供熱管網中集中供熱自動化系統的應用探討

包玉瑩

（大慶油田礦區服務事業部物業管理二公司乘風物業二分公司，黑龍江 大慶 163000）

集中供熱在我國已經經過了數十年的發展，并且在城市中形成了較大的規模，尤其是我國北方，多數的城市都已經實現了集中供熱的普及，集中供熱與城市的工業生產一樣已經成為了人們日常生活中不可或缺的一部分，為我國城市化的建設做出了巨大的貢獻。但是隨著供熱系統規模的不斷擴展，供熱面積的逐步增加，傳統模式下針對供熱管網開展的人工檢測、調控、維護保養等模式已經不能適應現代供熱的實際需求。在集中供熱的管理過程中也出現了很多事故，對集中供熱管網的監測以及維護不能及時完成也使得城市的供熱質量以及供熱效益受到了很大的影響。為了進一步維持我國城市集中供熱系統的穩定運行，逐步提升我國集中供熱的自動化程度已經成為目前供熱領域亟待解決的問題。

1 集中供熱系統簡介

城市集中供熱系統的原理圖如圖1所示。

由圖1可知，集中供熱系統中熱力站之間是相互連接的，而兩個不同的熱網系統則是完全獨立的系統，這樣在一次熱網系統以及二次熱網系統內部的供熱介質之間就不會發生混合的問題，而兩個系統之間質量的傳遞主要是通過系統之間連接的換熱板來完成的。這樣就能實現熱電廠內部的介質始終保存在一個相對比較穩定而且密閉性良好的環境中，從而避免了熱交換或者泄露等造成的外部能量損耗，整個供熱系統也能夠實現高質量高效的運行。集中供熱系統中不同的換熱站主要是通過電話或者電腦等通信設備來進行連接，實現了遠程通信，從而建立了集中供熱系統的遠程自動化控制。

圖1 城市集中供熱原理圖

2 自動化集中供熱系統的構成

城市供熱自動化系統主要是由供熱源、供熱管網、中繼泵站以及熱力站等幾個部分組成，上述幾個部分并不能實現完全獨立運行，而是相互之間協助運行共同構成了一個完善的聯動供熱系統。而集中供熱系統的控制部分則主要是由調度中心、通信平臺、熱力子站等3個部分組成，而調度中心與熱力子站之間通信的橋梁是調度中心。

2.1 熱力站的自動化

針對熱力站進行的自動化管理主要是為了滿足系統內部不同熱力子站的實際熱量需求，同時還要結合實際的供熱需求來適當調整和分配熱量。熱力站的自動化管理主要可以分為換熱站、首站、冷熱水和生活用戶四換熱站、泵站等幾個系統的自動控制系統。

（1）換熱站的自控系統。溫度變送器以及壓力變送器是換熱站中應用比較廣泛的自動控制設備，另外，自動調節閥、循環泵、補水泵以及流量計等也是常用的幾種自動控制設備。換熱站的自動控制回路主要是由一次管網流量控制回路、二次環網流量控制回路以及二次管網定壓回路等組成。在換熱站的自動化管理過程中，針對一次管網流量控制回路的調整控制過程主要是通過一次回水調節閥來實現的，而通過合理的設置和調節二次管網中循環泵以及補水泵的轉速就能實現對二次管網流量的實際控制。另外，換熱站內所有的控制操作都是通過供熱系統調度中心下發的控制指令來實現的，而調度中心在下發控制命令的時候需要經過嚴格的全網平衡算法來進行命令的確認，在換熱站內部設置的PLC系統可以針對整個供熱管網中不同換熱站的實際運行情況進行檢測，然后再根據實際的運行需要來實現對循環泵以及補水泵轉速的控制。

（2）首站自控系統。在供熱系統中不同供熱源出口位置設置的換熱站就是首站，供熱源提供的水蒸汽或者熱水就是通過首站來完成向供熱管網的熱量傳遞，完成熱量傳遞后的熱水會自動回到供熱源中進行再循環。在首站自動控制系統的建設過程中必須要對其安全性能、供熱管網控制的有效性、供熱管網流量調整等作用進行充分的考慮。

（3）冷熱水及生活熱水換熱站自控體系。該類型換熱站的主要作用就是向用戶提供采暖、熱水、空調制冷等實際生活需求。該類型的換熱站系統在長江中下游地區應用非常廣泛。主要是因為這些地區的冬季不僅溫度低，而且寒冷氣候的持續時間也比較長，因此，供暖的實際需求比較大，而且在這一地區，夏季的時候往往天氣比較炎熱，因此也面臨著巨大的制冷需求。集中供暖模式不僅能夠滿足人們日常的生產作業需求，而且還能達到現代工業生產中環保節能的需求。

（4）泵站自動化系統。在城市的供熱管網中主要有加壓泵站以及混水泵站2類。加壓泵站的主要目的就是為了完成對供熱管網的加壓，根據實際狀況來實時調節整個供熱管網的水壓狀況。而混水泵站的主要作用是對整個城市供熱管網的水力以及熱力狀況出現異常的時候維持其基本循環的動力需求，混水泵通常情況下用于泵供熱源處。當集中供熱管網的實際管線過長的時候，為了有效緩解供熱管網的供熱壓力，就需要在不同的供熱管道上設置加壓泵站。而加壓泵站通常會設置在供熱管網的中間位置或者在供熱管網的末端，因此，加壓泵站通常又會被分為中繼泵站以及末端泵站2種。

3 供熱自動化系統相關技術

供熱管網自動化的建設必須要依賴技術力量的支持，而變頻技術就是一項非常重要的技術支持。而加強對供熱管網各種技術以及數據的研究也能極大地推動供熱管網自動化的建設發展。

3.1 變頻技術的使用

近年來，隨著我國科學技術的發展，變頻技術在很多領域實現了普及應用，例如，在很多領域的水泵以及風機等設備中變頻技術都得到了廣泛的應用，變頻技術在經過多年的發展后，不僅在成本上得到有效控制，而且其可靠性也在不斷提升。目前，在供熱系統的自動化建設過程中將變頻技術與現代的計算機技術結合使用就構成了一個簡單的供熱系統自動化系統。這種供熱自動化系統不僅可以將原有系統中的各種監控儀表進行使用，只需要在系統中加入一個變頻器即可，然后將變頻器與計算機通過專用的通信線路連接起來。該模式在實際的使用過程不僅方便管理，而且還能輕易實現對邏輯功能的保護。同時還可以通過對變頻器進行現場或者遠程等兩種方式的設置來完成對管網的實時操作。此外，在上述模式的基礎上，再添加一些專用的數據控制以及收集模塊后就能實現對整個供熱管網系統的實時監測，這樣就能實現對整個供熱系統的信息采集并能很好的完成故障預防等工作。

3.2 相關數據的挖掘

將集中供熱自動化系統采集到的數據進行詳細分析和研究具有非常重要的實際意義。在充分針對數據進行研究的基礎上不僅能實現對現有粗放式供熱管網管理模式的定量化管理轉變，不斷促進供熱系統自動化以及智能化的發展，同時也能實現對供熱系統內部的物化管理以及相關操作人員的績效評估。這樣就極大的提升了供熱管網系統整體的運行效率，同時也使得供熱管網整體運行成本得到了有效控制。在精確的數據分析基礎上對供熱系統做出的評價更具客觀性，也為其后期的系統改造提供了一定參照；另外，通過數據的分析評估后能夠詳細了解相關作業人員的實際工作狀況，這樣就實現了對供熱系統科學、高效的管理。

4 結語

在現代能源結構越來越復雜的情況下，實現城市的集中供熱自動化系統建設能夠極大提升能源的利用效率，有效避免能源浪費，并合理控制城市供熱的運行成本，是一種實現人與自然環境協同發展的途徑。隨著科學技術的不斷進步，在未來，城市的集中供熱自動化控制系統在不斷的發展過程中，必然會向著更高水平的智能化、自動化方向發展，也必將改變傳統供熱系統大流量、溫差小、供熱不均勻、能源利用率低的現狀，而實現集中供熱系統的小流量、大溫差、平衡供熱的經濟性供熱模型。而在技術不斷發展的形勢下，也能實現用戶個體結合實際需求進行自動調節的功能。