广州大学城之末端换热站自控

今天谈一下末端换热站的计费和控制。

广州大学城10平方公里的岛上共有300多个换热站，我们主要负责换热站的计费和板换一次二次的温度流量控制，每个换热站计费及控制用一套西门子S7-200PLC来实现，通过网络集成到对应的能源站，挑战来自以下几个方面：

1：庞大的网络系统，如何保证网络的稳定；

1)冷站与各所高校间采用光纤通讯，在每个高校设置光电转换模块，高校内的换热站之间采用BUS总线，就算在建筑物之间布线，BUS总线还是有雷击的风险，大学城是雷电高发区，经常在一场暴雨之后，好多换热站失联，检查后发现很多模块通讯口损坏，一开始没想到雷击因素，反复找了好多原因，付出了惨痛代价终于找到了，这是我毕业后第一次遭遇雷击问题，后来加了防雷就没问题了；

2)彼时尚没有远程调试及修改程序功能，所以有大量的现场设置及调试工作，现在有远程调试简单多了，但是当时方圆十公里的岛上，我们反复跑了半年，一个个站的调试。

3）光纤通讯没有距离限制，但是总线通讯有(线越长信号衰减厉害)，遭遇某些子站通讯问题就要去现场判断是信号衰减、断线、通讯模块坏，亦或是雷击；经过了一系列折磨和淬炼，以后我们在其他项目中遇到的通讯问题就都是小问题了。

4）南方潮湿，尤其机房内尤其环境恶劣，应考虑防潮措施，潮湿会影响控制原器件及通讯。

2：如何保证计费系统的准确性，因为关系到能源公司与各高校的收费结算；

项目实施阶段，国内尚没有成熟的能量计（至少我没接触到），所以我们采用PLC采集温差和流量，再在PLC内进行计算能量，显示在液晶面板上的方式，计算公式：

Q=∫τ 0 ρqv△h dτ/（3.6×103）

式中：Q――在水流经的时间段内释放或吸收的热量   kWh

qv――流经热量表的水的体积流量   m3/h

ρ――流经热量表的水的密度       kg/ m3

△ h――在热交换系统的入口和出口温度下，水的焓值差 kJ/kg

τ――水流经的时间   h

大学城的采用PLC作为核心处理器加显示屏的方式，就是现在的热量表的雏形，其实现在一个热量表就解决了所有问题。

在大学城调试计费的时候遇到好多问题，因为没有成熟的模式和程序，都是摸着石头过河，调试时遇到太多问题，每遇到一个问题就要全岛300+换热站走一遍更新一遍程序，至少有5-6遍，问题五花八门，如

1）热量过大，显示溢出（修改显示屏程序）；

2）热量明显偏大偏小（检查流量计与配对温度传感器，流量计更多原因是管内气泡，接地问题，量程设置问题；配对温度传感器失真，主要是导热硅脂未加，或者探头脱落、虚接、供回水装反......）一堆问题；

3）流量计表头进水（仪表中的空气遇到冷水水管凝结成冷凝水），后来改进保温方式，当然流量计的产品工艺也有问题，后来各厂家在空调水方面都改进了产品工艺；很庆幸当时温度传感器用的是分体式的；

......

经过反复修改修正及消缺，最终大学城的计费系统算是稳定及精确了，一直沿用至今，

3：控制系统保证二次侧供水温度和板换一次侧回水温度的稳定，同时对三次泵进行控制；

以第二冷站为例，广州大学城第二冷站以第二冷站为例，共165个换热站，在每个换热站服务的末端建筑空调负荷发生变化之后，各板换间内板换一次侧出口管道上的电动调节阀会调整阀门开度改变一次侧的流量从而响应实际空调冷负荷。板换间电动调节阀动作之后会影响冷冻水管网的阻力特性，压差控制点的实际压差会发生变化，随之会引起冷站二级冷冻水泵的变频动作。换热站的控制目标就是追着温度来调节阀门，并找寻各换热站的最不利点压差。

相对来说，调试换热站的温度和压差控制对于我们工控人来说是简单的事情，但是每个换热站的三次泵的控制功能要反复验证，特别是三次泵根据用户侧压差进行变频及加减机的验证需要花费较多时间。

最大的调试助力来自电动调节阀，接线的问题导致正反转不一，阀体与执行器出厂时的行程未校准导致的发热，D字母开头的品牌阀门的故障率较高。后来经过厂家维修基本都解决了

此后十年再没有出现一个比大学城控制点数更多、工艺控制更复杂的系统，在2004年，好多技术都是首次尝试并应用如大型外融冰系统、大温差送水、计费、管沟、冗余控制器方式、双环网、大型分布式光纤组网。

同时，广州大学城的庞大网络架构的设计与调试过程，为日后“能碳物联”的团队建立和技术积累打下了坚实的基础！

大学城一方热土，各路英雄各显身手，勇气、胆识、激情和执着，当然也有为此付出了生命的X姓甲方领导，在我们撤场后好多年，听说倒在工作岗位上。

后来在好多项目中，我经常劝说甲方务必在供冷供热管道沟或者共同沟内增设一套环境监测装置和检漏装置，其实很简单，只要加一套含氧量传感器和爆管开关就行，但是这两种产品都是消耗型和破坏型的，一是需要定期更换，二是用过一次就不能再用譬如音叉开关，现在好多可以采用光纤检漏的方式。