浅析自动控制在城市集中供热中的应用

【摘 要】城市集中供热是现代化城市的重要基础设施，-本文主要介绍了微机控制系统在城市热网应用中的特点、基本功能、调节策略及其状况。通过采用自动调节控制系统，使热网运行的更加高效、节能、安全稳定。同时使自控系统在城市集中供热的应用当中更加的趋于完善。

【关键词】集中供热；自动控制；热力站控制器；热网监控中心

近年来，城市集中供热已经成为城市的重要基础设施，我国城市集中供热事业取得很大的进展，集中供热不仅能够节约能源，还能对提高空气质量、减少污染方面做出贡献。国内供热主要采用煤碳作为燃料，在热源厂的锅炉房内经过数台锅炉燃烧，以水为热量的媒介通过热网管道传送到千家万户。热网供热面积从几万到几百万平方米，热网地域分布广而且复杂。气温的波动变化，煤炭质量的好坏，管道或阀门的堵漏都会对供热质量产生很大的影响。现在人们对供热质量的要求也变得越来越高，其主要表现有以下几个方面：

（1）热网运行要稳定，供热要均衡；

（2）热用户对用热量要有可调性；

（3）设备运行要节约能源，降低成本，减少排放。

1 集中供热系统概况

1.1 供热自动控制系统具备的功能

（1）区域供热负荷预测，实现热负荷全天候的自动控制；

（2）供热负荷调度与多台锅炉热负荷的协调控制；

（3）单台锅炉输出负荷、供水温度、燃烧过程中的自动控制；

（4）对供热系统运行参数进行实时显示、在线监测、报表打印、数据统计和信息保存卐。

热力站PLC控制器可以提供10―♫60个测量及控制回路，通过这些回路，热网监控中心的主机可将被控对象的各种参数及状态进行检测后，显示在计算机屏幕上，运行管理人员能够通过显示屏及时了解整个热网供热系统的运行状况。热网监控中心的主机通过对各个子系统进行协调控制，保证对整个系统实施最佳控制。热力站PLC控制器可以实现常规仪表或装置难以达到的速度与精度，因为♋其可以进行复杂的数字运算和逻辑推理，可以通过这些优势更好地保证供热系统在所设定的参数下运行。而且，热网监控主机的存储与判断功能可以在环境或使用要求发生变化时做出及时判断，推测出最佳的供回水温度，可以对热力站设备进行参数控制或给出运行指导，确保供热系统最大化的利用能量，降低运行的成本。根据这些运行信息，热网监控中心的主机可以建立设备运行维护档案，为设备的管理提供一套先进的手段。

2 自动调节方案

热网自控系统的运行调节包括两个部分：

（1）一次网的运行采取量调节，调节一次网循环泵变频器输出控制循环泵的转数，从而调节一次网的供水流量。

（2）二次网的运行采取量调节和质调节。对二次网的循环水泵采用变频调节控制水泵转数，这样可以减少管网的水力失衡对热力失调造成的影响；对一级网电动阀门的开度调节，从而控制二级网能够换出热量的多少，以满足热用户的供热需求，实现较好的供热效果。

把事情具体到各热力站和热源控制上去，基本策略有：

（1）热力站内PLC控制器自动控制。在热力站中，进行对二次侧供回水温度的测量，确定各个热力站¢一次网电动阀的调节量。调节电动阀门使得二次网供水温度达到设定值。

（2）热网一次网的测量控制。对热网的总供回水温度，室外温度和流量进行测量。由于供热热网系统存在大滞后性，必须提前1天采集数据，并依靠计算机预测的供热负荷情况确定供水温度和流量。

3 系统设计

3.1 系统构成

一般城市集中供热的热源厂需要多台热水锅炉并列运行，检测和控制的回路多，运行参数多，计算量大，报表打印和数据分析复杂。不同时间段里热用户所需供热量是不同的，所以，需要一套热网监控系统对整个热网的热力站运行参数进行在线监测、自动控制和生产管理。根据供热工艺过程，结合经济的指标，系统采用由热网服务器计算机、热力站PLC控制器和现场仪表执行器构成的控制结构。

（1）热网服务器计算机对供热过程的运行工况进行监测，在电脑上显示热网、公用系统和各台锅炉运行参数、工艺流程、温度变化曲线图，以及运行参数的报表和数据分析。工作管理人员根据图表及时发布调度指令。

（2）热网自控系统的重点是热力站的PLC控制器。由供热区域当前室外温度和历史温度对供热区域未来几小时气温进行预判断，并结合居民的生活习惯实现对热力站供热负荷的自动控制。

3.2 系统控制

城市集中供热区域面积相对较大，影响因素多，内部关联较强，滞后时间长，非线性严重。是一个多变量的控制系统。因此，在集中供热自动控制系统中，控制数学模型及应用控制软件开发是集中供热自动控✞制系统的核心。国内一些供暖公司是以气象预报对供热系统的出水温度或回水温度进行确定的。

3.3 控制效果及经济效果

（1）从热网自控系统调控的运行上来看，热力工况即使发生较大的波动，自控系统也能够根据设定程序将热网调整到预定的指标，满足热网均匀供热的控制要求，消除热网水力失调，达到满意的供热效果，使得热网运行控制及其故障诊断的自动化。

（2）热网系统的能耗降低，节能效果显著。由于热网调节均衡，减少了能量浪费，全网能耗指标下降，

（3）热力站二次网补水自动化，运行稳定，安全可靠。减少了热力站维护人员的配置数量。

3.4 今后的发展

在当前社会，热网收费体制是按照建筑面积收费，根据国内实际情况来看，只有按照热量进行收费才能促使热用户产生节能意识，也仅有如此，才能最大限度地挖掘供热系统的供热潜力。微机自动控制技术在未来会获得巨大的技术优势，能够保障集中供热热网的安全、合理地运行。

4 结语

城市集中供热自控系统的应用会变得越来越普遍，而且，依靠其技术发展的巨大优势，在保障集中供热热网的安全运行的同时也为环境保护做出贡献，节约了能源，人们使用起来也会更人性化，简单化。

参考文献：

[3]杨玉兰.城市供热企业节能减排技术分析[J].硅谷，2014（16）.