集中供熱系統(tǒng)中熱網(wǎng)的電氣自動控制分析

楊思雨

摘要：科技的進步以及經(jīng)濟的發(fā)展使得集中供熱系統(tǒng)的應用越來越廣泛和普遍，集中供熱系統(tǒng)不斷改進，熱網(wǎng)電氣自動控制成為了集中供熱系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢。對集中供熱系統(tǒng)的熱網(wǎng)實行電氣自動控制能有效優(yōu)化供熱服務，為用戶提供溫度均衡的熱量供應，并達到節(jié)能減耗的效果。為此，對集中供熱系統(tǒng)熱網(wǎng)電氣自動控制進行研究具有必要性。

關鍵詞：集中供熱系統(tǒng)；熱網(wǎng)；電氣自動控制

1我國城市集中供熱熱網(wǎng)電氣自動控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，隨著自動控制系統(tǒng)的廣泛應用，集中供熱系統(tǒng)中也開始進一步部署這種自動控制系統(tǒng)。目前，國外的熱網(wǎng)控制已完全融入自動化系統(tǒng)，而我國因受到技術、經(jīng)濟等條件約束，城市集中供熱系統(tǒng)仍舊與其有很大的差距[3]。如，我國城市集中供熱系統(tǒng)中自動化技術的發(fā)展較為緩慢，熱網(wǎng)的管理和控制還不能夠由信息網(wǎng)絡實現(xiàn)；我國對熱網(wǎng)的控制和調節(jié)尚不成熟，自動化控制系統(tǒng)的實踐效率沒有取得理想的效果等。總之，雖然我國集中供熱熱網(wǎng)自動化系統(tǒng)取得了一定的發(fā)展，但目前我國熱網(wǎng)控制還未真正完全融入自動化系統(tǒng)，我國還需不斷引進世界各國先進的科學技術，使自動化控制形式向多元化方向發(fā)展，從而促進熱網(wǎng)自動化控制系統(tǒng)的運行效率得到更加充分的體現(xiàn)。

2集中供熱系統(tǒng)中熱網(wǎng)電氣自動控制方案

2.1熱網(wǎng)電氣自動控制的主要設備

在運行正常的情況下，集中供熱系統(tǒng)的主要工作是調節(jié)熱網(wǎng)的熱力參數(shù)。一般來說，集中供熱系統(tǒng)中熱網(wǎng)的熱力參數(shù)主要是運行壓力、熱網(wǎng)流量、溫度等等，電氣自動控制設備能實現(xiàn)對熱網(wǎng)熱力參數(shù)的有效控制。通常情況下，集中供熱系統(tǒng)中熱網(wǎng)電氣自動控制的主要設備包括變頻器、電動閥、傳感器等等。中央數(shù)據(jù)處理器是集中供熱系統(tǒng)熱網(wǎng)自動控制的主要設備，要實現(xiàn)對熱網(wǎng)的自動控制，就必須實現(xiàn)對中央數(shù)據(jù)處理器的把控。中央數(shù)據(jù)處理器的主要特征是能及時對數(shù)據(jù)信息進行處理，并通過自身網(wǎng)絡端接口輸入、輸出數(shù)據(jù)信號，及時獲取熱網(wǎng)數(shù)據(jù)信息。電動調節(jié)閥是集中供熱系統(tǒng)中熱網(wǎng)的主要電氣自動控制設備，具有調節(jié)系統(tǒng)的作用。熱網(wǎng)、壓力對電動調節(jié)閥的影響較小，為此在集中供熱系統(tǒng)中應用電動調節(jié)閥能有效提升熱網(wǎng)的穩(wěn)定性。變頻器是改變泵類轉行方式的主要設備，變頻器的端口能自由輸入或輸出數(shù)據(jù)，變頻器還能隨時切換熱網(wǎng)電氣自動控制中的電機數(shù)據(jù)。同時，變頻器還能保護電壓、電線、電動機。最后，變頻器能保護電壓、線路和現(xiàn)場控制器。除上文中筆者提到的熱網(wǎng)電氣自動控制系統(tǒng)的設備外，熱網(wǎng)電氣設備的傳感器、現(xiàn)場控制器都能參與城市建設。電氣自動控制中的傳感器通常有流量統(tǒng)計器、壓力變送器、溫度傳感器等。

2.2換熱站的自控系統(tǒng)

溫度變送器以及壓力變送器是換熱站中應用比較廣泛的自動控制設備，另外，自動調節(jié)閥、循環(huán)泵、補水泵以及流量計等也是常用的幾種自動控制設備。換熱站的自動控制回路主要是由一次管網(wǎng)流量控制回路、二次環(huán)網(wǎng)流量控制回路以及二次管網(wǎng)定壓回路等組成。在換熱站的自動化管理過程中，針對一次管網(wǎng)流量控制回路的調整控制過程主要是通過一次回水調節(jié)閥來實現(xiàn)的，而通過合理的設置和調節(jié)二次管網(wǎng)中循環(huán)泵以及補水泵的轉速就能實現(xiàn)對二次管網(wǎng)流量的實際控制。另外，換熱站內(nèi)所有的控制操作都是通過供熱系統(tǒng)調度中心下發(fā)的控制指令來實現(xiàn)的，而調度中心在下發(fā)控制命令的時候需要經(jīng)過嚴格的全網(wǎng)平衡算法來進行命令的確認，在換熱站內(nèi)部設置的PLC系統(tǒng)可以針對整個供熱管網(wǎng)中不同換熱站的實際運行情況進行檢測，然后再根據(jù)實際的運行需要來實現(xiàn)對循環(huán)泵以及補水泵轉速的控制。

2.3集中供熱系統(tǒng)中熱網(wǎng)電氣自動控制過程

壓力變送器是集中供熱系統(tǒng)中熱網(wǎng)電氣控制中的重要措施，其主要負責控制供熱系統(tǒng)中的補水泵。壓力變送器控制補水泵的具體過程如下：二次網(wǎng)壓力發(fā)生變化，壓力變送器對二次管網(wǎng)壓力的系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行采集和匯總，并傳送給現(xiàn)場控制器，而后現(xiàn)場控制器進行數(shù)據(jù)處理，現(xiàn)場控制器完成數(shù)據(jù)處理后需對補水泵做出指令，使補水泵按照指令向二次網(wǎng)內(nèi)補水來穩(wěn)定壓力，以提高熱網(wǎng)運轉的效率。

熱網(wǎng)的電氣自動控制主要通過溫度傳感器實現(xiàn)，溫度傳感器能采集室外溫度和熱力站供水溫度等相關數(shù)據(jù)，而后將數(shù)據(jù)傳輸給現(xiàn)場控制器，以便現(xiàn)場控制器對數(shù)據(jù)進行處理和計算，確定二次循環(huán)網(wǎng)水的溫度?，F(xiàn)場控制器計算得出二次循環(huán)網(wǎng)水的溫度后，電氣自動控制的調節(jié)閥應根據(jù)現(xiàn)場控制器計算得出的二次循環(huán)水溫度等信息調整流量，以便能達到二次循環(huán)水的溫度。調節(jié)閥能調節(jié)流量，使二次循環(huán)水的溫度等參數(shù)更加科學合理。熱網(wǎng)電氣自動控制系統(tǒng)的運行基礎是上位機作用。上位機中利用網(wǎng)絡定位系統(tǒng)端，而后對現(xiàn)場控制器下發(fā)有關溫度調節(jié)的控制指令，讓現(xiàn)場控制器以此為依據(jù)操控循環(huán)水泵、調節(jié)閥等設備，落實控制指令。同時，現(xiàn)場控制器的控制數(shù)據(jù)應傳送到上位機，通過上位機將數(shù)據(jù)傳送給總調度中心。

2.4全網(wǎng)自動控制平衡軟件的監(jiān)控中心

1）數(shù)據(jù)的遠程采集與實時監(jiān)控。熱網(wǎng)監(jiān)控中心可以接受到各熱力站的傳輸數(shù)據(jù)，其檢測較為全面，可以快速掌握各熱力站的運行情況，有利于及時發(fā)現(xiàn)問題并予以處理。2）遠程控制及實時調控。遠程控制內(nèi)容包括控制閥門、啟停泵、設定水溫值等。監(jiān)控中心軟件可通過收集一次網(wǎng)的流量和壓力等，為二次網(wǎng)自動計算并分配相應的供應熱量，實現(xiàn)熱網(wǎng)平衡、穩(wěn)定的運行。3）報警管理與調度指揮。表現(xiàn)為當熱力站發(fā)生超壓、超溫等非正常情況時，熱力站監(jiān)控中心攜帶報警功能的軟件會立即發(fā)出報警信息，并及時診斷、檢修和控制。熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的調度室可以掌握全部熱力站的運行參數(shù)，從而使熱力站可根據(jù)調度室發(fā)出的調度指令，對熱力站進行調度，實現(xiàn)熱量均攤。

結論

在現(xiàn)代能源結構越來越復雜的情況下，實現(xiàn)城市的集中供熱自動化系統(tǒng)建設能夠極大提升能源的利用效率，有效避免能源浪費，并合理控制城市供熱的運行成本，是一種實現(xiàn)人與自然環(huán)境協(xié)同發(fā)展的途徑。隨著科學技術的不斷進步，在未來，城市的集中供熱自動化控制系統(tǒng)在不斷的發(fā)展過程中，必然會向著更高水平的智能化、自動化方向發(fā)展，也必將改變傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)大流量、溫差小、供熱不均勻、能源利用率低的現(xiàn)狀，而實現(xiàn)集中供熱系統(tǒng)的小流量、大溫差、平衡供熱的經(jīng)濟性供熱模型。而在技術不斷發(fā)展的形勢下，也能實現(xiàn)用戶個體結合實際需求進行自動調節(jié)的功能。

參考文獻

[1]姜波，田茂誠，唐玉峰，李寶興.基于地理信息系統(tǒng)的供熱系統(tǒng)設計[J].區(qū)域供熱，2018，（03）：31-34

[2]管霖，江澤濤，唐宗順.基于集中質-量調節(jié)的綜合能源系統(tǒng)供能管網(wǎng)管徑優(yōu)化設計方法及系統(tǒng)經(jīng)濟性分析[J].電力自動化設備，2017，37（06）：75-83.

（作者單位：石家莊華電供熱集團有限公司）