趙恩然

摘要：為了進一步滿足我國城市居民的生活需求，我國的相關部門積極開展城市集中供熱自動化系統(tǒng)的建設。但隨著城市供熱面積不斷增多，原先依靠人力進行檢測、調(diào)控、維護的供熱管網(wǎng)管理體系已難以適應時代需求。供熱管理環(huán)節(jié)事故頻發(fā)，而供熱管網(wǎng)調(diào)控、維護不及時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。本文對我國自動化集中供熱系統(tǒng)的結構以及自動化供熱系統(tǒng)所涉及的相關技術進行了分析，促進了我國集中供熱自動化系統(tǒng)的建設。

關鍵詞：供熱管網(wǎng);集中供熱;自動化;應用

一、自動化集中供熱系統(tǒng)構成

集中供熱自動化系統(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)運行過程中，上述三個部分相互協(xié)作，實現(xiàn)了完整聯(lián)動體系的構建，并以此為基礎帶動三個控制系統(tǒng)的完善，分別是：調(diào)度中心、通信網(wǎng)絡平臺、熱力子站。其調(diào)度中心與熱力子站通過網(wǎng)絡平臺相互溝通連接。

1.熱力站的自動化

熱力站自動化管理核心所在就是能充分滿足各個子站的熱量需求，并根據(jù)所需進行及時、合理調(diào)配。其自動化環(huán)節(jié)由四部分構成：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，自動調(diào)節(jié)閥，循環(huán)及補水泵變頻器等設備組成。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)運行時，能通過對一次回水調(diào)節(jié)閥的控制，確保一次網(wǎng)流量控制回路的合理運行。借由二次網(wǎng)中循環(huán)泵和補水泵轉速實現(xiàn)對二次網(wǎng)流量的調(diào)控。網(wǎng)絡調(diào)度中心根據(jù)熱網(wǎng)平衡原則，對換熱站下達控制指令，換熱站的PLC系統(tǒng)根據(jù)站內(nèi)實際情況對二次網(wǎng)中循環(huán)泵和補水泵轉速進行調(diào)控。

（2）首站自控系統(tǒng)。首站是指布設在各個熱源出口的換熱站，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)的最初選擇需重點考慮三方面：a） 安全性;b） 對供熱管網(wǎng)負荷的調(diào)控;c） 對供熱管網(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)應用非常廣泛。主要是因為這些地區(qū)的冬季不僅溫度低，而且寒冷氣候的持續(xù)時間也比較長，因此，供暖的實際需求比較大，而且在這一地區(qū)，夏季的時候往往天氣比較炎熱，因此也面臨著巨大的制冷需求。

（4）泵站自動化系統(tǒng)。泵站自動化系統(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，對熱管網(wǎng)中的水力狀況進行調(diào)控，從而保障供熱作業(yè)的穩(wěn)步開展。而設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)異常后對整個供熱管網(wǎng)熱媒提供循環(huán)動力。

2.鍋爐房自動系統(tǒng)

為提升鍋爐房自動化水平，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計算機上，并使用雙重化等冗余措施，以達到運行系統(tǒng)的安全運行。DCS系統(tǒng)功能如下：1）系統(tǒng)連接現(xiàn)場傳感器進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集;2）根據(jù)所采集數(shù)據(jù)的分析結果下達控制指令，使其所關聯(lián)的現(xiàn)場執(zhí)行設備進行工作，實現(xiàn)自動控制調(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)絡與監(jiān)控中心的操作系統(tǒng)連接傳輸，實現(xiàn)對整個鍋爐系統(tǒng)的優(yōu)化管控，實現(xiàn)實時監(jiān)測、智能調(diào)節(jié)等功能。

二、供熱自動化系統(tǒng)相關技術應用

1.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。

2.分時段控制技術

隨著熱能計量收費制度的逐漸普及完善，集中供熱系統(tǒng)必須具備分時供熱、精準計量的功能。在供熱系統(tǒng)建設過程中需加強對分戶、分段、分時控制作業(yè)的開展。通過對分時段控制技術與計算機監(jiān)控系統(tǒng)的構。

3.自動調(diào)節(jié)技術

集中供熱自動調(diào)節(jié)技術分為一次網(wǎng)和二次網(wǎng)的運行調(diào)節(jié)。在保證熱力站和熱用戶用熱量的前提下，對一次網(wǎng)的供水溫度和流量進行控制。通過對二次網(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)對熱力失調(diào)的影響，在滿足供熱要求的同時，達到良好的節(jié)能效果。例如：通過測量熱力站二次網(wǎng)供回水溫度，確定電動閥的開關量;調(diào)節(jié)循環(huán)水泵的轉速使得外網(wǎng)總流量達到設定值等方法。

4.自動化智能設備應用

加強對自動化智能設備的合理化運用，以此為基礎構建集中供熱系統(tǒng)的智能化、自動化和功能化平臺，實現(xiàn)對城市集中供熱系統(tǒng)的完善。最常用的設備有：自動調(diào)節(jié)閥，智能、補水、調(diào)節(jié)及加壓水泵等，由此促進傳統(tǒng)城市集中供熱系統(tǒng)的改造，實現(xiàn)定量化的熱源供應以及區(qū)別化的熱媒調(diào)節(jié)。

5.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。

三、結束語

總之，隨著經(jīng)濟建設的推進、科技領域發(fā)展日新月異，人們對生活質(zhì)量的需求和生活基本因素的保障也不斷提高?，F(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，將自動化系統(tǒng)引入到供熱管網(wǎng)中，能夠進一步實現(xiàn)節(jié)能降耗，低碳環(huán)保，值得進一步推廣應用。

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（作者單位：黑龍江省中能控制工程股份有限公司）