自动控制技术在集中供热系统中的应用

卢鑫

（北京市热力集团有限责任公司，北京 100025）

0 引言

当前，在城市集中供热系统运行的过程中，自动控制技术的应用，能够提升能源利用效率，逐渐扩大集中供热的空间，发挥自动控制与网络技术的积极作用，使其可以向着智能化的方向发展。

1 城市集中供热系统

随着国家城市化发展，各个城市都开始建设高楼大厦，无论是工业方面还是居民方面，都开始重视热能的供应情况，由此为城市集中供热提供较为良好的发展环境。具体表现为以下几点：

1.1 理论方面的分析

对于集中供热而言，就是在蒸汽与热水的作用之下，形成一定的热能。在理论方面分析，主要就是热网结构，在一个或是多个热源的影响之下，能够同时向城市中的某个社区或是城镇等提供热能，提高居民的生活品质。对于集中供热系统而言，可以将其作为市政建设的基础工程，涵括社会公益等因素，在一定程度上，能够为居民生活与工业生产等，提供公益服务。

1.2 热媒与热源方面的分析

第一，热媒方面的分析。在集中供热系统实际运行的过程中，热水是其中最为主要的热媒，要想提高热媒带来的经济效益，就要利用科学的方式对其进行调节。在集中供热系统运行期间，热负荷如果处于低位状态，就要将水的温度调整到较高的位置，使得汽轮机可以在低压的状态之下继续开展抽气工作。如果集中供热利用工业生产方式为系统提供相关热能，就可以将蒸汽作为主要的热媒对其进行处理。从整体发展的角度而言，无论将蒸汽还是水分作为热媒，都可以促进集中供热系统的良好运行。当前，一些中小企业在使用集中供热系统的过程中，还是将蒸汽作为主要的热媒，可以为室内提供较多的热能。一些居民楼在使用集中供热系统的过程中，会将蒸汽与水分结合在一起，作为相关热媒，可以全面提高集中供热系统的运行水平与可靠性，满足当前实际工作需求。

第二，热源方面的分析。对于热源而言，是集中供热系统的主要运行依据，其中涵括较多新型技术，可以供给其更好的运行。

（1）无烟类型的燃烧技术。在使用此类技术的过程中，需要将新型材料安装在锅炉的两侧，烟气会在炉内与新型材料出现一定的反应，使得烟气中二氧化硫成分分解，出现催化现象，以此提高锅炉燃气的燃烧效率，增强系统的运行效果。

（2）往复燃烧类型的锅炉技术。此类技术的应用，是在褐煤的作用之下，降低实际工作成本，全面提高系统的运行质量与可靠性，减少其中存在的问题。

（3）小功率高压电机类型的变频技术。此类技术适合应用在中小型的热电厂中，可以对传统电力系统进行规范化设计，创新工作形式，明确各个体系的建设原则，建立专门的管理机制，逐渐提升集中供热系统的应用成效。同时，在使用此类技术的过程中，能够对高压变频系统进行调节，改革高压电机绕组的界限方式，设定其电压等级，明确电压的类型。在直接使用低压变频的过程中，可以引进800KW以下的电机设施，可以通过调速方式对其进行处理，以此提高变频方式的性价比。

（4）热源适当供热调度技术的使用。在使用此类技术的过程中，要利用气象局数据预报方式接受各类信息，明确热源出口的实际计量情况，在全面采集数据信息的基础上，科学设置专业的调度软件，以此实现相关功能。首先，要建立相关热源负荷预报模型，根据其实际发展需求，全面调整室内温度反馈情况，逐渐提高系统的运行水平。其次，要完善自动接收预测数据的功能，在对供热量进行科学计算的情况下，优化其工作机制。最后，要利用热源出口的热量，明确计划热量与实际热量之间的差异情况，在跟踪调整的情况下，利用先进技术对其进行处理，以此达到一定的节能效果。（节能幅度在5%左右）

1.3 热网方面的分析

第一，水利平衡技术的分析。在换热站内部系统实际运行的过程中，一级网系统需要科学安装电动恒流量调节阀等设备，利用自动系统与技术等对流量进行全面的平衡，以便于开展气候补偿等控制工作。同时，要科学使用水力平衡技术，合理开展冷热均衡等处理工作，根据相关工作要求，降低热网循环泵的实际流量，在节能环保的基础上，加大管理工作力度，节约相关电能。

第二，热网循环泵类型的节能技术。在应用此类技术的过程中，应当对循环泵设备等进行全面的改造，使其泵效有所提升，节约各类能源，在分流控制的情况下，对最小阻力进行调整，有利于改善水质，减小循环泵的耗电量。同时，在设计工作中，应当根据循环泵系统的实际设计要求，创新设计方式，明确相关工作要求与原则，逐渐提升管理水平。

第三，热换站类型的自控技术。在应用热控站自控技术的过程中，应当注重各方面的管理工作，根据技术要求等，提高集中供热系统的应用水平。

（1）在对换热站自动控制系统进行设计的过程中，设计者应当明确相关工作目标，保证供热工作质量，根据相关经济运行要求等，减少其中存在的损耗问题，创新工作形式。同时，要对工艺方案与机械设备的匹配情况进行改进，加大管理力度，满足当前工作要求。

（2）在分析系统组成结构的过程中，应当建立健全相关管控机制，对换热器等机械设备进行集中的供热处理，做好一次网与二次网的热能交换工作，通过科学的处理方式，创建相关管理机制，明确实际工作标准，保证可以更好的对各类数据信息进行转换处理，发挥相关信号的积极作用，逐渐优化其工作体系，提高系统的运行水平。同时，在温度与压力的作用之下，应当对变频器与用电信号进行处理，明确系统的接口要求与参数状态，应用先进的现场操作方式解决当前存在的问题，满足实际发展需求，为其后续发展奠定基础[1]。

1.4 热网户方面的分析

第一，温度方面的分户计量技术。在对居民室内温度进行测量的过程中，应当全面了解用户使用面积实际情况，在科学分摊漏洞总热量的情况下，应当要求温度较高的居民多分摊费用，温度低的用户少分摊费用，以此形成温度等热费的管理体系，根据其实际发展需求，解决当前存在的传热工作难题。

第二，大型公建楼个性化供热技术的应用。对于公共建筑物而言，主要包括：学校建筑物、商场建筑物、政府建筑物、办公楼建筑物、工厂建筑物等，在安装混水分时控制机械设备的基础上，能够对其进行分时控制处理，根据相关要求，科学开展管理工作[2]。

1.5 远程能源计量技术

在应用此类技术的过程中，应当科学开展能源计量工作，建设专门的管理系统，根据整体节能技术软件系统的使用要求，合理安装煤气计量仪表、电能计量仪表、热能计量仪表等，保证对整体系统的能耗情况进行计算处理，科学应用先进传感技术与网络技术等，对各类软件系统进行全面的处理，以便于自动化分析结果，形成报表[3]。

2 城市集中供热系统自动控制技术的应用要点

2.1 分时段控制技术

在应用此类技术的过程中，相关部门应当根据城市集中供热与传统供热系统的不同之处，对其进行全面的管理，尤其在热能计量收费方面，应当建立健全制度体系，通过精确控制与选择分时的方式，合理开展供暖活动，形成先进的分时控制、分段控制与分户控制系统[4]。

2.2 自动化智能机械设备

由于城市集中供热系统在运行中，供热量较高，用户之间存在明显的差异，因此，需要应用自动化智能设备对其进行改造，建立专门的智能化平台系统，建设集中供热机制，发挥先进技术的应用作用与优势。例如：企业在实际工作的过程中，利用补水水泵与加压力泵等机械设备开展相关管理活动，实现先进的改造工作，明确集中供热系统的合理性与差异性，利用先进的方式对其进行调整，以便于建设自动化与智能化一体的集中供热设备，达到预期的工作目的[5]。

2.3 智能报警技术

在应用此类技术的过程中，应当根据集中供热实际情况，明确其故障信息，通过自动报警与智能化处理等方式，解决其中存在的故障问题，提高集中供热系统的稳定性与可靠性，满足当前实际发展需求[6]。

2.4 实时监控技术

在实际管理的过程中，应当建立专门的实时监控系统，根据其实际发展需求，合理开展供热系统的管理工作，构建先进的集中供热网络机制，通过宽带通信技术的支持，提高远程管理机械设备的使用水平，保证集中供热系统的安全性[7]。

3 案例分析

图1 站内工艺情况

3.1 分时段控制的实际应用情况

某学校在冬季供暖的面积为5.5万m2，主要使用的是混水直供的形式，与普通住宅楼的要求有所不同，需要根据实际情况开展热计量收费等活动，达到良好的工作效果。学校利用自动化控制系统等，通过HOMS5.0等方式开展简单的控制活动。主要表现为以下几点：

第一，站内工艺情况。如图1所示。

第二，根据相关要求，对办公教学楼设置分时段控制系统，如图2所示。

第三，根据相关要求，对宿舍楼进行控制，如图3所示。

图2 办公教学楼设置分时段控制系统

图3 宿舍楼控制

在实际管理的过程中，应当根据教学楼的上课时间与下课时间，对温度进行动态化控制，在课下时间，应该保证正常温度，在课上时间，应当保证值班温度。根据相关规定可以得知，在实际管理的过程中，应当科学分析站内的数据信息，明确实际运行参数，按照相关工作要求，合理开展相关管控活动。如表1所示，应当对其进行全面的分析。

表1 学校上课时间供暖参数

在学校实际供暖的过程中，需要从前一年的11月1日开始到后一年的3月15日结束，根据供热情况，应当缴纳的采暖费用为18万元左右，利用自动化控制机械设备开展热计量活动可以发现，其共用热能在8492GJ左右，缴纳的采暖费用在89万元左右，可以节省51%。

3.2 对供暖参数进行控制

在控制供暖参数的过程中，采暖面积在1万8千平方米左右，应当根据小区实际情况科学开展采暖活动。

第一，在高区供暖工作中，应当科学安装换热器等系统，设置一级网给水管，在其中安装电动的调节阀设备，使其可以更好的对一级网换热流量进行控制，保证供水温度在一定范围内。

第二，在低区系统实际供热的过程中，应当使用混水供热方式，利用科学的调节阀调节方式，合理控制二级网的供水温度，全面提高其工作质量与工作效率。

4 结语

在集中供热系统实际运行的过程中，自动控制技术的应用较为重要，企业应当予以足够重视，科学应用先进的控制技术，实现各方面管理工作，提高节能效果。

参考文献：

[1]李铮.自动化控制在供热系统中的应用探讨[J].硅谷,2014(8):195,198.

[2]李程.自动控制技术在集中供热节能方面的运用[J].军民两用技术与产品,2016(12):117.

[3]段铁民,刘冰玲.自动控制技术在集中供热节能中的应用措施[J].科技展望,2014(8):60.

[4]毛君,郑广辉,谢苗,潘德文.模糊PID的超前支护装备支撑力自动控制系统[J].智能系统学报,2015,10(05):762-768.

[5]董志勇,李璐,王然风.基于PLC的浮选柱自动控制系统的设计与实现[J].煤炭工程,2014,46(12):131-134.

[6]段翠芳.基于单片机技术的温室自动控制系统的设计[J].农机化研究,2011,33(07):144-146+150.

[7]刘晓宇,杨嵌.城市区域燃气供热站自动化控制系统研究[J].软件,2012,33(07):41-43.