供熱管網(wǎng)中集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用探討

包玉瑩

（大慶油田礦區(qū)服務(wù)事業(yè)部物業(yè)管理二公司乘風(fēng)物業(yè)二分公司，黑龍江 大慶 163000）

集中供熱在我國(guó)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了數(shù)十年的發(fā)展，并且在城市中形成了較大的規(guī)模，尤其是我國(guó)北方，多數(shù)的城市都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了集中供熱的普及，集中供熱與城市的工業(yè)生產(chǎn)一樣已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?，為我?guó)城市化的建設(shè)做出了巨大的貢獻(xiàn)。但是隨著供熱系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)展，供熱面積的逐步增加，傳統(tǒng)模式下針對(duì)供熱管網(wǎng)開展的人工檢測(cè)、調(diào)控、維護(hù)保養(yǎng)等模式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代供熱的實(shí)際需求。在集中供熱的管理過(guò)程中也出現(xiàn)了很多事故，對(duì)集中供熱管網(wǎng)的監(jiān)測(cè)以及維護(hù)不能及時(shí)完成也使得城市的供熱質(zhì)量以及供熱效益受到了很大的影響。為了進(jìn)一步維持我國(guó)城市集中供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，逐步提升我國(guó)集中供熱的自動(dòng)化程度已經(jīng)成為目前供熱領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。

1 集中供熱系統(tǒng)簡(jiǎn)介

城市集中供熱系統(tǒng)的原理圖如圖1所示。

由圖1可知，集中供熱系統(tǒng)中熱力站之間是相互連接的，而兩個(gè)不同的熱網(wǎng)系統(tǒng)則是完全獨(dú)立的系統(tǒng)，這樣在一次熱網(wǎng)系統(tǒng)以及二次熱網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部的供熱介質(zhì)之間就不會(huì)發(fā)生混合的問(wèn)題，而兩個(gè)系統(tǒng)之間質(zhì)量的傳遞主要是通過(guò)系統(tǒng)之間連接的換熱板來(lái)完成的。這樣就能實(shí)現(xiàn)熱電廠內(nèi)部的介質(zhì)始終保存在一個(gè)相對(duì)比較穩(wěn)定而且密閉性良好的環(huán)境中，從而避免了熱交換或者泄露等造成的外部能量損耗，整個(gè)供熱系統(tǒng)也能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量高效的運(yùn)行。集中供熱系統(tǒng)中不同的換熱站主要是通過(guò)電話或者電腦等通信設(shè)備來(lái)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程通信，從而建立了集中供熱系統(tǒng)的遠(yuǎn)程自動(dòng)化控制。

圖1 城市集中供熱原理圖

2 自動(dòng)化集中供熱系統(tǒng)的構(gòu)成

城市供熱自動(dòng)化系統(tǒng)主要是由供熱源、供熱管網(wǎng)、中繼泵站以及熱力站等幾個(gè)部分組成，上述幾個(gè)部分并不能實(shí)現(xiàn)完全獨(dú)立運(yùn)行，而是相互之間協(xié)助運(yùn)行共同構(gòu)成了一個(gè)完善的聯(lián)動(dòng)供熱系統(tǒng)。而集中供熱系統(tǒng)的控制部分則主要是由調(diào)度中心、通信平臺(tái)、熱力子站等3個(gè)部分組成，而調(diào)度中心與熱力子站之間通信的橋梁是調(diào)度中心。

2.1 熱力站的自動(dòng)化

針對(duì)熱力站進(jìn)行的自動(dòng)化管理主要是為了滿足系統(tǒng)內(nèi)部不同熱力子站的實(shí)際熱量需求，同時(shí)還要結(jié)合實(shí)際的供熱需求來(lái)適當(dāng)調(diào)整和分配熱量。熱力站的自動(dòng)化管理主要可以分為換熱站、首站、冷熱水和生活用戶四換熱站、泵站等幾個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

（1）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(yīng)用比較廣泛的自動(dòng)控制設(shè)備，另外，自動(dòng)調(diào)節(jié)閥、循環(huán)泵、補(bǔ)水泵以及流量計(jì)等也是常用的幾種自動(dòng)控制設(shè)備。換熱站的自動(dòng)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(dòng)化管理過(guò)程中，針對(duì)一次管網(wǎng)流量控制回路的調(diào)整控制過(guò)程主要是通過(guò)一次回水調(diào)節(jié)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而通過(guò)合理的設(shè)置和調(diào)節(jié)二次管網(wǎng)中循環(huán)泵以及補(bǔ)水泵的轉(zhuǎn)速就能實(shí)現(xiàn)對(duì)二次管網(wǎng)流量的實(shí)際控制。另外，換熱站內(nèi)所有的控制操作都是通過(guò)供熱系統(tǒng)調(diào)度中心下發(fā)的控制指令來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而調(diào)度中心在下發(fā)控制命令的時(shí)候需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的全網(wǎng)平衡算法來(lái)進(jìn)行命令的確認(rèn)，在換熱站內(nèi)部設(shè)置的PLC系統(tǒng)可以針對(duì)整個(gè)供熱管網(wǎng)中不同換熱站的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)，然后再根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行需要來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)循環(huán)泵以及補(bǔ)水泵轉(zhuǎn)速的控制。

（2）首站自控系統(tǒng)。在供熱系統(tǒng)中不同供熱源出口位置設(shè)置的換熱站就是首站，供熱源提供的水蒸汽或者熱水就是通過(guò)首站來(lái)完成向供熱管網(wǎng)的熱量傳遞，完成熱量傳遞后的熱水會(huì)自動(dòng)回到供熱源中進(jìn)行再循環(huán)。在首站自動(dòng)控制系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中必須要對(duì)其安全性能、供熱管網(wǎng)控制的有效性、供熱管網(wǎng)流量調(diào)整等作用進(jìn)行充分的考慮。

（3）冷熱水及生活熱水換熱站自控體系。該類型換熱站的主要作用就是向用戶提供采暖、熱水、空調(diào)制冷等實(shí)際生活需求。該類型的換熱站系統(tǒng)在長(zhǎng)江中下游地區(qū)應(yīng)用非常廣泛。主要是因?yàn)檫@些地區(qū)的冬季不僅溫度低，而且寒冷氣候的持續(xù)時(shí)間也比較長(zhǎng)，因此，供暖的實(shí)際需求比較大，而且在這一地區(qū)，夏季的時(shí)候往往天氣比較炎熱，因此也面臨著巨大的制冷需求。集中供暖模式不僅能夠滿足人們?nèi)粘５纳a(chǎn)作業(yè)需求，而且還能達(dá)到現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中環(huán)保節(jié)能的需求。

（4）泵站自動(dòng)化系統(tǒng)。在城市的供熱管網(wǎng)中主要有加壓泵站以及混水泵站2類。加壓泵站的主要目的就是為了完成對(duì)供熱管網(wǎng)的加壓，根據(jù)實(shí)際狀況來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)整個(gè)供熱管網(wǎng)的水壓狀況。而混水泵站的主要作用是對(duì)整個(gè)城市供熱管網(wǎng)的水力以及熱力狀況出現(xiàn)異常的時(shí)候維持其基本循環(huán)的動(dòng)力需求，混水泵通常情況下用于泵供熱源處。當(dāng)集中供熱管網(wǎng)的實(shí)際管線過(guò)長(zhǎng)的時(shí)候，為了有效緩解供熱管網(wǎng)的供熱壓力，就需要在不同的供熱管道上設(shè)置加壓泵站。而加壓泵站通常會(huì)設(shè)置在供熱管網(wǎng)的中間位置或者在供熱管網(wǎng)的末端，因此，加壓泵站通常又會(huì)被分為中繼泵站以及末端泵站2種。

3 供熱自動(dòng)化系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)

供熱管網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)必須要依賴技術(shù)力量的支持，而變頻技術(shù)就是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)支持。而加強(qiáng)對(duì)供熱管網(wǎng)各種技術(shù)以及數(shù)據(jù)的研究也能極大地推動(dòng)供熱管網(wǎng)自動(dòng)化的建設(shè)發(fā)展。

3.1 變頻技術(shù)的使用

近年來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，變頻技術(shù)在很多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了普及應(yīng)用，例如，在很多領(lǐng)域的水泵以及風(fēng)機(jī)等設(shè)備中變頻技術(shù)都得到了廣泛的應(yīng)用，變頻技術(shù)在經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展后，不僅在成本上得到有效控制，而且其可靠性也在不斷提升。目前，在供熱系統(tǒng)的自動(dòng)化建設(shè)過(guò)程中將變頻技術(shù)與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合使用就構(gòu)成了一個(gè)簡(jiǎn)單的供熱系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)。這種供熱自動(dòng)化系統(tǒng)不僅可以將原有系統(tǒng)中的各種監(jiān)控儀表進(jìn)行使用，只需要在系統(tǒng)中加入一個(gè)變頻器即可，然后將變頻器與計(jì)算機(jī)通過(guò)專用的通信線路連接起來(lái)。該模式在實(shí)際的使用過(guò)程不僅方便管理，而且還能輕易實(shí)現(xiàn)對(duì)邏輯功能的保護(hù)。同時(shí)還可以通過(guò)對(duì)變頻器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)或者遠(yuǎn)程等兩種方式的設(shè)置來(lái)完成對(duì)管網(wǎng)的實(shí)時(shí)操作。此外，在上述模式的基礎(chǔ)上，再添加一些專用的數(shù)據(jù)控制以及收集模塊后就能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，這樣就能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)供熱系統(tǒng)的信息采集并能很好的完成故障預(yù)防等工作。

3.2 相關(guān)數(shù)據(jù)的挖掘

將集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析和研究具有非常重要的實(shí)際意義。在充分針對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有粗放式供熱管網(wǎng)管理模式的定量化管理轉(zhuǎn)變，不斷促進(jìn)供熱系統(tǒng)自動(dòng)化以及智能化的發(fā)展，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)對(duì)供熱系統(tǒng)內(nèi)部的物化管理以及相關(guān)操作人員的績(jī)效評(píng)估。這樣就極大的提升了供熱管網(wǎng)系統(tǒng)整體的運(yùn)行效率，同時(shí)也使得供熱管網(wǎng)整體運(yùn)行成本得到了有效控制。在精確的數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上對(duì)供熱系統(tǒng)做出的評(píng)價(jià)更具客觀性，也為其后期的系統(tǒng)改造提供了一定參照；另外，通過(guò)數(shù)據(jù)的分析評(píng)估后能夠詳細(xì)了解相關(guān)作業(yè)人員的實(shí)際工作狀況，這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)供熱系統(tǒng)科學(xué)、高效的管理。

4 結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)代能源結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜的情況下，實(shí)現(xiàn)城市的集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)能夠極大提升能源的利用效率，有效避免能源浪費(fèi)，并合理控制城市供熱的運(yùn)行成本，是一種實(shí)現(xiàn)人與自然環(huán)境協(xié)同發(fā)展的途徑。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在未來(lái)，城市的集中供熱自動(dòng)化控制系統(tǒng)在不斷的發(fā)展過(guò)程中，必然會(huì)向著更高水平的智能化、自動(dòng)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(shí)現(xiàn)集中供熱系統(tǒng)的小流量、大溫差、平衡供熱的經(jīng)濟(jì)性供熱模型。而在技術(shù)不斷發(fā)展的形勢(shì)下，也能實(shí)現(xiàn)用戶個(gè)體結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能。