偏大。而且大多数换热站供暖不跟随热负荷变化的自动化控制设备，具有盲目性，管理比较落后。这些方面均可能造成供暖期间能源的浪费。因此，对供热系统需要设置相应的控制系统，使供热系统在整个实际运行期间能按照室外气象条件的变化，实时调节供热系统的热负荷，确保供热系统输出的热负荷与用户需要的热负荷匹配，使室温达标，提高供热质量及管理质量，以实现供热系统的经济运行、节能降耗。国内外研究现状自 70 年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国内外温度控制系统的
16、发展迅速，并在智能化，自适应、参数整定等方面取得成果，在这方面，以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行各业广泛应用。它们主要有以下特点：1）适应于大惯性、大滞后等复杂的温度控制体统的控制。2）能适应于受控系统数学模型难以建立的温度控制系统的控制。3）能适用于受控系统过程复杂、参数时变的温度控制系统的控制。4）这些温度控制系统普遍采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理论及计算机技术，运用先进的算法，适应范围广泛。5）温度控制器普遍具有参数整定功能。借助于计算机软件技术，温度控制器具有对控制参数及特性进行自整定的功能。有的
17、还具有自学习功能。6）温度控制系统既有控制精度高、抗干扰能力强、鲁棒性好的特点。目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方向发展。随温度控制系统在国内各行各业的应用虽然应用很广泛，但从国内生产的温度控制器来讲，总体发展水平仍然不高，同日本、美国、德国等先进国家相比仍然有着较大的差距。目前，我国在这方面总体水平处于20 世纪 80年代中后期的水平，成熟产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它只能适用于一般的温度系统的控制，难以控制滞后、复杂、时变温度系统控制。能适应于较高的控制场合的智能化、自适应控制仪表，国内还不十分成熟。随着科学技术的不断发展，人们对温度控制系统的
18、要求越来越高，因此，高精度、智能化、人性化的温度控制系统是国内外必然发展的趋势。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 40 页 - - - - - - - - - 2 第一章 换热站控制方案1.1 换热站的简介换热站和热水管网是连接热源和热用户的重要环节，在整个供暖系统中具有举足轻重的作用。换热站是指连接于一次网与二次网并装有与用户连接的相关设备，仪表和控制设备的机房。它用于调整和保持热媒参数（压力，温度和流量），是供热，用热达到安全经济运行，是热量交换，热量分
19、配一集系统监控，调节的枢纽。换热站一般由汽水换热器组成的换热系统，循环水泵组成的循环系统，补水泵组成的补水系统来构成。在控制过程中，需要采集大量的物理量，如压力，温度，流量等模拟量参数。需要通过PLC对这些参数进行实时采集和处理。换热站的自动控制，即实现整个进气和供水过程的全自动控制。1.2 换热站的构成通常换热站内部设备可分为两大部分，即采暖系统和民用生活热水系统，目前我国换热站大部分没有民用热水设施。今后随着人民生活水平的提高在换热站内应增加生活热水系统来提高集中供暖的效益。换热站的主要设备有： 水水（汽水） 换热器，过滤器，补水箱，补水泵，循环水泵，调节阀，热媒参数调节和检测仪表，防止用
20、户热水供应装置生锈和结垢的设备等。换热站内还安装有热量表及调节供热量的自动调节装置。1.3 系统总体方案设计思路集中供热系统的控制是一个多层次的复杂控制系统。集中供热换热站集散控制系统融换热站的自动控制系统、各个换热站与中央调度室之间的通讯系统、中央调度室的监控管理系统于一身。换热站控制柜和检测控制系统构成，控制柜完成循环水泵系统和补水系统的控制功能，具有手动和自动运行模式，也有工频和变频运行模式。换热站的运行程序独立存在于其控制系统 PLC内，能够脱离上位机监控管理软件而独立运行，其运行可以通过中央控制室上位机监控管理系统来观察并实施调整。各个换热站独立工作的同时，利用通讯名师资料总结 -
21、- -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 40 页 - - - - - - - - - 3 系统将运行状态数据传给监控管理系统供参考，同时接受监控管理软件进行的运行参数调整。中央控制室管理系统安装在中央调度室的工控机上，通过以太网和下位机的换热站通讯模块相连，完成换热站运行与管理系统数据之间的数据交换，既可以监控各换热站的运行情况，也调整可以换热站的运行状态。系统结构示意图1-1 1）系统可以自动进行故障诊断，并在监控画面上显示各工况参数并控制设备运行状态。2）根据本地的气候条件以及
22、供热对象的特性，给出一条室外温度与二次供水温度之间的对应曲线。 控制器可以通过这条曲线根据室外温度传感器测量的室外温度对一次供汽量进行控制， 以达到对二次供水温度进行控制， 以达到节省能源， 提高供热质量的目的。3）在系统中增加晚间节能的设置，根据需要设置晚间供热温度。自控系统通过加入时间日程表的控制，实现一天当中不同时刻对应不同的温度。4)PLC通过压力传感器和变频器来实现对二次供水压力的控制，当一台补水泵无法通过变频补水达到所要求的压力时，控制器可使另一台备用泵以工频的方式进行补水。最终实现更加智能化得恒定补水控制。5) 当前可编程控制器是专业为工业环境下应用而设计的工业控制计算机，已成为
23、电气控制系统中应用最为广泛的核心位置，他不仅能实现法杖的逻辑控制，还能完成各种顺序或定时的闭环控制功能，并且抗干扰能力强、可靠性高稳定性好、体积小，能在恶劣环境下长时间不间断运行。6) 在换热站的控制系统中还附加了安防系统的功能，在监测环境温度湿度的同时，还可检测门窗、电源、电压、电流、地面水分、设备温度等安防信息，出现意外时，系统自动远程报警，达到无人值守基站的防护标准。7) 换热站控制系统的调节系统采用PID 调节控制，确保了进气和供水温度、压力准确稳定，使换热站温度达到用户的要求，并对其故障实现实时报警和连锁启停切换控制。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - -
24、- - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 40 页 - - - - - - - - - 4 1.4 生产流程换热站生产热水过程中含有以下5 个生产流程：软化，补水，升温，升压，配送。1.41 软化软化过程，我们采用全自动软化水设备。软化水的原因如下：1) 软化水的检验指标单一，检验方式简便，对水处理效果可随时、即时检测，心中有数；而锅内加药法的水处理效果不便检验，实践中往往通过锅炉运行一段时间后，打开人孔、手孔目测防垢效果，造成检验手段的滞后性。2) 软化水处理以去除水中的钙、镁为目的，对不同性质的水的处理方法基本相同；而从严格意
25、义上讲，不同的加药法，其防垢机理不同，对不同水质，药剂配方应做相应调整，而实践中经常遇到同一配方应用于多种水质的情况，从而导致很多效果不佳的案例出现。3) 对于换热站而言，如果不使用软化水，某些情况下会产生严重后果。在实践中，我们发现大量热水存在高温区局部汽化问题，在汽化严重的水管部分，甚至水垢过多形成局部堵死，造成爆管。4）全自动软化水设备的出现，降低了对软水设备操作人员的要求，使许多没有专职水处理化验人员的单位仍能很好的使用软化水作为换热站补给水，特别是 TMF 系玩软化水设备的成功应用大大降低了全自动软水设备的生产成本，使锅炉配套全自动软水设备时的一次性投资，明显减少。真正使软化水处理技
26、术与其它水处理方式相比具有了极为明显的优势。1.42 补水1）补水系统设计热水采暖系统在运行中失水是不可避免的，如不能及时补水，系统压力就会下降，不能保证供暖系统的正常运行。热水供热系统的定压装置由补给水箱、补给水泵、变频控制柜和远传压力表组成。当系统正常运转时，根据定压点处远传压力表压力的变化，通过变频调速控制柜自动调节水泵的转速，使补给水泵连续补给的水量与整个系统购需求水量相适应，从而保证定压点处的压力恒定不变。其中补给水箱采用全自动控制，保证补给水箱有充足的水量 2 ）补水泵的择与配置补给水泵的流量应根据供热系统补给水量和事故补给水量等因素确定。实际上供热系统仅在事故工况下需要最大补水量
27、，为满足最不利工况要求，设计工况必须取事故工名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 40 页 - - - - - - - - - 5 况；因此补水量一般应取供热系统中循环水量的24% ，水泵的扬程不应小于补水点压力加 0.03 0.05MPa 。实际工程中宜选用两台型号相同的补水泵进行补水，一用一备。一般情况下，由一台补水泵提供正常补水量，事故工况及系统要求补水量较大时，由两台水泵并联工作。当供热系统短期可由自来水或利用自来水软化后余压进行补水时，可只设一台补水泵
28、。这种方式由于利用了自来水的余压，因此可以节约电能。3） 换热站补水定压方式热水采暖系统的定压方式多种多样，但由于高位膨胀水箱的使用范围受到限制，而定压罐又价格昂贵，操作复杂，因此工程中大多采用补水泵直接定压。根据定压点处远传压力表压力的变化，通过变频调速控制柜自动调节水泵的转速，使补给水泵连续补给的水量与整个系统购需求水量相适应，从而保证定压点处的压力恒定不变。其中补给水箱采用全自动控制， 保证补给水箱有充足的水补给水泵变频调速恒压变量补水定压方式，是近几年发展的新兴的定压方式，它不但可以使整个供暖系统恒压运行，还可以节约 30左右的运行电能。热水供热系统的定压装置由补给水箱、补给水泵、变频
29、控制柜和远传压力表组成。当系统正常运转时，根据定压点处远传压力表压力的变化，通过变频调速控制柜自动调节水泵的转速，使补给水泵连续补给的水量与整个系统购需求水量相适应，从而保证定压点处的压力恒定不变。其中补给水箱采用全自动控制，保证补给水箱有充足的水量。1.43 升温换热站在运行中由于水的循环流动，不断地将受热面吸收的热量全部带走，不仅使水升温，而且使受热面得到良好的冷却，从而保证了受热面在高温条件下安全的工作。回水被送入换热站后通过受热面吸收了热量，未达到饱和温度便被输入到热网中。1.44 升压回水经补水泵定压补水后，进入循环泵进行升压。以完成循环水对压力的需求。1.45 配送换热站出来的热水
30、经分集水器按要求进行配送。1.5 热工一次设备完成生产流程所涉及到的热工一次设备共有6 个，即：软化设备，水箱，补水泵，循环泵，换热器，分集水器。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 40 页 - - - - - - - - - 6 1.51 电气一次设备1）涉及到的电气一次设备共2 个即：补水泵电机，循环泵电机。2）程控：顺序启动和顺序停止。自控控制中要求，电气一次设备中启动顺序正确。3）热工测点：水箱水位AIW0 、补水压力 AIW2 、循环水流量 AIW
31、4 、供水温度 AIW6 、供水压力 AIW8 、回水温度 AIW10 、回水压力 AIW12 、供水温度 AIW14 、供水压 AIW16回水温度 AIW18 、 回水压力 AIW20 、 温 AIW22 、 支路 1 回水温度 AIW24 、 支路 2 回水温度 AIW26 、3 回水温度 AIW28 、电动阀开度 AIW30 4）通过生产流程的分析，要完成自动控制需要有以下测点：热工调节需要对以下 5 项进行控制：水箱水位AQW0 、补水压力 AQW2 、供水温度 AQW4 ，共 3点。1.52 热工报警自动控制过程中很有可能出现危险状况，此时要求自动控制系统发出报警，以解决状况。共有
32、16 点报警，即：水位高、水位低、补水压力高、补水压力低、供水温度高、供水温度低、回水温度高、回水温度低、1 回水温度高、支路2 回水温度高、支路3 回水温度高、支路 1 回水温度低、支路 2 回水温度低、支路3 回水温度低、补水泵变频器故障、循环泵变频器故障。1.53 热工保护（启停）当热工报警启动后，操作人员并未解决，情况继续恶化为避免出现事故，自动控制系统必须有热工保护，当出现补水压力高、循环水断水、供水温度高3 种状况后必须对应出现停补水泵、停循环水泵。1.54 电气测点控制过程中要完成对电气一次设备的监控，需要知道各个电气设备的运行状况即补水泵变频器频率AIW34 、循环泵变频器频率
33、AIW36 、补水泵变频器运行指示I0.0 、循环泵变频器运行指示I0.1 。1.55 电气启停操作要能完成对各个电气设备的启停操作：补水泵变频器启动Q0.0 循环泵变频器启动Q0.1 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 40 页 - - - - - - - - - 7 第二章换热站的结构及工作原理2.1 换热站组成换热站由换热器、循环泵、补水泵、变频器、流量计、水泵、进气阀、减压阀、自动排气阀、止回阀、温度表、压力表等组成，下面就来逐一介绍它们在换热站中
34、所起的作用。2.11 换热器换热器是换热站结构中一个最为重要的部分，它是连接一次管网和二次管网的中间环节，它的主要功能是将一次管网的蒸汽和循环水混合，加热循环水送至用户。换热站种类很多，换热器按照传递原理可以分为一下几种形式：1）直接接触式换热器：利用冷热流体直接接触，彼此混合进行换热的换热器。这类换热器具有传热效率高、单位体积的传热面积大、设备结构简单、价格便宜等优点，缺点是仅适用于工艺上允许两种流体混合的场合。2）蓄热式换热器：借助于由固体构成的蓄热体与热流体和冷流体交换接触，把热量从热流体传递给冷流体的换热器。这类换热器具有结构紧凑价格便宜、单位体积面积大的优点。适合于汽汽热交换的场所。
35、3）间壁式换热器：利用间壁将进行热交换的冷热两种流体隔开，互不接触，热量由热流体通过间壁传递给冷流体的换热器。间壁式换热器是工业生产中应用最为广泛的换热器。4）中间载热体式换热器：把两个间壁式换热器由在其中循环的载热体连接起来的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 40 页 - - - - - - - - - 8 换热器。工业中，最为常见的是管壳式换热器、板式换热器以及其他的各种紧凑高效的新型换热器。管壳式换热器：虽然各式各样的换热器使人们选择的范围越来越大，
36、但是由于管壳式换热器具有结构坚固、易于制造生产成本低、弹性大等优点，其在化工生产中仍占据主要地位，在高温高压或有腐蚀性介质的作用中更能显示其优势，是目前使用最广泛的换热器。管壳式换热器由一些直径较小的圆管加上管板组成管束，外套一个外壳而构成。管壳式换热器又分为可以做如下划分：固定管板式换热器。固定管板式换热器集中了管壳式换热器的优点，因此应用相当广泛。主要适用于温差不大或温差较大但壳程压力不高以及壳程结垢不严重的场所。浮头式换热器： 浮头式换热器适用于管壳壁间温差较大或易于腐蚀和易于结垢的场所。但其缺点是结构复杂笨重，造价比固定板管式高20% 左右，材料消耗量大。管式换热器适用于高温高压的情况
37、，对于壳程需要经常清洗的管束，则采用正方形排列。一般情况下按三角排列。填料函式换热器用于腐蚀严重，温差较大的场合，但是壳程压力不能过高，也不能适合于壳程内为易挥发易燃易爆和有毒介质的场合。管壳式换热器也有不足之处，最主要的就是体积太过庞大，占地面积大，对土建造价影响也大。板式换热器： 板式换热器是将薄金属板压制成具有一定波纹形状的换热板片进行叠装，然后用夹板、螺栓紧固而成的一种新型高效换热器，现在正被越来越多的行业所采用。折流杆换热器：在折流板换热器内，壳程流体以轴向流动为主，因此降低了壳侧压降。与折流板换热器相比， 折流杆换热器具有更高的壳侧单位压降与总传热系数特性。换热站的工作原理为热源提
38、供的蒸汽在换热器中与循环水相混合，加热循环水并经供水管道输送到用户， 再把用过的热水经回水管道通过循环水泵回收到换热器中加热循环使用，利用供，回水温差产生的热量给用户供暖。由于原换热站几乎无任何调节控制设备，完全凭操作人员经验进行手动调节，这样名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 40 页 - - - - - - - - - 9 调节存在很强的主观性和不确定性，往往会造成大量能源浪费。为此，我们对其进行结构改造，增加用以调节控制的设备，使换热站运行调节更科学合
39、理，在保证热用户的需要前提下，最大限度的节约能源。改造后结构采用的调节方式是一次侧采用量调节方式，二次侧采用分阶段改变流量的质调节方式，并且采用变频调速技术调节补水泵对系统进行补水定压，本系统的控制部分采用 PLC可编程控制器进行计算及控制各传感元件和执行器，实现对换热站的自动调节。该改造方案主要是结合换热站的实际情况，通过对环境温度，二次供水温度及压力的监测，实现对一次侧的供汽量和二次循环水供水温度，流量的自动调节以适应热用户的实际需求，同时对二次管网系统进行自动补水定压以维持官网的稳定性。2.12 循环水泵换热站的水利循环以及补水定压都需要水泵，水泵的种类很多，按工作原理分为：1）叶片式水
40、泵：它对流体的压送是靠装有叶片的叶轮的高速旋转完成的。包括离心泵、轴流泵、混流泵的等。2）容积式水泵：它对液体的压送是靠泵体工作室的容积的改变完成的。如活塞式往复泵、转子泵等。3）其他类型：上述的两种泵。如螺旋泵、射流泵、水锤泵、水轮泵以及气升泵等。他们都是利用高速液流的动能来输送液体的。2.13 阀门换热站中用到进气阀、减压阀、自动排气阀、止回阀等。自动排气阀是用来排出管道中蒸汽冷凝水，进气阀用来调节蒸汽量，减压阀是用来调节减少蒸汽的压力，止回阀是为了防止系统中的水倒流。2.14 温度计、压力表换热站中采用温度计、压力计来测量进气、出气、供水、出水温度和压力，给其运行调节提供依据。名师资料总
41、结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 40 页 - - - - - - - - - 10 2.2 换热站结构图及工作原理换热站的工作原理为热源提供的蒸汽在换热器中与循环水相混合，加热循环水并经供水管道输送到用户， 再把用过的热水经回水管道通过循环水泵回收到换热器中加热循环使用，利用供，回水温差产生的热量给用户供暖。由于原换热站几乎无任何调节控制设备，完全凭操作人员经验进行手动调节，这样调节存在很强的主观性和不确定性，往往会造成大量能源浪费。为此，我们对其进行结构改造，增
42、加用以调节控制的设备，使换热站运行调节更科学合理，在保证热用户的需要前提下，最大限度的节约能源。改造后结构采用的调节方式是一次侧采用量调节方式，二次侧采用分阶段改变流量的质调节方式，并且采用变频调速技术调节补水泵对系统进行补水定压，本系统的控制部分采用 PLC可编程控制器进行计算及控制各传感元件和执行器，实现对换热站的自动调节。该改造方案主要是结合换热站的实际情况，通过对环境温度，二次供水温度及压力的监测，实现对一次侧的供汽量和二次循环水供水温度，流量的自动调节以适应热用户的实际需求，同时对二次管网系统进行自动补水定压以维持官网的稳定性。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -
43、 - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 40 页 - - - - - - - - - 11 第三章换热站的控制调节3.1 换热站与热用户的连接方式在换热站中，局部采暖系统与热网的连接可以分为：直接连接方式， 间接连接方式。3.11 所谓直接连接方式是指热网的循环水直接进入用户内部的散热器。3.12 所谓间接连接方式是指热网循环水与热用户内部采暖系统循环水相互隔绝，而其间只限于热量交换的连接形式。从运行角度来分析，直接连接系统的水力工况和热力工况受到热网运行工况的影响，故又称为局部系统与热力网的关联式连接。名师资料总结
44、 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 40 页 - - - - - - - - - 12 3.2 换热站运行的调节控制方式改造后的换热站的改进之处在于由原来的毫无温度流量调节控制装置变得可以根据实际工况对温度流量进行调节控制，由原来的连续工频补水变成变频调速补水定压。这样就可以避免不必要的浪费。3.21 温度的调节控制换热站系统对温度的调节控制就是要保证二次侧有一个恒定的与设定供水温度，控制元件是换热器一次侧的电动调节阀，该阀门控制换热器的一次供汽量。讲将预设定温度作为给
45、定值，测量温度值作为反馈值，法门的开度作为输出值，保证二次供水温度的恒定。当换热器的二次供水温度偏离设定值时，控制调节系统就自动调整执行器的动作，即改变电动调节阀的开度，从而改变进入换热器的一次热媒的流量，改变传送到换热器的热能，使二次的供水温度稳定在设定值附近。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 40 页 - - - - - - - - - 13 3.22 循环水流量的调节控制由于供暖系统供暖的热负荷是随着室外温度等因素的变化而不断的变化，当室外温度偏高时
46、，供暖热负荷就应偏低，如果还按着设计热负荷进行供暖就会造成不必要的浪费。针对上面出现不必要浪费的情况，对换热站二次侧采用分阶段改变流量的质调节方式。把室外温度分成二个阶段，当室外温度高于某个设定值时，循环水泵工频运行；当室外温度低于设定值时，循环水泵以0.75 工频运行，此时系统的循环水量也就相应的减小。分阶段改变流量的质调节方式的控制原理如图12 所示，调节器变频器循环水泵。3.3 补水泵定压方式的改进换热站供暖系统中水循环系统与供水系统一样需要维持官网压力恒定。供暖系统中的水加热后经循环泵加压送到用户，再回到加热补充损失。理想情况下没有水损耗，但由于人为因素以及管网不可避免存在跑、冒、滴、
47、漏现象，导致水压不稳定，所以需要采取措施来维持水压恒定。3.4 供暖系统的常见定压方式：1）膨胀水箱定压；2）定压罐定压；3）间歇补水定压；4）连续补调速补水定压5）变频调速补水定压用膨胀水箱定压易加重系统腐蚀，而且膨胀水箱必须安装在系统最高处，往往很不方便；定压罐体积大，占地大，每隔一段时间充一次气，且充气工作很繁琐；间歇补水定压比较节能，但系统压力波动大，运行不稳定；连续补水定压和变频调速技术补水定压效果都比较好， 但利用变频调速技术进行补水定压比连续补水定压在电能消耗上少得名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名
48、师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 40 页 - - - - - - - - - 14 多。利用变频调速技术进行补水定压的结构图，它是通过安装在系统管道上的压力传感器去检测压力信号P，并把此信号送给变频器以调节变频器输出电压的频率，变频器再将频率输出信号传给补水泵，进而改变补水泵转速调节水量以维持系统压力的恒定。由于补水泵的转速n 与被检测压力 P 都与电源频率 f 成正比，当 PP0时，通过改变变频器来调节来调节电源频率f 使其减少，补水泵转速n 就会减慢，P就会减少直至 P0附近。这样无论 P初始值是多少，最终总会维持在P0左右。集中供热系统的控制是一个多层次的复杂控
49、制系统。集中供热换热站集散控制系统融换热站的自动控制系统、各个换热站与中央调度室之间的通讯系统、中央调度室的监控管理系统于一身。换热站动力配电柜和检测控制系统构成，配电柜完成循环水泵系统和补水系统的控制功能，具有手动和自动运行模式，也有工频和变频运行模式。换热站的运行程序独立存在于其控制系统PLC内，能够脱离上位机监控管理软件而独立运行，运行可以通过中央控制室上位机监控管理系统来观察并实施调整。各个换热站独立工作的同时，利用通讯系统将运行状态数据传给监控管理系统供参考，同时接受监控管理软件进行的运行参数调整。中央控制室管理系统安装在中央调度室的工控机上，通过以太网和下位机的换热站通讯模块相连，
50、完成换热站运行与管理系统数据之间的数据交换，既可以监控各换热站的运行情况，也调整可以换热站的运行状态。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 40 页 - - - - - - - - - 15 第四章 换热站的控制设计4.1 换热站监控系统设计对于利用大型集中锅炉房或热电厂作为热源，通过换热站向小区供热的系统，换热站的作用如同供暖过锅炉房，对其进行监测和控制是十分必要的。4.11 换热站监控系统的组成换热站监控系统由以下3 部分组成：1）测量仪表及变送器。用于对