智能化控制装置在供热领域中的应用

李 盈 (天津市重热供热技术工程有限公司 300222)

佟建秋 (天津力源永春科技发展有限公司 300222)

一、前言

集中供热是国家大力推广的节能和环保措施，也是未来供热行业发展的必然趋势，换热站是连接一次网和二次网的重要设施，保证其工作的安全性、可靠性直接影响供热系统的安全性和供热质量。目前，各种新型的供热设备和技术已在城市供热中获得了广泛应用，换热机组已经成为热力系统的发展方向。只能换热机组具有结构紧凑，占地面积小，安装调试简便，尤其是在配置相应的控制设备后，可实现全自动、无人值守及远程监控运行的功能，并且它的节能效果显著，运行成本低，是热力系统中理想的供热设备。

二、系统原理

本智能化换热机组的控制装置是由可编程控制器（PLC）、变频器、电动调节阀等设备组成。控制器首先对系统内的各种信号进行采集，再根据该地区规定的室内采暖温度，室外环境温度，热媒温度以及受控设备的实际运行状况等相关参数进行综合处理，然后再对相应的受控设备进行控制和调节。该过程循环往复，以达到连续调控的目的。其工作原理如图所示：

智能化换热机组自动控制

三、性能特点

目前一些传统换热站的换热机组大都采用人工调控，人工调节只能进行间断调节，造成较长时间段内负荷匹配不合理，加之人工操作时比较生硬，使管网运行参数波动较大，供水温度稍不符合标准值，就需要对其进行人为的调节，而且各换热站都独立运行，难以达到供热系统整体最佳状态，易造成热力失衡，影响供热效果而造成能源的极大浪费。

针对老换热站运行过程中出现的上述问题，本智能化换热机组却可以随时随地的进行自动化调节，使系统供热负荷保持在一个较为合理的范围内，且对各个换热站实行统一监控，保证了连续运行，使供热系统整体达到最佳状态，大大的节省了系统的能源，其相对于传统的换热机组具有如下的优点：

（1）对二次网供水温度的调控

控制装置在保证供热系统压力稳定的同时，控制器根据采集来的室外温度和采暖规定温度实时确定二次供水的标准温度，通过二次供水的实际温度与标准温度的比较，对流入换热器的一次网流量进行调节，从而对锅炉输出热负荷进行调节，最终达到节约能源的目的。经过换热器的热量交换，使二次网供水的实际温度趋于标准温度，以满足采暖需求，该过程循环往复连续调节。

（2）变频补水定压

利用压力变送器测得的二次回水管路定压点处的压力值来调整补水泵变频器的频率，改变补水泵的转速，保持二次循环系统压力的相对稳定，达到定压的目的。与以往的手动模式相比，压力变化更加连续、精确。

（3）变频调速恒压供水

循环泵控制系统亦采用变频调速的工作方式，输出频率的调节根据系统二次网供、回水之间的压差来控制。当供热负荷不变时，循环水泵的出力应为恒定，当用户增多，供热负荷增大时，管网流量即增大，供回压差减小，循环泵转速上升。当用户减少，供热负荷减小时，供、回压差增大，循环泵转速下降，从而实现对供热系统的快速、准确调节。该方式既保证了二次管网系统的压力又最大限度的节约了能源。

智能化控制装置将成熟的计算机控制技术和设备与城市集中供热监控体系和换热机组的有机结合，集优化供暖温度调节、管网热负荷自动跟踪调节、管网恒压变频控制等功能于一体，以计算机网络方式实现供热信息监控管理系统等功能是此系统最大的特色。

四、经济效益分析

（1）从燃料消耗分析

供水温度的自动化调节远远比人工手动调节要经济、稳定、准确。人工调节只能是靠运行人员的经验进行，调节量的大小往往不准确，经常为了达到用户的满意，留有较大的富裕度。但自动化调节却可以随时随地的进行调节，供水温度稍不符合标准值，就发生动作对其进行调节。这样就保证了供热负荷总是在一个较为合理的范围内，大大地节省了燃料的消耗量。

（2）从耗电、耗水量分析

由于采用了变频器，补水泵总是处于小功率工作状态下，这种状态是与管网失水多少相匹配的，当失水量大的时候其输出功率才相应加大，所以其所消耗的电量是合理的。对于多台循环泵同时运行的换热机组，在长期运行的情况下，节能效果是比较显著的。随着采用热计量收费，节能的效果将会更加的明显。

（3）从维护上分析

采用该装置的换热机组其运行工况比较稳定，波动较为平滑，间接地延长了换热设备的使用寿命，降低了维护、维修费用。

该装置与国内外同类产品相比制造成本低、功效高,适合我国供热行业的现状和具体需求，可为使用单位节省大量的投资费用；并且使用该装置后,在保证供热系统安全、稳定、高品质供热的同时,还减少能耗、电耗的费用,降低了供热运行成本,提高了经济效益。

结论：

本智能化控制装置价格低廉、兼容性好，不但适用于新技术设备的换热站系统，也适用于传统换热机组的自动化改造，具有相当大的扩展功能，可建立与上位监控系统的数据通信，完成运行参数的自动监测、传输和分析处理。实现了用一个调度中心对多个换热站系统进行监控，使供热系统自动化、网络化。该装置在实现高质量供热、有效改善劳动条件、提高劳动效率、节能环保等方面社会效益显著。为提高人民生活水平,保障社会稳定和发展起到了积极的作用。

【1】贺平 主编 孙刚 王飞 吴华新 编著 供热工程（第四版）【M】中国建筑工业出版社

【2】张子慧 编著 热工测量与自动控制 【M】中国建筑工业出版社

【3】徐伟、邹瑜编著 供热系统温控与热计量技术 【M】中国计划出版社

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