自動控制技術在集中供熱節能方面的應用

【摘要】自動控制技術在集中供熱中越來越被廣泛的應用。自動化供熱系統在多方面都有突出優點。例如提高供熱的安全性、高質性、經濟性、節能性與環保性。同時有助于增加供熱體系的穩定性和低耗性。本文主要對電氣自動控制技術在集中供熱和節能等方面進行了分析研究。

【關鍵詞】自動控制技術；集中供熱；節能應用

1、集中供熱的自動控制系統

區域集中供熱可由以下幾部分組成：熱源、一次管網、換熱站、二次網，熱用戶等。現今，城市集中供熱系統的發展十分迅速，有些城市中的換熱站數量較多，而要用電氣自動控制實現集中供熱，一是要在各個換熱站裝置自動化控制設備；二是要建立供熱系統自動化控制總站，匯總與分析遠程設備傳輸上來的系統數據，從而根據實際的情況發出正確指令。

在自動化集中供熱中有幾個不可缺少的性能。例如自動控制與調度供熱負荷， 實時監控供熱系統運行的參數，進行系統數據的統計與保存，系統出現故障時能發出報警提示， 以提醒操作運行的人員能對故障進行及時而有效的處理。

2、自動控制技術實際應用中的原理與方案

2.1自動化控制技術在換熱系統的原理

利用自動化控制體系，在換熱站集中供熱的工作過程中，就是要在保證供熱成功的基礎上，實現城市集中供熱同時，要發揮出最大熱量，付出最小成本。所以，在換熱的過程中，就須做到在電熱能的運輸過程中，將熱能或電能的利用率取得最大化。基于節能理念的要求，需要對自動控制集中供熱的過程制定出一套科學、合理、完整的自動化控制體系，在供熱的過程中，還需充分考慮到自身供熱的難易程度，唯此才能考慮其具體的供熱對象，進而為供熱的過程選取合適的自動化控制儀器。在實際供熱的系統中，通過換熱站可以在兩者具有遞進關系的用戶網中進行熱能互換，最終將熱量運輸到有需求的準確地點。一般在換熱站中的自動化控制體系由 PLC、電器及其儀表、信息傳輸端口等組成。在供熱的同時，還需供熱工作人員實時記錄相關數值，確保集中供熱系統安全穩定地運行。

2.2自動控制集中供熱的節能方案

要想均勻供熱且減少能耗不得不特別關注供熱系統的參數，將循環網的水平均溫度當作供熱系統調控的目標，同時控制每個熱力站使其二次循環網水的溫度相等。若想實現上述目標需利用已有設備，如恰當地調節每個熱力站加壓泵和調節閥來實現讓各每個熱力站間供熱均勻的目標，因此可大大減少熱量不均現象的發生。即在普通用戶供熱溫度合適的基礎上也要讓過冷區域用戶滿意，由此降低能量損耗。由此可知，若使用均勻調控供熱措施，不僅能夠滿足基本供熱需求同樣可減少能耗。

3、自動控制技術在集中供熱節能方面的具體應用

3.1對供熱水溫的調節

由計算供熱水溫的公式可得知，在一定時間與空間條件下并且忽略不定因素的影響，給用戶的供熱產生的溫度與當時的室外存在特定的函數關系。盡管當前所使用的供熱系統的自動化控制設施在一定程度上能夠管理供熱水溫，同時這種控制措施不僅容易而且穩定，又具有控制周期短的特點。所以，就目前來說此調控措施大面積使用在當前供熱系統中。但是，由于使用次數的提高，此調控措施產生的弊端也隨之而來，例如當室外溫度一定時，若單位時間內的水流量產生改變，會造成其供熱水溫也隨之產生變化。除此之外，供熱系統在給用戶帶來便利的同時也存在的弊端同樣不可忽略，比如時間上的滯后性與使用時的惰性。在對儀器正確設置的基礎上，還需尤其關注由于設備而引起的碰撞等不良現象的發生所造成的擬定數值出現意外跳躍的情況，這些會使得整個供熱體系的運行出現故障。

3.2如何控制供熱用戶的室外溫度

由熱力學定律可知，在特定的外界影響下，倘若忽略在輸送過程中的能量虧損， 那么輸送的熱量大致會和最終用戶得到的熱量等同。但是由于客觀因素的影響，上述結論在現實供熱系統無法實現。通過長時間的供熱與用熱觀察與總結，不難觀察到倘若想讓供熱量長時間穩定在固定的數值上，就不得不認真把監控用戶的室內外溫度對供熱量產生的影響落實到實處。所以在自動化監控環境下，應該在如何掌控室外溫度造成的影響上下工夫，從而確保供熱的調控。比如，通過室外平均溫度和供水溫度一起管控實現通過分段替換水流量的辦法實施調控。

3.3減少能耗

利用集中處理供熱熱能的手段，改善了水資源的管控力度，讓取暖需求根據自身所需取量，從而改進對用戶供熱的隱患，消除自動調節中的弊端。通過此種措施來減少人力、物力、資源的浪費，使工作變得更為方便簡單，同時又提高了工作效率，也實現了節能環保的目的。同時，避免了工作中對水、電、人力等資源的浪費。此外，可利用在換熱站中加入可變頻水泵的措施，從而通過水泵儀器發出的頻率來實現全自動控制的目標，既增加調節范圍，又能持續保證需求的頻率，使集中供熱系統產生良好的運行效能。

3.4對單位時間內的水流量的調節方式

3.4.1定壓差調節模式

定壓差調節模式主要是調節用戶網管道中的壓力差，通過變頻循環泵的旋轉對管口處所產生的壓力差控制在特定范圍。而供熱系統實際操作中，此調節模式的使用是非常方便快捷的，對自動控制的集中供熱有十分重要的影響，從而較大程度上提高了資源的利用率。

3.4.2分階段調節

在供熱的實際運行中，應根據不同溫度特征來實行適量的熱量運輸。在實際供熱過程中，通常劃分成供熱初期、中期及酷寒三個時期，按照不同時期氣候的不同特征，通過循環水泵和特定水流量調節儀器相結合的手段對用戶實施集中供熱。這種分階段調節的特點有以下兩方面，一是可以確保極大滿足用戶的供熱需求；二是能夠有效緩解部分區域水、電資源的緊缺的情況。此外，用戶在實際使用的過程中，可能會出現供熱高峰期的擁堵現象。因而，在分階段調節供熱的過程中可以具體對供熱高峰期做出有效措施，比如對相關儀器儀表設定不同的時間段，盡可能的確保充足供應用戶對熱能的需求。

結語：

自動控制集中供熱系統整推動整個企業的效益發展與管理水平的提高，較大程度的提高供熱的服務質量，減少水、電、人力的浪費，從而實現了集中供熱過程的節能目的，獲得了更加可觀的生產效益。但是系統還尚處于建立與完善過程中，還有很多技術問題等待解決，所以，還需要我們積極的工作，完善系統，使自動控制系統可以持續的穩定運行，為社會創造良好的經濟效益與社會效益。

參考文獻：

[1]劉洪生.試論自動控制技術在集中供熱換熱站中的節能應用[J].科技展望，2014（09）.

[2]劉雅斌.集中供熱系統區域熱力站節能控制方法的優化[J].區域供熱，2015（06）.

[3]張鶴.自控技術在集中供熱工程中的應用[J].科技視界，2014（07）.

[4]石金凱，徐海潮.對集中供熱電氣自動控制的探討[J].區域供熱，2013.

[5]張崢.集中供熱系統熱力工況動態特性仿真及控制優化研究[D].山東大學，2011.

[6]山丹.自動控制技術在集中供熱節能方面的應用探討[J].中國戰略新興產業，2017-12-28.

作者簡介：

丁一鳴，朝陽城市供熱有限公司，遼寧朝陽。