集中供热系统中热网的电气自动控制探究

徐海潮

（天津市热电有限公司，中国 天津 300161）

【摘要】集中供热已经成为冬季采暖中所占比重越来越大的供热方式。伴随着集中供热的成熟化，集中供热控制系统中热网的电气自动化控制程度也越来越精细。分析了集中供热系统的组成和配置，并结合工程实践，对集中供热的电气自动控制进行了研究，提出了对集中供热系统进行电气自动控制的方案。从而保证供热效果，降低集中供热系统的热能和电能损耗。同时，也能够远程控制集中供热系统的各个站点及其设备，提高生产效率，实现自动化管理。

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关键词 集中供热；电气；自动化控制

自从我国城市提供集中供热系统以来，城市集中供热行业取得了较大的进展。其中热网电气控制自动化的发展最为显著。我国城市的集中供热自动化控制系统主要分成热网自动化控制系统以及热源自动化控制系统这两个主要方面，在城市集中供热系统中实施热网自动化控制不仅能够将热网运行的稳定性以及平衡性提升，更加能够将发现故障的时间有效缩短，最终将总耗热量有效降低。因此，本文研究了集中供热系统的热网电气自动控制系统，并且希望从根本上解决供热效果不理想、不能及时调整系统运行等问题，最终使集中供热系统达到工作可靠、节能环保的目的。

1热网的电气控制自动的优势分析

经过几十年的发展，自动控制系统已经广泛应用于各工业领域，并取得了良好效果。热网的电气自动控制系统的技术已经相对成熟，应用风险较低，而且，这一系统能够很好地解决人工不足的问题。同时，具有快速、精确分析庞大数据的能力，这一点使人工管理面临的繁琐问题变得简单化。除以上优势外，它还能控制好供暖温度、热量，减少盲目性，在全面保证供热质量的基础上，形成经济运行、减少耗能的效果。如自动化控制系统中的热网系统，能够对用户以及气候温度实行即时的监控，可以根据监控获得的实际数值和其他情况控制供热，不仅提高了供热的服务质量以及用户的满意度，还实现了资源的节约。

2集中供热热网的电气自动控制系统

城市集中供热一般组成为：热源（热电供热机组或供热锅炉），一次管网，换热站（换热站的设备一般为循环泵、补水泵、补水箱、换热器等），二次网，热用户等。目前，城市集中供热系统发展很迅速，有的城市的换热站数量很多，要实现集中供热系统的电气自动控制，一是在各换热站安装自动控制设备（加装有远程控制程序）；二是设立供热系统自动控制控总站，汇总和分析远端传输上来的数据，根据实际情况发出正确的指令。

集中供热的电气自动控制系统必须具备以下功能：自动控制和调度供热负荷，实时报告供热系统的运行参数，进行数据统计和保存，系统故障时能进行报警提示，提醒运行人员对故障进行及时处理。

3热网电气自动控制系统的运行

3.1主要控制设备

集中供热系统在运行过程中，需要调节的热力参数主要是温度、一次网的流量、二次网的循环流量和管道内压等，控制这些热力参数的电气自动控制设备主要有：（１）中央数据处理器。中央数据处理器的操作系统可以实时处理信息，应具有Internet接口，也可进行无线通信，也应具有USB接口，数据信号可以通过多通道输入及输出。（２）电动调节阀。电动调节阀遵循标准信号动态调节系统，供热系统压力波动对它的影响很小，调节过程更稳定、更节能。（３）变频器。变频器用来改变泵类的转矩，具有可以自由连接的输入输出端口，能切换电机数据和命令数据，变频器具有过压/欠压保护、接地故障保护、短路保护及电动机保护等功能。（４）现场控制器。在有些情况下，为减轻中央数据处理器的工作量，每个换热站应设有现场控制器，实时采集和分析运行参数，如电流、泵的工作状态、回水/出水温度、水位/水压等。现场控制器接收和记录换热站传来的运行参数，包括温度、压力等。现场控制器分析采集参数后，记录参数并根据上位机下发的程序发出一些控制指令。

3.2供热系统的电气自动控制过程

循环泵和补水泵由变频器控制，当二次管网内压力和流量改变时，压力变送器和差压变送器采集二次管网系统压力、流量的改变量并送到现场控制器进行数据处理，控制器根据上位机下发的程序向变频器发出指令，使变频器准确控制补水泵和循环泵的转速，二次循环系统以定压、定流量方式运行。

温度传感器采集到室外温度、室内温度及热力站的二次网供回水温度后，将其送到现场控制器进行数据处理，现场控制器根据室内外温度差，计算出补偿温度和相应的二次网循环水温度。之后，控制器对一次网的流量调节阀发出控制指令，调节阀由指令调整一次流量，改变进入换热器的一次流量，从而达到调节二次循环水温的目的。调阀的幅度要根据一次网的循环周期确定，一次网循环一个周期后，才能采集到二次网循环水的均温，用公式算出调阀幅度，所以，要将一次网的循环周期设定为调节阀的调幅时间。

上位机通过GPRS通信网络，下发温度曲线等控制指令到现场控制器，现场控制器根据现场数据情况控制各热力设备（如一次网回水调节阀、二次网补水泵、二次网循环泵）的动作。同时现场控制器将采集到的数据通过GPRS网络将现场数据上传至上位机，发布至公司内部网络。

3.3自动控制软件

自动控制软件控制着全网的平衡，控制软件从热网中获取运行参数，这些数据包括二次网循环水温度、电动阀门反馈值等参数。电气自动控制软件读入各数据后，通过调节公式计算出二次网循环水的期望温度和各电动阀的调节量，然后通过通信线路对各调节阀进行控制，通过控制电动阀门的动作，来均匀调节热网的各类运行参数，达到均匀供热的目的。

电气自动控制软件应该具有远程操控功能，实现远程启、停设备操作；还可以对换热站实时监视和报警和记录运行数据、分析用热量，自动生成数据报表。另外，软件能保护数据传输，设有登录权限，建有防病毒侵入的网络防火墙。

4小结

自动化控制系统在供热中的应用也是市场化发展、低碳环保理念普及、科技不断进步的必然结果。它的发展能够实现热网安全稳定运行，不会引起热网的热量失调，也可以使城市集中供热系统趋于稳定完善。相信随着时代的发展，自动化控制系统应用的良好效益会更加突出。

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参考文献

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［责任编辑：邓丽丽］