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

趙恩然

摘要：為了進(jìn)一步滿足我國城市居民的生活需求，我國的相關(guān)部門積極開展城市集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)。但隨著城市供熱面積不斷增多，原先依靠人力進(jìn)行檢測、調(diào)控、維護(hù)的供熱管網(wǎng)管理體系已難以適應(yīng)時(shí)代需求。供熱管理環(huán)節(jié)事故頻發(fā)，而供熱管網(wǎng)調(diào)控、維護(hù)不及時(shí)也在一定程度上影響了城市供熱質(zhì)量與效益的充分發(fā)揮。本文對(duì)我國自動(dòng)化集中供熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及自動(dòng)化供熱系統(tǒng)所涉及的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了分析，促進(jìn)了我國集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)。

關(guān)鍵詞：供熱管網(wǎng);集中供熱;自動(dòng)化;應(yīng)用

一、自動(dòng)化集中供熱系統(tǒng)構(gòu)成

集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)主要分為三大部分，分別是：熱源、管網(wǎng)與中繼泵站、熱力子站。在具體的系統(tǒng)運(yùn)行過程中，上述三個(gè)部分相互協(xié)作，實(shí)現(xiàn)了完整聯(lián)動(dòng)體系的構(gòu)建，并以此為基礎(chǔ)帶動(dòng)三個(gè)控制系統(tǒng)的完善，分別是：調(diào)度中心、通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、熱力子站。其調(diào)度中心與熱力子站通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)相互溝通連接。

1.熱力站的自動(dòng)化

熱力站自動(dòng)化管理核心所在就是能充分滿足各個(gè)子站的熱量需求，并根據(jù)所需進(jìn)行及時(shí)、合理調(diào)配。其自動(dòng)化環(huán)節(jié)由四部分構(gòu)成：a） 換熱站自控系統(tǒng);b）首站自控系統(tǒng);c） 冷熱水及生活熱水換熱站自控體系;d） 泵站自控系統(tǒng)。

（1）換熱站自控系統(tǒng)。作為熱網(wǎng)自控的核心子系統(tǒng)，換熱站自控系統(tǒng)主要由PLC控制器，溫度、壓力及流量傳感器，自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，循環(huán)及補(bǔ)水泵變頻器等設(shè)備組成。其控制回路分為：1）一次網(wǎng)流量控制回路;2）二次網(wǎng)循環(huán)控制回路和定壓回路。該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，能通過對(duì)一次回水調(diào)節(jié)閥的控制，確保一次網(wǎng)流量控制回路的合理運(yùn)行。借由二次網(wǎng)中循環(huán)泵和補(bǔ)水泵轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)對(duì)二次網(wǎng)流量的調(diào)控。網(wǎng)絡(luò)調(diào)度中心根據(jù)熱網(wǎng)平衡原則，對(duì)換熱站下達(dá)控制指令，換熱站的PLC系統(tǒng)根據(jù)站內(nèi)實(shí)際情況對(duì)二次網(wǎng)中循環(huán)泵和補(bǔ)水泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)控。

（2）首站自控系統(tǒng)。首站是指布設(shè)在各個(gè)熱源出口的換熱站，在這里來自熱源的水蒸汽或熱水在將熱量傳給熱網(wǎng)中回水后，再次返回到熱源循環(huán)中繼續(xù)使用。首站自控系統(tǒng)的最初選擇需重點(diǎn)考慮三方面：a） 安全性;b） 對(duì)供熱管網(wǎng)負(fù)荷的調(diào)控;c） 對(duì)供熱管網(wǎng)流量的調(diào)控。

（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，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。

（4）泵站自動(dòng)化系統(tǒng)。泵站自動(dòng)化系統(tǒng)主要分為兩大類：加壓泵站以及混水泵站。加壓泵站是通過加壓作業(yè)操作，對(duì)熱管網(wǎng)中的水力狀況進(jìn)行調(diào)控，從而保障供熱作業(yè)的穩(wěn)步開展。而設(shè)置在熱源處的混水泵站則能在熱媒的水力與熱力狀況出現(xiàn)異常后對(duì)整個(gè)供熱管網(wǎng)熱媒提供循環(huán)動(dòng)力。

2.鍋爐房自動(dòng)系統(tǒng)

為提升鍋爐房自動(dòng)化水平，需建立及完善鍋爐集散調(diào)控體系。作為一種新型的集中自控系統(tǒng)， DCS分散控制系統(tǒng)能將鍋爐的控制工作分散到多臺(tái)計(jì)算機(jī)上，并使用雙重化等冗余措施，以達(dá)到運(yùn)行系統(tǒng)的安全運(yùn)行。DCS系統(tǒng)功能如下：1）系統(tǒng)連接現(xiàn)場傳感器進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集;2）根據(jù)所采集數(shù)據(jù)的分析結(jié)果下達(dá)控制指令，使其所關(guān)聯(lián)的現(xiàn)場執(zhí)行設(shè)備進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)的功能;3）接收鍋爐控制系統(tǒng)的控制調(diào)度指令，將所的采集數(shù)據(jù)通過通訊網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心的操作系統(tǒng)連接傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)鍋爐系統(tǒng)的優(yōu)化管控，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測、智能調(diào)節(jié)等功能。

二、供熱自動(dòng)化系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)應(yīng)用

1.變頻技術(shù)的使用

近年來，隨著我國科學(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)通過專用的通信線路連接起來。該模式在實(shí)際的使用過程不僅方便管理，而且還能輕易實(shí)現(xiàn)對(duì)邏輯功能的保護(hù)。同時(shí)還可以通過對(duì)變頻器進(jìn)行現(xiàn)場或者遠(yuǎn)程等兩種方式的設(shè)置來完成對(duì)管網(wǎng)的實(shí)時(shí)操作。

2.分時(shí)段控制技術(shù)

隨著熱能計(jì)量收費(fèi)制度的逐漸普及完善，集中供熱系統(tǒng)必須具備分時(shí)供熱、精準(zhǔn)計(jì)量的功能。在供熱系統(tǒng)建設(shè)過程中需加強(qiáng)對(duì)分戶、分段、分時(shí)控制作業(yè)的開展。通過對(duì)分時(shí)段控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)。

3.自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)

集中供熱自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)分為一次網(wǎng)和二次網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)。在保證熱力站和熱用戶用熱量的前提下，對(duì)一次網(wǎng)的供水溫度和流量進(jìn)行控制。通過對(duì)二次網(wǎng)的循環(huán)水泵的變頻調(diào)節(jié)，可減少管網(wǎng)的水力失調(diào)對(duì)熱力失調(diào)的影響，在滿足供熱要求的同時(shí)，達(dá)到良好的節(jié)能效果。例如：通過測量熱力站二次網(wǎng)供回水溫度，確定電動(dòng)閥的開關(guān)量;調(diào)節(jié)循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速使得外網(wǎng)總流量達(dá)到設(shè)定值等方法。

4.自動(dòng)化智能設(shè)備應(yīng)用

加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)化智能設(shè)備的合理化運(yùn)用，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建集中供熱系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化和功能化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市集中供熱系統(tǒng)的完善。最常用的設(shè)備有：自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，智能、補(bǔ)水、調(diào)節(jié)及加壓水泵等，由此促進(jìn)傳統(tǒng)城市集中供熱系統(tǒng)的改造，實(shí)現(xiàn)定量化的熱源供應(yīng)以及區(qū)別化的熱媒調(diào)節(jié)。

5.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。

三、結(jié)束語

總之，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的推進(jìn)、科技領(lǐng)域發(fā)展日新月異，人們對(duì)生活質(zhì)量的需求和生活基本因素的保障也不斷提高。現(xiàn)在越來越多的人都將目光聚集在供熱系統(tǒng)的基本配置和資源合理利用問題上，將自動(dòng)化系統(tǒng)引入到供熱管網(wǎng)中，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，低碳環(huán)保，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

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（作者單位：黑龍江省中能控制工程股份有限公司）