自動(dòng)控制技術(shù)在集中供熱節(jié)能方面的應(yīng)用

趙霞

（大慶油田礦區(qū)服務(wù)事業(yè)部萬(wàn)方工程技術(shù)設(shè)計(jì)院，黑龍江 大慶 163000）

在城市的所有基礎(chǔ)設(shè)施中，集中供熱系統(tǒng)是非常重要的一個(gè)組成部分，其主要的作用是為全市居民提供熱水能源，為城市居民的生活提供基本保障，改善現(xiàn)代城市的生活水平。隨著近年來(lái)自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，在城市的集中供暖系統(tǒng)中，自動(dòng)化技術(shù)也得到了一些應(yīng)用，使城市集中供熱系統(tǒng)自動(dòng)化程度得到了極大的提升，而且有效地降低了城市集中供熱系統(tǒng)的能源消耗，起到了較大的節(jié)能環(huán)保作用。

1 城市集中供熱系統(tǒng)

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷深化，城市中的高層建筑覆蓋了整個(gè)社會(huì)生活的多個(gè)方面，而在城市建筑物運(yùn)行的過(guò)程中熱能的供應(yīng)顯得越來(lái)越重要，這也極大地促進(jìn)了城市集中供熱系統(tǒng)的發(fā)展。

1.1 城市集中供熱系統(tǒng)概述

就城市集中供熱系統(tǒng)的發(fā)展來(lái)看，主要是通過(guò)對(duì)水加熱形成蒸汽或者熱水，并以此為城市建筑提供熱能。城市集中供熱系統(tǒng)從理論方面講關(guān)鍵問題是構(gòu)建有效的熱網(wǎng)結(jié)構(gòu)，充分利用一個(gè)或者多個(gè)熱源為城市的各個(gè)社區(qū)提供所需要的熱量，由此改善城市居民的生活品質(zhì)。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，城市集中供熱系統(tǒng)屬于市政基礎(chǔ)建設(shè)的范疇，因此其在一定程度上也具有公益性質(zhì)，能夠?yàn)槌鞘芯用竦纳钜约肮I(yè)生產(chǎn)提供相應(yīng)的熱能供應(yīng)。

1.2 熱媒與熱源方面的分析

首先，在城市集中供熱系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中蒸汽或者熱水是其主要的熱媒，而要想進(jìn)一步提升熱媒的實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益，就要在集中供熱系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中采取科學(xué)的方法對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)解。當(dāng)集中供熱系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)負(fù)荷較低的情況時(shí)，就可以適當(dāng)?shù)靥嵘裏崴臏囟?，這樣就能夠充分保證汽輪機(jī)能夠在壓力相對(duì)較低的狀態(tài)下很好地完成抽氣工作。如果在集中供熱系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中主要采取工業(yè)生產(chǎn)的方式來(lái)提供熱能，這時(shí)就可以相應(yīng)地將集中供熱系統(tǒng)的熱能經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)奶幚磙D(zhuǎn)化成蒸汽。目前，我國(guó)大部分的中小企業(yè)在設(shè)計(jì)進(jìn)行集中供熱的時(shí)候采取的熱媒都是蒸汽，從而有效地提升了室內(nèi)的供熱量。而針對(duì)居民建筑進(jìn)行集中供熱時(shí)主要采取的是蒸汽與水分相結(jié)合的方式，這樣既能充分保證整個(gè)集中供熱系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，同時(shí)也能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求。其次，移動(dòng)供熱系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中主要是依靠熱源向建筑提供熱能，主要有以下一些供熱技術(shù)。

無(wú)煙燃燒技術(shù)。無(wú)煙燃燒技術(shù)，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中必須要在鍋爐的兩側(cè)安裝新型材料，這樣在鍋爐內(nèi)部燃料進(jìn)行燃燒的過(guò)程就會(huì)與鍋爐內(nèi)的新型材料產(chǎn)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，從而使燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化硫得到充分分解，由此也能夠有效地提升鍋爐的燃燒效率，進(jìn)一步增加集中供熱系統(tǒng)的運(yùn)行。

往復(fù)燃燒鍋爐技術(shù)。往復(fù)燃燒技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，主要利用的燃料是褐煤，使用這種燃料不僅能夠有效降低集中供熱系統(tǒng)的生產(chǎn)成本，而且也能夠有效提升整個(gè)集中供熱系統(tǒng)的運(yùn)行效率以及可靠性，充分減少鍋爐在燃燒過(guò)程中出現(xiàn)的各種問題。

小功率高壓變頻技術(shù)。該技術(shù)主要是應(yīng)用在一些中小型的熱電廠中，其實(shí)際應(yīng)用能夠?qū)鹘y(tǒng)的電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效優(yōu)化，并進(jìn)一步創(chuàng)新傳統(tǒng)熱電廠的工作方式。與此同時(shí)，通過(guò)相應(yīng)管理機(jī)制的建設(shè)能夠有效地提升供熱系統(tǒng)實(shí)際的應(yīng)用效果。在集中供熱系統(tǒng)中應(yīng)用高壓變頻技術(shù)，對(duì)整個(gè)高壓系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行了解，從而使得集中供熱系統(tǒng)等量分配更加合理。

熱源供熱調(diào)度技術(shù)。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中要充分結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀缶指鞣N信息的預(yù)報(bào)方式，以此進(jìn)一步明確熱源出口實(shí)際的溫度情況，并在此基礎(chǔ)上，合理地使用相應(yīng)的調(diào)度軟件，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)供熱方式的合理調(diào)動(dòng)。

2 熱力站的自動(dòng)化調(diào)節(jié)與控制技術(shù)

2.1 熱力站的自動(dòng)化調(diào)節(jié)技術(shù)

該技術(shù)主要的目的就是要實(shí)現(xiàn)熱力供需關(guān)系的合理調(diào)節(jié)，從而使得熱力的供應(yīng)與熱力需求形成協(xié)調(diào)發(fā)展。通常情況下，該機(jī)構(gòu)在實(shí)施過(guò)程中要對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行適當(dāng)考慮，然后充分結(jié)合實(shí)際供熱溫度曲線圖對(duì)集中供熱系統(tǒng)的供熱溫度以及流量進(jìn)行合理調(diào)整，這樣就能在充分滿足用戶對(duì)熱力需求的情況下，進(jìn)一步減少能源的浪費(fèi)。自動(dòng)化調(diào)控技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，主要可以分為自力式調(diào)節(jié)和電動(dòng)調(diào)節(jié)。

2.1.1 自力式溫度控制閥門

在集中供熱系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，充分結(jié)合液體膨脹理論設(shè)計(jì)出一個(gè)合理的流量調(diào)節(jié)閥值，然后在供熱系統(tǒng)的二次供水管中設(shè)置感溫包，而將溫度控制閥設(shè)置在一次回水管中。通過(guò)自力式溫度控制閥，能有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)以及居民生活用水溫度的調(diào)節(jié)。

2.1.2 壓差控制器

壓差控制器在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，主要是設(shè)置在整個(gè)集中供熱系統(tǒng)的一次或者二次供水、回水管道中，其主要的作用是為集中供熱系統(tǒng)中熱水供用的流量以及回水的流量進(jìn)行合理的配置，這樣就能夠充分保證供水管道以及回水管道之間壓差的穩(wěn)定，而針對(duì)循環(huán)水泵系統(tǒng)，通過(guò)變流量系統(tǒng)的作用，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)集中供熱系統(tǒng)變頻控制。在這種情況下，又不需要在集中供熱系統(tǒng)的二次供水以及回水管道中設(shè)置壓差調(diào)節(jié)閥。

2.2 流量限制器

流量限制器在集中供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用主要是設(shè)置在熱力站的一次回水管中，其主要作用是對(duì)一次回水管中的回水量進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，這樣就能夠充分保證回水管的流量不會(huì)超過(guò)極限值，充分保證用戶的熱力流量始終處在合理的范圍內(nèi)。

2.3 熱力站的自動(dòng)化控制技術(shù)

整體來(lái)說(shuō)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的熱力站具備了以下幾點(diǎn)功能：首先，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)熱力站中各項(xiàng)動(dòng)態(tài)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)督，由此就能夠?qū)φ麄€(gè)集中供熱系統(tǒng)的實(shí)際工作狀況進(jìn)行充分的掌握，然后通過(guò)流量的合理控制實(shí)現(xiàn)集中供熱系統(tǒng)熱能均衡；另外，通過(guò)自動(dòng)化控制技術(shù)，能夠?qū)崃φ镜墓r進(jìn)行科學(xué)的匹配，從而使熱力站能夠充分結(jié)合用戶的實(shí)際熱量需求提供相應(yīng)的熱量，與此同時(shí)，通過(guò)自動(dòng)化控制技術(shù)能夠有效地判斷出移動(dòng)供熱系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的故障，這樣就能及時(shí)采取措施進(jìn)行解決，從而進(jìn)一步保障集中供熱系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，對(duì)集中供熱系統(tǒng)的運(yùn)行檔案也能夠形成有效的完善，從而使熱力站能夠?qū)崿F(xiàn)熱量供應(yīng)的量化管理。在自動(dòng)化系統(tǒng)針對(duì)熱力站運(yùn)行工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，主要是針對(duì)溫度進(jìn)行合理控制，充分結(jié)合室外環(huán)境溫度對(duì)二次供水溫度、回水溫度的相應(yīng)曲線進(jìn)行合理描述，這樣就能夠通過(guò)對(duì)比及相應(yīng)的差距實(shí)現(xiàn)集中供熱系統(tǒng)熱量的科學(xué)供應(yīng)。

3 換熱站自動(dòng)控制技術(shù)的節(jié)能應(yīng)用

3.1 節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)

在針對(duì)換熱站進(jìn)行自動(dòng)控制設(shè)計(jì)時(shí)，首先要充分保證供熱質(zhì)量，在此基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計(jì)進(jìn)一步提升對(duì)集中供熱系統(tǒng)能量損耗的有效控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)集中供熱系統(tǒng)生產(chǎn)成本的有效控制。另外，在進(jìn)行自動(dòng)控制設(shè)備選擇時(shí)要盡量選擇性價(jià)比較高的設(shè)備。由于不同供熱系統(tǒng)，在供熱方式、工業(yè)設(shè)備等方面都存在較大的差異，因此，必須充分結(jié)合實(shí)際情況制定有針對(duì)性的控制措施，并合理地選擇控制柜、計(jì)量設(shè)備等相應(yīng)的配套設(shè)施，與此同時(shí)，要充分保證相應(yīng)的自動(dòng)化控制設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)與集中供熱系統(tǒng)的良好兼容。

3.2 功率控制方法與措施

當(dāng)集中供熱系統(tǒng)處在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)，系統(tǒng)整體的供熱量通常情況下都會(huì)與系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量損失以及用戶的熱負(fù)荷基本保持一致，由此可以看出，用戶的熱負(fù)荷以及相應(yīng)的散熱量都與移動(dòng)供熱系統(tǒng)的供熱量有很大的關(guān)系，總體上遵循能量守恒定律，在整個(gè)供熱的過(guò)程中建筑物、實(shí)際的工作體系不會(huì)產(chǎn)生變化，但是建筑物的外部環(huán)境溫度會(huì)產(chǎn)生較大浮動(dòng)，由此可知，整個(gè)供熱系統(tǒng)在熱負(fù)荷產(chǎn)生較大影響。由此可見，對(duì)整個(gè)集中供熱系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行最大的干擾因素就是外部環(huán)境溫度。所以在供熱時(shí)，主要采取的是分時(shí)分區(qū)供熱控制方式，根據(jù)不同時(shí)間段、不同區(qū)域的熱能需求特點(diǎn)，設(shè)定不同時(shí)間段的供熱溫度，當(dāng)室外溫度較高時(shí)可以適當(dāng)降低循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速和功率，這樣既保證供熱效果，又起到節(jié)能的作用。

4 結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)控制系統(tǒng)是現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物，在集中供熱系統(tǒng)中，充分應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)不僅能夠有效地提升整個(gè)集中供熱系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，而且能夠充分保證集中供熱系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，有效地促進(jìn)供熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。自動(dòng)控制技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，首先，要充分保證供熱質(zhì)量，在此基礎(chǔ)上才能對(duì)其節(jié)能進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)能源消耗的有效控制，最終達(dá)到集中供熱系統(tǒng)的節(jié)能目的。