電氣自動化在供熱節能技術中的應用

劉兵

【摘 要】電氣自動化相關技術及設備在供熱系統中應用，不僅能保證熱能的有效利用，提高相關能源的有效利用率，減少能源的浪費現象，同時也能大幅減少供熱的成本費用，使供熱效率大幅提高，減少需要的工作人員人數，提高工作效率。

【關鍵詞】電氣自動化；供熱節能技術；應用

引言

文章主要從樓宇分時段供熱調控技術、氣候補償供熱技術、分層管控供熱管網、換熱站的自控系統四個方面，探討了電氣自動化在供熱節能技術中的應用，希望能夠達到企業節省供熱成本、提高經濟效益的目的。

1樓宇分時段供熱調控技術

隨著供暖用戶對于供熱質量的要求日益提高，供熱公司需要為用戶提供更加精細化的服務，其中樓宇分時段調控系統就是供熱公司精細化服務的重要環節，對于整體調控用熱時間段比較集中且用熱時間分段比較明顯的樓棟，具有十分有效的提高作用。通過在供熱樓棟中安裝專用的分時段自動調節系統，不僅能對整體樓棟進行調控管理，同時能大大減少不必要的能源損耗。樓棟分時段調控系統的組成主要包括監控中心、集中控制箱和電磁控制閥門及溫度變送器四部分。在實際安設樓宇分時段調控系統時，首先需在各個樓棟中安裝1臺接口型號為RS485的熱量表及電磁調節閥。調控系統中的現場設置屏和操作站能對每一棟樓宇的運行模式事先進行預設，在樓宇分時段調控系統的后續運行過程中，樓棟內部的現場控制器會對相關的熱量信息進行收集。然后系統會自動與之前預設的運行數據比較，如果實際運行數據和預設的運行數據不符，就可以利用電磁調節閥對其進行調控，使各項數據和預設的運行數據達到一致。在樓宇的分時段調控系統中，通過無線通訊手段的應用，能使控制器將獲取到的數據上傳到監控中心，可以對中繼站和供熱用戶之間的熱網數據進行自動化的有效監控，同時完成對熱網的遠程監測和管理操控。

2氣候補償供熱技術

氣候補償技術中的主要設備是氣候補償器，通過氣候補償器的應用，從而實現對供熱管網中的供水溫度的氣候補償功能。氣候補償器通常被安裝在熱力中繼站或鍋爐房中，然后供熱用戶就可提前進行對供熱溫度的預設，可根據個人需要對不同時間段設置不同的供熱溫度。如果由于室外溫度變化導致供暖系統中的回水溫度發生變動，此時氣候補償器就會自動開始對供暖系統中的供水溫度進行調節，氣候補償器調節供水溫度的依據就是供熱用戶提前設置好的溫度曲線。另一方面，安裝室內的溫度傳感器能及時發現室內溫度的變化，然后對供水溫度進行調節，完成對于室溫的補償。

3分層管控供熱管網

熱量的第三級網絡是安裝于供熱中繼站的PLC，利用房卡及路由器，完成PLC與上一級監控網絡的連接。由于各個監控分站之間是相互獨立的，每一個監控分站的運行不受其他分站的影響，并且，不同的監控分站可以互相訪問。總的來看，供熱調控中心網絡是三級管理網絡結構中的最高層，屬于生產網和管理網雙網接入，各項信息均可查詢。其中，服務器中裝有兩個網卡，一個用于連接數據庫，另一個用于發布操作指令。對供熱調控中心內部的管理屬于一級管理，在每一個單獨的監控分站搜集到的信息，都可通過調控中心閱覽。換言之，供熱管網的有關工作人員能實現對全管網數據的動態監控。通過供熱管網中的每一個監控分站，可以實現對所有信息的搜集。同時，計算機系統的應用實現了信息在監控分站間的有效傳遞，完成了對各項供熱數據的實時處理，并根據用戶的供熱需求，完成對供熱的分配，實現了按需分配。

分層管控供熱管網的二級管理核心為供熱調控中心下的監控分站，其中，每一個監控分站都要負責一個固定區域供熱以及中繼站的實際運行。監控分站的功能在于對現場的控制，對現場各項操作的管理和調整。監控分站的這一功能實現了對供熱調控中心的補償，完成了供熱調控中心無法直接調控供熱設施的遺憾。從這個角度來看，監控分站發揮著至關重要的作用。由于供熱調控中心需要通過監控站的轉發，才能夠實現對熱量數值的分配，進而到達供熱中繼站。監控網站基于原有的網絡基礎，加強了網絡交換中心、熱力站、供熱調度中心以及監控中心的及時通訊聯絡，保障了整個系統的完整性。另外，無線通訊技術的應用，實現了對用戶溫度參數的遠程采集，這為用戶提供了大大的便利。監控站的強大管理功能也實現了對采集數據的存儲、分析和管理，自動根據采集的數據信息繪制溫度曲線，自動生成水壓圖以及管網圖，自動制作報表，另外，還具有一定的預警功能，能夠實現對管理權限的合理分配。

4換熱站的自控系統

在供熱系統中，水力管網中的采暖熱水需在輸送至換熱站并經由換熱站進行換熱之后，才能將熱能傳輸至供熱用戶，因此，換熱站的運行平穩及節能性就尤為重要。在供熱管網中對換熱站運用自控系統，主要是為了在確保供熱質量的同時，能實現對電、水和熱等能源的消耗量的減少，實現供熱管網的經濟運行。換熱器的作用是實現二次網與供熱一次網之間的熱能交換，然后將熱能通過二次網絡傳輸給供熱用戶，換熱站自控系統的組成部分主要包括人機接口觸屏、通訊接口、現場電器、儀表及PLC控制系統四部分。實際運行過程中，換熱站的自控系統需對以下供熱參數進行采集：一次網和二次網的供水溫度與壓力、一次網和二次網的回水溫度與壓力、補水泵和循環水泵的運行狀態與對其頻率的控制反饋、一次網中供水流量的調節閥的開啟度等。在自動控制系統實際運行過程中，上述流量、壓力及溫度等各項供熱參數是借由供熱現場中的儀表傳感器而被轉換成電信號，然后由變頻機將這些電信號傳輸到PLC控制系統中，PLC控制系統反過來可實現對變頻器調速及啟停的調控。觸屏的作用是顯示各項供熱參數及供熱設備的運行狀態，同時也可完成對現場操作指令的下達。

進行供熱調節的重要理論基礎是供熱用戶的供暖設備散熱量和網絡供熱量及供熱用戶熱負荷的數值應相等。通過分析研究發現，室外溫度是對供熱用戶的熱負荷造成影響的主要變量，因而室外溫度發生的變動也就是干擾自動控制系統的主要因素，所以自動控制系統需對室外溫度變動帶來的影響進行消除，保證自動控制系統的運行平衡性。自動控制系統進行的控制措施主要包括對流量的分階段改變和對供水溫度的調節。控制循環水泵的運用時可選用的運行方式有兩種，分別是定壓差調節，即通過利用變頻器對循環泵轉速進行控制，使二級網進出口的母管壓差保持恒定值；分階段調整流量，即將供暖期根據當地氣象條件的變化進行階段劃分，以熱負荷的不同將其分為初末期和中期及嚴寒期，在不同的供暖階段使用相應的運行方式，利用一次網的流量調節閥和循環水泵的配合進行供熱。

結束語

目前，中國北方冬季供暖方式主要為集中供暖，這種方式的能源消耗較大。因此，提高集中供暖技術水平，實現能源節約，已經成為一個重要的議題擺在相關領域人士面前。提高供熱質量與供熱效率，促進供熱事業的可持續發展，具有十分重要的現實性意義。節能減排已經受到各行各業的廣泛關注，把節能減排技術應用于供熱行業中是符合時代發展潮流趨勢的必然選擇，相關領域的專家學者也加大了對節能技術的研究，并取得了一定的科研成果，將其運用在具體的生產實踐中，不僅有助于減輕工作人員的工作量，同時，也大大提升了供熱的質量與效率，實現了對供熱系統的自主調節。既滿足了廣大用戶的采暖需求，同時也實現企業節省供熱成本、提高經濟效益的目的。

參考文獻：

[1]王彬.關于集中供熱在電氣自動控制中的研究分析[J].黑龍江科技信息，2017（04）：91.

[2]傅增旭.電氣自動化技術用于煤改燃工程中的實踐研究[J].工程建設與設計，2017（08）：48-49.

（作者單位：天津市熱電有限公司）