集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)在供熱管網(wǎng)中的實(shí)踐探析

丁大奎

（國家廣播電視總局四九一臺(tái)，北京 100000）

城市供熱環(huán)節(jié)是社會(huì)生產(chǎn)生活中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于居民生活舒適性以及安全性都有一定的影響，尤其是對(duì)于我國冬季較為寒冷的地區(qū)而言，供熱工作的優(yōu)良關(guān)系到地區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)生活穩(wěn)定。我國傳統(tǒng)供熱采用鍋爐供熱方式、鍋爐供熱過程中，供熱管網(wǎng)壓力比較大，并且能耗也相對(duì)比較高。所以，在現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)以及供熱管網(wǎng)要求的綜合背景下，我國開始進(jìn)行鍋爐供熱改造、供熱管網(wǎng)開始進(jìn)行自動(dòng)化升級(jí)，應(yīng)用集中供熱系統(tǒng)+熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱等方式，實(shí)現(xiàn)供熱管網(wǎng)的優(yōu)化升級(jí)，同時(shí)也減少供熱能耗，對(duì)于城市供熱的良好進(jìn)行也有非常積極的作用。

1 集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)及其優(yōu)勢分析

1.1 集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)簡述

集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)是以城市熱力供應(yīng)效率升級(jí)為目標(biāo)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化控制平臺(tái)，是現(xiàn)代電網(wǎng)供熱系統(tǒng)建設(shè)的主要方向，也是電網(wǎng)建設(shè)應(yīng)用的重點(diǎn)內(nèi)容。集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括熱源、管網(wǎng)、熱力子站等共同組成，利用自動(dòng)化技術(shù)以及信息化技術(shù)設(shè)計(jì)綜合控制平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)集中供熱系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化管控，確保自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用更加合理，也能夠最大程度上提升自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用效果。在集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用中，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)供熱控制、故障報(bào)警、故障搶修、自動(dòng)維護(hù)等功能，確保集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用更加安全高效，也能夠?qū)崿F(xiàn)供熱管網(wǎng)的優(yōu)化升級(jí)。

1.2 集中供熱自動(dòng)化組成

整個(gè)集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)分為熱力站自動(dòng)化模塊以及鍋爐自動(dòng)化模塊，利用自動(dòng)化技術(shù)將二者進(jìn)行有效連接，能夠?qū)崿F(xiàn)集中供熱系統(tǒng)的自動(dòng)控制，確保系統(tǒng)的集中供熱更加安全合理。

（1）熱力站自動(dòng)化模塊主要包括熱站自控系統(tǒng)、首站自控系統(tǒng)、冷熱水換熱自動(dòng)體系以及泵站自動(dòng)化控制等相關(guān)功能。在整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用過程中，換熱站自動(dòng)控制系統(tǒng)由PLC控制器，溫度、壓力及流量傳感器，自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，循環(huán)及補(bǔ)水泵變頻器等設(shè)備組成。在其應(yīng)用中能夠完成一次網(wǎng)流量和二次網(wǎng)流量的良好控制；首站自控系統(tǒng)應(yīng)用具有熱蒸汽和熱水循環(huán)使用，供應(yīng)熱網(wǎng)的作用，能夠最大程度上提升熱力站自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用效果；冷熱水換熱站自控系統(tǒng)的應(yīng)用也非常關(guān)鍵，在系統(tǒng)的應(yīng)用中，能夠?yàn)榫用裉峁┎膳?、熱水供?yīng)以及空調(diào)制冷等功能，實(shí)現(xiàn)居民供熱網(wǎng)的良好管控；泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)包括加壓泵站以及混水泵站兩方面作業(yè)組成，在其泵站的核心應(yīng)用中，能夠?qū)崿F(xiàn)管網(wǎng)的綜合優(yōu)化分析，確保技術(shù)的應(yīng)用更加合理，也能夠提升熱力站自動(dòng)化應(yīng)用效果。

（2）鍋爐房自動(dòng)系統(tǒng)。鍋爐房是供熱管網(wǎng)以及集中供熱系統(tǒng)的核心裝置，起到熱能輸送的作用，而傳統(tǒng)的鍋爐房控制采用人力和半自動(dòng)模式運(yùn)行，運(yùn)行管控效率相對(duì)比較低，運(yùn)行質(zhì)量相對(duì)比較差，影響到鍋爐房的應(yīng)用效果，所以在鍋爐房的裝置應(yīng)用中，也應(yīng)該進(jìn)行自動(dòng)化改造，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。鍋爐房自動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用非常關(guān)鍵，鍋爐房自動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用中采用DCS分散控制系統(tǒng)，同時(shí)進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)具有指令發(fā)送、自動(dòng)控制、實(shí)時(shí)監(jiān)控、智能調(diào)節(jié)等功能，能夠?qū)崿F(xiàn)鍋爐裝置的良好應(yīng)用，確保鍋爐運(yùn)轉(zhuǎn)更加高效節(jié)能。

2 集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)在供熱管網(wǎng)中的技術(shù)應(yīng)用

集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)在供熱管網(wǎng)中應(yīng)用除了設(shè)計(jì)合理的自動(dòng)化系統(tǒng)，更重要的是完成供熱自動(dòng)化系統(tǒng)的改造，以下是對(duì)集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)在供熱管網(wǎng)中關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用。

（1）變頻技術(shù)的應(yīng)用。變頻技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展中應(yīng)用的重要技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)供熱管網(wǎng)的供熱穩(wěn)定性提升。在變頻技術(shù)應(yīng)用中，在供熱自動(dòng)化系統(tǒng)中加入變頻裝置，變頻裝置能夠自動(dòng)計(jì)算供熱熱力以及流量，并且采用自動(dòng)監(jiān)控儀表，通過自動(dòng)化儀表裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)用，確保變頻裝置的應(yīng)用更加合理，提升變頻技術(shù)的應(yīng)用效果。同時(shí)在供熱管網(wǎng)中變頻技術(shù)還可以實(shí)施轉(zhuǎn)變自動(dòng)頻率，適應(yīng)現(xiàn)代供熱需求，實(shí)現(xiàn)熱力能源的良好供應(yīng)。

（2）分時(shí)段控制技術(shù)。分時(shí)段控制技術(shù)是為了配合熱能計(jì)量收費(fèi)制度完成的相關(guān)功能，同時(shí)也是為了實(shí)現(xiàn)更加智能的供熱。從自然角度而言，每天的每個(gè)時(shí)間段溫度不同，凌晨1～4時(shí)為最冷天氣、午后2～4時(shí)為最暖天氣，如果采用全天候集中供熱，不僅會(huì)造成資源浪費(fèi)，同時(shí)也影響到供熱需求體驗(yàn)。所以，供熱自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用分時(shí)段控制技術(shù)，通過對(duì)分時(shí)段控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建，提高對(duì)供暖區(qū)域劃分、調(diào)節(jié)溫度變化參數(shù)等數(shù)據(jù)的收集，促進(jìn)供熱效率、節(jié)能環(huán)保等各項(xiàng)指標(biāo)的提升。

（3）自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)應(yīng)用。集中供熱自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)對(duì)于現(xiàn)代熱網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)而言也有非常積極的作用，能夠提升熱網(wǎng)的綜合應(yīng)用管控，確保熱力供應(yīng)更加積極合理。在集中供熱系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)中，主要包括一次網(wǎng)和二次網(wǎng)的調(diào)節(jié)，而一次網(wǎng)和二次網(wǎng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)需求有所不同，所以在其系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了自動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)一次網(wǎng)供水溫度以及供熱流量調(diào)節(jié)，同時(shí)也可以對(duì)熱力失調(diào)問題進(jìn)行有效的解決，實(shí)現(xiàn)供熱均衡、供熱精準(zhǔn)。

（4）自動(dòng)化裝置的應(yīng)用。自動(dòng)化熱力控制系統(tǒng)是依靠技術(shù)以及相關(guān)裝置實(shí)現(xiàn)。所以，在集中自動(dòng)化供熱系統(tǒng)應(yīng)用過程中，應(yīng)該采用智能化裝置實(shí)現(xiàn)各處自動(dòng)化功能。如，在自動(dòng)化裝置應(yīng)用過程中，主要應(yīng)用自動(dòng)調(diào)節(jié)閥、智能儀表、智能補(bǔ)水調(diào)節(jié)裝置等，是實(shí)現(xiàn)供熱管網(wǎng)自動(dòng)化建設(shè)的關(guān)鍵。

3 案例研究

XX供熱集團(tuán)為了實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源、供熱穩(wěn)定的目標(biāo)與2020年開始進(jìn)行供熱改造，將傳統(tǒng)的鍋爐供熱方式轉(zhuǎn)換為熱帶聯(lián)產(chǎn)集中供熱方式，并且在供熱改造中，設(shè)計(jì)應(yīng)用了集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)，通過自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用，確保系統(tǒng)的供熱應(yīng)用更加積極合理，也能夠提升供熱的應(yīng)用效果。

XX供熱集團(tuán)傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)問題較為嚴(yán)重，管道壓力達(dá)到2.5MPa、可以說是我國最高的一個(gè)檔次，嚴(yán)重影響到區(qū)域供熱，不僅供熱效果較差，并且子啊供熱實(shí)施過程中，管道運(yùn)行以及維護(hù)的難度也比較大，同時(shí)也造成了一定的環(huán)境污染問題，所以在XX供熱集團(tuán)進(jìn)行供熱過程中，應(yīng)該進(jìn)行供熱改造，確保供熱應(yīng)用更加合理。以下是對(duì)供熱個(gè)集團(tuán)集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)改造分析。

4 集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)在供熱管網(wǎng)中的實(shí)踐分析

4.1 集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用分析

在XX供熱集團(tuán)進(jìn)行供熱改造過程中，采用由清華同方股份有限公司和北京亞控科技發(fā)展有限公司共同開發(fā)設(shè)計(jì)的城市集中供熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有良好的自動(dòng)控制功能、數(shù)據(jù)采集功能以及故障排除功能，能夠?qū)崿F(xiàn)供熱系統(tǒng)的優(yōu)化管控，確保整個(gè)供熱系統(tǒng)應(yīng)用更加安全合理。

（1）集中供熱系統(tǒng)組成原理。XX供熱集團(tuán)采用新式集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括熱源控制裝置、換熱站控制器等主要控制裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)熱源以及換熱站模塊的綜合控制，確保整個(gè)系統(tǒng)的供熱功能良好實(shí)現(xiàn)。同時(shí)系統(tǒng)包括的熱源變頻裝置、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、換熱變頻器等裝置，采用變頻技術(shù)和變頻裝置能夠?qū)崿F(xiàn)熱能換熱集中管理以及自動(dòng)調(diào)節(jié)、同時(shí)系統(tǒng)還應(yīng)用了循環(huán)水泵以及補(bǔ)水泵，做大智能補(bǔ)水調(diào)節(jié)水溫以及流量，根據(jù)熱用戶的需求完成智能化供熱，滿足系統(tǒng)的各項(xiàng)使用需求，確保供熱系統(tǒng)的應(yīng)用更加安全有效，也能夠最大程度上提上系統(tǒng)的使用效果。系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用遠(yuǎn)傳通訊模塊以及室外溫度傳感器，室外溫度傳感器能夠?qū)崟r(shí)采集室外溫度，擯棄給利用遠(yuǎn)傳通訊模塊間實(shí)時(shí)溫度信息回傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)分析完成新控制質(zhì)量發(fā)送，控制各項(xiàng)變頻裝置以及調(diào)節(jié)器裝置完成供熱溫度的實(shí)際管控。在整個(gè)集中供熱系統(tǒng)應(yīng)用過程中，均采用自動(dòng)控制模塊，極大程度上減少了人力應(yīng)用，同時(shí)也做到了自動(dòng)控制應(yīng)用，確保熱力供應(yīng)得到良好的控制，減少傳統(tǒng)人力管理模式中存在的不必要浪費(fèi)問題。圖1為XX供熱集團(tuán)集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)原理圖。

圖1 集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)原理圖

XX供熱集團(tuán)在建設(shè)過程中主要包括22個(gè)分換熱站、能夠?qū)崿F(xiàn)350萬立方米的熱能供應(yīng)，總供熱管網(wǎng)長度達(dá)到18km，最大供熱高差為220m、為了實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域內(nèi)的供熱控制，XX集團(tuán)集中供熱系統(tǒng)對(duì)自控系統(tǒng)各項(xiàng)功能進(jìn)行了有效的設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)具有良好的操作界面，操作界面設(shè)計(jì)簡單合理。整個(gè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中，將22個(gè)換熱站分布圖展現(xiàn)在主頁面，使用者能夠清晰地了解到22個(gè)換熱站的綜合應(yīng)用效果，確保供熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用更加積極合理，也能夠最大程度上提升供熱系統(tǒng)的綜合應(yīng)用效率，確保供熱系統(tǒng)的良好應(yīng)用更加合理，也能夠提升系統(tǒng)供熱應(yīng)用效果。在整個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，主要包括用戶管理、修改密碼、登錄、操作畫面、全網(wǎng)數(shù)據(jù)等多項(xiàng)操作模塊，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)供熱的初步管理，確保系統(tǒng)的應(yīng)用更加合理。

進(jìn)入到操作界面之后，系統(tǒng)顯示22個(gè)換熱站以及各機(jī)組的工作運(yùn)行模塊，將所有能夠遠(yuǎn)程控制的設(shè)備完成綜合管理，并且在各機(jī)組后設(shè)置指示燈，在實(shí)際的系統(tǒng)操作過程中，不同的指示顏色代表機(jī)組的不同工作狀態(tài)。如，將機(jī)組轉(zhuǎn)換為手動(dòng)模式之后，機(jī)組的指示燈將會(huì)由灰色轉(zhuǎn)換為黑色，此時(shí)機(jī)組人員進(jìn)行人力機(jī)組檢修以及機(jī)組運(yùn)行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)和手工的完全切換，確保機(jī)組運(yùn)行方式多樣，實(shí)現(xiàn)多樣化的管理，防止自動(dòng)控制出現(xiàn)問題，系統(tǒng)出現(xiàn)崩盤現(xiàn)象。

系統(tǒng)具有安全管理功能，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)置登錄密碼以及修改密碼等功能，是出現(xiàn)安全性考慮的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。在集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)使用過程中，只有經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)、只有了解自動(dòng)化控制系統(tǒng)工作原理的工作人員才能夠登錄系統(tǒng)，同時(shí)也防止系統(tǒng)參數(shù)輸入錯(cuò)誤操作不良的影響。

系統(tǒng)具有參數(shù)整理和分析功能，整個(gè)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)全網(wǎng)參數(shù)采集，整個(gè)系統(tǒng)完成了1-22號(hào)換熱站的工作數(shù)據(jù)采集，在其工作運(yùn)行過程中，主要采集一次供熱溫度、一次回溫、一次供壓、一次回壓、二次供熱溫度、二次回溫、二次供壓、二次回壓等相關(guān)裝置，通過系統(tǒng)供熱裝置的綜合應(yīng)用管控，確保系統(tǒng)參數(shù)運(yùn)行更加合理，根據(jù)參數(shù)采集以及參數(shù)分析，能夠完成參數(shù)的良好管控工作。

4.2 集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)在管網(wǎng)中實(shí)踐應(yīng)用效果

集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)在管網(wǎng)中實(shí)踐應(yīng)用非常關(guān)鍵，能夠提升熱力管網(wǎng)的應(yīng)用效率，同時(shí)完成熱力管網(wǎng)的熱力參數(shù)分析等相關(guān)工作。在XX供熱集團(tuán)應(yīng)用集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)之后，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的應(yīng)用效率升級(jí)，對(duì)于集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)的綜合應(yīng)用管控也有非常積極的作用，也能夠最大程度上提升集中供熱自動(dòng)化管網(wǎng)應(yīng)用效果。XX集團(tuán)應(yīng)用供熱自動(dòng)化系統(tǒng)之后，每年可減少煙塵排放980.05t，減少二氧化硫排放360.84t，有效降低了地區(qū)污染，并且每年節(jié)約成本達(dá)到102.5萬元，真正實(shí)現(xiàn)了地區(qū)供熱管網(wǎng)的節(jié)能高效改造。

5 結(jié)語

集中供熱自動(dòng)化系統(tǒng)在供熱管網(wǎng)中應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)低成本運(yùn)行以及高效運(yùn)行，希望本文能夠?qū)泄嶙詣?dòng)化系統(tǒng)在供熱管網(wǎng)中的實(shí)踐應(yīng)用有所幫助。