集中供熱系統(tǒng)中熱網(wǎng)的電氣自動(dòng)控制分析

程遠(yuǎn)軍

摘 要：現(xiàn)如今，我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平和社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平顯著提升，在這樣的背景下，集中供熱系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛和普遍，集中供熱系統(tǒng)不斷改進(jìn)，熱網(wǎng)電氣自動(dòng)控制成為了集中供熱系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢(shì)。對(duì)集中供熱系統(tǒng)的熱網(wǎng)實(shí)行電氣自動(dòng)控制能有效優(yōu)化供熱服務(wù)，為用戶提供溫度均衡的熱量供應(yīng)，并達(dá)到節(jié)能減耗的效果。為此，對(duì)集中供熱系統(tǒng)熱網(wǎng)電氣自動(dòng)控制進(jìn)行研究具有必要性。

關(guān)鍵詞：集中供熱系統(tǒng)；熱網(wǎng)；電氣自動(dòng)控制

引言

伴隨著社會(huì)的快速發(fā)展，集中供熱系統(tǒng)融入到人們的日常生活中。目前，我國(guó)城市集中供熱已成為現(xiàn)代化城鎮(zhèn)的重要基礎(chǔ)設(shè)施之一，并取得了較大的進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)，在集中供熱系統(tǒng)中加入自動(dòng)控制技術(shù)，尤其在熱網(wǎng)控制中加入自動(dòng)化控制系統(tǒng)，可及時(shí)調(diào)整供熱系統(tǒng)，有效提升熱網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性以及平衡性，使得供熱更加均勻。據(jù)調(diào)研可知，現(xiàn)階段我國(guó)熱網(wǎng)控制自動(dòng)化進(jìn)展依然處于初級(jí)階段，對(duì)集中供熱系統(tǒng)中熱網(wǎng)電氣自動(dòng)控制的相關(guān)問題研究，對(duì)我國(guó)供熱行業(yè)在自動(dòng)化的發(fā)展道路上意義重大。

1 集中供熱控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

集中供熱系統(tǒng)已經(jīng)具有上百年的使用歷史，在這百年的歲月中其不斷發(fā)展、改進(jìn)，在人們的生活中發(fā)揮了越來越重要的作用。目前采用的集中供熱方式是熱電聯(lián)產(chǎn)，即將發(fā)電廠運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生的余熱作為熱源，利用熱網(wǎng)將熱廠與用戶聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)二者的熱量交換。這種集中供熱方式具有許多優(yōu)點(diǎn)，節(jié)約能源，減少碳排放，節(jié)省空間，改善城市環(huán)境。集中供熱系統(tǒng)良好的實(shí)用性使其被廣泛應(yīng)用在一些冬季十分寒冷的地區(qū)，尤其是我國(guó)的北方地區(qū)。集中供熱系統(tǒng)的發(fā)展歷史并不短，但中國(guó)的集中供熱系統(tǒng)與國(guó)外相比起步較晚，這使得中國(guó)的供熱技術(shù)與他國(guó)相比較為落后。改革開放的春風(fēng)將國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)帶入了中國(guó)，我國(guó)的供熱技術(shù)及管理把握機(jī)遇，得到了快速的發(fā)展。多年的開發(fā)研究成就了現(xiàn)在中國(guó)的城市集中供熱控制系統(tǒng)。隨著城市化建設(shè)的不斷推進(jìn)，城市集中供熱控制系統(tǒng)也不斷發(fā)展、改進(jìn)，日趨完善，供熱系統(tǒng)的應(yīng)用范圍將不斷擴(kuò)大。一些大型城市資源豐富、人口數(shù)量龐大，對(duì)供熱需求大，在需求的促進(jìn)下以及資源條件的支持下，部分大型城市已經(jīng)開始采用多元化的供熱管理方式，切實(shí)提升供熱質(zhì)量，以便更好的滿足相關(guān)需求。盡管中國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展進(jìn)步促使集中供熱技術(shù)也不斷進(jìn)步，但其目前的整體技術(shù)水平與發(fā)達(dá)程度相比仍存在一定的距離。我國(guó)的集中供熱控制系統(tǒng)目前存在的問題主要有管理力度不夠，沒有建立、采用合理的運(yùn)營(yíng)模式，熱量分配不均衡，而且能量利用率低等，這些存在的問題使得供熱質(zhì)量受到影響，增加了供熱成本，同時(shí)還導(dǎo)致能源被浪費(fèi)。為了促進(jìn)集中供熱控制系統(tǒng)的進(jìn)步、完善，必須探尋出科學(xué)有效的控制措施，解決這些問題。

2 供熱過程中熱網(wǎng)電氣自動(dòng)化控制的應(yīng)用選擇

大多數(shù)供熱企業(yè)的熱網(wǎng)電氣自動(dòng)化都選擇溫度控制的方式，而熱網(wǎng)供熱系統(tǒng)主要針對(duì)熱量指標(biāo)進(jìn)行管理，僅僅采取溫度控制的方法會(huì)導(dǎo)致溫度控制周期較長(zhǎng)、供熱系統(tǒng)震蕩等問題。在這種情況下，供熱行業(yè)出現(xiàn)了熱量控制的方法對(duì)熱網(wǎng)自動(dòng)化進(jìn)行控制。而在供熱過程中不同年代、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)的建筑對(duì)供熱要求不同、熱負(fù)荷能力也不相同，熱量控制方法需要根據(jù)建筑熱征設(shè)置針對(duì)性的熱量控制標(biāo)準(zhǔn)。熱量控制與溫度控制相比能夠直接反應(yīng)建筑物的耗熱情況，調(diào)控供熱質(zhì)量，合理規(guī)劃供熱目標(biāo)和供熱指標(biāo)，降低供熱成本。

3 集中供熱系統(tǒng)中熱網(wǎng)電氣自動(dòng)控制方案

3.1熱網(wǎng)電氣自動(dòng)控制的主要設(shè)備

在運(yùn)行正常的情況下，集中供熱系統(tǒng)的主要工作是調(diào)節(jié)熱網(wǎng)的熱力參數(shù)。一般來說，集中供熱系統(tǒng)中熱網(wǎng)的熱力參數(shù)主要是運(yùn)行壓力、熱網(wǎng)流量、溫度等等，電氣自動(dòng)控制設(shè)備能實(shí)現(xiàn)對(duì)熱網(wǎng)熱力參數(shù)的有效控制。通常情況下，集中供熱系統(tǒng)中熱網(wǎng)電氣自動(dòng)控制的主要設(shè)備包括變頻器、電動(dòng)閥、傳感器等等。中央數(shù)據(jù)處理器是集中供熱系統(tǒng)熱網(wǎng)自動(dòng)控制的主要設(shè)備，要實(shí)現(xiàn)對(duì)熱網(wǎng)的自動(dòng)控制，就必須實(shí)現(xiàn)對(duì)中央數(shù)據(jù)處理器的把控。中央數(shù)據(jù)處理器的主要特征是能及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，并通過自身網(wǎng)絡(luò)端接口輸入、輸出數(shù)據(jù)信號(hào)，及時(shí)獲取熱網(wǎng)數(shù)據(jù)信息。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是集中供熱系統(tǒng)中熱網(wǎng)的主要電氣自動(dòng)控制設(shè)備，具有調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用。熱網(wǎng)、壓力對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的影響較小，為此在集中供熱系統(tǒng)中應(yīng)用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥能有效提升熱網(wǎng)的穩(wěn)定性。變頻器是改變泵類轉(zhuǎn)行方式的主要設(shè)備，變頻器的端口能自由輸入或輸出數(shù)據(jù)，變頻器還能隨時(shí)切換熱網(wǎng)電氣自動(dòng)控制中的電機(jī)數(shù)據(jù)。同時(shí)，變頻器還能保護(hù)電壓、電線、電動(dòng)機(jī)。最后，變頻器能保護(hù)電壓、線路和現(xiàn)場(chǎng)控制器。除上文中筆者提到的熱網(wǎng)電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)備外，熱網(wǎng)電氣設(shè)備的傳感器、現(xiàn)場(chǎng)控制器都能參與城市建設(shè)。電氣自動(dòng)控制中的傳感器通常有流量統(tǒng)計(jì)器、壓力變送器、溫度傳感器等。

3.2供熱系統(tǒng)熱網(wǎng)的電氣自動(dòng)控制過程

1）中央控制室是供熱系統(tǒng)熱網(wǎng)電氣自動(dòng)控制的核心部分，其室內(nèi)上位機(jī)一般選擇質(zhì)量?jī)?yōu)異的工控機(jī)。同時(shí)，工控機(jī)需要配置組態(tài)軟件和全網(wǎng)平衡控制軟件。相關(guān)技術(shù)人員通過組態(tài)軟件采集各個(gè)熱力站的實(shí)時(shí)畫面，收集熱源的溫度、壓力、流量等參數(shù)信息。全網(wǎng)平衡軟件則根據(jù)獲得的參數(shù)信息，采用一定的控制算法，通過組態(tài)網(wǎng)控制一次網(wǎng)電動(dòng)閥門的動(dòng)作，從而減小熱網(wǎng)的水平失調(diào)度。2）熱力站的調(diào)控能力對(duì)熱網(wǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行效率至關(guān)重要。當(dāng)前，我國(guó)能實(shí)現(xiàn)二次網(wǎng)回水和供水平均溫度的統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)均勻性調(diào)節(jié)形式，主要建立在保證熱力站調(diào)節(jié)控制能力的基礎(chǔ)上。熱力站自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成主要包括測(cè)量?jī)x器、熱力站自動(dòng)控制器、熱力站內(nèi)的運(yùn)行設(shè)備及通訊設(shè)備等。其中，測(cè)量?jī)x器主要有供回水溫度、壓力變送器、水流量表等；自動(dòng)控制器采用最為先進(jìn)的自動(dòng)控制器；運(yùn)行設(shè)備主要有變頻器、水泵、循環(huán)泵、調(diào)節(jié)閥、電磁閥等；通訊設(shè)備主要為光纖寬帶通訊傳輸儀器。3）變頻器在熱網(wǎng)電氣自動(dòng)控制過程中有著優(yōu)秀的調(diào)節(jié)作用。此調(diào)節(jié)作用主要體現(xiàn)在通過變頻器來實(shí)現(xiàn)對(duì)循環(huán)水泵的控制，具體調(diào)節(jié)過程如下：首先，中央控制器上的監(jiān)測(cè)裝置捕捉二次管網(wǎng)的壓力變化；其次，對(duì)接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、匯總、整理，并傳送到現(xiàn)場(chǎng)控制器中進(jìn)行實(shí)施處理；第三，控制器根據(jù)上位機(jī)下發(fā)的程序向變頻器發(fā)出指令，變頻器接到控制信號(hào)后，進(jìn)行水泵的頻率控制，進(jìn)而使熱網(wǎng)得以高效、合理的運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.3供熱監(jiān)控系統(tǒng)

供熱監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則主要是操作簡(jiǎn)單明了，運(yùn)行流暢，報(bào)警信號(hào)明顯、辨識(shí)度高。供熱監(jiān)控系統(tǒng)操作和界面應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成簡(jiǎn)單明了的形式，同時(shí)還需符合大部分人使用電腦的習(xí)慣，以便于操作人員的使用，減少操作人員學(xué)習(xí)壓力和學(xué)習(xí)實(shí)踐，降低學(xué)習(xí)成本。為了加快操作速度，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有運(yùn)行流暢的性質(zhì)。此外，為了便于操作人員的操作和辨認(rèn)，在監(jiān)控系統(tǒng)中報(bào)警信號(hào)應(yīng)設(shè)置在明顯的位置，且具有較高的辨識(shí)度。

結(jié)語

集中供熱系統(tǒng)中熱網(wǎng)的電氣自動(dòng)控制具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)熱網(wǎng)電氣自動(dòng)控制進(jìn)行研究分析有利于促進(jìn)其電氣自動(dòng)控制化的發(fā)展進(jìn)步。要想推動(dòng)熱網(wǎng)電氣自動(dòng)控制的優(yōu)化，充分發(fā)揮熱網(wǎng)電氣自動(dòng)控制的價(jià)值，就必須掌握電氣自動(dòng)控制設(shè)備、控制流程及控制軟件。

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