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[摘 要]仪表自动控制水平关系到热源厂是否达到预期的投资目标和控制目标的有效途径，优化自动化控制方案是保证集中供热系统安全经济运行的关键。
[关键词]热网 调节 控制
中图分类号：U73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）01-0245-01
自动控制系统主要由：操作员站、现场控制站、现场检测仪表、后备显示仪表、执行机构等几部分构成。
控制系统主要功能包括：锅炉出水温度控制、锅炉燃烧控制、炉膛负压控制、循环水流量自动控制、自动补水控制、换热站温度控制等。各种热工参数、电气参数、管理参数的采集和监视，并将必要的信息送至管理站。
热网监控系统通常采用分布式计算机系统结构。目前在国内，对于供热系统的计算机监控方式，有两种不同的思路：一种是采用中央集中式监控方法；另一种是采用中央与本地分工协作的监控方法。
前一种方法是中央独揽大权，热力站机组只有测试仪表和执行机构，它的功能只是参数和指令的上传下达，热力站现场控制器不做自动调控的决策功能。这种方法对中央监控软件的功能要求比较高，当当热源供热量不足时，能进行流量的均匀调节，但其灵活性差，局部故障容易影响全局的正常运行。
第二种方法，即中央与本地分工协作监控方法，其供热量的自动调节决策功能完全“下放”给本地的热力站机组，中央控制室只负责全网参数的监视以及总供热量、总循环流量的自动调控。这种方法比较灵活，故障率少，容易适应热网不同建设期的需要。第二种方法概括起来也可以叫做：“中央监视，统一调度，现场控制、故障诊断”。这种方法经过实际工程经验积累，从现场控制硬件设备和控制软件到中央监控软件已经非常成熟，也是现行供热系统常用的结构模式。以下我们以张家口市桥西区集中供热二期工程（4台70MW热水锅炉）为例对集中供热工程的仪表自动化应用进行说明：
1 热工检测项目：
锅炉进水温度、压力；锅炉出水温度、压力；热网系统回水温度、压力；热网供水温度、压力；换热站一二次进出口温度、压力；锅炉出水流量；热网系统供水流量；热源厂供热总量；系统补水流量；补水水箱水位；循环水泵定压点压力；室外温度；炉膛出口烟气温度、烟气压力；空气预热器出口烟气温度、烟气压力；除尘器出口烟气温度、烟气压力；烟气含氧量；鼓风机出口风温、风压；炉排风压；空预器出口风温、风压；排烟浓度；锅炉房耗煤量；炉排转速；各种相关电气设备启停状态及故障指示。
2 控制调节项目
2.1燃烧系统调节：
锅炉燃烧系统调节的主要任务是保证水温的稳定，同时保证锅炉的安全运行。除此之外，关键在于如何保证经济燃烧，这也是热水锅炉节能降耗的关键所在，众所周知，经济燃烧问题，实质上就是进煤量和进风量的配比问题，如果能保证适当的风-煤比，就可以实现最高的燃烧效率，实现经济燃烧。由于现阶段的检测手段和检测设备尚不能测得准确的进煤量和进风量，给整个风-煤比的自动控制造成一定的难度。但进煤量与炉排转速、煤层厚度存在着对应的函数关系，而进风量同样与鼓风机的转速也存在着相互的关系，这就可以巧妙地避开这一难题。另一个难题是，由于煤质的变化同样会造成风-煤比比值的漂移，那么一个不变的定值控制系统是无法适应煤质变化这一因素的，所以在这里应加入计算机自动寻优控制方案，初次投运时，可根据经验摸索和初步设定调风-煤比的给定值，系统工作稳定后，再启动自寻优功能，根据炉膛温度的变化和烟气含氧量的变化，自动微调风-煤比逐步达到最佳或次最佳的燃烧状态，实现经济合理运行。
2.2供热量调节系统：
燃烧调节是在环境温度没有变化的理想状态下的调节，它所克服的干扰仅仅是风量的变化、煤质的变化，风的温度的变化及锅炉负荷大小的变化。但热水锅炉是用来冬季供热的，因此热水锅炉的供热量应随整个冬季室外的环境温度的变化进行调节。运行中，结合历年冬季室外环境温度数据和经验，制定出锅炉出口水温随室外温度变化的曲线，使自控系统根据室外温度的变化自动调整锅炉出口水温度的给定值，这样就做到了实时调整，又避免了人为修改给定值，对系统带来的较大扰动，同时节约能源。
2.3炉膛负压调节系统：
炉膛负压通过控制引风量来保持在一定范围内，但对锅炉负荷变化较大时，采用单回路控制系统就比较难于保持，因为负荷变化后，炉排及鼓风调节控制燃煤量和鼓风量与负荷变化相适应。由于鼓风量变化时，引风量只有在炉膛负压产生偏差，才由引风机去调节，这样引风量的变化落后于鼓风量，必然造成炉膛负压的较大波动。为此，使用前馈-反馈控制系统比较合理，用鼓风调节输出作为前馈信号，这样可使引风量随着鼓风量的变化提前作相应的调整，使炉膛负压始终保持在一定负压上，维持整个燃烧系统的稳定性。
2.4定压点压力调节系统：
补水泵和循环水泵控制是保证正常、稳定供热的重要环节，补水泵和循环水泵控制均采用定值调节。根据定压点的压力，通过变频器调节补水泵转速，及时补充水量，防止系统缺水，保证系统安全运行。通过循环水泵调节，保持系统供回水压力稳定，为系统正常供热提供保障。
2.5二次网循环水泵调速控制系统：
根据二次网供回水压差，控制循环水泵转速，以保证热网的水力、热力平衡，达到节能、高效的最优化运行。
3 报警及锅炉停炉保护内容：
3.1报警参数：
锅炉出水温度上限报警；锅炉出水压力下限报警；炉膛温度上、下限报警；炉膛负压越限报警；炉排故障报警；补水箱水位上、下限报警；热网供水温度越限报警；热网供、回水压力越限报警；补水定压点压力过高或过低；循环泵和定压泵故障；各种辅机设备故障报警。
3.2停炉保护控制：
供水温度超高联锁停炉；供水压力超低联锁停炉；联锁停炉时，DCS系统应按先停止给煤、鼓风机、引风机的顺序停炉；DCS系统及其他主要装置故障联锁停炉；
4 自动控制系统简述
为了使整个热源厂的控制及管理具有较高的自动化水平，热源厂采用DCS控制系统，也为热源厂经济提供了有利的数据支持。控制室设置在锅炉房6.5米平台，包含从设备间和操作间。热源厂设一套DCS控制系统，2套工程师站，4台操作员站。工程师站可兼作操作员站。
DCS系统对锅炉及热网的热工参数进行集中显示、操作、管理和分散控制。系统组成如下：
（1）厂级管理层：分别设置热源与热网的上位监控管理微计算机，并配有打印机和大屏幕显示装置等。安装企业资源和生产计划的管理系统软件，构成供热的计划和生产的综合管理系统。
（2）现场操作站：分为操作员站和工程师站，由工控机、监视器、键盘及鼠标等组成，主要完成对所采集的信号进行各种图形及表格的顯示。工程师站还可进行系统的调试和运行软件的组态和调整。
（3）过程控制站：由现场控制器、电源和各种I/O卡件组成。主要完成各种信号的综合处理、回路的计算和处理、逻辑回路的处理、先进控制算法的执行等。
5 热网
为实现整个热网的统一调度，提高热网的整体运行水平和工作效率，保障热网安全、稳定、高效经济运行。设计采用计算机热网监控系统。在热源厂设置热网调度监控中心实现全网的自动调控。对换热站进行数据采集分析、自动调节、远程控制、故障自动报警、连锁保护等。
热网监控系统设计采用GPRS（或ADSL）网络进行数据和信号的传输。以实现热网调度的实时性。各换热站的参数、调节、报警等能及时通过GPRS（或ADSL）网络与热网调度调控中心联络，调度人员能及时了解到站内运行工况。
本文结合工程实际对小型锅炉房的仪表自动化控制进行简要阐述，不足之处还请各位同行业专家老师给予批评指正。
参考文献
[1] GB50041-2008《锅炉房设计规范》
[2] 热工自动化设计手册
[3] JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》
[关键词]热网 调节 控制
中图分类号：U73 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）01-0245-01
自动控制系统主要由：操作员站、现场控制站、现场检测仪表、后备显示仪表、执行机构等几部分构成。
控制系统主要功能包括：锅炉出水温度控制、锅炉燃烧控制、炉膛负压控制、循环水流量自动控制、自动补水控制、换热站温度控制等。各种热工参数、电气参数、管理参数的采集和监视，并将必要的信息送至管理站。
热网监控系统通常采用分布式计算机系统结构。目前在国内，对于供热系统的计算机监控方式，有两种不同的思路：一种是采用中央集中式监控方法；另一种是采用中央与本地分工协作的监控方法。
前一种方法是中央独揽大权，热力站机组只有测试仪表和执行机构，它的功能只是参数和指令的上传下达，热力站现场控制器不做自动调控的决策功能。这种方法对中央监控软件的功能要求比较高，当当热源供热量不足时，能进行流量的均匀调节，但其灵活性差，局部故障容易影响全局的正常运行。
第二种方法，即中央与本地分工协作监控方法，其供热量的自动调节决策功能完全“下放”给本地的热力站机组，中央控制室只负责全网参数的监视以及总供热量、总循环流量的自动调控。这种方法比较灵活，故障率少，容易适应热网不同建设期的需要。第二种方法概括起来也可以叫做：“中央监视，统一调度，现场控制、故障诊断”。这种方法经过实际工程经验积累，从现场控制硬件设备和控制软件到中央监控软件已经非常成熟，也是现行供热系统常用的结构模式。以下我们以张家口市桥西区集中供热二期工程（4台70MW热水锅炉）为例对集中供热工程的仪表自动化应用进行说明：
1 热工检测项目：
锅炉进水温度、压力；锅炉出水温度、压力；热网系统回水温度、压力；热网供水温度、压力；换热站一二次进出口温度、压力；锅炉出水流量；热网系统供水流量；热源厂供热总量；系统补水流量；补水水箱水位；循环水泵定压点压力；室外温度；炉膛出口烟气温度、烟气压力；空气预热器出口烟气温度、烟气压力；除尘器出口烟气温度、烟气压力；烟气含氧量；鼓风机出口风温、风压；炉排风压；空预器出口风温、风压；排烟浓度；锅炉房耗煤量；炉排转速；各种相关电气设备启停状态及故障指示。
2 控制调节项目
2.1燃烧系统调节：
锅炉燃烧系统调节的主要任务是保证水温的稳定，同时保证锅炉的安全运行。除此之外，关键在于如何保证经济燃烧，这也是热水锅炉节能降耗的关键所在，众所周知，经济燃烧问题，实质上就是进煤量和进风量的配比问题，如果能保证适当的风-煤比，就可以实现最高的燃烧效率，实现经济燃烧。由于现阶段的检测手段和检测设备尚不能测得准确的进煤量和进风量，给整个风-煤比的自动控制造成一定的难度。但进煤量与炉排转速、煤层厚度存在着对应的函数关系，而进风量同样与鼓风机的转速也存在着相互的关系，这就可以巧妙地避开这一难题。另一个难题是，由于煤质的变化同样会造成风-煤比比值的漂移，那么一个不变的定值控制系统是无法适应煤质变化这一因素的，所以在这里应加入计算机自动寻优控制方案，初次投运时，可根据经验摸索和初步设定调风-煤比的给定值，系统工作稳定后，再启动自寻优功能，根据炉膛温度的变化和烟气含氧量的变化，自动微调风-煤比逐步达到最佳或次最佳的燃烧状态，实现经济合理运行。
2.2供热量调节系统：
燃烧调节是在环境温度没有变化的理想状态下的调节，它所克服的干扰仅仅是风量的变化、煤质的变化，风的温度的变化及锅炉负荷大小的变化。但热水锅炉是用来冬季供热的，因此热水锅炉的供热量应随整个冬季室外的环境温度的变化进行调节。运行中，结合历年冬季室外环境温度数据和经验，制定出锅炉出口水温随室外温度变化的曲线，使自控系统根据室外温度的变化自动调整锅炉出口水温度的给定值，这样就做到了实时调整，又避免了人为修改给定值，对系统带来的较大扰动，同时节约能源。
2.3炉膛负压调节系统：
炉膛负压通过控制引风量来保持在一定范围内，但对锅炉负荷变化较大时，采用单回路控制系统就比较难于保持，因为负荷变化后，炉排及鼓风调节控制燃煤量和鼓风量与负荷变化相适应。由于鼓风量变化时，引风量只有在炉膛负压产生偏差，才由引风机去调节，这样引风量的变化落后于鼓风量，必然造成炉膛负压的较大波动。为此，使用前馈-反馈控制系统比较合理，用鼓风调节输出作为前馈信号，这样可使引风量随着鼓风量的变化提前作相应的调整，使炉膛负压始终保持在一定负压上，维持整个燃烧系统的稳定性。
2.4定压点压力调节系统：
补水泵和循环水泵控制是保证正常、稳定供热的重要环节，补水泵和循环水泵控制均采用定值调节。根据定压点的压力，通过变频器调节补水泵转速，及时补充水量，防止系统缺水，保证系统安全运行。通过循环水泵调节，保持系统供回水压力稳定，为系统正常供热提供保障。
2.5二次网循环水泵调速控制系统：
根据二次网供回水压差，控制循环水泵转速，以保证热网的水力、热力平衡，达到节能、高效的最优化运行。
3 报警及锅炉停炉保护内容：
3.1报警参数：
锅炉出水温度上限报警；锅炉出水压力下限报警；炉膛温度上、下限报警；炉膛负压越限报警；炉排故障报警；补水箱水位上、下限报警；热网供水温度越限报警；热网供、回水压力越限报警；补水定压点压力过高或过低；循环泵和定压泵故障；各种辅机设备故障报警。
3.2停炉保护控制：
供水温度超高联锁停炉；供水压力超低联锁停炉；联锁停炉时，DCS系统应按先停止给煤、鼓风机、引风机的顺序停炉；DCS系统及其他主要装置故障联锁停炉；
4 自动控制系统简述
为了使整个热源厂的控制及管理具有较高的自动化水平，热源厂采用DCS控制系统，也为热源厂经济提供了有利的数据支持。控制室设置在锅炉房6.5米平台，包含从设备间和操作间。热源厂设一套DCS控制系统，2套工程师站，4台操作员站。工程师站可兼作操作员站。
DCS系统对锅炉及热网的热工参数进行集中显示、操作、管理和分散控制。系统组成如下：
（1）厂级管理层：分别设置热源与热网的上位监控管理微计算机，并配有打印机和大屏幕显示装置等。安装企业资源和生产计划的管理系统软件，构成供热的计划和生产的综合管理系统。
（2）现场操作站：分为操作员站和工程师站，由工控机、监视器、键盘及鼠标等组成，主要完成对所采集的信号进行各种图形及表格的顯示。工程师站还可进行系统的调试和运行软件的组态和调整。
（3）过程控制站：由现场控制器、电源和各种I/O卡件组成。主要完成各种信号的综合处理、回路的计算和处理、逻辑回路的处理、先进控制算法的执行等。
5 热网
为实现整个热网的统一调度，提高热网的整体运行水平和工作效率，保障热网安全、稳定、高效经济运行。设计采用计算机热网监控系统。在热源厂设置热网调度监控中心实现全网的自动调控。对换热站进行数据采集分析、自动调节、远程控制、故障自动报警、连锁保护等。
热网监控系统设计采用GPRS（或ADSL）网络进行数据和信号的传输。以实现热网调度的实时性。各换热站的参数、调节、报警等能及时通过GPRS（或ADSL）网络与热网调度调控中心联络，调度人员能及时了解到站内运行工况。
本文结合工程实际对小型锅炉房的仪表自动化控制进行简要阐述，不足之处还请各位同行业专家老师给予批评指正。
参考文献
[1] GB50041-2008《锅炉房设计规范》
[2] 热工自动化设计手册
[3] JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》