智能化控制裝置在供熱領域中的應用

李 盈 (天津市重熱供熱技術工程有限公司 300222)

佟建秋 (天津力源永春科技發展有限公司 300222)

一、前言

集中供熱是國家大力推廣的節能和環保措施，也是未來供熱行業發展的必然趨勢，換熱站是連接一次網和二次網的重要設施，保證其工作的安全性、可靠性直接影響供熱系統的安全性和供熱質量。目前，各種新型的供熱設備和技術已在城市供熱中獲得了廣泛應用，換熱機組已經成為熱力系統的發展方向。只能換熱機組具有結構緊湊，占地面積小，安裝調試簡便，尤其是在配置相應的控制設備后，可實現全自動、無人值守及遠程監控運行的功能，并且它的節能效果顯著，運行成本低，是熱力系統中理想的供熱設備。

二、系統原理

本智能化換熱機組的控制裝置是由可編程控制器（PLC）、變頻器、電動調節閥等設備組成。控制器首先對系統內的各種信號進行采集，再根據該地區規定的室內采暖溫度，室外環境溫度，熱媒溫度以及受控設備的實際運行狀況等相關參數進行綜合處理，然后再對相應的受控設備進行控制和調節。該過程循環往復，以達到連續調控的目的。其工作原理如圖所示：

智能化換熱機組自動控制

三、性能特點

目前一些傳統換熱站的換熱機組大都采用人工調控，人工調節只能進行間斷調節，造成較長時間段內負荷匹配不合理，加之人工操作時比較生硬，使管網運行參數波動較大，供水溫度稍不符合標準值，就需要對其進行人為的調節，而且各換熱站都獨立運行，難以達到供熱系統整體最佳狀態，易造成熱力失衡，影響供熱效果而造成能源的極大浪費。

針對老換熱站運行過程中出現的上述問題，本智能化換熱機組卻可以隨時隨地的進行自動化調節，使系統供熱負荷保持在一個較為合理的范圍內，且對各個換熱站實行統一監控，保證了連續運行，使供熱系統整體達到最佳狀態，大大的節省了系統的能源，其相對于傳統的換熱機組具有如下的優點：

（1）對二次網供水溫度的調控

控制裝置在保證供熱系統壓力穩定的同時，控制器根據采集來的室外溫度和采暖規定溫度實時確定二次供水的標準溫度，通過二次供水的實際溫度與標準溫度的比較，對流入換熱器的一次網流量進行調節，從而對鍋爐輸出熱負荷進行調節，最終達到節約能源的目的。經過換熱器的熱量交換，使二次網供水的實際溫度趨于標準溫度，以滿足采暖需求，該過程循環往復連續調節。

（2）變頻補水定壓

利用壓力變送器測得的二次回水管路定壓點處的壓力值來調整補水泵變頻器的頻率，改變補水泵的轉速，保持二次循環系統壓力的相對穩定，達到定壓的目的。與以往的手動模式相比，壓力變化更加連續、精確。

（3）變頻調速恒壓供水

循環泵控制系統亦采用變頻調速的工作方式，輸出頻率的調節根據系統二次網供、回水之間的壓差來控制。當供熱負荷不變時，循環水泵的出力應為恒定，當用戶增多，供熱負荷增大時，管網流量即增大，供回壓差減小，循環泵轉速上升。當用戶減少，供熱負荷減小時，供、回壓差增大，循環泵轉速下降，從而實現對供熱系統的快速、準確調節。該方式既保證了二次管網系統的壓力又最大限度的節約了能源。

智能化控制裝置將成熟的計算機控制技術和設備與城市集中供熱監控體系和換熱機組的有機結合，集優化供暖溫度調節、管網熱負荷自動跟蹤調節、管網恒壓變頻控制等功能于一體，以計算機網絡方式實現供熱信息監控管理系統等功能是此系統最大的特色。

四、經濟效益分析

（1）從燃料消耗分析

供水溫度的自動化調節遠遠比人工手動調節要經濟、穩定、準確。人工調節只能是靠運行人員的經驗進行，調節量的大小往往不準確，經常為了達到用戶的滿意，留有較大的富裕度。但自動化調節卻可以隨時隨地的進行調節，供水溫度稍不符合標準值，就發生動作對其進行調節。這樣就保證了供熱負荷總是在一個較為合理的范圍內，大大地節省了燃料的消耗量。

（2）從耗電、耗水量分析

由于采用了變頻器，補水泵總是處于小功率工作狀態下，這種狀態是與管網失水多少相匹配的，當失水量大的時候其輸出功率才相應加大，所以其所消耗的電量是合理的。對于多臺循環泵同時運行的換熱機組，在長期運行的情況下，節能效果是比較顯著的。隨著采用熱計量收費，節能的效果將會更加的明顯。

（3）從維護上分析

采用該裝置的換熱機組其運行工況比較穩定，波動較為平滑，間接地延長了換熱設備的使用壽命，降低了維護、維修費用。

該裝置與國內外同類產品相比制造成本低、功效高,適合我國供熱行業的現狀和具體需求，可為使用單位節省大量的投資費用；并且使用該裝置后,在保證供熱系統安全、穩定、高品質供熱的同時,還減少能耗、電耗的費用,降低了供熱運行成本,提高了經濟效益。

結論：

本智能化控制裝置價格低廉、兼容性好，不但適用于新技術設備的換熱站系統，也適用于傳統換熱機組的自動化改造，具有相當大的擴展功能，可建立與上位監控系統的數據通信，完成運行參數的自動監測、傳輸和分析處理。實現了用一個調度中心對多個換熱站系統進行監控，使供熱系統自動化、網絡化。該裝置在實現高質量供熱、有效改善勞動條件、提高勞動效率、節能環保等方面社會效益顯著。為提高人民生活水平,保障社會穩定和發展起到了積極的作用。

【1】賀平 主編 孫剛 王飛 吳華新 編著 供熱工程（第四版）【M】中國建筑工業出版社

【2】張子慧 編著 熱工測量與自動控制 【M】中國建筑工業出版社

【3】徐偉、鄒瑜編著 供熱系統溫控與熱計量技術 【M】中國計劃出版社

【4】吳清海、金廣英著 城市集中供熱發展以及需解決的問題【J】科技資訊，2007（17）：11.

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