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对某区域燃气锅炉房老旧换热站自控系统改造工程实例中出现的问题探讨

发表时间：2020/7/3 来源：《基层建设》2020年第6期作者：于宝堂杨前斌

[导读] 摘要：随着北京市近些年大型锅炉煤改气工程已经基本改造完成，对原燃煤锅炉房运行时既有的老旧换热站优化运行改造，设备淘汰更新，也势在必行。

        北京市煤气热力工程设计院有限公司北京 100032
        摘要：随着北京市近些年大型锅炉煤改气工程已经基本改造完成，对原燃煤锅炉房运行时既有的老旧换热站优化运行改造，设备淘汰更新，也势在必行。将高新科技、自动化趋势和崭新理念融入城市集中供暖系统建设内，发挥自动化城市集中供暖系统对节能、环保、民生的优势。但某些老旧换热站的建造时间过于久远受于当年建设场地等限制在换热站改造过程中存在很多问题，因此本文中重点就换热站供热自动化控制系统施工中存在的问题进行了汇总及探讨，希望本文为今后相关单位在实施老旧换热站改造工程中提供参考。
        关键词：换热站；自动化控制；节能
        0 引言
        供热是保障北方城市居民正常生活的基本条件，也是城市功能正常运转的基本保证。从“十三五”期间以来，北京地区基本都是燃气锅炉作为热源供热，国家对燃气锅炉的能效、环保要求也不断提高，更重视系统的节能，其中供暖管网的优化也受到了社会各界的广泛关注，通过改进城市供热换热站优化的一系列举措。“无人值守”换热站的理念深入人心，换热站之间存在一次网的水力耦合问题，换热站越多、网络越复杂这种耦合也就越强烈，这都给热网的水平热力调节带来了极大的控制难度，换热站自控系统的优化可以有效减少资源消耗、节约经济成本、提高城市供暖效率。
        1 换热站工程改造实例概况
        2018年北京某供热厂锅炉煤改气工程在正式投入运行，在2019年我公司对该供热厂下属的19个换热站进行自控系统进行升级改造。该锅炉房的现状总供热面积约290万平方米，总热负荷223.84MW，下属19个换热站。原燃煤锅炉房在2009年运行，其换热站的建设时间较早，仅有2个换热站为近两年建设完成，老旧换热站较多，换热站均无原始设计及竣工资料可以参考，且在本次改造之前使用方做过一次换热站自控改造，只做了部分换热站本站内的相关温度压力的数据集成至本地的PLC柜体进行监控，不具备数据上传至上端调度中心，本次自控升级改造使用单位设立了中央热网总调度中心，集合了其所属锅炉房及区域锅炉房范围内换热站的相关数据采集并上报至调度中心，调度中心向各换热站下达控制任务。使换热站运行过程实现无人值守及远程监控。
        2 换热站自控改造的内容及效果
        2.1换热站自控改造的内容
        各换热站通过采集设备上传数据，上传数据可能包换热站内PLC控制柜的工作状态及控制柜中数据的采集各换热站的用电用水量统计、各一、二次侧热水管道温度压力数值等，监控中心采集过程数据，并提供对各个分站集中调试和操作指导、设备控制、故障诊断、报警信息、事件报告、数据处理、趋势显示、报表输出等。
        2.1换热站自控改造效果
        现场控制单元应具备微处理器及存储器多输入输出的自动控制设备，它应该能独立工作，实现以下功能：
        换热站参数采集、处理能通过显示屏就地显示。需要采集并上传到中央控制系统的参数有：一次网供回水温度、二次网供回水温度、一次网供回水压力、二次网供回水压力、一次网热量、二次网流量、循环水泵状态（一次侧）、水泵故障、变频器频率、水箱液位。
        根据二次供水温度，二级泵通过变频调节进入板式换热器的流量来达到二次供水温度的要求。

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将信息通过有限通讯传回调度中心，在调度中心可以看到各个换热站的一次、二次网的供回水温度、压力、流量、二级泵的频率等信息。
        改造完成后，调度中心运行管理人员在供热厂内通过监控系统就可对每个换热站进行调整控制，使外网的调节变得快捷，精准。如遇到水箱液位报警及二级泵系统运行等不正常等情况都会及时发现并通知换热站区域管理人员进行现场处理，之前的未改造前每个换热站至少留守三名工作人员进行值守，改造完成后实行了“无人值守、区域管理”的值守策略，本次改造大大减少了人为劳动强度，提高了工作效率，提高了整体管理水平，改变了传统的站不离人的管理方式。增加的水表电表等设备也加强了各换热站的能源使用的收集情况也为后期成本测算提供了有利依据。
        3 改造完成后存在的问题及整改
        在本工程改造完成后运行了一个采暖季后，收到了比较好的效果，但在运行中也发现了个别问题：
        3.1换热站进线电源线过多造成未全部采集
        因本次改造的换热站几乎全部为老旧换热站，建设年代较为久远，在建设换热站时二级泵及二次循环泵等用电设备不是为一路进线在配电柜上有多路进线，但本次实施前的现场调研并未发现，只是采集了一路电源的电量，造成了统计有缺失，影响了能源消耗的统计工作。
        最终解决方案：在改造完后的第一个采暖季后增加了未安装电路的电报增补安装工作，使得采集到全部用电使用线路，做到统计未在有缺失。
        3.2换热站部分管线流量计统计偏差
        在第一个季度中运行调度人员在调度中心的监控大屏幕上发现部分换热站的一次/二次的流量经常性发生跳动，有的能达到30-40t/h，严重的影响了运行人员对流量分配的判断。与换热站区域长联系后得知本换热站的用户侧未发生爆管、漏水等现象，后各相关人员到场进行原因排查后也未发现其他异常情况，但是经过仔细观察后发现出现数值跳动的换热站安装的流量计前后安装的直管段的间距未满足“前5后2”的安装距离，经现场踏勘后发现由于换热站室内面积有限，原系统管道的直管段都比较短由于本换热站的供暖面积较大在40万㎡左右，站内的热水系统管道为DN350，确不具备直管段安装长度所以才导致数值频繁波动。
        最终解决方案：在改造完后的第一个采暖季后与流量计厂家技术人员沟通，通过增大流量计测量滤波时间的方法做到流量计统计流量的时间较为平均，有效的提高了测量度。在安装前找好合适的直管段安装位置最为合适，老旧换热站因占地位置过小导致管道间距过短的问题比较常见，在有条件的情况下可以采取改变直线管道的方法再进行安装流量计的方式进行，可以提高测量流量的精准度。
        4 结束语
        本次对老旧换热站的改造取得了较好的效果，不但节省大量运行成本，获得经济效益，也有利于换热站的安全运行。在实际工程应用中，通过对改造前后系统的用电量、热能、人工管理成本上进行比较，确实达到了明显的节能效果。但是因为换热站为老旧换热站的原因也出现了相关安装及调试等一系列问题，希望本文中出现的问题为相关单位起到借鉴作用。
        参考文献：
        [1] 李国强吴倩.无人值守换热站自动化控制设计与实现.《科学与财富》，2018年第21期
        [2] 嵇启春李金朱京卫.换热站节能改造.《工业控制计算机》，2010年第23卷第10 期，109-110