集中供熱系統(tǒng)中熱網(wǎng)的電氣自動控制探究

劉海洋

（山東清華康利城市照明研究設(shè)計院有限公司，山東 濟南 250100）

0 引言

我國自從將集中供熱系統(tǒng)引入到城市中，就使得我國城市的集中供熱行業(yè)得到了明顯地發(fā)展。如今，在人們的生產(chǎn)和生活中，集中供熱系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，隨著集中供熱系統(tǒng)的不斷改進和研發(fā)，熱網(wǎng)的電氣自動化控制已經(jīng)成為了集中供熱系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。通過熱網(wǎng)的電氣自動控制能夠使集中供熱更加優(yōu)化，及時有效調(diào)整熱網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和平衡性，提升服務(wù)質(zhì)量，減少能源消耗。目前，我國的熱網(wǎng)電氣自動化還處于初級階段，本文通過對集中供熱中熱網(wǎng)電氣自動控制進行分析，尋求更好的解決問題，促進集中供熱系統(tǒng)的進一步發(fā)展。

1 我國集中供熱系統(tǒng)中熱網(wǎng)電氣自動控制發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國外供熱系統(tǒng)的自動控制已經(jīng)發(fā)展的比較成熟，而我國的應(yīng)用雖然比較廣泛，但是受到經(jīng)濟和技術(shù)等條件的制約，和國外發(fā)達國家相比還有很長的路要走。我國集中供熱系統(tǒng)中自動化技術(shù)發(fā)展比較落后，熱網(wǎng)的控制和管理還不能完全實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息化，對熱網(wǎng)的控制和調(diào)節(jié)技術(shù)也不成熟。總之，我國的熱網(wǎng)控制還沒有實現(xiàn)自動化控制，因此，我們還要不斷學(xué)習(xí)外國先進的技術(shù)和經(jīng)驗，加大科研力度，促使熱網(wǎng)自動化控制得以實現(xiàn)并由自動化向多元化發(fā)展，實現(xiàn)運行效率和效益的進一步提升。

2 熱網(wǎng)電氣自動控制的基本原理優(yōu)勢

2.1 基本原理

熱網(wǎng)自動系統(tǒng)具有對所有熱力站實施監(jiān)控和檢測的能力，能夠及時檢測出系統(tǒng)中的故障并解決，以此保證系統(tǒng)能夠提供更好的供熱控制和供熱效果[1]。熱網(wǎng)自動控制系統(tǒng)一般由兩方面組成，一個是熱網(wǎng)自動化控制系統(tǒng)中的自動調(diào)控，主要體現(xiàn)在中心調(diào)度控制室、各地方和小區(qū)的熱力站以及通信系統(tǒng)。中心調(diào)度控制室主要是負責(zé)對范圍內(nèi)所有熱力站的儀器和相關(guān)設(shè)施設(shè)備實行遠程監(jiān)控，根據(jù)監(jiān)控得到的數(shù)據(jù)進行詳細對比，根據(jù)對比的結(jié)果得出相應(yīng)的控制指令，實現(xiàn)對熱網(wǎng)系統(tǒng)的有效調(diào)節(jié)。熱力站主要是根據(jù)具體的溫度值或者上一級系統(tǒng)指令進行對閥門的控制和調(diào)節(jié)，通信系統(tǒng)主要是負責(zé)傳輸和噢誒被熱力站和中心控制之間的相關(guān)數(shù)據(jù)。

2.2 優(yōu)勢分析

熱網(wǎng)供電已經(jīng)應(yīng)用到很多領(lǐng)域，它的主要優(yōu)勢是：（1）實現(xiàn)熱網(wǎng)的電氣自動控制，能夠節(jié)省大量人力，從而彌補人員不足的問題。（2）能夠?qū)τ脩艉蜏囟冗M行實時監(jiān)測，以便能更好的控制供暖的溫度和熱量。（3）系統(tǒng)可以在很短的時間內(nèi)實現(xiàn)對所有數(shù)據(jù)的分析和處理，快速發(fā)現(xiàn)問題并及時解決。（4）在保證有效供熱的基礎(chǔ)上，減小了能源消耗，實現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展的理念。

3 熱網(wǎng)電氣自動控制系統(tǒng)的運行

集中供熱控制系統(tǒng)在運行時，主要是通過對溫度，一次網(wǎng)流量，二次網(wǎng)循環(huán)流量及管道內(nèi)壓的調(diào)節(jié)，來實現(xiàn)的自動控制，而這些熱力參數(shù)的控制是通過相關(guān)的電氣設(shè)備進行控制的，通常包括有：①中央數(shù)據(jù)處理器，這種設(shè)備的操作系統(tǒng)能夠?qū)π畔⑦M行實時處理，有著計算機接口或usb接口，當然也可以進行無線通信；②其二是變頻器，變頻器具有自由輸出入端口，能夠進行自由連接，它主要是用來對泵類轉(zhuǎn)矩進行改變，還具有多種保護功能，如接地保護，短路保護等，有較高安全性；③電動調(diào)節(jié)閥，電動調(diào)節(jié)閥不同于一般的調(diào)節(jié)閥，它能夠有效抵抗供熱系統(tǒng)的壓力波對其造成的影響，具有較高的抗干擾能力，從而保證調(diào)節(jié)過程更加穩(wěn)定與節(jié)能；④現(xiàn)場控制器，現(xiàn)場控制器是對現(xiàn)場的電流，泵類等工作狀態(tài)，及水溫水壓等數(shù)據(jù)進行的實時采集與分析，通過現(xiàn)場控制器的應(yīng)用，能夠有效減輕中央數(shù)據(jù)處理器的工作量，對其工作進行分擔(dān)。現(xiàn)場控制器對相關(guān)數(shù)據(jù)進行收集分析后，進行記錄，并作出控制指令。自動控制系統(tǒng)包括自動控制軟件，它能夠?qū)峋W(wǎng)中的數(shù)據(jù)進行收集獲取，通過通信線路進而控制調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)運行的參數(shù)，并控制熱網(wǎng)的平衡，最終實現(xiàn)均勻供熱。

4 集中供熱系統(tǒng)熱網(wǎng)自動控制的應(yīng)用

4.1 熱網(wǎng)的電氣自動控制方案

均勻調(diào)節(jié)是目前集中供熱系統(tǒng)中熱網(wǎng)電氣自動化控制的主要策略，集中供熱系統(tǒng)通過該方案能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制循環(huán)水的溫度，使平均溫度始終保持相同[2]。具體過程是現(xiàn)對循環(huán)水的樣本進行檢測，再通過系統(tǒng)對供熱面積進行計算，最后得到各個熱網(wǎng)的溫度，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)進行調(diào)節(jié)。

4.2 熱網(wǎng)電氣自動控制設(shè)備

在集中供熱系統(tǒng)運行中，我們常常會對熱力參數(shù)進行調(diào)節(jié)，包括熱網(wǎng)內(nèi)壓、熱網(wǎng)溫度、熱網(wǎng)流量等，這些熱力參數(shù)的調(diào)節(jié)必須要通過集中供熱系統(tǒng)中電氣自動控制的設(shè)備才能實現(xiàn)。在處理相關(guān)數(shù)據(jù)時，首先要了解中央處理器的特征，中央處理器有自身的端口、能夠輸入信息、輸出信息。其次要以信息動態(tài)為原則對電動調(diào)節(jié)閥進行系統(tǒng)調(diào)節(jié)。變頻器也是該系統(tǒng)中很重要的設(shè)備之一，它可以隨時切換熱網(wǎng)的電機數(shù)據(jù)，在端口進行自由的輸入和輸出，除此之外，變頻器還能夠?qū)崿F(xiàn)對電壓、電源和電動機的保護[3]。最后，集中供熱系統(tǒng)中還需要使用到傳感器和控制器，傳感器一般是由壓力傳感器、溫度傳感器和流量傳感器共同組成。控制器是利用對收集到的溫度、壓力、電流和水流等數(shù)據(jù)進行分析，從而發(fā)出指令到下一級單位，實現(xiàn)對供熱系統(tǒng)的控制。

4.3 熱網(wǎng)電氣自動控制軟件

自動控制軟件主要作用激素是對整個系統(tǒng)進行控制，保持熱網(wǎng)溫度的平衡。它通過從熱網(wǎng)中獲取到相關(guān)信息，然后根據(jù)信息計算出二次調(diào)節(jié)的循環(huán)水溫度，實現(xiàn)對各個調(diào)節(jié)閥的控制。電氣自動控制軟件還具有對設(shè)備的遠程監(jiān)控和操控能力，是傳送回來的數(shù)據(jù)自動生成相應(yīng)的表格，并進行加密處理，保證數(shù)據(jù)的安全性，從而使系統(tǒng)安全運行。

4.4 熱網(wǎng)電子自動控制過程

在集中供熱系統(tǒng)中一般是變頻器控制循環(huán)水泵，當二次管網(wǎng)的壓力出現(xiàn)變化時，變頻器會將接收到的壓力數(shù)據(jù)進行匯總，并傳給控制器進行處理，然后將處理好的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成指令信號回傳給變頻器，實現(xiàn)變頻器對循環(huán)水泵的控制。而變頻器通過對循環(huán)水泵的控制，能夠根據(jù)固定的數(shù)值對熱網(wǎng)定壓和定流，保證機器的穩(wěn)定運行。溫度傳感器是將室內(nèi)外的溫度和供水溫度進行檢測和采集，然后傳送回控制器進行處理，控制器根據(jù)分析得出的結(jié)果對自動控制調(diào)節(jié)閥發(fā)出指令，達到改變流量控制溫度的目的。電氣自動控制系統(tǒng)是通過上機作用來使整個系統(tǒng)有效運行，在網(wǎng)絡(luò)定位端先發(fā)出有關(guān)調(diào)節(jié)的指令并傳送到控制器，然后由控制器對水泵和調(diào)節(jié)閥進行控制。

5 結(jié)束語

集中供熱系統(tǒng)的電氣自動化控制有非常重要的現(xiàn)實意義，能夠進一步促進自動控制化和集中供熱系統(tǒng)的發(fā)展，同時也能帶動經(jīng)濟科學(xué)的快速發(fā)展。當然，在集中供熱系統(tǒng)中能夠有效地應(yīng)用電氣自動控制系統(tǒng)，這也是我國市場化發(fā)展的要求，是我國一直倡導(dǎo)的低碳環(huán)保與科技進步的結(jié)果。自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展，必然也能夠使熱網(wǎng)更加安全穩(wěn)定，使我國城市集中供熱系統(tǒng)更加完善。本文通過對集中供熱系統(tǒng)中熱網(wǎng)前期自動化分析，更加了解該系統(tǒng)的應(yīng)用方式和效果。我國要推動熱網(wǎng)電氣自動控制的優(yōu)化，就必須結(jié)合國外先進技術(shù)和經(jīng)驗，并聯(lián)系實際情況，加快對電氣自動設(shè)備、控制流程和自動控制軟件的研發(fā)進度，爭取升級優(yōu)化該系統(tǒng)，實現(xiàn)更大的經(jīng)濟價值。