古廣磊

中國市政工程華北設計研究總院有限公司，天津 300000

1 供熱自動化控制系統(tǒng)概述

通過自動控制系統(tǒng)的應用，可以改善供熱系統(tǒng)的運行環(huán)境，發(fā)揮出節(jié)約能源、減輕污染物排放等作用。同時，自動化控制系統(tǒng)的應用可以提高換熱站的供熱水平，優(yōu)化系統(tǒng)結構，豐富系統(tǒng)功能。此外，換熱站自動化系統(tǒng)遵循特定的設計原則，規(guī)范性特征顯著，可滿足供熱質(zhì)量要求，也可以充分發(fā)揮資源的應用價值。供熱自動化控制系統(tǒng)的先進性使其逐步得到更多熱力公司的青睞，越來越多的公司相繼在既有的供熱系統(tǒng)以及新系統(tǒng)設計中采用自動控制技術。

從實際運行的角度來看，自動化控制系統(tǒng)的可靠性強、兼容性好，是換熱站的核心。供熱自動化控制系統(tǒng)提供了熱計量、信息管理、自動控制等一系列功能，可以實時監(jiān)測溫度、熱量，并根據(jù)此方面的數(shù)據(jù)對系統(tǒng)的運行情況進行判斷，對比分析實際情況與預設運行要求，明確偏差，進而調(diào)整溫度、熱量值等關鍵參數(shù)。

2 供熱系統(tǒng)中的分散控制系統(tǒng)概述

分散控制系統(tǒng)（DCS）是現(xiàn)階段業(yè)內(nèi)較為前沿的控制系統(tǒng)，其以計算機控制裝置為核心，可實現(xiàn)自動化控制。DCS所涵蓋的細分技術形式較多，包含計算機技術、通信技術、控制技術等，通過對各項技術的聯(lián)合應用，可以完成現(xiàn)場信號的采集、邏輯聯(lián)鎖等相關操作。DCS對鍋爐房公共部分和鍋爐的重要監(jiān)測點的布設進行了合理優(yōu)化，將其放置在后備儀表和手操器處，可以確保鍋爐在試驗過程中依然維持穩(wěn)定運行的狀態(tài)。此外，DCS兼容了多項可靠性措施，為操作員站適配了運行穩(wěn)定、性能可靠的工業(yè)PC機，并且其踐行冗余設計的理念。在該方式下，若某個操作員站或是其中的線路存在異常，其他部分均可正常運行，不會對鍋爐的運行狀態(tài)造成不良影響。

3 供熱系統(tǒng)自動化控制的實現(xiàn)思路

在供熱系統(tǒng)的自動化控制實現(xiàn)路徑中，應合理應用DCS，并做好相關的技術配套和硬件配套工作。依托DCS，能夠加強對供熱全過程中各環(huán)節(jié)的控制。

3.1 軟硬件層面

在系統(tǒng)中配套紅外、測溫設備，并通過高精度裝置的應用，使系統(tǒng)按特定的機制工作。在此期間，DCS需遵循電氣設備工作程序，記錄數(shù)據(jù)，與測溫裝置聯(lián)動，全面監(jiān)控供熱系統(tǒng)的溫度，對溫度參數(shù)進行合理調(diào)整，將其穩(wěn)定在合適范圍內(nèi)。

（1）適配設備。以供熱需求為導向，結合系統(tǒng)的實際運行環(huán)境，增設合適規(guī)格的紅外設備和測溫裝置，由系統(tǒng)發(fā)出指令信號，使該類裝置做特定的操作。此外，DCS運行時，可高效完成數(shù)據(jù)的采集和記錄操作，有效控制溫度。

（2）自動控制。接收測溫裝置發(fā)出的信號，動態(tài)化地采取溫度調(diào)控策略，由計算機起到控制作用，可以快速調(diào)節(jié)鍋爐出口水溫的設定值，在該調(diào)節(jié)機制下，供熱系統(tǒng)內(nèi)部的溫度始終穩(wěn)定在合理區(qū)間內(nèi)，全程自動化操作水平較高，可以有效滿足各階段的供熱需求。

3.2 智能控制層面

智能化是供熱系統(tǒng)實現(xiàn)自動化控制的必要前提。從鍋爐供熱系統(tǒng)的結構組成來看，其具有形式多樣的特征，多方面的因素均可能影響最終的控制效果。同時，鍋爐系統(tǒng)具有安全隱患多、熱容性大等特點，更加凸顯了智能化控制的重要性，即依托相關技術，創(chuàng)建并實行智能化控制模式，以及時調(diào)控系統(tǒng)的整體運行環(huán)境，從源頭上消除故障。

3.3 集中控制層面

以中央控制室為核心，實現(xiàn)集中控制。具體來說，需要以供熱系統(tǒng)的運行特點為出發(fā)點，對其進行適度改進。在此期間，應重點關注上位控制管理系統(tǒng)，通過提高該系統(tǒng)的運行水平，增強其集中控制效果。對上位控制管理系統(tǒng)的參數(shù)加以優(yōu)化，賦予其自動化的特征，以便在供熱系統(tǒng)運行時能夠完成自動化控制操作。

3.4 換熱調(diào)控層面

在實現(xiàn)自動化控制的基礎上，還需要進一步完善系統(tǒng)的換熱調(diào)控功能。從硬件配置的角度來看，熱力站為關鍵部分，能夠根據(jù)溫度、系統(tǒng)負荷等基礎參數(shù)調(diào)控增壓泵等各類與換熱控制有關的裝置，避免熱量過度集中，從而保證系統(tǒng)的運行安全性。

4 供熱系統(tǒng)的主要能量消耗分析

除了提高供熱系統(tǒng)的自動化控制水平，還需充分考慮系統(tǒng)運行階段的能耗問題。在資源日益緊張、環(huán)境污染不堪重負的背景下，需要沿著科學的思路開展供熱系統(tǒng)的節(jié)能降耗工作，使其兼具節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢。為了降低能耗，首先需明確供熱系統(tǒng)各部分的能量消耗情況。

4.1 熱源

燃料、鍋爐房及熱電廠是較為常見的制備熱源方式。其中，燃料燃燒的可選原材料包含煤、天然氣等；鍋爐房燃燒得以實現(xiàn)的關鍵在于鍋爐、鼓風機等設備的支持。因此，在供熱系統(tǒng)設計中，需要合理選擇熱源生產(chǎn)方式，在滿足供熱系統(tǒng)對熱源需求的前提下，降低能耗。

4.2 轉(zhuǎn)換

熱力站是供熱轉(zhuǎn)換中的關鍵裝置，也是能量消耗的主要場所。熱能轉(zhuǎn)換得以實現(xiàn)的前提在于得到熱力交換站內(nèi)部交換器的支持，并在其作用下實現(xiàn)一級網(wǎng)的熱能向二級網(wǎng)的轉(zhuǎn)化，再經(jīng)過一系列的處理，進一步為用戶提供補給。熱力站的各類設備在耗能方面的特性有所差異，主要包括熱交換器、二級網(wǎng)系統(tǒng)循環(huán)水泵等，消耗的能量則以水能和熱能兩種形式為主。

4.3 輸送

輸送管道的內(nèi)部組成包含鋼管、保溫層、保護層等，在供熱輸送過程中，消耗的能量類型較多，例如熱能、水能、電能，為量化分析能耗情況，可引入熱網(wǎng)熱效應進行判斷。

4.4 用熱

在城市供熱領域，為了滿足室內(nèi)的用暖需求，常配套采暖散熱器，調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度，但該裝置運行期間的能耗問題較為突出，需加強對能耗的分析與控制。值得注意的是，在確定能耗時，需兼顧循環(huán)水量和供、回水溫差積分。

5 供熱系統(tǒng)的節(jié)能降耗措施分析

5.1 改進鍋爐設備

（1）深度優(yōu)化鍋爐設備。在判斷鍋爐的能量消耗情況時，鍋爐熱效率為關鍵的指標，需著重將其作為優(yōu)化對象。

（2）在系統(tǒng)實現(xiàn)自動化控制的基礎上，對鍋爐房做深度的優(yōu)化處理，以增強節(jié)能降耗效果。例如，優(yōu)化燃煤供熱鍋爐設備的運行狀態(tài)，使其熱效率可以穩(wěn)定在80%左右甚至更高；在鍋爐使用期間，定期檢測，適時更新。鍋爐供熱系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1 鍋爐供熱系統(tǒng)示意圖

5.2 改善輸送環(huán)境

為了滿足熱網(wǎng)效率達到90%及以上的要求，應調(diào)整管道的埋設方法。例如，可采取直埋敷設管道的方法，有效降低管道的能量損失，使更多的能量均能夠向用戶端供給，減少能量在管道中的損耗量。

5.3 合理應用先進技術

在供熱系統(tǒng)的流量分配中，需著重考慮熱網(wǎng)水力失調(diào)度這一指標。若用戶所享受到的熱量分配正好可滿足要求，此時失調(diào)度為1；若室內(nèi)溫度明顯偏高（即超過用戶對于供熱的需求），則存在能量浪費現(xiàn)象，此時失調(diào)度＜1。因此，為了保證失調(diào)度的合理性，需做好技術優(yōu)化工作，同時通過技術的應用來調(diào)節(jié)失調(diào)度，使其具有合理性。

5.4 適配先進的裝置

除了前述方法，還可通過平衡閥的應用，調(diào)節(jié)供熱系統(tǒng)的運行狀態(tài)，消除運行期間的干擾因素，使設備、水泵等相關裝置均可穩(wěn)定運行，避免不必要的能源消耗，達到降低能耗的效果。

6 結束語

在環(huán)境污染問題較為嚴峻的背景下，供熱系統(tǒng)的運行模式應當轉(zhuǎn)型升級。通過自動控制技術的應用，可改善供熱系統(tǒng)的運行模式，使其具有自動化的特征。同時，通過節(jié)能降耗措施的落實，最大限度地減小供熱系統(tǒng)運行期間的能耗量，有效減輕甚至規(guī)避因供熱而引發(fā)的環(huán)境污染問題。