智能化控制裝置在供熱領(lǐng)域中的應(yīng)用

李 盈 (天津市重?zé)峁峒夹g(shù)工程有限公司 300222)

佟建秋 (天津力源永春科技發(fā)展有限公司 300222)

一、前言

集中供熱是國(guó)家大力推廣的節(jié)能和環(huán)保措施，也是未來(lái)供熱行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，換熱站是連接一次網(wǎng)和二次網(wǎng)的重要設(shè)施，保證其工作的安全性、可靠性直接影響供熱系統(tǒng)的安全性和供熱質(zhì)量。目前，各種新型的供熱設(shè)備和技術(shù)已在城市供熱中獲得了廣泛應(yīng)用，換熱機(jī)組已經(jīng)成為熱力系統(tǒng)的發(fā)展方向。只能換熱機(jī)組具有結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，安裝調(diào)試簡(jiǎn)便，尤其是在配置相應(yīng)的控制設(shè)備后，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)、無(wú)人值守及遠(yuǎn)程監(jiān)控運(yùn)行的功能，并且它的節(jié)能效果顯著，運(yùn)行成本低，是熱力系統(tǒng)中理想的供熱設(shè)備。

二、系統(tǒng)原理

本智能化換熱機(jī)組的控制裝置是由可編程控制器（PLC）、變頻器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥等設(shè)備組成?？刂破魇紫葘?duì)系統(tǒng)內(nèi)的各種信號(hào)進(jìn)行采集，再根據(jù)該地區(qū)規(guī)定的室內(nèi)采暖溫度，室外環(huán)境溫度，熱媒溫度以及受控設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行綜合處理，然后再對(duì)相應(yīng)的受控設(shè)備進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。該過(guò)程循環(huán)往復(fù)，以達(dá)到連續(xù)調(diào)控的目的。其工作原理如圖所示：

智能化換熱機(jī)組自動(dòng)控制

三、性能特點(diǎn)

目前一些傳統(tǒng)換熱站的換熱機(jī)組大都采用人工調(diào)控，人工調(diào)節(jié)只能進(jìn)行間斷調(diào)節(jié)，造成較長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)負(fù)荷匹配不合理，加之人工操作時(shí)比較生硬，使管網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)波動(dòng)較大，供水溫度稍不符合標(biāo)準(zhǔn)值，就需要對(duì)其進(jìn)行人為的調(diào)節(jié)，而且各換熱站都獨(dú)立運(yùn)行，難以達(dá)到供熱系統(tǒng)整體最佳狀態(tài)，易造成熱力失衡，影響供熱效果而造成能源的極大浪費(fèi)。

針對(duì)老換熱站運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的上述問(wèn)題，本智能化換熱機(jī)組卻可以隨時(shí)隨地的進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)供熱負(fù)荷保持在一個(gè)較為合理的范圍內(nèi)，且對(duì)各個(gè)換熱站實(shí)行統(tǒng)一監(jiān)控，保證了連續(xù)運(yùn)行，使供熱系統(tǒng)整體達(dá)到最佳狀態(tài)，大大的節(jié)省了系統(tǒng)的能源，其相對(duì)于傳統(tǒng)的換熱機(jī)組具有如下的優(yōu)點(diǎn)：

（1）對(duì)二次網(wǎng)供水溫度的調(diào)控

控制裝置在保證供熱系統(tǒng)壓力穩(wěn)定的同時(shí)，控制器根據(jù)采集來(lái)的室外溫度和采暖規(guī)定溫度實(shí)時(shí)確定二次供水的標(biāo)準(zhǔn)溫度，通過(guò)二次供水的實(shí)際溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度的比較，對(duì)流入換熱器的一次網(wǎng)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而對(duì)鍋爐輸出熱負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)，最終達(dá)到節(jié)約能源的目的。經(jīng)過(guò)換熱器的熱量交換，使二次網(wǎng)供水的實(shí)際溫度趨于標(biāo)準(zhǔn)溫度，以滿足采暖需求，該過(guò)程循環(huán)往復(fù)連續(xù)調(diào)節(jié)。

（2）變頻補(bǔ)水定壓

利用壓力變送器測(cè)得的二次回水管路定壓點(diǎn)處的壓力值來(lái)調(diào)整補(bǔ)水泵變頻器的頻率，改變補(bǔ)水泵的轉(zhuǎn)速，保持二次循環(huán)系統(tǒng)壓力的相對(duì)穩(wěn)定，達(dá)到定壓的目的。與以往的手動(dòng)模式相比，壓力變化更加連續(xù)、精確。

（3）變頻調(diào)速恒壓供水

循環(huán)泵控制系統(tǒng)亦采用變頻調(diào)速的工作方式，輸出頻率的調(diào)節(jié)根據(jù)系統(tǒng)二次網(wǎng)供、回水之間的壓差來(lái)控制。當(dāng)供熱負(fù)荷不變時(shí)，循環(huán)水泵的出力應(yīng)為恒定，當(dāng)用戶增多，供熱負(fù)荷增大時(shí)，管網(wǎng)流量即增大，供回壓差減小，循環(huán)泵轉(zhuǎn)速上升。當(dāng)用戶減少，供熱負(fù)荷減小時(shí)，供、回壓差增大，循環(huán)泵轉(zhuǎn)速下降，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)供熱系統(tǒng)的快速、準(zhǔn)確調(diào)節(jié)。該方式既保證了二次管網(wǎng)系統(tǒng)的壓力又最大限度的節(jié)約了能源。

智能化控制裝置將成熟的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和設(shè)備與城市集中供熱監(jiān)控體系和換熱機(jī)組的有機(jī)結(jié)合，集優(yōu)化供暖溫度調(diào)節(jié)、管網(wǎng)熱負(fù)荷自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)、管網(wǎng)恒壓變頻控制等功能于一體，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)方式實(shí)現(xiàn)供熱信息監(jiān)控管理系統(tǒng)等功能是此系統(tǒng)最大的特色。

四、經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）從燃料消耗分析

供水溫度的自動(dòng)化調(diào)節(jié)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比人工手動(dòng)調(diào)節(jié)要經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、準(zhǔn)確。人工調(diào)節(jié)只能是靠運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，調(diào)節(jié)量的大小往往不準(zhǔn)確，經(jīng)常為了達(dá)到用戶的滿意，留有較大的富裕度。但自動(dòng)化調(diào)節(jié)卻可以隨時(shí)隨地的進(jìn)行調(diào)節(jié)，供水溫度稍不符合標(biāo)準(zhǔn)值，就發(fā)生動(dòng)作對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣就保證了供熱負(fù)荷總是在一個(gè)較為合理的范圍內(nèi)，大大地節(jié)省了燃料的消耗量。

（2）從耗電、耗水量分析

由于采用了變頻器，補(bǔ)水泵總是處于小功率工作狀態(tài)下，這種狀態(tài)是與管網(wǎng)失水多少相匹配的，當(dāng)失水量大的時(shí)候其輸出功率才相應(yīng)加大，所以其所消耗的電量是合理的。對(duì)于多臺(tái)循環(huán)泵同時(shí)運(yùn)行的換熱機(jī)組，在長(zhǎng)期運(yùn)行的情況下，節(jié)能效果是比較顯著的。隨著采用熱計(jì)量收費(fèi)，節(jié)能的效果將會(huì)更加的明顯。

（3）從維護(hù)上分析

采用該裝置的換熱機(jī)組其運(yùn)行工況比較穩(wěn)定，波動(dòng)較為平滑，間接地延長(zhǎng)了換熱設(shè)備的使用壽命，降低了維護(hù)、維修費(fèi)用。

該裝置與國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品相比制造成本低、功效高,適合我國(guó)供熱行業(yè)的現(xiàn)狀和具體需求，可為使用單位節(jié)省大量的投資費(fèi)用；并且使用該裝置后,在保證供熱系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高品質(zhì)供熱的同時(shí),還減少能耗、電耗的費(fèi)用,降低了供熱運(yùn)行成本,提高了經(jīng)濟(jì)效益。

結(jié)論：

本智能化控制裝置價(jià)格低廉、兼容性好，不但適用于新技術(shù)設(shè)備的換熱站系統(tǒng)，也適用于傳統(tǒng)換熱機(jī)組的自動(dòng)化改造，具有相當(dāng)大的擴(kuò)展功能，可建立與上位監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信，完成運(yùn)行參數(shù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、傳輸和分析處理。實(shí)現(xiàn)了用一個(gè)調(diào)度中心對(duì)多個(gè)換熱站系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，使供熱系統(tǒng)自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化。該裝置在實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量供熱、有效改善勞動(dòng)條件、提高勞動(dòng)效率、節(jié)能環(huán)保等方面社會(huì)效益顯著。為提高人民生活水平,保障社會(huì)穩(wěn)定和發(fā)展起到了積極的作用。

【1】賀平 主編 孫剛 王飛 吳華新 編著 供熱工程（第四版）【M】中國(guó)建筑工業(yè)出版社

【2】張子慧 編著 熱工測(cè)量與自動(dòng)控制 【M】中國(guó)建筑工業(yè)出版社

【3】徐偉、鄒瑜編著 供熱系統(tǒng)溫控與熱計(jì)量技術(shù) 【M】中國(guó)計(jì)劃出版社

【4】吳清海、金廣英著 城市集中供熱發(fā)展以及需解決的問(wèn)題【J】科技資訊，2007（17）：11.

【5】范偉 著 供熱系統(tǒng)節(jié)能與管理科學(xué)化【J】同煤科技，2006（2）：49-50.