摘要：在换热站运行管理方面，我国目前的技术水平还处于手动操作阶段，大部分的温度调节是依靠经验来调整，无法系统地分析和判断运行工况（水力工况和热力工况），难以消除系统运行的不平衡，导致水力工况失调，热力工况失调严重，造成热用户室温冷热不均；热量供给与需求不匹配，水耗、电耗、能耗很高，并且造成资源能源的浪费；运行数据不完整，难以实现供热运行的量化管理、信息整合。科学有效的控制和管理热网，为供热企业的各级领导、管理和生产部门提供辅助决策和优化手段已成为许多供热企业的迫切需求。
关键词：集中供热；换热站；控制系统；设计；应用
1换热站工作原理以及工作设备
换热站是连接热源与热用户的重要环节，在供热系统的整体运行过程中具有关键作用。一般情况下，热水管网分为一次网和二次网，二者的具体功能有较大差异，一次网主要是连接换热站与热用户之间的管网，而换热站主要是用于连接一次网与二次网，由换热器、循环泵、补水泵以及控制设备等部分组成。换热器是核心设备，需要对其进行合理选择，以确保供热系统的经济性和可靠性。在设计过程中，要最大限度提升系统运行的稳定性。此外，为确保供热系统稳定运行，通常情况下，会配备2台换热器，且2台换热器同时运行，保证供热量超过总量的70%以上。而循环水泵的选择需要经过精确的计算，在计算的基础上选择符合标准的循环水泵。一般情况下，在热负荷和水温保持恒定不变的状况下，供热系统中循环水泵的流量保持不变。在这种情况下，如果选择流量过大的循环水泵会对资源造成一定的浪费。此外，循环水泵的配置与换热器相同，在工作过程中至少要配备2台，以防设备出现故障影响整个系统的运行。
2集中供热换热站控制系统设计与应用
2.1换热站工程概况
本工程以某小区换热站为实例，换热站供热总面积约为265125.72m2。其中低区系统一至十一层，低区面积约为164375.94m2；中区系统十二至二十二层，中区面积约为53615.25m2；高区系统二十三至三十二层，高区面积约为47134.78m2。换热站建设在小区地下二层，采用板式换热机组间接连接方式；自来水（软化水）补水、变频水泵定压，定压点低区0.42MPa、中区0.75MPa、高区1.1MPa；温度计除一次网供水管选用0-150℃范围的，其余均采用0-100℃范围的；压力表除一次网供回水管上安装0-1.6MPa外，其余均根据实际运行工况选择压力表，补水泵出口安装远传压力表。以中区系统为例，机组最大热负荷5.5MW，补水泵最大扬程148m，循环水泵扬程29m，设计流量280m3/h：。供热运行初期，设置补水泵定压压力0.75MPa，二次网压力高回差0.02MPa、低回差0.02MPa，二次网供压超高限0.9MPa，二次回压超低限0.55MPa；启动软水设备产水进入软水箱，软水箱电磁阀控制水箱液位；开启补水泵自动状态进行静态补水，待补水压力接近0.77MPa时，补水泵减速至停止，静态补水完成；开启循环泵自动状态进行二次网冷循环，变频器会根据设定二次网压力差自动调节频率控制循环水泵转速；冷循环系统若有失水造成的压力失衡，二次网回水压力低于0.73MPa时，补水泵会进行动态补水，如此反复，保持二次管网压力系统平衡。二次网冷循环达标后，开启一次网供回水阀门，此时一次热水与二次冷水由板式换热器进行热交换，热量也随之被送入热用户。一次网电动调节阀在自动状态下控制器会根据系统设定值与实际值差进行自动调节。当二次供压超过超高限0.9MPa时，安全电磁阀会自动泄水；当二次回压低于超低限时，循环水泵会自动停止进入系统保护。补水泵、循环水泵、一次网电调阀的控制方式切换到手动状态时，启停、频率转速、开度给定均由手动控制或SCADA系统远程控制。
2.2换热站运行效果分析
换热站经过一个采暖期的生产运行，从MCGS触摸屏拷贝出部分历史数据(某一天24小时的数据，采暖期3月一个月的运行数据)。通过两张表格自动生成的温度压力曲线图1（24小时温压参数曲线）、图2（月度温压参数曲线图）。通过观察每日、每月以及年度累计热量值，可以计算单位建筑面积在单位时间内需要或供给的热量，并于预期的热指标进行比较，做出合理的调整与控制。通过图1可以清晰的观察到二次网回水压力总体趋于平稳，维持在0.73-0.77MPa左右，压差控制根据情况设定在0.03-0.05MPa，可以自由调节；换热站自动控制系统对二次网供温的控制是随着室外温度的变化，例如在夜晚时段0：00至次日6：00，室外温度趋于0℃以下并逐渐降低，PLC控制器通过计算控制一次网调动调节阀开度，使二次供温逐渐升高达到相应的设定值。在图5.1b月度温压参数曲线图，可以看到二次供水温度随天气的变化趋势。通过二十四小时数据表、月数据表、采暖期数据表可以分别看到累计热量与累计流量的小时差、天差与月差，我们一般选取天差与月差用来计算热指标，并将热指标与往年同期进行比较。例如选取3月10日累计热量天差120GJ，中区面积约为53615.25m2，停供面积约为22846.2m2，供热面积约为30769.05m2。计算得出约为162.5KJ/m2·h
根据(式1)得162.5÷3.6≈45W/m2热指标是在室外温度的条件下，为了保持室内计算温度，单位时间内给单位建筑面积供给的热量。所以热指标的计算是要在一定的室外温度的条件下进行的。如果将热指标与往年同期进行比较，两个时段室外温度不同，就要将热指标折算到同一温度下。
(式2)中，Qn′为供暖设计热负荷，KJ/m2·h；Qn为室外温度tw下的供暖热负荷，KJ/m2·h；tn为供暖室内计算温度，取tn=18℃；t′w为室外设计温度；tw为计算温度。例如在2017-2018采暖期，热指标为103.78KJ/m2·h，室外平均温度-2.57℃；2018-2019采暖期，热指标为106.72KJ/m2·h，室外平均温度-3.83℃。如果直接比较，2017-2018采暖期热指标低于2018-2019采暖期，但是这样相比是不科学的。我们根据(式5.2)，将室外温度同时设计为-19℃进行计算，计算得出2017-2018采暖期热指标约为186.7KJ/m2·h，2018-2019采暖期热指标约为180.9KJ/m2·h，这样相比较2018-2019采暖期热指标是低于2017-2018采暖期的，也更合理。综合换热站运行数据分析，换热站控制系统能够在满足热用户用热的前提下，具有较好的节能作用。
2.3监控调度中心SCADA系统的应用
换热站自动化控制系统的设计日渐成熟，监控调度中心SCADA系统兼具数据采集和监控功能，从集中供热的发展方向来看，热网规模越来越大，管理和控制的难度也日益提升。SCADA监控系统对于供热企业热网的运行管理有十分重要。SCADA系统监控换热站生产运行过程中的运行参数状态，并通过监控调度中心与换热站之间的通讯，完成了数据采集，设备控制，监控管理等功能。（1）热网运行监控系统热网监控系统可实现图形化显示，容易发现供热不平衡区域。其中流量、温度、压力等重要参数可以通过主界面查看。（2）换热站远程监控系统换热站监控能够实时显示换热站内动态数据，给定电动调节阀开度，调控水泵的频率，显示压力、温度等运行信息。在数据总览界面可以清楚的了解各换热站的数据状态，比对运行参数情况，不需要去现场就能够及时发现生产运行中存在问题。
2.4本章小结
以某小区换热站为应用实例，介绍了工程概况、生产运行概况，简略说明了监控调度中心SCADA系统的应用。
3结束语
以某小区换热站为应用实例，介绍了换热站设计建设的工程概况、生产运行概况，简略说明了监控调度中心SCADA系统的应用，在应用与展望中希望热网SCADA监控系统对于供热企业管理热网的生产运行有质的提升。也希望有一天能尽早实现智慧供热，最终达到用户舒适满意、系统安全可靠、能源利用高效、低碳清洁经济总目标。
参考文献
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