供热自动化系统在供热管网中的应用研究

供热自动化系统在供热管网中的应用研究

王凯 崔铭予

淄博市热力集团有限责任公司 255000

摘要：城市的集中供热系统作为一个较大的系统，对城市居民的影响至关重要，纵观世界发达国家发展，在不断实践中逐步实现完善的自动化系统。为跟随世界发展潮流，我国城市集中供热系统也应持续性提升，实现城市集中供热系统自动化，完成更加先进、安全、高效体验。

关键词：供热自动化系统；供热管网；应用

城市集中供热自动化系统在社会生产及日常生活中普遍应用，可有效降低成本费用，减少各类能源消耗，有助于促进人类与环境和谐发展。随集中供热自动控制系统发展和进步，系统智能化提升，其运行模式发生较大变化，克服原有温差前端热、后端冷等不足，逐渐向温差大、流量小以及全网热能平衡分布经济效益方向发展。此外，集中供热自动化系统可按照用户实际状况进行自动调节，实现能源利用最大化。

1. 集中供热系统简介

城市集中供热系统中热力站间相连，一次热网系统与二次热网系统间属于独立体系，2个系统中供热介质相互间不会发生混合，彼此间热量的传递主要是相连的换热板片达成，如此布设可有效保证热电厂中热介质始终处于相对稳定与密封环境中，减少其不必要损耗，进而为高质高效供热提供保障。换热站与操作站间则通过远程联系，如电话、电脑等方式，进而实现对供热的远程实时自动化控制。热网控制系统选取PC+PLC模式，以此实现对整个热网系统进行全方位控制。系统主控制机布设于热网控制中心，主要承担数据采集、设备控制以及故障诊断等任务；监测系统主要由多个子站构成，负责各站内数据采集、控制调节和通讯系统数据传输等功能。

2. 自动化集中供热系统的构成

随城市供热面积持续性增加，原有依附于人力进行检测、调控供热管网管理体系，难以满足现下实际发展需求。供热管理环节事故频发，而供热管网调控、维护缺乏一定有效性，影响城市供热成效，有必要提高供热自动化水平。集中供热系统的自动化体系主要是由三大模块构成，即热源、管网与中继泵站、热力子站。上述三者并非独立单一运行，彼此间相互形成联动，构成一个完整的联动体系，总计包含三个控制系统，即调度中心、通信网络平台、热力子站3控制系统，其中网络平台是调度中心与热力子站间相互沟通、交流等桥梁。

1. 热力站的自动化

热力站自动化管理关键点在于最大限度利用充分满足各子站热量需求，并按照实际所需进行及时、合理调配。其自动化环节由四大模块构成，即热换站自控系统、首站自控系统、冷热水及生活热水换热站自控体系、泵站自控系统。针对换热站自控系统，常用自控设备包含自控温度及压力变送器、自动调节阀、补水泵、流量计等，其内部控制回路主要划分三大部分。自动管理过程中，通过一次回水调节阀控制，可实现对一次网流量控制回路调控，而对二次网流量调控管理则可依附补水泵转速控制达成。此外，针对换热站控制命令均由供热网络管理调度中心依照全网平衡算法确认，对二次网中循环泵和补水泵转速调控由换热站中PLC系统按照换热站实际状况进行控制；首站自控系统。该系统主要布设于热源出口换热站，其源于水蒸汽将热量传递至热网中回水后，后续返回至热循环中持续性使用；冷热水及生活热水换热站自控体系。此类换热站一般为广大用户提供采暖、热水供应等热力站，其在长江中下游地区等具有市场前景，此类区域内对供暖设备需求较大，选取集中供暖体系吻合日常需求同时具有环保节能成效；泵站自动化系统。城市供热管网中泵站主要划分为两大类，即加压泵站、混水泵站。一方面，加压泵站核心目的在于借由加压，对供热管网中热媒的水力状况作出调控，同时保证其不会对热力工况造成影响；另一方面，混水泵站核心作用是为热媒水力和热力实际状况出现异常之后，为整个管网中热媒提供持续驱动力，此种泵站一般布设热源处^[3]。

2. 锅炉房自动系统

锅炉房自动控制系统是给水液位控制回路、主蒸汽温度控制回路、压力燃烧控制回路、氧量送风控制回路。

2.1锅炉自动控制

锅炉作为供热源头，其是一个具有复杂性调控目标主体，下面分别对传统蒸汽锅炉和热水锅炉进行阐述分析：一方面，传统蒸汽锅炉。其主要包含多个系统，即汽包水位自动控制系统、燃烧控制系统、设备辅助调节系统等，汽包水位自动控制系统，调控中需注重考量的保证其内部物料间均衡性，进而保证供给水量满足锅炉内蒸发量，以及将其内部水位保持在正常水平范围内；该系统核心目标是保证燃料生成热量吻合锅炉负荷需求。另一方面，传统热水锅炉。其控制主要是供水温度、炉膛负压等指标进行调控，随室外温度持续性变化，将PID控制调控送风机、引风机调节，进而达成各项输出联合反应。

2.2锅炉集散调控体系

分散控制体系作为一种新型集中型自动控制系统，主要是基于多年实践层面兴起，其将对锅炉控制功能分散至多台控制计算机上，并选取双重化等措施，以此保证系统安全运行。

3. 集中供热自动化系统在供热管网中应用

1. 电气自动化控制设备

供热过程中供热系统需对热网热力参数进行调节，一般使用热网热力包含多个参数，即热网流量、热网内压、热网温度等。因此，热网电气自动化需选用电气自动化控制设备对热网热力参数有效控制。热网电气自动化控制包含多个设备，如传感器、变频器、中央处理器，其中中央处理器是主要电气自动化控制设备，供热企业应全面掌握中央处理器特征，及时获取热网数据信息，以信号动态为核心准则，合理控制热网自动化。此外，变频系统可有效保护电源电路和电压，确保热网系统电机正常作业^[2]。

2、电气自动化控制过程

供热系统中循环水泵控制核心依附于变频器实现，变频器主要是依照热网系统中压力动态变化数值获取相关信息，对其信息进行收集、整理，传输至现场控制器中。待上述工作完成之后，现场控制器会依照相关信息提供指令，变频器接收指令后控制水泵转速，并在二次循环中固定流量和压力，确保热网系统可靠性运转。温度传感器作为热网电气自动化核心构成，其可有效采集室内外温度等信息，并及时将相关信息反馈至现场控制器内，现场控制其将其数据进行分析计算之后，掌握二次循环水温，对温度电气自动控制阀提供指令，调节阀接收之后按照指令执行工作，进而控制二次循环中水温。

3、电气自动化控制软件

供热系统中自动控制软件核心源于控制热网系统，以此保证热网温度平衡性。自动控制软件对热网电气自动化控制至关重要，热网系统将温度、热量等信息传输至自动控制软件，软件接收信息之后对信息进行处理及保存，并计算出系统调节水温。自动控制软件对调节水温稳定性，以及可实现远程自动化控制，加强数据传输管理规范化、标准化，跟踪热网电气设备运行状态，确保电气自动化系统运行安全性及可靠性。此外，远程操控可促使电气自动化控制系统更具灵活性，减少材料、设备投入，降低整体成本支出。

4、电气自动化多平台控制

供热系统热网电气自动化可选用多平台控制方式，大量供热公司均通过多个软件平台集成热网信息无线传输，以此达成对供热系统网电气自动化多平台控制。电气自动化多平台控制，需加强现代信息平台建设，需加大研发控制信息平台和自动化智能力度，确保电气自动化多平台控制目标。

4. 供热管网集中供热自动化系统应用技术

为保证供热自动化系统实现，需应用多项技术做以支撑，包含以下几方面技术：其一，变频技术。变频技术应用，可强化供热自动化系统稳定性、可靠性，主要是由变频器与计算机联合控制，继续使用原有监控仪表，通过专业线路将其与专门控制计算机衔接。该技术应用可促使供热管理更具便捷性，并可确保逻辑保护功能实现。譬如水泵、风机等设备中均应用变频控制技术，提高其应用可靠性同时，降低实际成本支出。其二，自动调节技术。集中供热自动调节技术，主要分为两个构成，即一次网、二次网，确保热力站和热用户基础上，对一次网供水温度、流量有效控制。依托对二次网循环水泵变频调节，可减少管网水力失调对热力失调影响，确保满足供热要求同时，获取良好的节能成效^[3]。

结束语

城市供热系统热网实现自动化控制，不仅是现下我国发展客观需求，而且是保证城市供热安全、绿色一体化发展目标。因此，为提高热网自动化运营成效，需跟随时代发展潮流，建设城市供热系统高效模式，节省大量人力、物力，实现人类及环境和谐发展战略目标。

参考文献

1. 白卫东,梁育伟,孙勇,等.热计量数据在二次网平衡调节中的应用[J].区域供热,2020,205(2):13-17.

2. 李中镇,王齐,陈屹立.可调型喷射泵在供热庭院管网中的应用效果与性能分析[J].区域供热,2019(6):7-11.

3. 曹颖,张拓.自动控制技术在集中供热系统中的应用[J].中国科技纵横,2019(10):122-123.