電氣自動(dòng)化在供熱節(jié)能技術(shù)中的應(yīng)用

劉兵

【摘 要】電氣自動(dòng)化相關(guān)技術(shù)及設(shè)備在供熱系統(tǒng)中應(yīng)用，不僅能保證熱能的有效利用，提高相關(guān)能源的有效利用率，減少能源的浪費(fèi)現(xiàn)象，同時(shí)也能大幅減少供熱的成本費(fèi)用，使供熱效率大幅提高，減少需要的工作人員人數(shù)，提高工作效率。

【關(guān)鍵詞】電氣自動(dòng)化；供熱節(jié)能技術(shù)；應(yīng)用

引言

文章主要從樓宇分時(shí)段供熱調(diào)控技術(shù)、氣候補(bǔ)償供熱技術(shù)、分層管控供熱管網(wǎng)、換熱站的自控系統(tǒng)四個(gè)方面，探討了電氣自動(dòng)化在供熱節(jié)能技術(shù)中的應(yīng)用，希望能夠達(dá)到企業(yè)節(jié)省供熱成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

1樓宇分時(shí)段供熱調(diào)控技術(shù)

隨著供暖用戶對(duì)于供熱質(zhì)量的要求日益提高，供熱公司需要為用戶提供更加精細(xì)化的服務(wù)，其中樓宇分時(shí)段調(diào)控系統(tǒng)就是供熱公司精細(xì)化服務(wù)的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于整體調(diào)控用熱時(shí)間段比較集中且用熱時(shí)間分段比較明顯的樓棟，具有十分有效的提高作用。通過在供熱樓棟中安裝專用的分時(shí)段自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，不僅能對(duì)整體樓棟進(jìn)行調(diào)控管理，同時(shí)能大大減少不必要的能源損耗。樓棟分時(shí)段調(diào)控系統(tǒng)的組成主要包括監(jiān)控中心、集中控制箱和電磁控制閥門及溫度變送器四部分。在實(shí)際安設(shè)樓宇分時(shí)段調(diào)控系統(tǒng)時(shí)，首先需在各個(gè)樓棟中安裝1臺(tái)接口型號(hào)為RS485的熱量表及電磁調(diào)節(jié)閥。調(diào)控系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置屏和操作站能對(duì)每一棟樓宇的運(yùn)行模式事先進(jìn)行預(yù)設(shè)，在樓宇分時(shí)段調(diào)控系統(tǒng)的后續(xù)運(yùn)行過程中，樓棟內(nèi)部的現(xiàn)場(chǎng)控制器會(huì)對(duì)相關(guān)的熱量信息進(jìn)行收集。然后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)與之前預(yù)設(shè)的運(yùn)行數(shù)據(jù)比較，如果實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的運(yùn)行數(shù)據(jù)不符，就可以利用電磁調(diào)節(jié)閥對(duì)其進(jìn)行調(diào)控，使各項(xiàng)數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的運(yùn)行數(shù)據(jù)達(dá)到一致。在樓宇的分時(shí)段調(diào)控系統(tǒng)中，通過無線通訊手段的應(yīng)用，能使控制器將獲取到的數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心，可以對(duì)中繼站和供熱用戶之間的熱網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化的有效監(jiān)控，同時(shí)完成對(duì)熱網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和管理操控。

2氣候補(bǔ)償供熱技術(shù)

氣候補(bǔ)償技術(shù)中的主要設(shè)備是氣候補(bǔ)償器，通過氣候補(bǔ)償器的應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)供熱管網(wǎng)中的供水溫度的氣候補(bǔ)償功能。氣候補(bǔ)償器通常被安裝在熱力中繼站或鍋爐房中，然后供熱用戶就可提前進(jìn)行對(duì)供熱溫度的預(yù)設(shè)，可根據(jù)個(gè)人需要對(duì)不同時(shí)間段設(shè)置不同的供熱溫度。如果由于室外溫度變化導(dǎo)致供暖系統(tǒng)中的回水溫度發(fā)生變動(dòng)，此時(shí)氣候補(bǔ)償器就會(huì)自動(dòng)開始對(duì)供暖系統(tǒng)中的供水溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，氣候補(bǔ)償器調(diào)節(jié)供水溫度的依據(jù)就是供熱用戶提前設(shè)置好的溫度曲線。另一方面，安裝室內(nèi)的溫度傳感器能及時(shí)發(fā)現(xiàn)室內(nèi)溫度的變化，然后對(duì)供水溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，完成對(duì)于室溫的補(bǔ)償。

3分層管控供熱管網(wǎng)

熱量的第三級(jí)網(wǎng)絡(luò)是安裝于供熱中繼站的PLC，利用房卡及路由器，完成PLC與上一級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的連接。由于各個(gè)監(jiān)控分站之間是相互獨(dú)立的，每一個(gè)監(jiān)控分站的運(yùn)行不受其他分站的影響，并且，不同的監(jiān)控分站可以互相訪問?？偟膩砜?，供熱調(diào)控中心網(wǎng)絡(luò)是三級(jí)管理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的最高層，屬于生產(chǎn)網(wǎng)和管理網(wǎng)雙網(wǎng)接入，各項(xiàng)信息均可查詢。其中，服務(wù)器中裝有兩個(gè)網(wǎng)卡，一個(gè)用于連接數(shù)據(jù)庫，另一個(gè)用于發(fā)布操作指令。對(duì)供熱調(diào)控中心內(nèi)部的管理屬于一級(jí)管理，在每一個(gè)單獨(dú)的監(jiān)控分站搜集到的信息，都可通過調(diào)控中心閱覽。換言之，供熱管網(wǎng)的有關(guān)工作人員能實(shí)現(xiàn)對(duì)全管網(wǎng)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。通過供熱管網(wǎng)中的每一個(gè)監(jiān)控分站，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所有信息的搜集。同時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了信息在監(jiān)控分站間的有效傳遞，完成了對(duì)各項(xiàng)供熱數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，并根據(jù)用戶的供熱需求，完成對(duì)供熱的分配，實(shí)現(xiàn)了按需分配。

分層管控供熱管網(wǎng)的二級(jí)管理核心為供熱調(diào)控中心下的監(jiān)控分站，其中，每一個(gè)監(jiān)控分站都要負(fù)責(zé)一個(gè)固定區(qū)域供熱以及中繼站的實(shí)際運(yùn)行。監(jiān)控分站的功能在于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)操作的管理和調(diào)整。監(jiān)控分站的這一功能實(shí)現(xiàn)了對(duì)供熱調(diào)控中心的補(bǔ)償，完成了供熱調(diào)控中心無法直接調(diào)控供熱設(shè)施的遺憾。從這個(gè)角度來看，監(jiān)控分站發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。由于供熱調(diào)控中心需要通過監(jiān)控站的轉(zhuǎn)發(fā)，才能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)熱量數(shù)值的分配，進(jìn)而到達(dá)供熱中繼站。監(jiān)控網(wǎng)站基于原有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)交換中心、熱力站、供熱調(diào)度中心以及監(jiān)控中心的及時(shí)通訊聯(lián)絡(luò)，保障了整個(gè)系統(tǒng)的完整性。另外，無線通訊技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)用戶溫度參數(shù)的遠(yuǎn)程采集，這為用戶提供了大大的便利。監(jiān)控站的強(qiáng)大管理功能也實(shí)現(xiàn)了對(duì)采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析和管理，自動(dòng)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)信息繪制溫度曲線，自動(dòng)生成水壓圖以及管網(wǎng)圖，自動(dòng)制作報(bào)表，另外，還具有一定的預(yù)警功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)管理權(quán)限的合理分配。

4換熱站的自控系統(tǒng)

在供熱系統(tǒng)中，水力管網(wǎng)中的采暖熱水需在輸送至換熱站并經(jīng)由換熱站進(jìn)行換熱之后，才能將熱能傳輸至供熱用戶，因此，換熱站的運(yùn)行平穩(wěn)及節(jié)能性就尤為重要。在供熱管網(wǎng)中對(duì)換熱站運(yùn)用自控系統(tǒng)，主要是為了在確保供熱質(zhì)量的同時(shí)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)電、水和熱等能源的消耗量的減少，實(shí)現(xiàn)供熱管網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。換熱器的作用是實(shí)現(xiàn)二次網(wǎng)與供熱一次網(wǎng)之間的熱能交換，然后將熱能通過二次網(wǎng)絡(luò)傳輸給供熱用戶，換熱站自控系統(tǒng)的組成部分主要包括人機(jī)接口觸屏、通訊接口、現(xiàn)場(chǎng)電器、儀表及PLC控制系統(tǒng)四部分。實(shí)際運(yùn)行過程中，換熱站的自控系統(tǒng)需對(duì)以下供熱參數(shù)進(jìn)行采集：一次網(wǎng)和二次網(wǎng)的供水溫度與壓力、一次網(wǎng)和二次網(wǎng)的回水溫度與壓力、補(bǔ)水泵和循環(huán)水泵的運(yùn)行狀態(tài)與對(duì)其頻率的控制反饋、一次網(wǎng)中供水流量的調(diào)節(jié)閥的開啟度等。在自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中，上述流量、壓力及溫度等各項(xiàng)供熱參數(shù)是借由供熱現(xiàn)場(chǎng)中的儀表傳感器而被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后由變頻機(jī)將這些電信號(hào)傳輸?shù)絇LC控制系統(tǒng)中，PLC控制系統(tǒng)反過來可實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器調(diào)速及啟停的調(diào)控。觸屏的作用是顯示各項(xiàng)供熱參數(shù)及供熱設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)也可完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作指令的下達(dá)。

進(jìn)行供熱調(diào)節(jié)的重要理論基礎(chǔ)是供熱用戶的供暖設(shè)備散熱量和網(wǎng)絡(luò)供熱量及供熱用戶熱負(fù)荷的數(shù)值應(yīng)相等。通過分析研究發(fā)現(xiàn)，室外溫度是對(duì)供熱用戶的熱負(fù)荷造成影響的主要變量，因而室外溫度發(fā)生的變動(dòng)也就是干擾自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要因素，所以自動(dòng)控制系統(tǒng)需對(duì)室外溫度變動(dòng)帶來的影響進(jìn)行消除，保證自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行平衡性。自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行的控制措施主要包括對(duì)流量的分階段改變和對(duì)供水溫度的調(diào)節(jié)?？刂蒲h(huán)水泵的運(yùn)用時(shí)可選用的運(yùn)行方式有兩種，分別是定壓差調(diào)節(jié)，即通過利用變頻器對(duì)循環(huán)泵轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，使二級(jí)網(wǎng)進(jìn)出口的母管壓差保持恒定值；分階段調(diào)整流量，即將供暖期根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀髼l件的變化進(jìn)行階段劃分，以熱負(fù)荷的不同將其分為初末期和中期及嚴(yán)寒期，在不同的供暖階段使用相應(yīng)的運(yùn)行方式，利用一次網(wǎng)的流量調(diào)節(jié)閥和循環(huán)水泵的配合進(jìn)行供熱。

結(jié)束語

目前，中國北方冬季供暖方式主要為集中供暖，這種方式的能源消耗較大。因此，提高集中供暖技術(shù)水平，實(shí)現(xiàn)能源節(jié)約，已經(jīng)成為一個(gè)重要的議題擺在相關(guān)領(lǐng)域人士面前。提高供熱質(zhì)量與供熱效率，促進(jìn)供熱事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)性意義。節(jié)能減排已經(jīng)受到各行各業(yè)的廣泛關(guān)注，把節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用于供熱行業(yè)中是符合時(shí)代發(fā)展潮流趨勢(shì)的必然選擇，相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者也加大了對(duì)節(jié)能技術(shù)的研究，并取得了一定的科研成果，將其運(yùn)用在具體的生產(chǎn)實(shí)踐中，不僅有助于減輕工作人員的工作量，同時(shí)，也大大提升了供熱的質(zhì)量與效率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)供熱系統(tǒng)的自主調(diào)節(jié)。既滿足了廣大用戶的采暖需求，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)企業(yè)節(jié)省供熱成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]王彬.關(guān)于集中供熱在電氣自動(dòng)控制中的研究分析[J].黑龍江科技信息，2017（04）：91.

[2]傅增旭.電氣自動(dòng)化技術(shù)用于煤改燃工程中的實(shí)踐研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2017（08）：48-49.

（作者單位：天津市熱電有限公司）