談自動控制系統(tǒng)在城市集中供熱中的應(yīng)用

尹 旭 成

(太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西 太原 030001)

隨著社會與科學(xué)的不斷發(fā)展，城市建筑的采暖方式越來越多的采用集中供熱的方式來實現(xiàn)。集中供熱在一定的程度上達(dá)到了既節(jié)約能源又減少污染的效果，改善了城市的空氣質(zhì)量。但是隨著國家對環(huán)境保護(hù)的越來越重視，為積極響應(yīng)國家政策，城市集中供熱必須進(jìn)行節(jié)能方面的改造。必須在保證正常供熱的條件下，最大限度的達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo)。而自動控制系統(tǒng)在城市集中供熱中的應(yīng)用在節(jié)能降耗方面具有顯著的效果。

1 我國當(dāng)前供暖能耗存在的問題

1.1 供暖企業(yè)設(shè)備及技術(shù)落后造成能源浪費

雖然經(jīng)歷了改革開放，經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，但相比于一些發(fā)達(dá)的國家，我國的供暖企業(yè)仍存在設(shè)備相對老舊，自動控制系統(tǒng)相對落后，供熱效率低、資源利用率低、能耗高等問題。同時，在管網(wǎng)的建設(shè)上也存在著一些漏洞，無法達(dá)到最佳的全網(wǎng)平衡運(yùn)行效果，通常表現(xiàn)為局部地區(qū)過熱，局部地區(qū)不熱的現(xiàn)象，造成了熱能的浪費。另外在一些老舊的小區(qū)內(nèi)，由于建筑本身保溫設(shè)施較差且未能及時改造，樓墻體也沒做外墻保溫，并且存在一些管網(wǎng)保溫嚴(yán)重破損未及時修復(fù)的情況。從而造成了熱能的大量損耗，不但不能滿足熱用戶的需求，還造成了能源嚴(yán)重浪費。

1.2 節(jié)能減排意識短缺，管理疏忽

節(jié)能減排在當(dāng)前形式下，是供暖過程中的首要任務(wù)。供暖企業(yè)在著重考慮節(jié)能減排的同時，必須加強(qiáng)企業(yè)自身的節(jié)能管理。供暖企業(yè)應(yīng)當(dāng)從管理著手，通過提高技術(shù)設(shè)備、員工專業(yè)素養(yǎng)、設(shè)施建設(shè)、優(yōu)化管理結(jié)構(gòu)，減小不必要的損耗。

2 自動控制系統(tǒng)在城市集中供熱節(jié)能應(yīng)用的原理

自動控制系統(tǒng)在城市集中供熱中應(yīng)用的目標(biāo)是在保證供熱質(zhì)量的基礎(chǔ)上，充分利用熱能，降低損耗和成本。想要實現(xiàn)傳輸過程中熱能的充分利用，必須根據(jù)實際情況制定一套科學(xué)的自動控制系統(tǒng)，對所有供熱設(shè)備實現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)控。在自動控制系統(tǒng)的設(shè)計中，在滿足了供熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行的特點、供熱的實際需求的基礎(chǔ)上，對供熱設(shè)備進(jìn)行科學(xué)選擇。在實際供熱中可以增設(shè)加壓站，實現(xiàn)熱能的逐級輸送。

3 城市集中供熱系統(tǒng)中自動控制系統(tǒng)的組成

實際供熱中，集中供熱系統(tǒng)由熱源的一次網(wǎng)和用戶二次網(wǎng)組成，通過一、二次網(wǎng)換熱的方式最終將熱能傳給熱用戶。換熱站的自動控制系統(tǒng)由單片機(jī)、儀表設(shè)備、控制線路、通訊接口、人機(jī)觸摸屏等組成。換熱站壓力變送器、溫度變送器、流量變送器等傳輸?shù)膲毫?、溫度、流量等參?shù)，通過現(xiàn)場儀表傳感器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號送入到單片機(jī)當(dāng)中。變頻器將電機(jī)電流、轉(zhuǎn)速等信號傳送至單片機(jī)當(dāng)中，從而控制變頻器的啟停和變頻調(diào)速。觸摸屏作為自控系統(tǒng)中的人機(jī)接口，顯示站內(nèi)儀表的參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)，并且下達(dá)現(xiàn)場的指令操作。

4 自動控制技術(shù)在城市集中供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用特點

4.1 分時段控制技術(shù)

應(yīng)用此類技術(shù)時，供熱企業(yè)對比根據(jù)城市集中供熱與傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)的不同之處，對其全面管理。主要在熱計量收費方面，應(yīng)該完善制度體系，通過選擇分時和精確控制，形成先進(jìn)的分時、分段、分戶控制系統(tǒng)。

4.2 自動化機(jī)械設(shè)備

城市集中供熱系統(tǒng)在運(yùn)行中，由于供熱負(fù)荷較大，用戶之間存在很大的差別。因此，需要應(yīng)用自動化設(shè)備對其進(jìn)行升級改造，建立專業(yè)的智能化平臺和供熱機(jī)制，發(fā)揮先進(jìn)的自動控制技術(shù)的優(yōu)勢。例如：加壓泵、電動閥、電磁閥等在供熱工作中的使用，不僅保證了全網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，而且還節(jié)省了人工投入。

4.3 實時監(jiān)控技術(shù)

在實際工作中，根據(jù)發(fā)展需求建立專門的實時監(jiān)控系統(tǒng)，合理開展供熱工作，在寬帶通信技術(shù)的支持下，提高遠(yuǎn)程控制機(jī)械設(shè)備的技術(shù)水平，保證集中供熱的穩(wěn)定運(yùn)行。例如：企業(yè)在實際工作的過程中，利用全網(wǎng)平衡系統(tǒng)來控制各換熱站的供熱穩(wěn)定性。通過設(shè)定固定的參數(shù)值來控制閥門的開啟度，以達(dá)到對流量的調(diào)節(jié)，從而保證供熱在最合理的范圍內(nèi)。

5 自動化控制技術(shù)的應(yīng)用在集中供熱系統(tǒng)中帶來的實際節(jié)能效果

1)控制單位降耗。將循環(huán)泵、加壓泵等變頻裝置安裝在加壓站，根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，通過調(diào)控電動機(jī)的頻率來實現(xiàn)降低能耗的目標(biāo)。實際的變頻控制中，調(diào)控涉及的范圍較大，可以提高水泵的運(yùn)行效率，達(dá)到高精度運(yùn)行的目標(biāo)。

2)控制單位熱能損耗。自動化控制技術(shù)能夠良好地克服人為操作存在的不定性和滯后性。例如：電動調(diào)節(jié)閥能夠根據(jù)目標(biāo)溫度的要求自動調(diào)節(jié)閥門開度，從而達(dá)到自動調(diào)節(jié)流量的目標(biāo)，減少供熱過程中的損耗。熱計量表在熱用戶中的廣泛應(yīng)用不僅提高了熱用戶節(jié)約熱能的意識，而且通過對比室外氣溫，對閥門的開度進(jìn)行了自動調(diào)控從而大大提高了供熱的效率，減少了熱能不必要的浪費。

3)減少人工成本支出。自動控制技術(shù)具有顯著的自動化功能，減少了對人工的依賴，不需要支付額外的人工費用，間接地滿足了節(jié)能環(huán)保的要求。而且自動化控制技術(shù)能夠動態(tài)掌握供熱系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，并及時調(diào)控，避免了人工控制的延遲性，提升了集中供熱系統(tǒng)的運(yùn)行效率。例如：補(bǔ)水泵可以通過設(shè)定定壓點從而達(dá)到自動補(bǔ)水的功能。當(dāng)管網(wǎng)壓力低于定壓點的最低值時開始自動補(bǔ)水，當(dāng)管網(wǎng)壓力高于定壓點的最高值時停止自動補(bǔ)水，從而大大減少了人工成本的支出。

6 結(jié)語

目前我國北方城市主要采用集中供熱方式，而自動控制技術(shù)作為一項先進(jìn)的控制技術(shù)，必將是我國未來集中供熱方式的發(fā)展方向。該文主要分析了自動控制技術(shù)在城市集中供熱節(jié)能降耗領(lǐng)域的應(yīng)用。響應(yīng)我國對節(jié)能環(huán)保的要求，所以在供熱系統(tǒng)中加大節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用是非常關(guān)鍵的。供暖單位要對目前供熱系統(tǒng)中節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，對相關(guān)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)，積極探索，加大節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用。通過對供熱老舊管網(wǎng)的維修改造，對老舊建筑物外墻保溫改造，結(jié)合自動化系統(tǒng)的應(yīng)用，從而最大限度的達(dá)到節(jié)能降耗的目的，為我國集中供熱系統(tǒng)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。