自動控制技術在集中供熱節能方面的應用

趙霞

（大慶油田礦區服務事業部萬方工程技術設計院，黑龍江 大慶 163000）

在城市的所有基礎設施中，集中供熱系統是非常重要的一個組成部分，其主要的作用是為全市居民提供熱水能源，為城市居民的生活提供基本保障，改善現代城市的生活水平。隨著近年來自動化技術的快速發展，在城市的集中供暖系統中，自動化技術也得到了一些應用，使城市集中供熱系統自動化程度得到了極大的提升，而且有效地降低了城市集中供熱系統的能源消耗，起到了較大的節能環保作用。

1 城市集中供熱系統

隨著我國城市化進程的不斷深化，城市中的高層建筑覆蓋了整個社會生活的多個方面，而在城市建筑物運行的過程中熱能的供應顯得越來越重要，這也極大地促進了城市集中供熱系統的發展。

1.1 城市集中供熱系統概述

就城市集中供熱系統的發展來看，主要是通過對水加熱形成蒸汽或者熱水，并以此為城市建筑提供熱能。城市集中供熱系統從理論方面講關鍵問題是構建有效的熱網結構，充分利用一個或者多個熱源為城市的各個社區提供所需要的熱量，由此改善城市居民的生活品質。嚴格來說，城市集中供熱系統屬于市政基礎建設的范疇，因此其在一定程度上也具有公益性質，能夠為城市居民的生活以及工業生產提供相應的熱能供應。

1.2 熱媒與熱源方面的分析

首先，在城市集中供熱系統運行的過程中蒸汽或者熱水是其主要的熱媒，而要想進一步提升熱媒的實際經濟效益，就要在集中供熱系統運行的過程中采取科學的方法對其進行適當的調解。當集中供熱系統在運行過程中出現負荷較低的情況時，就可以適當地提升熱水的溫度，這樣就能夠充分保證汽輪機能夠在壓力相對較低的狀態下很好地完成抽氣工作。如果在集中供熱系統實際運行過程中主要采取工業生產的方式來提供熱能，這時就可以相應地將集中供熱系統的熱能經過適當的處理轉化成蒸汽。目前，我國大部分的中小企業在設計進行集中供熱的時候采取的熱媒都是蒸汽，從而有效地提升了室內的供熱量。而針對居民建筑進行集中供熱時主要采取的是蒸汽與水分相結合的方式，這樣既能充分保證整個集中供熱系統運行的穩定性和可靠性，同時也能夠滿足實際生產的需求。其次，移動供熱系統在運行過程中主要是依靠熱源向建筑提供熱能，主要有以下一些供熱技術。

無煙燃燒技術。無煙燃燒技術，在實際的應用過程中必須要在鍋爐的兩側安裝新型材料，這樣在鍋爐內部燃料進行燃燒的過程就會與鍋爐內的新型材料產生一系列的化學反應，從而使燃料燃燒產生的二氧化硫得到充分分解，由此也能夠有效地提升鍋爐的燃燒效率，進一步增加集中供熱系統的運行。

往復燃燒鍋爐技術。往復燃燒技術在實際應用過程中，主要利用的燃料是褐煤，使用這種燃料不僅能夠有效降低集中供熱系統的生產成本，而且也能夠有效提升整個集中供熱系統的運行效率以及可靠性，充分減少鍋爐在燃燒過程中出現的各種問題。

小功率高壓變頻技術。該技術主要是應用在一些中小型的熱電廠中，其實際應用能夠對傳統的電力系統實現有效優化，并進一步創新傳統熱電廠的工作方式。與此同時，通過相應管理機制的建設能夠有效地提升供熱系統實際的應用效果。在集中供熱系統中應用高壓變頻技術，對整個高壓系統運行情況進行了解，從而使得集中供熱系統等量分配更加合理。

熱源供熱調度技術。該技術在實際應用過程中要充分結合當地氣象局各種信息的預報方式，以此進一步明確熱源出口實際的溫度情況，并在此基礎上，合理地使用相應的調度軟件，進一步實現對供熱方式的合理調動。

2 熱力站的自動化調節與控制技術

2.1 熱力站的自動化調節技術

該技術主要的目的就是要實現熱力供需關系的合理調節，從而使得熱力的供應與熱力需求形成協調發展。通常情況下，該機構在實施過程中要對環境溫度進行適當考慮，然后充分結合實際供熱溫度曲線圖對集中供熱系統的供熱溫度以及流量進行合理調整，這樣就能在充分滿足用戶對熱力需求的情況下，進一步減少能源的浪費。自動化調控技術在實際應用過程中，主要可以分為自力式調節和電動調節。

2.1.1 自力式溫度控制閥門

在集中供熱系統實際的運行過程中，充分結合液體膨脹理論設計出一個合理的流量調節閥值，然后在供熱系統的二次供水管中設置感溫包，而將溫度控制閥設置在一次回水管中。通過自力式溫度控制閥，能有效地實現對空調以及居民生活用水溫度的調節。

2.1.2 壓差控制器

壓差控制器在實際應用過程中，主要是設置在整個集中供熱系統的一次或者二次供水、回水管道中，其主要的作用是為集中供熱系統中熱水供用的流量以及回水的流量進行合理的配置，這樣就能夠充分保證供水管道以及回水管道之間壓差的穩定，而針對循環水泵系統，通過變流量系統的作用，就能實現對集中供熱系統變頻控制。在這種情況下，又不需要在集中供熱系統的二次供水以及回水管道中設置壓差調節閥。

2.2 流量限制器

流量限制器在集中供熱系統中的應用主要是設置在熱力站的一次回水管中，其主要作用是對一次回水管中的回水量進行實時控制，這樣就能夠充分保證回水管的流量不會超過極限值，充分保證用戶的熱力流量始終處在合理的范圍內。

2.3 熱力站的自動化控制技術

整體來說，實現自動控制的熱力站具備了以下幾點功能：首先，能夠實現對熱力站中各項動態參數的實時監督，由此就能夠對整個集中供熱系統的實際工作狀況進行充分的掌握，然后通過流量的合理控制實現集中供熱系統熱能均衡；另外，通過自動化控制技術，能夠將熱力站的工況進行科學的匹配，從而使熱力站能夠充分結合用戶的實際熱量需求提供相應的熱量，與此同時，通過自動化控制技術能夠有效地判斷出移動供熱系統在運行過程中出現的故障，這樣就能及時采取措施進行解決，從而進一步保障集中供熱系統運行的安全性，對集中供熱系統的運行檔案也能夠形成有效的完善，從而使熱力站能夠實現熱量供應的量化管理。在自動化系統針對熱力站運行工況進行實時監測的過程中，主要是針對溫度進行合理控制，充分結合室外環境溫度對二次供水溫度、回水溫度的相應曲線進行合理描述，這樣就能夠通過對比及相應的差距實現集中供熱系統熱量的科學供應。

3 換熱站自動控制技術的節能應用

3.1 節能環保設計

在針對換熱站進行自動控制設計時，首先要充分保證供熱質量，在此基礎上經過相應的節能設計進一步提升對集中供熱系統能量損耗的有效控制，從而實現對集中供熱系統生產成本的有效控制。另外，在進行自動控制設備選擇時要盡量選擇性價比較高的設備。由于不同供熱系統，在供熱方式、工業設備等方面都存在較大的差異，因此，必須充分結合實際情況制定有針對性的控制措施，并合理地選擇控制柜、計量設備等相應的配套設施，與此同時，要充分保證相應的自動化控制設備能夠實現與集中供熱系統的良好兼容。

3.2 功率控制方法與措施

當集中供熱系統處在穩定運行狀態下時，系統整體的供熱量通常情況下都會與系統產生的熱量損失以及用戶的熱負荷基本保持一致，由此可以看出，用戶的熱負荷以及相應的散熱量都與移動供熱系統的供熱量有很大的關系，總體上遵循能量守恒定律，在整個供熱的過程中建筑物、實際的工作體系不會產生變化，但是建筑物的外部環境溫度會產生較大浮動，由此可知，整個供熱系統在熱負荷產生較大影響。由此可見，對整個集中供熱系統實際運行最大的干擾因素就是外部環境溫度。所以在供熱時，主要采取的是分時分區供熱控制方式，根據不同時間段、不同區域的熱能需求特點，設定不同時間段的供熱溫度，當室外溫度較高時可以適當降低循環水泵的轉速和功率，這樣既保證供熱效果，又起到節能的作用。

4 結語

自動控制系統是現代自動化技術高速發展的產物，在集中供熱系統中，充分應用自動控制技術不僅能夠有效地提升整個集中供熱系統的自動化水平，而且能夠充分保證集中供熱系統的運行質量，有效地促進供熱系統實現節能降耗的目標。自動控制技術在實際的應用過程中，首先，要充分保證供熱質量，在此基礎上才能對其節能進行優化設計，實現對能源消耗的有效控制，最終達到集中供熱系統的節能目的。