供熱管網中集中供熱自動化系統的應用探討

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、調控、維護的供熱管網管理體系已難以適應時代需求。供熱管理環節事故頻發，而供熱管網調控、維護不及時也在一定程度上影響了城市供熱質量與效益的充分發揮。本文對我國自動化集中供熱系統的結構以及自動化供熱系統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的建設。

關鍵詞：供熱管網;集中供熱;自動化;應用

一、自動化集中供熱系統構成

集中供熱自動化系統主要分為三大部分，分別是：熱源、管網與中繼泵站、熱力子站。在具體的系統運行過程中，上述三個部分相互協作，實現了完整聯動體系的構建，并以此為基礎帶動三個控制系統的完善，分別是：調度中心、通信網絡平臺、熱力子站。其調度中心與熱力子站通過網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，并根據所需進行及時、合理調配。其自動化環節由四部分構成：a） 換熱站自控系統;b）首站自控系統;c） 冷熱水及生活熱水換熱站自控體系;d） 泵站自控系統。

（1）換熱站自控系統。作為熱網自控的核心子系統，換熱站自控系統主要由PLC控制器，溫度、壓力及流量傳感器，自動調節閥，循環及補水泵變頻器等設備組成。其控制回路分為：1）一次網流量控制回路;2）二次網循環控制回路和定壓回路。該系統運行時，能通過對一次回水調節閥的控制，確保一次網流量控制回路的合理運行。借由二次網中循環泵和補水泵轉速實現對二次網流量的調控。網絡調度中心根據熱網平衡原則，對換熱站下達控制指令，換熱站的PLC系統根據站內實際情況對二次網中循環泵和補水泵轉速進行調控。

（2）首站自控系統。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中回水后，再次返回到熱源循環中繼續使用。首站自控系統的最初選擇需重點考慮三方面：a） 安全性;b） 對供熱管網負荷的調控;c） 對供熱管網流量的調控。

（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、空調制冷等實際生活需求。該類型的換熱站系統在長江中下游地區應用非常廣泛。主要是因為這些地區的冬季不僅溫度低，而且寒冷氣候的持續時間也比較長，因此，供暖的實際需求比較大，而且在這一地區，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。泵站自動化系統主要分為兩大類：加壓泵站以及混水泵站。加壓泵站是通過加壓作業操作，對熱管網中的水力狀況進行調控，從而保障供熱作業的穩步開展。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異常后對整個供熱管網熱媒提供循環動力。

2.鍋爐房自動系統

為提升鍋爐房自動化水平，需建立及完善鍋爐集散調控體系。作為一種新型的集中自控系統， DCS分散控制系統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，以達到運行系統的安全運行。DCS系統功能如下：1）系統連接現場傳感器進行現場數據的采集;2）根據所采集數據的分析結果下達控制指令，使其所關聯的現場執行設備進行工作，實現自動控制調節的功能;3）接收鍋爐控制系統的控制調度指令，將所的采集數據通過通訊網絡與監控中心的操作系統連接傳輸，實現對整個鍋爐系統的優化管控，實現實時監測、智能調節等功能。

二、供熱自動化系統相關技術應用

1.變頻技術的使用

近年來，隨著我國科學技術的發展，變頻技術在很多領域實現了普及應用，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，變頻技術在經過多年的發展后，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，在供熱系統的自動化建設過程中將變頻技術與現代的計算機技術結合使用就構成了一個簡單的供熱系統自動化系統。這種供熱自動化系統不僅可以將原有系統中的各種監控儀表進行使用，只需要在系統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，而且還能輕易實現對邏輯功能的保護。同時還可以通過對變頻器進行現場或者遠程等兩種方式的設置來完成對管網的實時操作。

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，集中供熱系統必須具備分時供熱、精準計量的功能。在供熱系統建設過程中需加強對分戶、分段、分時控制作業的開展。通過對分時段控制技術與計算機監控系統的構。

3.自動調節技術

集中供熱自動調節技術分為一次網和二次網的運行調節。在保證熱力站和熱用戶用熱量的前提下，對一次網的供水溫度和流量進行控制。通過對二次網的循環水泵的變頻調節，可減少管網的水力失調對熱力失調的影響，在滿足供熱要求的同時，達到良好的節能效果。例如：通過測量熱力站二次網供回水溫度，確定電動閥的開關量;調節循環水泵的轉速使得外網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的智能化、自動化和功能化平臺，實現對城市集中供熱系統的完善。最常用的設備有：自動調節閥，智能、補水、調節及加壓水泵等，由此促進傳統城市集中供熱系統的改造，實現定量化的熱源供應以及區別化的熱媒調節。

5.相關數據的挖掘

將集中供熱自動化系統采集到的數據進行詳細分析和研究具有非常重要的實際意義。在充分針對數據進行研究的基礎上不僅能實現對現有粗放式供熱管網管理模式的定量化管理轉變，不斷促進供熱系統自動化以及智能化的發展，同時也能實現對供熱系統內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系統整體的運行效率，同時也使得供熱管網整體運行成本得到了有效控制。

三、結束語

總之，隨著經濟建設的推進、科技領域發展日新月異，人們對生活質量的需求和生活基本因素的保障也不斷提高。現在越來越多的人都將目光聚集在供熱系統的基本配置和資源合理利用問題上，將自動化系統引入到供熱管網中，能夠進一步實現節能降耗，低碳環保，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）