微型电动调节阀-无人值守换热站运行管理办法

大家好，我是工控人刘工，在自动化行业有着15年丰富的工作经验。从业期间，做了上百套换热站项目微型电动调节阀，今天把工作经验分享一下，整理一下换热站自控注意的知识点，希望对大家有帮助！

· 概述

智能换热机组控制系统通过监测室外温度、一次侧、二次侧管网的压力、温度来控制一次侧调节阀开度，二次侧循环泵、补水泵转速和运行泵数量等，达到集中供热良好品质的社会效果与热力站低成本运行、经济运行的目的，并结合中国换热实际工况，进行二次开发，为不同需求的用户提供最佳方案。

智能换热器机组功能：智能化控制，控制功能齐全，控制精度高，运行稳定可靠。机组根据环境温度、一次及二次管网温度、压力等参数来调节热源及热水供给量，在系统运行中对热能、电能有明显的节约效果。系统组件可靠性高，系统压力、温度或流量自动控制，智能化、自动化程度高、易于操作。可远程监视与控制即所谓的SCADA系统。也可进行手动与自动的相互切换。无人值守型机组还可实现现场无需值班人员，由远程直接监控。机组布局合理，结构紧凑，占地面积小，节省基建投资，安装、维护方便，适用于各种供热场合和供热要求。

· 本地自动控制方案

根据室外温度变化和设定的经验调节曲线，进行温度补偿，自动控制一次侧电动调节阀，控制二次侧供水温度，对应热负荷变化，实现节能舒适运行。

· 现场全自动无人值守控制方案

通过一次网电动调节阀控制二次网供水温度，并可进行室外温度补偿功能，根据二次网供回水压差或温差作为反馈信号微型电动调节阀，循环泵采用变频控制，二次网实现变流量控制，因此换热机组可在“大温差，小流量”节能状态下运行。根据二次网回水压力作为反馈的信号，补水泵采用变频补水；补水箱液位传感器可自动控制水箱液位，而且具有低液位保护功能；二次回水管路可加装泄压电磁阀，如二次回水压力超过设定值，电磁阀自动开启进行泄压至安全值后自动关闭；机组开机后可按预先设定好程序自动运行，管理人员只需定时对机组进行巡查。

· 远程监控自动无人职守控制方案(SCADA)

选择这种控制方式的换热机组除了具备以上控制功能外，还具有远程通讯功能，可选择不同的通讯方式：有线（ADSL、宽带通讯等）或无线（GPRS等)，并支持广泛的通讯协议（Modbus，TCP/IP协议等）。通过上述通讯模式，可以把换热机组一次侧和二次侧温度、压力、流量，室外温度和室内温度，循环泵和补水泵的运行状态和运行频率，电动调节阀开度等机组参数实时的上传到中央管理站，或与楼宇自控系统（BAS）进行连接，对换热机组的运行状况进行在线监测，并具有供水温度超高报警，回水压力过低报警，水箱液位过低报警，供水压力超压报警，超压自动泄压，断电自动保护和联动等功能。通过监控中心上位机与现场控制器的双向通讯，管理人员可对机组控制参数进行优化设定，保证换热机组始终处于最佳状态，一切尽可掌握。

说明：

我们从事供热事业以来做出了一些经验总结，现在说明如下：

对于无人值守换热站用中小型PLC已经足够，可以完成调节阀PID闭环控制，循环泵PID自动控制，补水泵PID自动控制，现场温度，压力采集等等。也可以用RS485总线控制设备运行。每一个换热站需要一个PLC控制，如果需要远程监控，及SCADA系统的话，可以走工业以太网TCP/IP协议，RS485总线Modbus协议，或者GPRS、4G直接无线传输到监控室，实现对每一个换热站数据采集与控制。亦或者借助物联网云平台，实现手机APP及WEB端监控。

具体技术经验总结：

1. 一次网调节阀的控制

一次管网来的热源经过电动调节阀，在经过换热器可以实现热水循环，对于调节阀的控制是本系统非常重要的一点，因为它直接关系到用户的采暖问题。调节阀开度变小，二次管网的热量就减小，相反，调节阀开度变大，二次管网的热量就会增加。

所以，通过改变调节阀的大小可以改变用户的供暖质量。即改变一次网的“量”调节实现二次网的“质”调节。

我在实际项目设计中对于调节阀PID控制只做了PI调节，这样也很好的实现了调节阀的闭环控制系统。即用户温度低的时候，调节阀开度自动的增加，温度较高的时候，调节阀开度自动的减小，体现了节能，环保的作用。在现场调试中遇到了一个现象，先简要说明如下，希望可以吸收经验，避免发生类似的情况。

之前在二次管网温度没有达到设定值得时候，调节阀应该继续开大，但是，奇怪的是调节阀不但没有开大，反而不动或者关闭。程序没有问题，后来发现，原带调节阀的工作压力太小，当调节阀开大的时候，压力增加，所以调节阀承受不了那么大的压力，才出现这种现象。

2. 传感器总结

换热站上面一般有5个温度，4个压力需要显示。需要做控制的有一次供回水温度，二次供水温度，二次供水压力，二次回水压力。如果需要温度补偿，可以用室外温度做个线性函数，通过PLC编程，或者上位机组态软件编程，实现分段函数温度控制功能。传感器从管道到PLC配电柜的引线，最好用屏蔽线做信号线，而且引线的时候不要和动力线在一个线槽里面，不然会影响数据传输，信号不稳定，干扰控制系统，带来不必要的麻烦。

3. 循环泵的控制

循环泵在本系统中的作用非常重要，它提供整个系统的水循环，实现二次供水压力的平衡，和补水泵配合使用达到用户采热的可靠性与稳定性。

循环泵的控制，出于对节能，自动功能的考虑，采用变频器做循环泵的控制。而对水泵的频率控制，启停控制就需要PLC做相应的数字量控制，和模拟量控制。如果为了减少成本，可以用RS485总线控制，这样既可以实现相应的功能，也可以节省硬件成本，比如CPU模拟量模块，等等。但是，硬件相对简单，软件就相应的复杂一些。

现场做项目的时候遇到过这样一个情况：在用485总线走Modbus协议采集变频器频率，电流，电量的时候，数值惊人的扩到到几倍甚至是10倍。后来找原因是因为变频器功率很大，132KW，再就是接地不好，良好的接地是信号传输，或者总线控制的根本，所以485信号线必须是屏蔽双绞线并且屏蔽层良好接地。

4. 补水泵的控制

补水泵是二次回水压力的保证，也间接是二次供水压力的保证。补水泵扬程比循环泵大，流量较循环泵小。可以说补水泵在整个系统中很“偷懒”，因为补水泵在保证二次回水压力达到以后，可以“睡眠”。即停止转动，这样可以节能环保，避免不必要的电量损耗。

5. 报警控制

报警在整个系统的作用也非常大，二次供水温度高限报警来控制调节阀，二次供水压力高限报警控制循环泵，补水泵。二次回水低限报警控制循环泵，等等，当然在做到系统稳定以后，只要程序较完美，这些报警1年中估计也不会发生，除非程序问题和设备损坏。

6. 远程监控（SCADA）系统

如果换热站较多，十几个，或者几十个。这样可以采用上位机来做监控系统，对下面的所有分站做数据采集与监视控制。RS485网络常用，工业以太网也可以考虑，个人认为无线GPRS、4G等是最好的选择。只要有手机信号的地方，所有的数据采集与控制都不是问题。这样可以节省大量的人工布线工作量，成本也不高。所以说，无线传输是现在也是将来工业控制的发展趋势。

现在大部分的GPRS模块都支持组态软件，有相应的驱动即可。如果有必要，报警的状况可以用短信的方式通知换热站负责人，这样可以随时，随地观察现场情况。如果手机是智能手机，如Windows Mobile操作系统，这样可以开发一套软件安装在手机里面，像手机QQ似的软件，直接通过手机，观察现场的温度，压力等运行状况。

7. 系统整体总结

整个电气系统设计，软件设计和硬件设计都要完美的结合。硬件设计中，要注意同一台的水泵工频和变频不能同时运行，动力线和信号线要分线槽布线。变频器和PLC最好不在一个配电柜里面，要分开安装在两个配电柜里。主线路接线要接牢靠，不然在运行中会因为接线虚产生导线发热，发烫等现象。

无人值守换热系统，是未来供热行业发展的趋势，节省人力，电力，方便，快捷，实现全自动控制。

无人值守换热站让每个居民这个冬天不怕冷！

以下是我完成的项目组态部分画面截屏：

换热站主画面

换热站参数设定画面