熱力站自動調節控制裝置

1. 請高人指點：熱力站控制箱如何調整混水閥開度控制箱型號是STEC 2000

通過調節設定二次供水溫度混水閥開度自動調節。

2. PLC編程實例 換熱站自動監控系統PLC控制變頻器調節循環泵、補水泵實現管網壓力、流量的控制

PLC控制變頻器調節循環泵、補水泵。首先確定控制方式。比如循環泵用供水和回水的壓力差來控制，補水泵用恆壓來控制。
循環泵的控制：通過模擬量模塊將二次網的出水和回水壓力值讀到PLC後做差運算，設定一個范圍。上限對應50HZ下線對應你的最低頻率就行。
補水泵控制:通過模擬量模塊將二次側的回水壓力採集上來後，以你設定的恆定壓力為固定值如果壓力高降低頻率，降到最低頻率停止。當壓力低到你恆定壓力的負多少值時啟動變頻器；當壓力低時一直工頻運行就行了。原理知道了，只要是一些數據的處理比較惡心。你最好找一個實例看看，每家的PLC的轉換倍數都不一定。

3. 採用板式水水換熱器換熱的換熱站自動控制系統

具體要看控制要求，一般是用PID控制儀控制水閥的開度，調節水溫至設定溫度。

4. 冬季供暖進戶水溫度達到多少度才能保證室溫18度

冬季要保證採暖房間的室溫達到18度，供暖進戶水溫度必須隨室外溫度而變化，一般的供暖熱力站是用自動控制裝置來調整這個供水溫度的。

暖氣進水溫度各省市的供熱條例都沒有明確規定，但是對室內溫度都有明確的規定，以青島市為例：

根據《青島市供熱條例》規定：

第三十條 供熱單位對供熱設施充水試壓，必須明確充水試壓時間，並提前七日通知用戶。充水試壓時，出現室內供熱設施漏水等異常情況，用戶可以要求供熱單位進行檢修，供熱單位應當及時進行檢修。

第三十一條 採暖期為每年的十一月十六日至次年的四月五日（城陽區、黃島區及各縣級市人民政府可以適當調整採暖期）。採暖期內用戶室內供熱溫度不得低於18℃。廚房內溫度不得低於10℃。

供熱單位應當在採暖期開始前五日進行試供熱，做好調試、排氣等工作。

從事生產經營活動對供熱時間和供熱溫度另有要求的，由供用熱雙方協商確定。

(4)熱力站自動調節控制裝置擴展閱讀：

相關條例：

根據《青島市供熱條例》規定：

第五十一條 經測定，確認被測房間供熱溫度不達標，屬於供熱單位原因的，供熱單位應當採取措施，保證供熱溫度達到規定標准。在供熱溫度達標之前的期間，為室溫不合格的天數。對被測房間室溫不合格的天數，供熱單位應當按照下列標准向用戶退還熱費：

（一）供熱溫度高於或者等於16℃、低於18℃的，退還熱費的20%；

（二）供熱溫度高於或者等於14℃、低於16℃的，退還熱費的50%；

（三）供熱溫度低於14℃的，全額退還熱費。

因用戶遮蔽散熱器、擅自改動室內供熱設施等原因，致使供熱質量不達標和造成相關損失的，責任由用戶承擔。

5. 我想了解一下換熱站的自控設備都有哪些謝謝！

換熱站的自控系統一般就是三個系統：
1.溫度控制系統（一般都是霍尼韋爾和西門子的居多）
2.液位控制系統（水位控制國產有很多都還不錯）
3水泵變頻控制系統（保持進入換熱站的水能保持穩定，設備供應商可以做

6. 《供熱計量技術規程》

中華人民共和國行業標准
供熱計量技術規程
JCJ 173—2009
條文說明
目 次
1 總則
2 術語
3 基本規定
4 熱源和熱力站熱計量
4．1 計量方法
4．2 調節和控制
5 樓棟熱計量
5．1 計量方法
5．2 調節和控制
6 分戶熱計量
6．1 一般規定
6．2 散熱器熱分配計法
6．3 戶用熱量表法
7 室內供暖系統
7．1 系統配置
7．2 系統調控
1 總 則
1．0．1 供熱計量的目的在於推進城鎮供熱體制改革，在保證供熱質量、改革收費制度的同時，實現節能降耗。室溫調控等節能控制技術是熱計量的重要前提條件，也是體現熱計量節能效果的基本手段。《中華人民共和國節約能源法》第三十八條規定：國家採取措施，對實行集中供熱的建築分步驟實行供熱分戶計量、按照用熱量收費的制度。新建建築或者對既有建築進行節能改造，應當按照規定安裝用熱計量裝置、室內溫度調控裝置和供熱系統調控裝置。因此，本規程以實現分戶熱計量為出發點，在規定熱計量方式、計量器具和施工要求的同時，也規定了相應的節能控制技術。

5 供熱計量技術規程
1．0．2 本規程對於新建、改擴建的民用建築，以及既有民用建築的改造都適用。
1．0．3 本規程在緊緊圍繞熱計量和節能目標的前進下，留有較大技術空間和餘地，沒有強制規定熱計量的方式、方法和器具，供各地根據自身具體情況自主選擇。特別是分戶熱計量的若干方法都有各自的缺點，沒有十全十美的方法，需要根據具體情況具體分析，選擇比較適用的計量方法。
2 術 語
2．0．4 熱量計量裝置包括用於熱量結算的熱量表，還有針對若干不同的用戶熱分攤方法所採用的儀器儀表。
2．0．5 熱量測量裝置包括符合《熱量表》CJ 128產品標準的熱量表，也包括其他的用戶自身管理使用的不作結算用的測量熱量的儀表。
2．0．6 分戶熱計量從計量結算的角度看，分為兩種方法，一種是採用樓棟熱量表進行樓棟計量再按戶分攤；另一種是採用戶用熱量表按戶計量直接結算。其中，按戶分攤的方法又有若干種。本術語條文列出了當前應用的四種分攤方法，排名不分先後，其工作原理分別如下：
散熱器熱分配計法是通過安裝在每組散熱器上散熱器熱分配計（簡稱熱分配計）進行用戶熱分攤的方式。
流量溫度法是通過連續測量散熱器或共用立管的分戶獨立系統的進出口溫差，結合測算的每個立管或分戶獨立系統與熱力人口的流量比例關系進行用戶熱分攤的方式。
通斷時間面積法是通過溫控裝置控制安裝在每戶供暖系統入口支管上的電動通斷閥門，根據閥門的接通時間與每戶的建築面積進行用戶熱分攤的方式。
戶用熱量表法是通過安裝在每戶的戶用熱量表進行用戶熱分攤的方式，採用戶表作為分攤依據時，樓棟或者熱力站需要確定一個熱量結算點，由戶表分攤總熱量值。該方式與戶用熱量表直接計量結算的做法是不同的。採用戶表直接結算的方式時，結算點確定在每戶供暖系統上，設在樓棟或者熱力站的熱量表不可再作結算之用；如果公共區域有獨立供暖系統，應要考慮這部分熱量由誰承擔的問題。
2．0．7 室溫調控包括兩個調節控制功能，一是自動的室溫恆溫控制，二是人為主動的調節說定溫度。
3 基 本 規 定
3．0．1 本條是強制性條文。根據《中華人民共和國節約能源法》的規定，新建建築和既有建築的節能改造應當按照規定安裝用熱計量裝置。目前很多項目只是預留了計量表的安裝位置，沒有真正具備熱計量的條件，所以本條文強調必須安裝熱量計量儀表，以推動熱計量工作的實現。
3．0．2 本條是強制性條文。供熱企業和終端用戶間的熱量結算，應以熱量表作為結算依據。用於結算的熱量表應符合相關國家產品標准，且計量檢定證書應在檢定的有效期內。
3．0．3 《中華人民共和國計量法》等九條規定：縣級以上人民政府計量行政部門對社會公用計量標准器具，部門和企業、事業單位使用的最高計量標准器具，以及用於貿易結算、安全防護、醫療衛生、環境監測方面的列入強制檢定目錄的工作計量器具，實行強制檢定。未按照規定申請檢定或者檢定不合格的，不得使用。實行強制檢定的工作計量器具的目錄和管理方法，由國務院制定。其他計量標准器具和工作計量器具，使用單位應當自行定期檢定或者送其他計量檢定機構檢定，縣級以上人民政府計量行政部門應當進行監督檢查。
依據《計量法》規定，用於熱量結算點的熱量表應該實行首檢和周期性強制檢定，不設置於熱量結算點的熱量表和熱量分攤儀表如散熱器熱分配計應按照產品標准，具備合格證書和型式檢驗證書。
3．0．4 熱計量和節能改造工作應採用技術和管理手段，不能一味為了供熱節能、而犧牲了室內熱舒適度，甚至造成室溫不達標。當然，室內溫度過高是不合理的，在改造中沒有必要保持原來過高的室溫。

6 供熱計量技術規程
3．0．5 只有在水力平衡條件具備的前提下，氣候補償和室內溫控計量才能起到節能作用，在熱源處真正體現出節能效果；這些節能技術之中，水力平衡技術是其他技術的前提；同時，既有住宅的室內溫控改造工程量較大，對居民的生活干擾也比較大，應在供熱系統外網節能和建築圍護結構保溫節能達標的前提下開展進行。
本條文提倡在改造工程中熱計量先行，是為了對於改造效果加以量化考核，避免虛假宣傳等行為，鼓勵節能市場公平，為能源服務創造良好的市場條件。同時，在關注熱量計量的同時，還應該關注熱源的耗水、耗電的分項計量工作。
3．0．6 熱量表的選型，不可按照管道直徑直接選用，應按照流量和應降選用。理論上講，設計流量是最大流量，在供熱負荷沒達到設計值時流量不應達到設計流量。因此，熱量測量裝置在多數工作時間里在低於設計流量的條件下工作，由此根據經驗本條文建議按照80%設計流量選用熱量表。目前熱量表選型時，忽視熱量表的流量范圍、設計壓力、設計溫度等與設計工況相適應，不是根據儀表的流量范圍來選擇熱量表，而是根據管徑來選擇熱量表，從而導致熱量表工作在高誤差區。一般表示熱量表的流量特性的指標主要有起始流量qVm（有的資料稱為最小流量）；最小流量qVt,即最大誤差區域向最小誤差區域過渡的流量（有的資料稱為分界流量）；最大流量qVmax,額定流量或常用流量qVc。選擇熱流量表，應保證其流量經常工作在qVt與qVn之間。機械式熱量表流量特性。
流量感測器安裝在回水管上，有利於降低儀表所處環境溫度，延長電池壽命和改善儀表使用工況。曾經一度有觀點提出熱量表安裝在供水上能夠防止用戶偷水，實際上僅供水裝表既不能測出偷水量，也不能挽回多少偷水損失，還令熱量表的工作環境變得惡劣。
本條文規定熱量表存儲當地供暖季供暖天數的日供熱量的要求，是為了對供暖季運行管理水平的考核和追溯。在住戶和供熱企業對供暖效果有爭議的情況下，通過熱量表可以進行追溯和判定，這種做法在北京已經有了成功的案例；通過室外實測日平均溫度記錄和日供熱量記錄的對照，可以考核供熱企業的實際運行是否按照氣象變化主動調節控制本條文建議熱量表具有數據遠傳擴展功能，也是為了監控、管理和讀表方便的需要。
通常情況下，為了滿足儀表測量精度的要求，需要有對直管段的要求。有些地方安裝熱量表雖然提供了直管段，但是把變徑段設在直管段和儀表之間，這種做法是錯誤的。目前有些熱量表的安裝不需要直管段也能保證測量精度，這種方式也是可行的，而且對於供熱系統改造工程非常有用。在儀表生產廠家沒有特別說明史情況下，熱量表上游側直管段長度不應小於5倍管徑，下游側直管段長度不應小於2倍管徑。
在試點測試過程中出現過這種情況，由於熱量表的時鍾沒有校準一致，致使統計處理數據時出現誤差，影響了工作，因此在此作出提醒。
3．0．7 目前偽劣的恆溫控制閥和平衡閥在市場上佔有很高比例，很多手動閥門冒充是恆溫控制閥，很多沒有測壓孔和測量儀表的閥門也冒充是平衡閥，這些偽劣產品既不能實現調節控制的功能，又浪費了大量能量，本條文提出的目的是要求對此加以嚴格管理。
3．0．8 當前集中供熱水質問題比較突出，致使散熱器腐蝕漏水和調控設備阻塞等問題頻頻出現，迫切需要制定一個合理可行的標准並加以嚴格貫徹，有關系統水質要求的國家標准正在制定之中。
4 熱源和熱力站熱計量
4．1 計 量 方 法
4．1．1 熱源包括熱電廠、熱電聯產鍋爐房和集中鍋爐房；熱力站包括換熱站和混水站。在熱源處計量儀表分為兩類，一類為貿易結算用表，用於產熱方與購熱方貿易結算的熱量計量，如熱力站供應某個公共建築並按表結算熱費，此處必須採用熱量表；另一類為企業管理用表，用於計算鍋爐燃燒效率、統計輸出能耗，結合樓棟計量計算管網損失等，此處的測量裝置不用作熱量結算，計量精度可以放寬，例如採用孔板流量計或彎管流量計等測量流量，結合溫度感測器計算熱量。

7 供熱計量技術規程
4．1．2 本條文建議安裝熱量測量裝置於一次管網的回水管上，是因為高溫水溫差大、流量小、管徑較小，可以節省計量設備投資；考慮到回水溫度較低，建議熱量測量裝置安裝在回水管路上。如果計量結算有具體要求，應按照需要選取計量位置。
4．1．3 在熱源或熱力站，連接電源比較方便，建議採用有斷電保護的市電供電。
4．1．4 在熱源進行耗電量分項計量有助於分析能耗構成，尋找節能途徑，選擇和採取節能措施。
4．2 調節與控制
4．2．1 本條是強制性條文，為了有效地降低能源的浪費。過去，鍋爐房操作人員憑經驗「看天燒火」，但是效果並不很好。近年來的試點實踐發現，供熱能耗浪費並不是主要浪費在嚴寒期，而是在初寒、末寒期，由於沒有根據氣候變化調節供熱量，造成能耗大量浪費。供熱量自動控制裝置能夠根據負荷變化自動調節供水溫度和流量，實現優化運行和按需供熱。
熱源處應設置供熱量自動控制裝置，通過鍋爐系統熱特性識別和工況優化程序，根據當前的室外溫度和前幾天的運行參數等，預測該時段的最佳工況，實現對系統用戶側的運行指導和調節。
氣候補償器具是供熱量自動控制裝置的一種，比較簡單和經濟，主要用在熱力站。它能夠根據室外氣候變化自動調節供熱出力，從而實現按需供熱，大量節能。氣候補償器還可以根據需要設成分時控制模式，如針對辦公建築，可以設定不同的時間段的不同室溫需求，在上班時間設定正常供暖，在下班時間設定值班供暖。結合氣候補償器的系統調節做法比較多，也比較靈活，監測的對象除了用戶側供水溫度之外，還可以包含回水溫度和代表房間的室內溫度，控制的對象可以是熱源側的電動調節閥，也可以是水泵的變頻器。
4．2．3 水泵變頻調速控制的要求是為了強調量調節的重要性，以往的供熱系統多年來一直採用質調節的方式，這種調節方式不能很好地節省水泵電能，因此，量調節正日益受到重視。同時，隨著散熱器恆溫控制閥等室內流量控制手段的應用，水泵變頻調速控製成為不可或缺的控制手段。水泵變頻調速控制是系統動態控制的重要環節，也是水泵節電的重要手段。
水泵變頻調速技術日前普及很快，但是水泵變頻調速技術並不能解決水泵設計選型不合理的問題，對水泵的設計選型不能因為有了變頻調速控制而予以忽視。
水泵變頻調速技術日前普及很快，但是水泵變頻調技術並不能解決水泵設計選型不合理的問題，對水泵的設計選型不能因為有了變頻調速控制而予以忽視。
調送水泵的性能曲線採用陡降型有利於調速節能。
目前，變頻調速控制方式主要有以下三種：
1 控制熱力站進出口壓差恆定：該方式簡便易行，但流量調節幅度相對較小，節能潛力有限。
2 控制管網最不利環路壓差恆定：該方式流量調節幅度相對較大，節能效果明顯；但需要在每個熱力入口都設置壓力感測器，隨時檢測、比較、控制，投資相對較高。
3 控制回水溫度；這種方式響應較慢，滯後較長，節能效果相對較差。
4．2．4 本條文的目的是將住宅和國建等不同用熱規律的建築在管網系統分開，實現獨立分時分區調節控制，以節省能量。對於系統管網能夠分開的系統，可以在管網源頭分開調節控制，對於無法分開的管網系統，可以在熱用戶熱力入口通過調節閥分別調節。
4．2．5 過去由於熱力站的人工值守要求和投資成本的增加限制了熱力站的小型化，如今隨著自動化程度的提高，熱力站已經能夠實現無人值守，同時，組裝式熱力站的普及也使得小型站的投資和佔地大幅度下降，開始具備了推廣普及的基礎。隨著建築節能設計指標的不斷提高，特別是在居住建築實行三步節能之後，小型站和分級泵將成為一個重要的發展方向。
本條文推薦使用小型熱力站技術的原因如下：

7. 供暖知識和常識有哪些

1、供來暖是指向建築物供給熱量，自保持室內一定溫度，它是解決我國北方居民冬季採暖的基本生活需求的社會服務。

2、集中供暖是熱力集團把市政熱力通過管線輸送到用戶家中，是清潔且有保證的一種供暖方式。

3、地板輻射供暖是由分戶式燃氣採暖爐、市政熱力管網、小區鍋爐房等各種不同方式提供熱源。這種供暖方式溫度均勻，較為節能，但對管材要求較高，時間長了還會使傢具變形。

4、燃氣供暖是以天然氣、液化石油氣、煤氣、電為能源，可自行設定供暖時間，分戶計量，但存在安全隱患。

5、以氣、油、電位為供熱能源的供熱面積在逐年增加，被越來越多的人所接受，煤、氣、油、電等構築的供熱能源結構漸趨合理，供熱收費也日漸市場化，部分地區已出現了按熱用量收費的試點小區。

(7)熱力站自動調節控制裝置擴展閱讀

暖氣的供熱方式：

1、水暖利用壁掛爐或者鍋爐加熱循環水，再通過管材鏈接到暖氣片，最終通過暖氣片將適宜的溫度輸出，形成室內溫差，最後進行熱循環使整個室內溫度均勻上升。

2、氣暖則是加熱空氣，冷空氣一進來就被暖氣片加熱成熱空氣，熱空氣上升與屋子的冷空氣形成對流， 冷空氣又循環到暖氣附近被加熱成熱空氣，熱空氣在屋裡循環，房間就暖和了。

8. 最近從設計院圖紙看到熱力站中有PLC控制櫃 ，不清楚是做什麼用的。特向專家求教

PLC控制櫃的作用功能，也就是PLC的作用功能。PLC控制櫃里核心就是PLC.

[編輯本段]PLC編程簡介
1、PLC的基本概念
可編程式控制制器(Programmable Controller)是計算機家族中的一員，是為工業控制應用而設計製造的。早期的可編程式控制制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。隨著技術的發展，這種裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程式控制制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程式控制制器簡稱PLC
2、PLC的基本結構
PLC實質是一種專用於工業控制的計算機，其硬體結構基本上與微型計算機相同，基本構成為： a、電源 PLC的電源在整個系統中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統是無法正常工作的，因此PLC的製造商對電源的設計和製造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內，可以不採取其它措施而將PLC直接連接到交流電網上去 b. 中央處理單元(CPU) 中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞。它按照PLC系統程序賦予的功能接收並存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態，並能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態和數據，並分別存入I/O映象區，然後從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋後按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區或數據寄存器內。等所有的用戶程序執行完畢之後，最後將I/O映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環運行，直到停止運行。 為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還採用雙CPU構成冗餘系統，或採用三CPU的表決式系統。這樣，即使某個CPU出現故障，整個系統仍能正常運行。 c、存儲器 存放系統軟體的存儲器稱為系統程序存儲器。 存放應用軟體的存儲器稱為用戶程序存儲器。 d、輸入輸出介面電路 1、現場輸入介面電路由光耦合電路和微機的輸入介面電路，作用是PLC與現場控制的介面界面的輸入通道。 2、現場輸出介面電路由輸出數據寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC通過現場輸出介面電路向現場的執行部件輸出相應的控制信號。 e、功能模塊 如計數、定位等功能模塊 f、通信模塊 如乙太網、RS485、Profibus-DP通訊模塊等
3、PLC的工作原理
一. 掃描技術 當PLC投入運行後，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。 (一) 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據，並將它們存入I/O映象區中的相應得單元內。輸入采樣結束後，轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和數據發生變化，I/O映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大於一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 (二) 用戶程序執行階段 在用戶程序執行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，並按先左後右、先上後下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然後根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。 即，在用戶程序執行過程中，只有輸入點在I/O映象區內的狀態和數據不會發生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 在程序執行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區別。 (三) 輸出刷新階段 當掃描用戶程序結束後，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。
4、plc目前的主要品牌
ABB，松下，西門子，三菱，歐姆龍，台達，富士，施耐德等

http://ke..com/view/13561.html?wtp=tt

9. 目前國內哪家熱力公司熱網自動監控搞得比較好

能夠做熱網自控系統的廠家很多，如今大部分熱力公司都上自控系統，只不過自控系統的水平和應用程度有所不同罷了。
自控系統的構成就是上位機+下位機，PLC站控，用戶端的計量溫控等。
目前國內廠家裡面，除了碩人時代的「STEC2000」控制器以外，其他廠家都不是針對供熱系統開發的專用控制器，大家更多採用通用控制器，對熱力工況的考慮並不多。
用戶端來講現在熱表比較多，但也有用通斷法控制。
好的自控系統能夠實現將用戶端節省的能量反饋到源端，形成閉環控制。

10. 冷熱源系統及空調風系統的運行調節和自動控制的要求

三晶變頻器在中央空調和採暖通風空調系統的應用

一、中央空調和HVAC的應用背景
（一）概述
1、中央空調的概念
中央空調系統已廣泛應用於工業與民用領域，在賓館、酒店、寫字樓、商場、住院部大樓、工業廠房中的中央空調系統，其製冷壓縮機組、冷凍循環水系統、冷卻循環水系統、冷卻塔風機系統等的容量大多是按照建築物最大製冷、制熱負載選定的，且再留有充足裕量。在沒有使用具備負載隨動調節特性的控制系統中，無論季節、晝夜和用戶負載的怎樣變化，各電動機都長期固定在工頻狀態下全速運行，造成了能量的巨大浪費。近年來由於電價的不斷上漲，使得中央空調系統運行費用急劇上升，致使它在整個大廈營運成本費用中占據越來越大的比例，加之目前各生產、服務業競爭激烈，多數企業利潤空間不夠理想，因此電能費用的控制顯然已經成為經營管理者所關注的問題所在。

據統計，中央空調的用電量占各類大廈總用電量的70%以上，其中中央空調水泵的耗電量約占總空調系統耗電量的20%～40%，故節約低負載時壓縮機系統和水系統消耗的能量，具有很重要的意義。所以，隨著負載變化而自動調節變化的變流量變頻空調水系統和自適應智能負載調節的壓縮機系統應運而生，並逐漸顯示其巨大的優越性。採用變頻調速技術不僅能使空調系統發揮更加理想的工作狀態，更重要的是通常其節能效果高達30%以上，能帶來良好的經濟效益。
中央空調系統一般主要由製冷壓縮機系統、冷媒（冷凍和冷熱）循環水系統、冷卻循環水系統、盤管風機系統、冷卻塔風機系統等組成。製冷壓縮機組通過壓縮機將製冷劑（冷媒介質如R134a、R22等）壓縮成液態後送蒸發器中，冷凍循環水系統通過冷凍水泵將常溫水泵入蒸發器盤管中與冷媒進行間接熱交換，這樣原來的常溫水就變成了低溫冷凍水，冷凍水送到各風機風口的冷卻盤管中吸收盤管周圍的空氣熱量，產生的低溫空氣由盤管風機吹送到各個房間，從而達到降溫的目的。冷媒在蒸發器中被充分壓縮並伴隨熱量吸收過程完成後，再被送到冷凝器中去恢復常壓狀態，以便冷媒在冷凝器中釋放熱量，其釋放的熱量正是通過循環冷卻水系統的冷卻水帶走。冷卻循環水系統將常溫水通過冷卻水泵泵入冷凝器熱交換盤管後，再將這已變熱的冷卻水送到冷卻塔上，由冷卻塔對其進行自然冷卻或通過冷卻塔風機對其進行噴淋式強迫風冷，與大氣之間進行充分熱交換，使冷卻水變回常溫，以便再循環使用。在冬季需要制熱時，中央空調系統僅需要通過冷熱水泵（在夏季稱為冷凍水泵）將常溫水泵入蒸氣熱交換器的盤管，通過與蒸氣的充分熱交換後再將熱水送到各樓層的風機盤管中，即可實現向用戶提供暖熱風。

2、HVAC的概念
HVAC的概念包括採暖（Heating）、通風（Ventilation）、空調（Air Condition），因此與中央空調相比具有更廣義的概念。HVAC是人與環境這對矛盾對立統一關系歷經漫長歲月發展所凝聚而成的一種重要的環境與保障技術。HVAC定義如圖1所示。

圖1：HVAC定義

（1）供暖（Heating）
1）系統組成：熱源、散熱設備、輸熱管道、調控構件等。
2）技術職能：輸入熱能至空間，補償其熱損失，到達室內溫度要求。
（2）通風（Ventilation）
1）系統組成：通風機、進排或送回口、凈化裝置、風道與調控構件等。
2）技術職能：通風換氣、防暑降溫、改善室內環境、防止內外環境污染。
（3）空氣調節（Air Conditioning）
1）系統組成：冷熱源、空氣出來設備與末端裝置、風機、水泵、管道、風口、調控構件等。
2）技術職能：依靠經過全面處理並且適宜參數與良好品質的空調介質與受控環境空間進行能量、質量
的傳遞與交換，實現對室內空氣溫度、濕度、速度、潔凈度和其他參數的按需調控。
3）系統分類：一次回風、二次回風、全新風。

經過多年的發展，HVAC的應用已經深入到國民經濟的各個部門，對促進經濟發展、提高人民生活水平起到重要保證作用，有時甚至是關鍵性的保證作用。

在HVAC中的節能觀念並不是以降低環境或抑制能量需求來換取節能，而是通過綜合資源規劃（IRP）方法和能源需求側管理（DSM）技術的應用，提高建築的能量效率，用有限的資源和最小的能量消費代價獲得最大的社會、經濟效率，滿足日益增長的環境需求。

（二）變頻器在中央空調中的應用
同時具有精確控制和大幅度節能的特點，因此也成為中央空調系統和HVAC的標准控制手段。
在中央空調系統中加裝變頻器時要考慮的問題完全不同於工業應用，一般來說，在裝有中央空調的高檔公共設施里有大型電子敏感設備，如計算機系統、電視接收系統和電信網路系統。這就要對變頻傳動裝置提出工業環境中不需要考慮的特殊要求，即電磁兼容問題。

以變頻器為主組成的中央空調綠色智能控制系統，可實現溫度、溫差、壓力、壓差、濕度、流量等多種參數集中控制，通過自動能量優化軟體可使暖通空調系統中的綜合節電率達到50%左右。同時，由於電磁兼容性好，因此能減少對周邊電路儀器的干擾並降低雜訊，而且其內置直流電抗器還可有效抑制諧波，提高功率因數。

以三晶SAJ8000G為例，在機場、廣電大樓、醫院、地鐵等高檔場合得到廣泛應用。該系統集數據感測、雙PID控制和控制執行於一體，反饋值及給定值可直接按單位設定；內置RS485通信協議，可直接接收Modbus協議，並留有選件介面，成功解決了傳統變頻器運用於暖通空調系統設備配置龐雜的問題；能實現春夏秋冬4種運行模式轉換，具有一機多控、遠程式控制制和現場控制多重控制功能，既能滿足樓宇自控對風機水泵的要求，又不失樓宇自控系統出現故障時現場獨立操作的靈活性。

在中央空調系統中，用變頻器進行流量（風量）控制時，可節約大量電能。中央空調系統在設計時是按現場最大冷量需求量來考慮的，其冷卻泵、冷凍泵也是按單台設備的最大工況來考慮的，在實際使用中有90%多的時間，冷卻泵、冷凍泵都工作在非滿載狀態下。如果用閥門、自動閥調節，不僅會增大系統節流損失，而且調節是階段性的，會造成整個空調系統工作在波動狀態，而通過在冷卻泵、冷凍泵上加裝變頻器則可一勞永逸地解決該問題，還可實現自動控制，並可通過變頻節能收回投資。同時，變頻器的軟起動功能及平滑調速的特點可實現對系統的平穩調節，使系統工作狀態穩定，並延長機組及網管的使用壽命。

（三）變頻器在供熱系統中的應用
在供熱系統中，變頻器可用於熱力站循環泵、補水泵和鍋爐房的鼓引風機、循環泵等耗能負載的水量，風量調節，可使熱網供熱質量穩定高效，能有效避免局部熱網過冷過熱問題，還能消除鼓引風機風門產生的雜訊，減輕了工人的勞動強度，較大幅度地降低了系統的維護費用。
通過變頻器內置直流電抗器能使功率因數接近於1，並可有效抑制諧波，避免對周圍設備的電磁干擾，更為重要的是具有自動能量優化功能，可大量節約能源。

二、中央空調水循環系統的控制設計
大部分建築物在一年當中，只有幾十天時間，中央空調處於最大負載。中央空調冷負載，始終處於動態變化之中，如每天早晚、每季交替、每年輪回、環境及人文等，實時影響中央空調冷負載。一般，冷負載在5%～60%范圍內波動，大多數建築物每年至少70%是處於這種情況，而大多數中央空調，因系統設計多數以最大冷負載為最大功率驅動。這樣，造成實際需要冷負載與最大功率輸出之間的矛盾，產生巨大能源浪費，增加經營的成本，降低經營競爭力。

下面介紹了一種新穎的智能變頻控制設備，它採用國際上最為流行的成熟的交流調速技術、PLC控制技術，能對中央空調的泵組實現全自動閉環控制。由於採用了先進的SAJ8000G系列可編程序控制器，並可通過中文文本操作器（或觸摸屏）進行簡潔明了的操作和控制，從而決定了本控制方式不僅在系統的抗擾性、可靠性上大有保證，而且在操作的界面上更符合HMI標准。

（一）中央空調系統的控制方式概述
圖2所示為中央空調水循環控制系統的構成，主要分為冷凍主機、冷凍水（熱水）循環系統、冷卻水循環系統，智能變頻櫃主要控制的對象為冷凍水（熱水）迴路和冷卻水迴路。

圖2：中央空調水循環控制系統的構成

1、冷凍水循環的控制
冷凍水循環系統由冷凍水泵及冷凍水管道組成。從冷水機組流出的冷凍水由冷凍水泵加壓送入冷凍水管道，在房間內進行熱交換，帶走房間內熱量，從而使房間內的溫度下降。

冷凍水泵的控制方式為：最高層（或最不利端）壓力控制。
在高層的中央空調系統中， 各層的空調機是相對應於熱負載的變動開閉冷水進口閥， 以調節室溫
的，由於冷凍水的流量經常發生變化，會引起最高層水壓的較大變化，因此為了解決該問題，應控製冷水泵的出水閥，以保持最高層水壓大致恆定。但大多數應用場合，都是保持出水閥門開度一定，任隨壓力變化的，如果這樣，會導致壓力損失，效率低。此時，若採用轉速控制，以保持最佳壓力，則可防止壓力損失並較大幅度提高效率並取得好的節能效果。

2、冷卻水循環的控制
冷卻水循環系統由冷卻水泵、冷卻水管道及冷卻塔組成。冷水機組成進行熱交換，在水溫冷卻的同時，必將釋放大量的熱量。該熱量被冷卻水吸收，使冷卻水溫度升高。冷卻水泵將升了溫的冷卻水壓入冷卻塔，使之在冷卻塔中與大氣進行熱交換，然後再將降了溫的冷卻水，送回到冷水機組。如此不斷循環，帶走冷水機組釋放的熱量。

冷卻水泵的控制方式為：恆溫差控制。
由於冷卻塔的水溫是隨環境溫度而變化的，其單側水溫不能准確地反映冷凍機組產生熱量的多少，所以，對到冷卻水泵，以進水和回水的溫差作為控制依據，實現進水和回水間的恆溫差控制是比較合理的。溫差大，說明冷凍機組產生的熱量大，應提高冷卻泵的轉速，增大冷卻水的循環速度；反之則應該降低轉速。

（二）中央空調水循環控制系統的PLC、變頻器及人機界面
1、PLC控制原理
關於中央空調水循環系統的PLC控制原理如圖3所示，包括DP210人機界面、PLC的K80S CPU模塊和G7F——ADHA模擬量模塊。其中DP210人機界面負責數據設定（壓差或溫差設定）、數據顯示（溫度、溫差、壓力、壓差）、狀態設定和顯示，以及維修說明書等幫助材料；K80S-CPU模塊負責包括內置PID的順序程序控制；G7F——ADHA模擬量模塊為2入1出，輸入量為溫度1和2或壓力1和2（1：進水迴路；2：出水迴路），輸出量為電動機轉速信號（控制變頻器的信號）。

圖3：中央空調水循環系統的PLC控制原理

2、模擬量和PID控制
本系統採用K80S PLC內置的PID功能。所謂PID控制，就是使一個過程按預設值（SV）保持其為穩定狀態的控制過程，通過設定值SV和過程反饋值PV進行比較，當兩項值有差別時，控制器輸出執行值MV來減少這種差異。PID包括3個控制量：比例P、積分I、微分D。
K80S PLC的內置PID具有如下的功能：
（1）PID功能內置於CPU中，不需要分開的PID模塊，使用指令PID8或PIDAT就可以執行PID功能；
（2）向前向後運行都有效；
（3）可任意選擇P操作、PI操作、PID操作和ON/OFF操作；
（4）手動輸出有效，用戶可以定義強制輸出；
（5）通過正確的參數設定，無論外界有無干擾，都可以保持穩定的運行；
（6）根據系統特性運行掃描時間（PID控制器從執行機構得到采樣值的時間間隔）是可變的。
由中央空調水循環系統的控制圖可以看出，本智能控制設備採用恆壓或恆溫差PID控制，模擬信號輸入和輸出通過G7F——ADHA模塊，設定數據通過DP210操作，具體示意如圖4所示。

3、變頻器選型
由於本系統採用PLC的PID控制功能，所以對變頻器的選型並無特殊要求，只需選用通用變頻器，如SAJ8000G系列變頻器。

圖4：PID控制示意

（三）節能預估
根據流體力學原理，流量Q與轉速n的一次方成正比，管壓H與轉速n的二次方成正比，軸功率與轉速 n的三次方成正比。

當所需要流量減少，離心泵轉速降低時，其功率按轉速的三次方下降。當所需流量為額定流量的80%時，轉速也下降為額定轉速的80%，而軸功率降為51.2%；當所需流量為額定流量的50%時，軸功率降為12.5%。當然，轉速降低時，效率也會有所下降，同時還應考慮控制裝置的附加損耗等影響。 即使如
此，這種節電效果也非常可觀。

綜合實際運行效果，對冷凍泵拖動系統、冷卻泵拖動系統、風機（包括室內風機和冷卻塔風機）拖動系統實施變頻控制後的基本節能效果為35%～55%，最小節能為35%，最大達55%。

三、中央空調變頻風機的幾種控制方式
目前的中央空調系統中，變頻風機正在被廣泛使用，其中如下突出的優點：節能潛力大，控制靈活，可避免冷凍水、冷凝水上頂棚的麻煩等。然而變頻風機系統需要精心設計、精心施工、精心調試和精心管理，否則有可能產生諸如新風不足、氣流組織不好、房間負壓或正壓過大、雜訊偏大、系統運行不穩定、節能效果不明顯等一系列問題。

下面介紹在中央空調中變頻風機的幾種控制方式的原理和適用場合。

（一）變頻風機的靜壓PID控制方式
送風機的空氣處理裝置是採用冷熱水來調節空氣溫度的熱交換器，冷、熱水是通過冷、熱源裝置對水進行加溫或冷卻而得到的。大型商場、人員較集中且面積較大的場所常使用此類裝置。圖5所示給出了一個空氣處理裝置中送風機的靜壓控制系統。

在第一個空氣末端裝置的75%～100%處設置靜壓感測器，通過改變送風機入口的導葉或風機轉速的辦法來控制系統靜壓。如果送風干管不只一條，則需設置多個靜壓感測器，通過比較，用靜壓要求最低的感測器控制風機。 風管靜壓的設定值（主送風管道末端最後一個支管前的靜壓）一般取250～375Pa之
間。若各通風口擋板開起數增加，則靜壓值比給定值低，控制風機轉速增加，加大送風量；若各通風口擋板開啟數減少，靜壓值上升，控制風機轉速下降，送風量減少，靜壓又降低，從而形成了一個靜壓PID控制的閉環。

圖5：一個空氣處理裝置中送風機的靜壓控制

在靜壓PID控制演算法中，通常採用兩種方式，即定靜壓控製法和變靜壓控製法。定靜壓控製法是系統控制器根據設於主風道2/3處的靜壓感測器檢測值與設定值的偏差，變頻調節送風機轉速，以維持風道內靜壓一定。變靜壓控製法即利用DDC數據通信技術，系統控制器綜合各末端的閥位信號，來判斷系統送風量盈虧，並變頻調節送風機轉速，滿足末端送風量需要。由於變靜壓控製法在部分負載下風機輸出靜壓低，末端風閥開度大，因此風機節能效果好、雜訊低，同時又能充分保證每個末端的風量需要。

控制管道靜壓的好處是有利於系統穩定運行並排除各末端裝置在調節過程中的相互影響。此種靜壓PID控制方式特別適合於上下樓層或被隔開的各個房間內用一台空氣處理裝置和共用管道進行空氣調節的場合，如商務大廈的標准辦公層等。

四、總結
中央空調水循環控制系統採用恆參數（壓力、壓差、溫度、溫差等）工作，當參數減小或增加時，本自動化系統通過降低或增加水泵轉速減小或增加供水（或風）量，以保持空調管網參數恆定，從而達到高效節能目的。
本系統具有以下特點：
（1）自動化程度高，功能齊全，使用、管理簡便；
（2）採用了先進優質的進口變頻器和PLC，數字化操作、直觀簡便，無須人員看管；
（3）循環軟起動採用自補償切換技術，系統電器及機械沖擊小，能顯著延長電控元器件及水泵的壽命；
（4）有定時的開關機功能；
（5）有定時換泵功能；
（6）有自動巡檢功能；
（7）有故障自診功能；
（8）設備緊湊、佔地少、節省投資；
（9）界面友好、方便實用。

僅供參考！