城市集中供熱系統(tǒng)中，換熱站作為熱能轉(zhuǎn)換與分配的核心節(jié)點，其運行效率直接影響供熱質(zhì)量與能源消耗。傳統(tǒng)依賴人工調(diào)節(jié)的換熱站存在響應(yīng)滯后、參數(shù)匹配性差等問題，難以適應(yīng)復(fù)雜工況下的精準(zhǔn)調(diào)控需求?；谧詣踊夹g(shù)的換熱站控制系統(tǒng)，通過集成傳感、智能算法與執(zhí)行機構(gòu)，可實現(xiàn)供熱過程的動態(tài)優(yōu)化，在保障供熱穩(wěn)定性的同時降低能源損耗，成為當(dāng)前供熱行業(yè)技術(shù)升級的關(guān)鍵方向。一、系統(tǒng)設(shè)計的核心要素（一）硬件架構(gòu)的分層構(gòu)建換熱站自動控制系統(tǒng)的硬件需圍繞“感知-決策-執(zhí)行”邏輯分層設(shè)計：1.感知層：部署溫度、壓力、流量等傳感器，需兼顧精度與可靠性。例如，供水/回水溫度傳感器采用PT1000型，響應(yīng)時間≤5s；流量監(jiān)測選用超聲波流量計，避免機械損耗影響長期穩(wěn)定性。2.決策層：控制器是系統(tǒng)的“大腦”，需根據(jù)場景選擇。中小型換熱站可采用PLC（如西門子S____系列），通過模塊化擴展?jié)M足I/O需求；大型區(qū)域供熱站則適配DCS系統(tǒng)，支持多站點協(xié)同控制。3.執(zhí)行層：執(zhí)行機構(gòu)需具備快速響應(yīng)與精準(zhǔn)調(diào)節(jié)能力。電動調(diào)節(jié)閥選用帶位置反饋的智能型，調(diào)節(jié)精度達(dá)±1%；循環(huán)泵采用變頻控制，通過矢量變頻器實現(xiàn)0-50Hz無級調(diào)速，避免工頻運行的能源浪費。（二）軟件系統(tǒng)的功能集成軟件平臺需實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、邏輯控制與遠(yuǎn)程監(jiān)控的一體化：1.實時監(jiān)控模塊：通過SCADA系統(tǒng)可視化呈現(xiàn)溫度、壓力、能耗等參數(shù)，支持歷史曲線查詢與異常報警（如超溫、欠壓自動推送至運維端）。2.控制算法優(yōu)化：核心算法需兼顧穩(wěn)定性與節(jié)能性。基礎(chǔ)調(diào)節(jié)采用PID算法，針對供熱滯后性引入前饋補償（如根據(jù)室外溫度預(yù)測負(fù)荷變化）；復(fù)雜工況下可疊加模糊控制，動態(tài)調(diào)整PID參數(shù)以適應(yīng)非線性干擾。3.能耗分析模塊：集成能效模型，實時計算單位面積供熱量與能耗比，自動生成節(jié)能建議（如夜間負(fù)荷低谷時段降低供水溫度）。（三）控制策略的場景適配不同供熱場景對控制策略的需求存在差異，需針對性設(shè)計：1.分時分溫控制：根據(jù)用戶作息規(guī)律（如工作日/節(jié)假日、白天/夜間）預(yù)設(shè)溫度曲線，避免無效供熱。例如，居民小區(qū)在22:00后自動降低供水溫度3-5℃，既保障舒適度又節(jié)約能源。2.氣候補償控制：建立室外溫度與供水溫度的動態(tài)關(guān)聯(lián)模型，當(dāng)室外溫度每升高1℃，供水溫度自動下調(diào)0.8-1.2℃（需結(jié)合建筑熱惰性修正），實現(xiàn)“按需供熱”。3.變頻聯(lián)動控制：循環(huán)泵與補水泵的頻率隨負(fù)荷動態(tài)調(diào)整，通過流量-壓力閉環(huán)控制維持管網(wǎng)壓力穩(wěn)定，避免“大流量小溫差”的能耗陷阱。二、工程實踐中的應(yīng)用要點以北方某老舊小區(qū)換熱站改造項目為例，原系統(tǒng)存在供熱不均、能耗偏高問題，改造后實現(xiàn)以下優(yōu)化：（一）系統(tǒng)架構(gòu)升級保留原有一次網(wǎng)換熱器，新增PLC控制器與變頻泵組，通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)（LoRa）采集末端樓棟的回水溫度，構(gòu)建“站-樓”兩級監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，解決末端反饋滯后問題。（二）控制策略落地1.氣候補償模型：結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù)與建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)，建立供水溫度=45+（-1.1×室外溫度）的動態(tài)公式（需現(xiàn)場標(biāo)定修正系數(shù)），實現(xiàn)負(fù)荷的超前調(diào)節(jié)。2.分時控制策略：工作日7:00-9:00、17:00-22:00為“高負(fù)荷時段”，供水溫度維持48℃；其余時段為“低負(fù)荷時段”，溫度降至43℃，通過時間編程自動切換。（三）改造效果驗證改造后，該換熱站的一次網(wǎng)能耗降低18%，末端用戶室溫波動從±3℃縮小至±1℃，投訴率下降70%。通過SCADA系統(tǒng)的能耗分析模塊，發(fā)現(xiàn)夜間低負(fù)荷時段的泵組頻率可從45Hz降至30Hz，進(jìn)一步挖掘節(jié)能空間。三、技術(shù)迭代與優(yōu)化方向（一）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度融合引入NB-IoT或5G模塊，實現(xiàn)換熱站與云端平臺的實時數(shù)據(jù)交互。通過大數(shù)據(jù)分析不同季節(jié)、天氣下的負(fù)荷規(guī)律，優(yōu)化控制模型的自適應(yīng)能力，例如識別“極端降溫”天氣前自動提升供水溫度。（二）AI算法的輔助決策采用強化學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練控制模型，讓系統(tǒng)在“探索-反饋”中優(yōu)化策略。例如，通過歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練的模型可預(yù)測次日負(fù)荷，提前調(diào)整泵組頻率與閥門開度，減少工況切換的能耗損失。（三）數(shù)字孿生的場景模擬搭建換熱站的數(shù)字孿生模型，在虛擬環(huán)境中模擬不同控制策略的效果，輔助工程師優(yōu)化參數(shù)設(shè)置（如PID的Kp、Ki值），避免現(xiàn)場調(diào)試的試錯成本。結(jié)語換熱站自動控制系統(tǒng)的設(shè)計需兼顧硬件可靠性、軟件智能化與策略適配性，