郝志民

天津市熱電有限公司 天津 300202

引言

對于采用電氣自動控制的集中供熱系統(tǒng)主要需要關注熱源自動化和熱網(wǎng)自動化這兩個部分。集中供熱系統(tǒng)中的電氣自動控制系統(tǒng)能夠迅速發(fā)現(xiàn)整個系統(tǒng)中存在的運行故障問題，縮短運行調(diào)節(jié)時間，降低總體熱量消耗，穩(wěn)固整個系統(tǒng)的使用平衡性和操作穩(wěn)定性。實現(xiàn)整個集中供熱系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保，并且提升系統(tǒng)的安全穩(wěn)定系數(shù)。

1 集中供熱系統(tǒng)電氣自動化控制優(yōu)勢分析

電氣工程自動化控制技術是一項綜合技術，主要包括的內(nèi)容有自動化，電子技術，網(wǎng)絡計算機技術，電氣，機械設備等。為了確保電氣工程自動化控制技術能夠得到有序應用，要科學安排電氣工程自動化控制的組合方式。電氣自動化控制技術的發(fā)展理論是建立在電磁感應定律、基爾霍夫電路兩者的組合應用基礎之上。這兩者的有機結合反映了人們在電能利用，生產(chǎn)，傳輸，使用全過程的真實應用情況。電氣工程自動化控制技術中涉及的技術核心關鍵因素是控制理論。電氣工程自動化控制技術應用實踐能夠?qū)崿F(xiàn)衛(wèi)星通信技術，自動控制系統(tǒng)和現(xiàn)代電子計算機技術的三者結合。目前，我國的集中供熱系統(tǒng)電氣自動化控制網(wǎng)絡正在朝著分布式控制轉變，在統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)平臺之上可以實現(xiàn)信息的實時共享。云計算自身強大的數(shù)據(jù)分析能力能夠在保證集中供熱系統(tǒng)調(diào)度運行安全穩(wěn)定的基礎之上，對集中供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟運行狀況進行準確的評估。在計算機網(wǎng)絡的計算概率可靠性分析之下，能夠在智能熱網(wǎng)應用擴大化的今天滿足供熱調(diào)度系統(tǒng)對供熱參數(shù)分析的要求。諸如在集中供熱系統(tǒng)停運之后，通常供熱負荷會發(fā)生變化，尤其是大量的新建負荷和并網(wǎng)負荷并入集中供熱系統(tǒng)后會使供熱系統(tǒng)水力工況計算變得極為復雜，給下個采暖季供熱啟動運行帶來更多的難題。集中供熱系統(tǒng)啟動運行可基于供熱系統(tǒng)水力工況和熱力工況模擬分析方法，并充分利用分布式控制的計算模式能夠在實現(xiàn)多熱源的資源共享，并能夠再同云計算共同協(xié)作的基礎之上找到科學合理的供熱調(diào)節(jié)方案。在集中供熱管理中使用電氣自動化能夠有效降低人員配置的人數(shù)，簡化復雜的管理問題。順利實現(xiàn)滿足用戶需要的同時縮減成本，實現(xiàn)企業(yè)的長久可持續(xù)發(fā)展[1]。

2 集中供熱熱網(wǎng)電氣自動控制系統(tǒng)

集中供熱熱網(wǎng)的組成單元包括熱源（熱電供熱機組或供熱鍋爐），一次管網(wǎng)，換熱站（換熱站的設備一般為循環(huán)泵、補水泵、補水箱、換熱器等），二次網(wǎng)，熱用戶等。目前，城市集中供熱系統(tǒng)發(fā)展很迅速，部分大型城市換熱站數(shù)量龐大，要實現(xiàn)集中供熱系統(tǒng)的電氣自動控制，一是在各換熱站安裝自動控制設備（加裝有遠程控制程序）；二是設立供熱系統(tǒng)自動控制總調(diào)度系統(tǒng)，匯總和分析各換熱站傳輸上來的數(shù)據(jù)，根據(jù)實際情況發(fā)出調(diào)度指令。集中供熱熱網(wǎng)中的電氣自動控制系統(tǒng)需要完成調(diào)試供熱負荷，自動控制系統(tǒng)操作，及時反饋供熱系統(tǒng)運行工況，將相匹配的供熱運行參數(shù)數(shù)值及時借助大數(shù)據(jù)分析技術進行統(tǒng)計分析，以便調(diào)度工作人員及時分析判斷故障問題[2]。

3 供熱系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理中心組建

3.1 簡述供熱系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心

供熱系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的組建需要以以太網(wǎng)為核心開展數(shù)據(jù)計算，數(shù)據(jù)信息傳遞，數(shù)據(jù)信息儲存等工作。供熱系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的建設需要能夠完成復雜精密計算的計算機系統(tǒng)，配套的計算機設備，通信設備，服務器等。這樣看來可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心組建的重點內(nèi)容為網(wǎng)絡帶寬總容量和優(yōu)化的網(wǎng)絡。集中供熱的電器自動控制系統(tǒng)中設置中央數(shù)據(jù)處理器的操作系統(tǒng)可以實時處理相關數(shù)據(jù)和信息，應具有Intermet接口，也可進行無線通信，也應具有USB接口，數(shù)據(jù)信號可以通過多通道輸入及輸出[3]。

3.2 集中供熱運維自動化系統(tǒng)的結構

集中供熱數(shù)據(jù)中心運維自動化系統(tǒng)的部件包括管理門戶，網(wǎng)絡自動化組件，服務器自動化組件，數(shù)據(jù)采集，自動化引擎組件，故障恢復組件，報表組件這六個部分。這樣的集中供熱運維自動化系統(tǒng)能夠完成故障自動排除的工作。利用數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺的功能，提取故障信息，通過匹配微服務知識庫，觸發(fā)高性能數(shù)據(jù)引擎獲得故障現(xiàn)場快照，并執(zhí)行相應操作，達到快速恢復供熱運行問題的效用。該組件包括的高性能搜索引擎可以在海量數(shù)據(jù)中快速定位故障，并把非優(yōu)化的數(shù)據(jù)通過可視化圖表的方式展現(xiàn)在前臺，為快速鎖定供熱運行問題提供便捷通道。該組件支持微服務知識庫和微服務應用的方式進行靈活的場景拓展，實現(xiàn)一個個面向具體運維場景的供熱運行故障恢復自動化。數(shù)據(jù)中心需要處理的信息數(shù)據(jù)變多之后，會使得系統(tǒng)的運轉負荷增加，系統(tǒng)的維護工作變得復雜，操作人員在軟件安排配置問題上會存在疏漏。此時就需要將自動監(jiān)測系統(tǒng)適當?shù)卣{(diào)整，使得系統(tǒng)維護人員能夠借助遠程終端控制技術，順利完成維護系統(tǒng)的軟件配置監(jiān)測，梳理軟件數(shù)據(jù)的傳達，一旦發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，借助關聯(lián)連接依賴等設計，對CI層級設計做好管理。當發(fā)現(xiàn)約定配置和信息設置不一致，并不需要更改系統(tǒng)軟件的設計。之外的情況要使用事先預設的變更系統(tǒng)，完成對自動監(jiān)測配置系統(tǒng)的更改。要根據(jù)數(shù)據(jù)分析執(zhí)行的任務進行合理分類，根據(jù)流程推演順利實現(xiàn)任務分析。供熱系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心運維系統(tǒng)在日常運行中會出現(xiàn)故障，這些故障信息需要及時傳達給系統(tǒng)和操作管理人員，才能完成預警提示作用。這樣就能順利實現(xiàn)故障處理排除，輔佐系統(tǒng)維護人員順利完成系統(tǒng)的維護工作[4]。

4 熱網(wǎng)電氣自動控制系統(tǒng)的其他系統(tǒng)設計方法

4.1 重要的控制設備系統(tǒng)

集中供熱系統(tǒng)在運轉期間電氣控制系統(tǒng)需要注重調(diào)節(jié)的部分是熱力參數(shù)，具體包括一次網(wǎng)流量、壓力和溫度，二次網(wǎng)的管道的流量、壓力和溫度。涉及的主要設備除了上文提到的中央數(shù)據(jù)處理器之外，還有變頻器、電動調(diào)節(jié)閥、現(xiàn)場控制器。變頻器主要是用來調(diào)節(jié)改變循環(huán)水泵電機運行頻率的設備，能夠?qū)斎牒洼敵龆丝谑褂们袚Q數(shù)據(jù)，自由連接的輸出和輸入端口，實現(xiàn)欠壓或者過壓保護。除此之外還能實現(xiàn)對短路，接地故障，電動機保護等功能設計。電動調(diào)節(jié)閥的信號動態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)對供熱系統(tǒng)壓力波動影響小，這種調(diào)節(jié)方式更加穩(wěn)定節(jié)能。現(xiàn)場控制器一般安裝于各個換熱站，能夠?qū)崟r采集分析換熱站當天當時的運行情況，能夠順利記錄壓力溫度等信息，并根據(jù)上位機下達的數(shù)據(jù)程序指令做出控制工作[5]。

4.2 供熱系統(tǒng)的電氣自動控制過程

通過變頻器可以對循環(huán)泵和補水泵進行控制，從而改變二次管網(wǎng)的壓力和流量。壓力變送器和差壓變送器可以采集二次管網(wǎng)系統(tǒng)壓力、流量的改變量并傳送到現(xiàn)場控制器進行數(shù)據(jù)處理，控制器根據(jù)上位機下發(fā)的程序向變頻器發(fā)出指令，使變頻器準確控制補水泵和循環(huán)泵的轉速，從而實現(xiàn)二次循環(huán)系統(tǒng)以指定的壓力和流量運行。溫度傳感器收集室外室內(nèi)的溫度數(shù)值以及熱力站內(nèi)部的供水溫度參數(shù)，并將這些參數(shù)及時送達現(xiàn)場控制器進行分析處理?，F(xiàn)場控制器根據(jù)預設的標準運行溫度，結合實時采集的數(shù)值信息，瞬時調(diào)節(jié)補償溫度數(shù)值確定二次網(wǎng)循環(huán)水的供水溫度?？刂破髂軌?qū)τ谝淮尉W(wǎng)的流量調(diào)節(jié)閥提出的控制指令內(nèi)容進行調(diào)整，從而改變進入換熱器的一次流量數(shù)據(jù)，達到改變二次供水溫度的目的。由于控制現(xiàn)場控制器的通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的是GPRS網(wǎng)絡，作為供熱系統(tǒng)的管理者，我們應該密切關注一個循環(huán)周期生成的信息內(nèi)容，結合相關的公式做出計算，根據(jù)科學計算得出的數(shù)據(jù)進行細微的調(diào)整，明確第一個調(diào)整幅度所花費的時間周期，以達到準確下發(fā)指令的目的[6]。

4.3 自動控制軟件系統(tǒng)

自動控制軟件系統(tǒng)能夠有效實現(xiàn)全網(wǎng)的信息數(shù)據(jù)平衡，將從熱網(wǎng)中獲取的運行參數(shù)進行分類，按照其來源可以劃分為電動閥門反饋數(shù)值，二次網(wǎng)循環(huán)水溫度等信息內(nèi)容。電氣自動控制軟件錄入數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)之后，二次網(wǎng)循環(huán)期望溫度可以借助調(diào)節(jié)公式計算出相關參數(shù)。經(jīng)由GPRS通信網(wǎng)絡實現(xiàn)對調(diào)節(jié)閥的指令傳輸，實現(xiàn)對各個熱循環(huán)網(wǎng)絡內(nèi)部的供熱數(shù)值一鍵調(diào)整，從而達到對同一類型的熱負荷下發(fā)同一供熱溫度的目的。自動控制系統(tǒng)還可以遠程監(jiān)控供熱系統(tǒng)的運行情況，順利完成對沒有登錄權限的數(shù)據(jù)隔離，保證整個系統(tǒng)的安全統(tǒng)一性[7]。

5 結束語

集中供熱系統(tǒng)的電氣自動化控制系統(tǒng)需要注意組建信息數(shù)據(jù)處理中心，明確各個硬件系統(tǒng)的工作原理，利用軟件系統(tǒng)合理與其進行結合，順利實現(xiàn)監(jiān)控的目的。