自動控制技術在集中供熱系統中的應用

曹穎 張拓

摘 要：現階段，城市建筑的供熱方式大多采用集中供熱方式，集中供熱方式能夠有效減少資源的浪費，隨著現代科學技術的發展，自動控制技術已被廣泛應用于集中供熱系統，它是減少人工資源成本的重要途徑，自動控制技術的日益完善，對于城市供熱具有重要的意義，能夠有效利用資源，推動城市集中供熱產業向前發展。

關鍵詞：集中供熱;自動控制系統;應用措施

中圖分類號：TU995 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）10-0122-02

伴隨城市化進程的加快，不斷顯現的城市供熱問題與集中供熱系統的資源浪費問題形成了突出的市場經濟矛盾，制約了我國供熱行業的發展與進步。近年來科學技術的突飛猛進，使得各行各業對于自動控制技術的應用不斷提高，集中供熱系統也開始了相關探索與研究。

1 城市集中供熱系統的內容分析

近年來隨著我國城市化進場的不斷加快與發展，城市建筑的供熱問題已經成為了重要民生問題，受到社會各界人士的廣泛關注，直接影響到了廣大居民的生活質量。在目前的城市建筑中，大多采用的是集中供熱系統進行供熱，是目前主流的城市建筑供熱方式。

所謂的集中供熱，就是利用熱水或者蒸汽作為供熱媒介，由區域內統一的集中供熱點將熱源媒介向居民區或者工業區等生活區輸送的過程，用以保障城市居民在工作生活中對于熱能的需要，是城市生活中重要的群體性民生工程，對于城市生活具有重要意義。城市集中供熱系統在城市化發展進程中發揮著無與倫比的重要作用，是市政工作的具象化體現，更是市政工程的基礎設施。集中供熱系統具有高供熱效率以及供熱低成本的特點，對于現代城市化發展進程具有重要的推進作用，能有效減少地方政府的供熱成本浪費。

集中供熱的工作原理是供熱設備對熱源媒介的循環推動過程，根據熱源媒介的不同，也分為了兩種形式，即小鍋爐房形式和熱電聯產形式。小鍋爐房形式應用于以熱水為媒介的供熱系統中，通過熱水泵來進行熱水循環;熱電聯產則應用于蒸汽媒介的集中供熱系統中，通過高壓蒸汽運送和供熱設備進行循環供熱。

2 城市集中供熱系統目前存在的問題分析

現階段，還存在著一些現實問題，制約著我國城市集中供熱體系的發展。

首先，在城市集中供熱系統中，供熱能源利用率較低。供熱能源利用率較低的問題一直以來都是制約城市集中供熱系統發展的重要因素之一，而導致這一問題的主要原因就是因為我國城市供熱收費的單一性造成的，不管是單位集體供熱還是居民生活供熱，供熱收費標準都是以供熱建筑面積收取的。因為供熱費用的固定性，使供熱受眾群體對于熱能節約上沒有形成認知，致使供熱資源的浪費現象發生。在一些供熱建筑高樓層，居民往往采用開窗散熱的方式，造成大量的熱源資源被浪費，甚至在老舊小區供熱中，有居民在散熱裝置上安裝水龍頭，將供熱資源用以生活熱水需要，不僅對供熱系統運行產生了巨大危害，更使集中供熱系統管道壓力不足，使大量的熱源資源被白白浪費。面對這種情況，城市集中供熱系統在監管上難以取得成效，熱源浪費的情況難以得到有效解決。同時，城市集中供熱系統的供熱管線是串聯式供熱，難以對每一戶進行單獨控制，也是導致熱源資源浪費的重要原因之一。目前我國的大多數供熱地區都采用集中供熱方式，由于對供熱節能方式上沒有進行深入思考，使熱源資源浪費的現象極為嚴重，嚴重制約了我國集中供熱事業的發展。

其次，集中供熱體系中的監控技術以及設備較為落后。集中供熱體系在我國已經使用多年，在多年的使用過程中，導致了大部分的供熱設備老化破損現象嚴重，并且設備本身的功能性也難以滿足現代供熱需求，大部分供熱地區的設備質量也難以保證，面對越來越高的供熱需求，很難形成平衡性的發展。并且大部分供熱地區供熱過程中，供熱管道的各種問題愈發嚴重，滴水、漏水現象難以得到控制。由于供熱系統監控設備落后，很難發現這些問題，使供熱管道問題難以得到處理，長此以往，供熱管道壓力不足會加大對供熱泵的工作損耗，導致供熱設備使用壽命縮短。

3 城市集中供熱系統中自動控制系統的構成

自控技術在集中式供熱系統中主要采用的是集散式的控制系統，將供熱設備中的各種儀表與控制系統中的技術設備進行一體化組合，形成集中供熱系統中重要的自控系統。因此，集中供熱系統的自動控制系統主要由兩個部分構成，即上位機與下位機，通過對整體的集中控制系統進行監測、管理和控制，構成集中供熱系統中的自動控制系統。

上位機是對中央管理計算機的簡稱，是置放于供熱企業中的總控制系統，是集中供熱系統自控系統的主腦設備，通過與下位機進行互聯網數據連接，實現對集中供熱系統的監控，實時監測集中供熱系統中供熱設備運行狀態，并對反饋回來的設備參數進行系統分析，將分析數據反饋給供熱集團的調度人員，為調度人員的工作提供有力的數據信息支撐，從而為集中供熱系統的設備完善和設備維修提供重要的參數分析。

下位機則是在不同區域的熱力站配置的服務于中央管理計算機的分體計算機，主要作用是實時采集熱力站內各個供熱設備的工作數據信息，及時反饋給中央管理計算機進行數據統計和分析，是保障上位機正常工作的基礎設施。

4 自動控制技術對于城市集中供熱的應用

第一：自動控制技術能夠合理調節集中供熱系統的熱源媒介溫度。通過對供熱的熱源媒介溫度計算，可以在某時間內對受熱群體的室外平均溫度和供熱的熱源媒介之間存在函數關系進行統計。將自動控制技術利用到集中供熱體系中，可以很大程度的提升供熱熱源媒介的控制程度，相較于其他的控制方法，這種控制方法不僅僅在時間上較為節省，在對熱源媒介溫度控制程度上更精準有效，大大的提升了集中供熱系統中的節能效果。這種供熱體系在便利性的同時，也存在一定的供熱弊端，由于其本身工作機制的散索性，有時會導致供熱出現延后性。

第二：自動控制系統能夠一定程度上減少受熱群體因室外溫度造成的熱源損耗。在供熱系統工作過程中，熱源損耗的現象是必然出現的過程，任何方式方法也不能完全杜絕熱源損耗，只能通過相對科學的方法來降低熱源損耗。自動控制技術通過對受熱終端群體所需的的熱源數值進行分析，得出結論：如果想要保證熱源資源的穩定值，就需要減少室外溫度在供熱輸送過程中對于熱源資源的浪費。在自動化控制系統中，要在控制室外溫度影響的同時，對供熱管道實行控制，減少供熱過程中的熱源損耗問題。總的來說，就是通過降低室外溫度造成的熱源損耗影響，進而加強自身的熱源輸送過程的掌控力度，避免熱源的過多損耗的過程。

第三：自動控制系統能夠合理降低熱源媒介的熱量損耗。通過對大量自動控制應用實例數據調查表明，把自動控制系統應用到集中供熱系統中的節能方面，對提升集中供熱系統的管理效率和管理質量具有重要意義，在供熱過程中，無論哪一環節出現熱源損耗問題，自動控制系統都能及時檢測出來，為供熱工作人員對供熱系統的檢修與維護提供重要的數據支持和參數保證。以此同時，自動控制系統的應用還能改善集中供熱系統中熱源資源浪費的情況，能夠及時分析熱源損耗原因，發現供熱管道出現漏水現象時，及時發出警報，督促維護工作人員及時進行處理，從根本上避免熱源資源的異常浪費情況。通過自動控制技術系統的應用，既可以在減少人工資源浪費的同時，又可以使集中供熱管理做到時效性和快速性的提升，提高集中供熱系統中工作人員的工作效率，也能夠減少水資源、熱資源以及電力資源等社會資源的浪費。

第四：自動控制技術系統能夠對供熱管道內的水流量進行調節與控制。傳統集中供熱與自動控制技術的集中供熱，本質區別就在于對供熱管道中熱水媒介的控制效果對比。提升對于熱源媒介的有效利用率，對供熱管道內熱源媒介的控制，對整個集中供熱系統的作用功能發揮具有重要意義，自動控制系統通過如下方式實現對熱源媒介的控制：

首先，通過對供熱管道的定壓差控制。這種控制方式是將受熱群體供熱管道的壓力差進行控制，并結合自動化供熱設備的運轉，使集中供熱系統的供熱管道內壓力受到管控與監控。對集中供熱系統中供熱管道的壓力控制方式是目前自動控制系統應用于集中供熱控制系統中最廣泛的控制方法，在實現集中供熱系統控制的同時，大大提升供熱體系中各個環節的工作效率，提升供熱管理水平。

其次，是通過自動控制技術系統對不同區域內的供熱管道的水流量控制方法。在集中供熱體系的供熱過程當中，還需要考慮不同地域的差異化天氣因素，在這種差異化的天氣條件基礎下，根據供熱過程中供熱階段的區別，可以將供熱期區分為初期供熱、中期供熱、酷寒供熱等3個供熱階段。根據這種地域性溫度差異，通過自動控制系統對受熱群體進行供熱工作。這種情況下，就需要從兩個方面進行供熱工作的開展。一方面，要確保供熱情況與受熱群體的供熱要求形成平衡;另一方面，可以改善供熱系統對部分地區的水電資源壓力。

5 結語

集中供熱系統是我國目前建筑行業的重要供熱手段，是關乎到民生工程建設的重要生活保障，對我國城市化進程的開展具有重大意義。將現代自動控制技術系統應用到城市集中供熱系統中，是供熱企業面臨的最緊要的供熱改革問題。充分應用自動控制系統，能夠有效改善供熱過程中對于資源的浪費現象，對于環境改善也具有著重要的推進意義，它不僅能夠解決我國供熱過程中出現的各種問題，還能夠推動集中供熱體系的可持續性發展。目前，我國傳統集中供熱系統中還存在很多難點，譬如大量水資源、熱資源的浪費，通過對自動控制技術的推廣，可以有效避免資源浪費，提升集中供熱系統的供熱效率。

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