集中供热系统中热网的电气自动控制分析

杨思雨

摘要：科技的进步以及经济的发展使得集中供热系统的应用越来越广泛和普遍，集中供热系统不断改进，热网电气自动控制成为了集中供热系统发展的重要趋势。对集中供热系统的热网实行电气自动控制能有效优化供热服务，为用户提供温度均衡的热量供应，并达到节能减耗的效果。为此，对集中供热系统热网电气自动控制进行研究具有必要性。

关键词：集中供热系统；热网；电气自动控制

1我国城市集中供热热网电气自动控制系统的发展现状

近年来，随着自动控制系统的广泛应用，集中供热系统中也开始进一步部署这种自动控制系统。目前，国外的热网控制已完全融入自动化系统，而我国因受到技术、经济等条件约束，城市集中供热系统仍旧与其有很大的差距[3]。如，我国城市集中供热系统中自动化技术的发展较为缓慢，热网的管理和控制还不能够由信息网络实现；我国对热网的控制和调节尚不成熟，自动化控制系统的实践效率没有取得理想的效果等。总之，虽然我国集中供热热网自动化系统取得了一定的发展，但目前我国热网控制还未真正完全融入自动化系统，我国还需不断引进世界各国先进的科学技术，使自动化控制形式向多元化方向发展，从而促进热网自动化控制系统的运行效率得到更加充分的体现。

2集中供热系统中热网电气自动控制方案

2.1热网电气自动控制的主要设备

在运行正常的情况下，集中供热系统的主要工作是调节热网的热力参数。一般来说，集中供热系统中热网的热力参数主要是运行压力、热网流量、温度等等，电气自动控制设备能实现对热网热力参数的有效控制。通常情况下，集中供热系统中热网电气自动控制的主要设备包括变频器、电动阀、传感器等等。中央数据处理器是集中供热系统热网自动控制的主要设备，要实现对热网的自动控制，就必须实现对中央数据处理器的把控。中央数据处理器的主要特征是能及时对数据信息进行处理，并通过自身网络端接口输入、输出数据信号，及时获取热网数据信息。电动调节阀是集中供热系统中热网的主要电气自动控制设备，具有调节系统的作用。热网、压力对电动调节阀的影响较小，为此在集中供热系统中应用电动调节阀能有效提升热网的稳定性。变频器是改变泵类转行方式的主要设备，变频器的端口能自由输入或输出数据，变频器还能随时切换热网电气自动控制中的电机数据。同时，变频器还能保护电压、电线、电动机。最后，变频器能保护电压、线路和现场控制器。除上文中笔者提到的热网电气自动控制系统的设备外，热网电气设备的传感器、现场控制器都能参与城市建设。电气自动控制中的传感器通常有流量统计器、压力变送器、温度传感器等。

2.2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。

2.3集中供热系统中热网电气自动控制过程

压力变送器是集中供热系统中热网电气控制中的重要措施，其主要负责控制供热系统中的补水泵。压力变送器控制补水泵的具体过程如下：二次网压力发生变化，压力变送器对二次管网压力的系统数据进行采集和汇总，并传送给现场控制器，而后现场控制器进行数据处理，现场控制器完成数据处理后需对补水泵做出指令，使补水泵按照指令向二次网内补水来稳定压力，以提高热网运转的效率。

热网的电气自动控制主要通过温度传感器实现，温度传感器能采集室外温度和热力站供水温度等相关数据，而后将数据传输给现场控制器，以便现场控制器对数据进行处理和计算，确定二次循环网水的温度。现场控制器计算得出二次循环网水的温度后，电气自动控制的调节阀应根据现场控制器计算得出的二次循环水温度等信息调整流量，以便能达到二次循环水的温度。调节阀能调节流量，使二次循环水的温度等参数更加科学合理。热网电气自动控制系统的运行基础是上位机作用。上位机中利用网络定位系统端，而后对现场控制器下发有关温度调节的控制指令，让现场控制器以此为依据操控循环水泵、调节阀等设备，落实控制指令。同时，现场控制器的控制数据应传送到上位机，通过上位机将数据传送给总调度中心。

2.4全网自动控制平衡软件的监控中心

1）数据的远程采集与实时监控。热网监控中心可以接受到各热力站的传输数据，其检测较为全面，可以快速掌握各热力站的运行情况，有利于及时发现问题并予以处理。2）远程控制及实时调控。远程控制内容包括控制阀门、启停泵、设定水温值等。监控中心软件可通过收集一次网的流量和压力等，为二次网自动计算并分配相应的供应热量，实现热网平衡、稳定的运行。3）报警管理与调度指挥。表现为当热力站发生超压、超温等非正常情况时，热力站监控中心携带报警功能的软件会立即发出报警信息，并及时诊断、检修和控制。热网监控系统的调度室可以掌握全部热力站的运行参数，从而使热力站可根据调度室发出的调度指令，对热力站进行调度，实现热量均摊。

结论

在现代能源结构越来越复雜的情况下，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。

参考文献

[1]姜波，田茂诚，唐玉峰，李宝兴.基于地理信息系统的供热系统设计[J].区域供热，2018，（03）：31-34

[2]管霖，江泽涛，唐宗顺.基于集中质-量调节的综合能源系统供能管网管径优化设计方法及系统经济性分析[J].电力自动化设备，2017，37（06）：75-83.

（作者单位：石家庄华电供热集团有限公司）