有關(guān)供熱系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度調(diào)節(jié)的自動化控制研究

摘要：隨著科技進(jìn)步，供熱系統(tǒng)逐漸向著智能化自動化方向發(fā)展。自動化控制不僅能夠保障供熱系統(tǒng)的安全性，還能節(jié)約人力物力成本，減少能源消耗。但由于當(dāng)前的自動化技術(shù)還不夠成熟，在實際應(yīng)用中仍然存在很多問題亟待解決，需要通過研究分析和討論對自動化系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，使供熱系統(tǒng)的自動化控制更加安全和穩(wěn)定。本文將總結(jié)當(dāng)前自動化控制系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，并針對相關(guān)問題討論改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：供熱系統(tǒng);調(diào)度調(diào)節(jié);自動化控制

引言：集中供暖成為新時代城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，尤其是在北方地區(qū)，供熱系統(tǒng)是民生發(fā)展的基礎(chǔ)工程。在供熱工程中不僅要做好管線設(shè)計和維護(hù)，還要做好熱源溫度控制。當(dāng)前的供熱系統(tǒng)主要是以熱水供熱為主，實現(xiàn)供熱系統(tǒng)自動化運(yùn)行的核心是變頻技術(shù)。自動化系統(tǒng)能夠?qū)嵩?、熱網(wǎng)以及熱用戶進(jìn)行自動化數(shù)據(jù)收集分析和指令發(fā)送，隨著換熱站自控系統(tǒng)，首戰(zhàn)自控系統(tǒng)，冷熱水及生活熱水換熱站自控系統(tǒng)以及泵站自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠有效提高熱能效率，降低運(yùn)行成本，減少環(huán)境污染。

1.供熱系統(tǒng)自動化控制的應(yīng)用

1.1上位系統(tǒng)

上位系統(tǒng)主要是由熱力公司的生產(chǎn)調(diào)度室中的計算機(jī)所組成的，在整個供熱系統(tǒng)當(dāng)中起到信息計算處理和命令下達(dá)等核心作用。依托供熱系統(tǒng)當(dāng)中的傳感器，將整個供熱系統(tǒng)的信息收集和傳遞到計算器中，上位系統(tǒng)通過各類總線的連接，對下位機(jī)實行控制，實現(xiàn)供熱系統(tǒng)中各個控制環(huán)節(jié)的互相通信。隨著信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，信息傳輸和處理已經(jīng)實現(xiàn)實時化，智能化，自動化，除了能夠?qū)ο挛粰C(jī)的工作情況進(jìn)行督查之外，才能對設(shè)備故障等可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行提前預(yù)測與診斷以及自動修復(fù)處理，為供熱系統(tǒng)提供了更安全可靠的運(yùn)行條件。

1.2網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)

供熱系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)是由于人體的經(jīng)脈一般的信息網(wǎng)絡(luò)，依托強(qiáng)大的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計算技術(shù)，為供熱系統(tǒng)的信息傳輸與信息處理，提供高效快速的分析儲存和通信功能，實現(xiàn)功能模塊和決策機(jī)構(gòu)的相互聯(lián)系。在此過程中依托高新技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的效率已經(jīng)能做到超低延遲，通過現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)各模塊信息的雙向傳導(dǎo)，加快供熱系統(tǒng)的運(yùn)行和決策速度。

1.3反饋系統(tǒng)

執(zhí)行反饋系統(tǒng)主要是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感機(jī)構(gòu)結(jié)合組成。將子系統(tǒng)放置在用戶的設(shè)備端，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器相互配合，能夠?qū)⒂脩艄┡闆r和設(shè)備的運(yùn)行情況傳輸給決策機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，為上位機(jī)構(gòu)的決策提供參考。在上位系統(tǒng)發(fā)出指令后執(zhí)行反饋系統(tǒng)能夠依托傳感器對執(zhí)行效果進(jìn)行反饋，尚未系統(tǒng)在收到反饋后可以參考反饋數(shù)據(jù)對執(zhí)行效果不理想的情況做出更正決策，保證用戶端的正常供暖。

2.供熱系統(tǒng)中自動化控制存在的問題

雖然在供熱系統(tǒng)中使用自動化控制系統(tǒng)，能夠有效提高供暖的效率，保障供熱系統(tǒng)的可靠性和安全性，相較于傳統(tǒng)的人工控制方式，更加高效，也更加便捷。但在自動化控制過程中，供熱系統(tǒng)仍然存在許多問題。

2.1能耗問題

能耗是城市供熱系統(tǒng)的常見問題，我國相關(guān)研究人員針對能耗問題進(jìn)行了長時間的研究和改造。隨著供暖管道和鍋爐等設(shè)備的進(jìn)步，能耗問題，得到了一定的改善，但供熱系統(tǒng)的能耗問題仍然存在，尤其是在集中供熱過程中，溫度控制不合理所導(dǎo)致的能耗是常見現(xiàn)象。例如居民房內(nèi)溫度過高就會開窗散熱導(dǎo)致能耗。自動化控制系統(tǒng)能夠?qū)蛻舳说墓崆闆r進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，能夠為溫度控制提供一定的幫助，但在當(dāng)前的自動化控制系統(tǒng)中，該部分的功能還較為薄弱。

2.2設(shè)備老化

尤其是在城市集中供熱系統(tǒng)中設(shè)備老化是一個非常嚴(yán)重的問題。在許多房齡較久的小區(qū)中，供熱設(shè)備老化現(xiàn)象嚴(yán)重影響了供熱功能的實現(xiàn)，甚至容易造成一些安全問題。例如管道破裂等設(shè)備老化問題不僅降低了供熱系統(tǒng)的供熱效率，而且容易為當(dāng)?shù)鼐用駧砣松戆踩ｋU。特別是隨著城市人口不斷增加，供暖壓力不斷加大，老化的設(shè)備出現(xiàn)問題的可能性和風(fēng)險也在逐漸增加。設(shè)備老化問題也在很大程度上阻礙著供熱系統(tǒng)自動化控制的實現(xiàn)。

3.供熱系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度調(diào)節(jié)的自動化控制改進(jìn)措施

硬件設(shè)備是供熱系統(tǒng)自動化控制最基礎(chǔ)的部分，為了保證供熱系統(tǒng)正常運(yùn)行，提高供熱系統(tǒng)自動化控制水平，硬件設(shè)備的改進(jìn)是必要的。尤其是換熱站自動控制系統(tǒng)，通過自動化控制壓力變送器，自動調(diào)節(jié)閥，循環(huán)泵，補(bǔ)水泵和流量計等，可以有效減少運(yùn)行過程中的能源損耗，提高換熱效率。

當(dāng)前，通過大數(shù)據(jù)云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，實現(xiàn)了手機(jī)APP的實時信息傳送和控制。用戶庭院管網(wǎng)的平衡調(diào)節(jié)利用物聯(lián)網(wǎng)平衡閥解決目前庭院管網(wǎng)的水平失調(diào)，利用NB室內(nèi)采集溫度的設(shè)備解決垂直失調(diào)，將這三個平臺結(jié)合起來可以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

首先需要改進(jìn)鍋爐數(shù)據(jù)采集裝置，可以利用集散控制系統(tǒng)的軟件搭載傳感器或超聲波流量計，實現(xiàn)鍋爐監(jiān)控可視化，以方便通過監(jiān)控畫面等可視化數(shù)據(jù)對鍋爐情況進(jìn)行實時監(jiān)控。

其次要改善自動化控制系統(tǒng)的記錄系統(tǒng)和成像系統(tǒng)，通過新型監(jiān)控設(shè)備核數(shù)據(jù)采集設(shè)備對室外溫度及鍋爐情況數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，實現(xiàn)各種資源的優(yōu)化配置，確保設(shè)備正常運(yùn)行。

除此之外還要對集散控制平臺進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，通過其自身的各種軟件設(shè)計出功能性更強(qiáng)的人機(jī)控制界面，簡化控制操作系統(tǒng)，減少人力投入。同時，還要加強(qiáng)數(shù)據(jù)管理，針對設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀況等記錄，除了要預(yù)留數(shù)據(jù)存儲和保障空間之外，還要設(shè)置自動打印狀況報表的設(shè)備，避免數(shù)據(jù)信息作假等問題。

最后，還要加強(qiáng)對運(yùn)行控制的自動化功能和聯(lián)鎖裝置進(jìn)行改進(jìn)。通過大數(shù)據(jù)運(yùn)算可以采集不同時間段內(nèi)不同天氣狀況下的室外溫度，對鍋爐出口的水溫進(jìn)行定值設(shè)置，通過尚未系統(tǒng)對爐排的轉(zhuǎn)速，風(fēng)、煤的比例和引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況等進(jìn)行實時調(diào)整，保證鍋爐溫度穩(wěn)定，確保鍋爐燃燒狀況良好。

總結(jié)

隨著城市供熱面積不斷增大，傳統(tǒng)的人力檢測調(diào)控維護(hù)供熱管網(wǎng)系統(tǒng)的體系，事故頻發(fā)，不僅影響用戶體驗，也為供熱系統(tǒng)帶來許多安全威脅，已經(jīng)無法適應(yīng)時代發(fā)展的需求，供熱系統(tǒng)自動化控制成為未來發(fā)展的主要方向。

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作者簡介：張瑞明，男，籍貫陜西，漢族，烏魯木齊熱力（集團(tuán)）有限公司第三供熱公司，建筑初級職稱。