淺談自動化控制在供熱系統(tǒng)中的應用

孫東威

摘要：在微電子技術和信息技術的快速發(fā)展下，PLC控制技術水平不斷提高，適用范圍更加廣泛。在PLC控制技術的應用下，有效改變了傳統(tǒng)的粗放式工業(yè)生產(chǎn)模式，通過采取一定的編程算法，實現(xiàn)對電氣系統(tǒng)的自動化控制，根據(jù)實際需要改變輸出，減少不必要的能耗，獲得了顯著成果?；诖?，本文對自動化控制在供熱系統(tǒng)中的應用進行研究，以供參考。

關鍵詞：自動化控制;供熱系統(tǒng);應用

引言

集中供熱在我國已經(jīng)經(jīng)過了數(shù)十年的發(fā)展，并且在城市中形成了較大的規(guī)模，尤其是我國北方，多數(shù)的城市都已經(jīng)實現(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?，為我國城市化的建設做出了巨大的貢獻。但是隨著供熱系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴展，供熱面積的逐步增加，傳統(tǒng)模式下針對供熱管網(wǎng)開展的人工檢測、調(diào)控、維護保養(yǎng)等模式已經(jīng)不能適應現(xiàn)代供熱的實際需求。

1自動化控制技術在供熱系統(tǒng)節(jié)能中的應用基礎

自動化控制技術是在傳統(tǒng)的順序控制器基礎上，通過采用微電子技術、先進的計算機和通訊技術，以及自動控制技術，設計并實現(xiàn)一套完整的工業(yè)控制裝置，達到對電氣系統(tǒng)進行自動化控制的目的。目前自動化控制在工業(yè)中的應用，已經(jīng)能夠取代傳統(tǒng)系統(tǒng)中的技術順序控制器、繼電器、計時器、執(zhí)行邏輯組件等功能，建立一套新型的軟件控制系統(tǒng)，具有更強的通用性、可靠性和抗干擾性。而且自動化控制的編程實現(xiàn)較為簡單，為其大范圍應用奠定了良好基礎。自動化控制器的內(nèi)部運行方式一般采取循環(huán)掃描方式，在大中型自動化控制器中，也會使用到中斷運行方式。完成初始的程序編程和調(diào)試工作后，可以將編程器程序?qū)懭胱詣踊鎯ζ髦?，接受現(xiàn)場輸入信號，連接執(zhí)行元件，通過輸入端和輸出端的運行，實現(xiàn)自動化控制。同時也支持控制模式的切換，可在特殊情況下進行手動控制。自動化硬件系統(tǒng)主要由微處理器、電源組件、輸入和輸出模塊、存儲器等部分組成。目前市場上的這些產(chǎn)品種類繁多，價格較低，為自動化控制技術在工人系統(tǒng)節(jié)能中的應用提供了有利條件，可以有效降低供熱系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整過程中的成本投入。

2供暖控制系統(tǒng)中存在的問題

2.1熱能浪費問題依然存在

熱能的浪費現(xiàn)象在現(xiàn)在城市集中供熱系統(tǒng)中是非常棘手的問題，針對這些問題我們也進行了長時間的改善。首先，便是針對鍋爐的能耗進行改進，采用更先進和低功耗的鍋爐作為熱源，并且在能耗方面通過自動控制系統(tǒng)進一步優(yōu)化，使鍋爐能耗得到了降低。其次，便是對供暖管道的保溫改善，單純的供暖管道在經(jīng)過長距離的輸送過程中會損耗大量的熱能，所以需要對管道外部施加保溫層，更換保溫材料，獲得更好的保溫效果。但是在正常的供暖過程中，仍然存在著熱能的浪費現(xiàn)象，最主要的原因便是溫度控制不夠合理。比如當供暖溫度過高時，居民房內(nèi)的溫度也是不適合的，所以這時就要進行開窗通風，這樣就會使得大量的熱能浪費。所以控制好供熱溫度，是解決現(xiàn)在熱能浪費問題的關鍵。根據(jù)相關的統(tǒng)計，因為供熱溫度不穩(wěn)定造成的熱量浪費量就接近供熱總量的10%，這對于集中供暖來說是極大的浪費。

2.2城市集中供熱管網(wǎng)的滲漏問題

在集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)中，供熱管網(wǎng)是輸送熱能的基礎設備。但是，由于受到多種因素的影響，在這個過程中可能出現(xiàn)各種各樣的問題，導致輸送熱能不順利。集中供暖，就意味著輸入熱能的量很大，但是有些管道由于常年沒有進行維修、維護，管道老化，并不能承受大量的熱能輸送，在輸送的過程中，可能還會出現(xiàn)漏熱，供暖不均勻，導致有些住戶過熱，有些住戶供暖達不到要求。而且會造成能源的極大浪費，供熱管道的滲漏問題應該引起我們的高度重視，只有對基礎環(huán)節(jié)進行了保障，才能使集中供暖順利完成。

2.3供暖系統(tǒng)中的設備和監(jiān)控存在不足

供暖過程中還存在一個問題，即對供暖設備的監(jiān)控不足。尤其是供暖管道和居民生活供暖設備的監(jiān)控。在許多的小區(qū)中，有些供暖設備存在老化的現(xiàn)象比較嚴重，并且在功能上也出現(xiàn)了退化，這些設備在使用的過程中往往存在著一定的隱患，很可能出現(xiàn)管道的破裂。而功能退化的設備在供熱的過程中效率會大大降低，進一步降低了集中供暖的效率。尤其是一些地區(qū)人口在不斷增加，城市供暖需求也在不斷增大，為了實現(xiàn)更大范圍的供暖，就需要增加管道壓力。

3自動化控制在供熱系統(tǒng)中的應用

3.1基于PLC控制技術的供熱模式調(diào)整思路

傳統(tǒng)供熱模式的主要缺點是無法對溫度變化及實際供暖需求做出快速響應，采用基于PLC控制技術的供熱模式，則能夠解決這一問題。但是從實際的供熱情況來看，許多供熱部門的供熱模式運行原理與上述提到的科學供熱模式正好相反。主要是利用每天夜間最低氣溫時的供熱量需求作為供應標準，看似平穩(wěn)的供熱模式，會因連續(xù)溫差變化引發(fā)失控問題，而且不分晝夜進行“漫灌”，也會造成大量的能源浪費。一般情況下，每天的最高氣溫和最低氣溫之間都會出現(xiàn)10℃左右的溫差變化，而供熱輸出始終保持最大輸出量，則會浪費大量能源，在熱網(wǎng)不平衡下，如果要進行熱源升溫，產(chǎn)生的能源浪費問題則會更加嚴重。

3.2變頻技術的使用

近年來，隨著我國科學技術的發(fā)展，變頻技術在很多領域?qū)崿F(xiàn)了普及應用，例如，在很多領域的水泵以及風機等設備中變頻技術都得到了廣泛的應用，變頻技術在經(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)的自動化建設過程中將變頻技術與現(xiàn)代的計算機技術結合使用就構成了一個簡單的供熱系統(tǒng)自動化系統(tǒng)。這種供熱自動化系統(tǒng)不僅可以將原有系統(tǒng)中的各種監(jiān)控儀表進行使用，只需要在系統(tǒng)中加入一個變頻器即可，然后將變頻器與計算機通過專用的通信線路連接起來。該模式在實際的使用過程不僅方便管理，而且還能輕易實現(xiàn)對邏輯功能的保護。同時還可以通過對變頻器進行現(xiàn)場或者遠程等兩種方式的設置來完成對管網(wǎng)的實時操作。

3.3相關數(shù)據(jù)的挖掘

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

結束語

集中供暖系統(tǒng)是一個復雜性較高的城市基礎系統(tǒng)，而自動化控制技術的引入使城市供暖系統(tǒng)變得更加方便和高效，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)精確的控制，還能夠大大減少人力資源的浪費。通過引入現(xiàn)在控制系統(tǒng)中的成果，我們將會在節(jié)約能源和降低污染方面獲得更好的效果，集中供暖系統(tǒng)也將會變得更加高效。

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