供热管网中集中供热自动化系统的应用探讨

包玉莹

（大庆油田矿区服务事业部物业管理二公司乘风物业二分公司，黑龙江 大庆 163000）

集中供热在我国已经经过了数十年的发展，并且在城市中形成了较大的规模，尤其是我国北方，多数的城市都已经实现了集中供热的普及，集中供热与城市的工业生产一样已经成为了人们日常生活中不可或缺的一部分，为我国城市化的建设做出了巨大的贡献。但是随着供热系统规模的不断扩展，供热面积的逐步增加，传统模式下针对供热管网开展的人工检测、调控、维护保养等模式已经不能适应现代供热的实际需求。在集中供热的管理过程中也出现了很多事故，对集中供热管网的监测以及维护不能及时完成也使得城市的供热质量以及供热效益受到了很大的影响。为了进一步维持我国城市集中供热系统的稳定运行，逐步提升我国集中供热的自动化程度已经成为目前供热领域亟待解决的问题。

1 集中供热系统简介

城市集中供热系统的原理图如图1所示。

由图1可知，集中供热系统中热力站之间是相互连接的，而两个不同的热网系统则是完全独立的系统，这样在一次热网系统以及二次热网系统内部的供热介质之间就不会发生混合的问题，而两个系统之间质量的传递主要是通过系统之间连接的换热板来完成的。这样就能实现热电厂内部的介质始终保存在一个相对比较稳定而且密闭性良好的环境中，从而避免了热交换或者泄露等造成的外部能量损耗，整个供热系统也能够实现高质量高效的运行。集中供热系统中不同的换热站主要是通过电话或者电脑等通信设备来进行连接，实现了远程通信，从而建立了集中供热系统的远程自动化控制。

图1 城市集中供热原理图

2 自动化集中供热系统的构成

城市供热自动化系统主要是由供热源、供热管网、中继泵站以及热力站等几个部分组成，上述几个部分并不能实现完全独立运行，而是相互之间协助运行共同构成了一个完善的联动供热系统。而集中供热系统的控制部分则主要是由调度中心、通信平台、热力子站等3个部分组成，而调度中心与热力子站之间通信的桥梁是调度中心。

2.1 热力站的自动化

针对热力站进行的自动化管理主要是为了满足系统内部不同热力子站的实际热量需求，同时还要结合实际的供热需求来适当调整和分配热量。热力站的自动化管理主要可以分为换热站、首站、冷热水和生活用户四换热站、泵站等几个系统的自动控制系统。

（1）换热站的自控系统。温度变送器以及压力变送器是换热站中应用比较广泛的自动控制设备，另外，自动调节阀、循环泵、补水泵以及流量计等也是常用的几种自动控制设备。换热站的自动控制回路主要是由一次管网流量控制回路、二次环网流量控制回路以及二次管网定压回路等组成。在换热站的自动化管理过程中，针对一次管网流量控制回路的调整控制过程主要是通过一次回水调节阀来实现的，而通过合理的设置和调节二次管网中循环泵以及补水泵的转速就能实现对二次管网流量的实际控制。另外，换热站内所有的控制操作都是通过供热系统调度中心下发的控制指令来实现的，而调度中心在下发控制命令的时候需要经过严格的全网平衡算法来进行命令的确认，在换热站内部设置的PLC系统可以针对整个供热管网中不同换热站的实际运行情况进行检测，然后再根据实际的运行需要来实现对循环泵以及补水泵转速的控制。

（2）首站自控系统。在供热系统中不同供热源出口位置设置的换热站就是首站，供热源提供的水蒸汽或者热水就是通过首站来完成向供热管网的热量传递，完成热量传递后的热水会自动回到供热源中进行再循环。在首站自动控制系统的建设过程中必须要对其安全性能、供热管网控制的有效性、供热管网流量调整等作用进行充分的考虑。

（3）冷热水及生活热水换热站自控体系。该类型换热站的主要作用就是向用户提供采暖、热水、空调制冷等实际生活需求。该类型的换热站系统在长江中下游地区应用非常广泛。主要是因为这些地区的冬季不仅温度低，而且寒冷气候的持续时间也比较长，因此，供暖的实际需求比较大，而且在这一地区，夏季的时候往往天气比较炎热，因此也面临着巨大的制冷需求。集中供暖模式不仅能够满足人们日常的生产作业需求，而且还能达到现代工业生产中环保节能的需求。

（4）泵站自动化系统。在城市的供热管网中主要有加压泵站以及混水泵站2类。加压泵站的主要目的就是为了完成对供热管网的加压，根据实际状况来实时调节整个供热管网的水压状况。而混水泵站的主要作用是对整个城市供热管网的水力以及热力状况出现异常的时候维持其基本循环的动力需求，混水泵通常情况下用于泵供热源处。当集中供热管网的实际管线过长的时候，为了有效缓解供热管网的供热压力，就需要在不同的供热管道上设置加压泵站。而加压泵站通常会设置在供热管网的中间位置或者在供热管网的末端，因此，加压泵站通常又会被分为中继泵站以及末端泵站2种。

3 供热自动化系统相关技术

供热管网自动化的建设必须要依赖技术力量的支持，而变频技术就是一项非常重要的技术支持。而加强对供热管网各种技术以及数据的研究也能极大地推动供热管网自动化的建设发展。

3.1 变频技术的使用

近年来，随着我国科学技术的发展，变频技术在很多领域实现了普及应用，例如，在很多领域的水泵以及风机等设备中变频技术都得到了广泛的应用，变频技术在经过多年的发展后，不仅在成本上得到有效控制，而且其可靠性也在不断提升。目前，在供热系统的自动化建设过程中将变频技术与现代的计算机技术结合使用就构成了一个简单的供热系统自动化系统。这种供热自动化系统不仅可以将原有系统中的各种监控仪表进行使用，只需要在系统中加入一个变频器即可，然后将变频器与计算机通过专用的通信线路连接起来。该模式在实际的使用过程不仅方便管理，而且还能轻易实现对逻辑功能的保护。同时还可以通过对变频器进行现场或者远程等两种方式的设置来完成对管网的实时操作。此外，在上述模式的基础上，再添加一些专用的数据控制以及收集模块后就能实现对整个供热管网系统的实时监测，这样就能实现对整个供热系统的信息采集并能很好的完成故障预防等工作。

3.2 相关数据的挖掘

将集中供热自动化系统采集到的数据进行详细分析和研究具有非常重要的实际意义。在充分针对数据进行研究的基础上不仅能实现对现有粗放式供热管网管理模式的定量化管理转变，不断促进供热系统自动化以及智能化的发展，同时也能实现对供热系统内部的物化管理以及相关操作人员的绩效评估。这样就极大的提升了供热管网系统整体的运行效率，同时也使得供热管网整体运行成本得到了有效控制。在精确的数据分析基础上对供热系统做出的评价更具客观性，也为其后期的系统改造提供了一定参照；另外，通过数据的分析评估后能够详细了解相关作业人员的实际工作状况，这样就实现了对供热系统科学、高效的管理。

4 结语

在现代能源结构越来越复杂的情况下，实现城市的集中供热自动化系统建设能够极大提升能源的利用效率，有效避免能源浪费，并合理控制城市供热的运行成本，是一种实现人与自然环境协同发展的途径。随着科学技术的不断进步，在未来，城市的集中供热自动化控制系统在不断的发展过程中，必然会向着更高水平的智能化、自动化方向发展，也必将改变传统供热系统大流量、温差小、供热不均匀、能源利用率低的现状，而实现集中供热系统的小流量、大温差、平衡供热的经济性供热模型。而在技术不断发展的形势下，也能实现用户个体结合实际需求进行自动调节的功能。