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河北联合大学综合课程设计说明书 3 具体实施方案
第三章 控制系统实施方案
3.1 换热站与热用户的连接方式
换热站与热用户的连接方式为间接连接方式。
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。
即一次供水和二次供水分开，如图所示:
3.2 温度的控制调节
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。将预设定温度作为给定值，测量温度值作为反馈值，阀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。
为了保质供热质量，采用了如图所示二次供水温度自控系统对工况进行分段质调节。主要功能是通过对二次供水系统的温度检测、分析，结合外界干扰因素，算出最佳供水温度，通过调节一次管网流量，使二次供水温度接近设定值。控制元件是换热
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器一次水出口的控制阀，该阀门控制换热器的一次供水流量。将预设定温度作为给定值，测量温度值作为么馈值，阀门开度作为输出值，采用PID算法，保证二次供水温度的恒定。
如下图所示：根据传感器检测到的实际温度值，使用下面介绍的关系模型，计算出相应的二次供水温度设定值，根据一次供水温度情况，采用温度智能PID控制器，实时调节控制一次管网的控制阀，以使实际的二次供水温度与其设定值相符。
控制原理如图： 二次供水温度 二次 回水温度 PLC 控制器 一次回水控制控制对 象换热器 二次供水温度
温度传感器 3.3 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，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所示，调节器变频器循环水泵。
控制原理如图所示：
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温度传感器 室外温度 变频器 水泵 水流量 PLC 3.4 压力的调节控制
压力传感器将用户管网水压信号变成电信号(4一20mA)，送给变频器内部PID控制器，PID控制器根据压力设定值与实际检测值进行 PID运算，并给出信号控制水泵电动机的电压和频率。当用水量较少时，1#泵在变频器控制下变频运行。如需水量加大，压力传感器在管网端测的水压偏小，则变频器输出频率上升，直到50Hz。这时1#泵由变频切换为工频运行状态。同时系统对 2#泵进行变频起动和调节。如果两台泵供水仍不能满足供水要求，则系统将2#泵投人工频进行，将3#泵投人变频运行。供水量增大，加泵情况依次类推。如用水量减少，变频器的频率会下降。当变频器频率下降至下限值时，PLC将最先工频运行的水泵停掉如果频率下限值仍持续出现，PLC再停止第2台工频运行的水泵。系统按先开起的泵先切除的顺序逐台切换泵，以维持管网水压恒定。
调节器 压力传感器 - 17 -
变频器 水泵 管网 PLC 河北联合大学综合课程设计说明书 3 具体实施方案
3.5 换热站总体控制系统方案
3.5.1 换热站控制系统设计
现场PLC控制站主要由液晶显示操作终端和控制系统两部分组成。彩色液晶显示屏主要完成各种监控画面、采集参数的显示，并接受一些参数设定的输入信息。控制系统采用性价比较高的和利时LM系列PLC，包括CPU模块、I/O模块，背板等，系统集成多种通讯接口，适用于各种通讯网络。 现场PLC控制站主要功能是对各换热站、供热沿线各节点、热用户运行参数（一、二次网温度、压力、流量等）、各种设备运行状态进行实时监控及采集，并根据气象环境和负荷的变化按预先设定的控制策略对换热站循环泵、补水泵和调节阀进行自动调节，来实现换热机组的完全自动控制。
3.5.2 控制系统硬件总体框架图
压力 显示器 温度传感 温度 变频器 水泵电机 压力传感PLC 控制器 控制回路
3.5.3 换热站控制系统电气图
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