谈自动化控制系统在集中供热中的应用

刘 琪

(太原市热力公司，山西 太原 030001)



谈自动化控制系统在集中供热中的应用

刘 琪

(太原市热力公司，山西 太原 030001)

分析了城市热网调节中存在的问题，从热力站、调度室、能源管理等方面，阐述了自控系统在集中供热中的应用，并针对自控系统在应用中的局限性，提出了合理化应用自控系统的建议。

集中供热，自控系统，热力管网，调度室

我国幅员辽阔，气候条件复杂多样，冬季由于天气温度差异较大，尤其是北方地区室外温度较低，人们对供暖的需求很大。由于采暖用户众多，老旧供热系统热利用率低，热网平衡调节难度大、运行稳定性差，供热能力极为有限，单一的人工调控技术成为制约集中供热发展的瓶颈。随着科学技术的不断发展，自动控制技术被逐步、广泛应用于集中供热领域，使得热网系统的调节控制更加快速、准确、可靠。

1 城市热网调节的状况和问题

集中供热过程是一种单输入多输出的非线性变化的传热过程，其动态特性随着运行工况的变化而大幅度变化，且各个环节的动态特性差异很大。由于供热系统本身具有连续性、滞后性、非线性和不确定性等特性，故难以建立精确的数学模型，使传统控制理论的应用受到极大限制。

1)供热管线长、设备多，整体调控难度大。集中供热系统虽在工程设计阶段已进行水力平衡设计，但是工程本身的施工质量、管路走向、供热面积及热用户分布等问题与实际运行情况相比往往会有很大出入。加之供热系统本身热惰性大，属于滞后系统，对其参数调节时，流量调节阀不宜连续快速调节，避免产生大幅震荡，使调节参数出现上下反复波动的现象。尤其供暖初期，热源输出不稳定、热用户分布不均衡等问题给管网系统带来极大考验，因此仅利用单一的人工调控方式，无法实现全网平衡调节一步到位的精准调控。

2)供热区域覆盖面广，热用户众多，室内温度调节难掌控。冬季采暖期分为初寒期、严寒期和末寒期三个阶段，随着室外气温的不断变化，室内温度需做相应的调节，就要求供热的参数也需要跟随其变化。通常情况下，各个换热站运行值班人员很难及时了解掌握热用户的室内温度和其变化规律，加之人员素质及对热网调控经验参差不齐，仅依赖运行员对所属供热区域实行流量温度操控时，热用户的用热需求往往处于一种被动的状态。根据资料显示，热力站近端供热区域会出现热量超标情况，而热力站末端供热区域则往往会出现热量供给不足，用户室温不达标的问题，导致大量的资源浪费和供热效果不理想。

2 自控系统在集中供热中的应用

时至今日，我公司已历经23个采暖期的历练与发展，共管辖一次供热管网近1 000 km，所属热力站1 310余座，总体供热面积突破1.3亿 m2，占到全市主城区可供面积的70%以上。自动控制技术应用于相关系统的控制与支配，运用现代远程传输技术，解决了热源及各换热站运行参数的远程传输采集；利用中央控制技术，实现中控室集中调控各热力站运行参数。为供热稳定性提供强有力的保障，使得供热质量和热源高效运行得到整体统一。

2.1 自控系统在热力站中的应用

针对集中供热工程中热网分布不均匀、随机性强等特点，为了进一步提高供热效益，我公司采用专为应用于热源、热力站供热参数远程传输监控的具有高度专业化、集成化、灵活性和扩展性的新一代自动化控制系统。通过该系统应用，可及时掌握热源参数及热力管网供回水的准确数据，如流量、热量、温度、压力、阀门开度等，以光纤传输的形式，将数据远程传送至中控室，为热网整体调节和平稳运行提供有力数据支持，使供热管网运行更加安全、平稳。同时又有效分配了能源，使之被更合理的利用和调配，从而提高了热效率，避免了能源浪费。

2.2 自控系统在调度室的应用

供热调度自动化系统是在中控室内建立一个供热运行远程监控信息发布平台，在站内自动采集系统完善的基础上，利用各种具有自动检测、反馈、决策和控制功能的装置，通过将采集的信号、数据远程传输至该信息发布平台，对热源、热网及各热力站的运行状态、运行参数进行全方位、就地的自动监视、协调、调节和全网平衡控制，保证热网系统的供热质量和安全，为供热管网的宏观调控和科学的精细化管理提供决策依据。

2.3 自控系统在能源管理方面的应用

在全公司范围内积极推广全网自控能源管理系统，实现节能降耗。以我分公司为例，原一电厂供热能力仅1 000万 m2，通过采取分时段多热源切换供热，加大对一电热网的全网平衡调节，以及实施能源精细化管理，热网全网实现了自动控制调节。目前，供热面积达到1 300多万平方米。2012年—2013年采暖季，在超负荷运行并出现极寒天气的情况下，实现节热率5.6%，热单耗降至0.395 GJ/m2，节电率7.8%，电单耗降至1.658度/m2，节能降耗成绩显著。同时，供热室温达标率达99%以上，而投诉率仅为以往的77.9%。

由于采用自动化控制技术，实现了降低生产成本和能耗，给企业带来直接经济效应的同时，为环境保护、节能减排做出贡献。

3 自控系统应用的局限性

热力网全面实行自动控制调节是保证热网工况正常运行的基础，但大规模安装自控监测设备需要增加投资，使得大范围推广至热用户家中，受到一定的限制。

1)目前热力站已投入使用的计算机监控系统本身存在一些技术缺陷。如有些系统投入运行初期，热力站的终端频繁出现软件故障，源于有些系统前端检测装置抗干扰性差，经常出现机器死锁现象。2)我国仪表检测和执行建造不完全，质量控制也未达到标准要求。会出现各类仪表由于热网水质及自身问题，安装后出现电动阀自动锁死、检测数据偏差大等问题，使自动监测系统不能发挥作用。3)很多单位会使用自动监控系统，只是单纯引进外来技术，简单盲目学习使用。缺少根据自身需要出发的可行性论证，存在重复试验和使用现象，出现问题最终仍依赖于系统开发者解决。4)我国城市集中供热管理体制自身存在着问题，热源管理与热网管理脱节，使得工作人员难以对供热系统整体展开全方面的调节改善。比较单调的热源或热网控制方法增加了供热管网自动监控系统发展和完善的难度。

4 自控系统应用的合理化建议

1)加强生产调度中心的职能作用。供热期间，根据室外温度变化情况，生产调度中心应及时调整热源厂供回水温度，同时对所辖热力站进行全网流量平衡调节，使热量分配更加合理均衡，保证厂、网、站稳定、高效地运行，提高热网输送效率，保障热用户的优质供热，降低供热运行成本。2)大力推进无人值守热力站改造实施。随着城镇集中供热的快速发展，为提高供热系统的技术管理水平，改善工作人员的人员留守问题，降低供热运行成本。对具备相应条件的热力站实施无人值守，相较传统的热力站管理模式，采用工业自控、计算机、通讯和视频监控等先进技术，采取远程监控管理系统对热力站实施更科学、更规范的监控管理。3)大面积推进热用户室温检测的实施。为及时有效地掌握热用户采暖室温情况，准确分析研究热网运行工况和调节供热参数提供第一手资料。我公司大面积推广为热用户安装室内温度检测装置，使室温检测更加快捷准确，并节省了大量的人力成本。4)结合各个热网情况制定热网运行方案和供热应急预案等，有条不紊地组织好供热运行。遇紧急情况，根据供热设施故障的大小，启动应急预案，最大限度地保障热用户的优质供热。

[1] 王珊珊,胡思琪.浅谈自动化集控系统在集中供热管理中的使用情况[J].节能，2016(10)：20-21.

[2] 徐丽莎,徐宇航.浅谈自动化控制系统的实际操作方式[J].自动化应用，2016(7)：60-63.

[3] 李思议,吴汉元.浅谈自动化控制及绿色节能使用措施[J].大河供热，2016(3)：32-36.

Discussion on the application of automatic control system in central heating

Liu Qi

(TaiyuanHeatingPowerCompany,Taiyuan030001,China)

This paper analyzed the existing problems in city network mediation, from the thermal power station, control room, energy management and other aspects, elaborated the application of automatic control system in central heating, and according to the limitations of automatic control system in the application, put forward some rational suggestions application of automatic control system.

central heating, automatic control system, heat pipe network, dispatching room

1009-6825(2017)13-0116-02

2017-02-25

刘 琪(1983- )，女，工程师

TU995

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