集中供热控制系统的应用

魏 斌

(太原市热力集团有限责任公司，山西 太原 030001)

0 引言

经济条件的优化使得人们的生活水平得到提高，人们对生活环境的要求也逐渐提高。通过集中供热可以在寒冷的冬季为居民创造舒适的生活环境，集中供热系统已经成为了城市经济和社会发展的重要设施，而建设现代化的城市集中供热控制系统也是我国的一个长远目标。如今，集中供热控制系统正朝着节能、环保的方向发展。

1 集中供热控制系统的现状

集中供热系统已经具有上百年的使用历史，在这百年的岁月中其不断发展、改进，在人们的生活中发挥了越来越重要的作用。目前采用的集中供热方式是热电联产，即将发电厂运营产生的余热作为热源，利用热网将热厂与用户联系起来，实现二者的热量交换。这种集中供热方式具有许多优点，节约能源，减少碳排放，节省空间，改善城市环境。集中供热系统良好的实用性使其被广泛应用在一些冬季十分寒冷的地区，尤其是我国的北方地区。

集中供热系统的发展历史并不短，但中国的集中供热系统与国外相比起步较晚，这使得中国的供热技术与他国相比较为落后。改革开放的春风将国外的先进技术带入了中国，我国的供热技术及管理把握机遇，得到了快速的发展。多年的开发研究成就了现在中国的城市集中供热控制系统。随着城市化建设的不断推进，城市集中供热控制系统也不断发展、改进，日趋完善，供热系统的应用范围将不断扩大。一些大型城市资源丰富、人口数量庞大，对供热需求大，在需求的促进下以及资源条件的支持下，部分大型城市已经开始采用多元化的供热管理方式，切实提升供热质量，以便更好的满足相关需求。

尽管中国经济和科技的发展进步促使集中供热技术也不断进步，但其目前的整体技术水平与发达程度相比仍存在一定的距离。我国的集中供热控制系统目前存在的问题主要有管理力度不够，没有建立、采用合理的运营模式，热量分配不均衡，而且能量利用率低等，这些存在的问题使得供热质量受到影响，增加了供热成本，同时还导致能源被浪费。为了促进集中供热控制系统的进步、完善，必须探寻出科学有效的控制措施，解决这些问题。

2 集中供热控制系统的组成、控制方案

集中供热控制系统由热源、热网、热用户三部分组成，目前得到最广泛应用的热源是热电厂余热，利用燃料燃烧热加热水，通过热网将水中的热能输送给热用户。热力站是集中供热控制系统的中枢，热源产生的热能以水为载体在一次供热管网的作用下被输送到热力站，热力站将热量转换至二次管网，其可以对二次管网的热水流量进行有效的控制，并且以热量存储在水中的形式进行热源与用户之间的传递。此外，热力站还能通过循环泵循环调节的优点和适用对象也存在差别。集中调节的优点是调节范围大，便于实施和管理，热负荷变化相同的用户推荐使用软化水。热力站内部构造包括一次网供回水系统、二次网供回水系统、换热系统。

集中供热控制系统中热水供热系统的调节方式分为三种，即集中调节、局部调节、个别调节，这三种调节方式的调节地点不同，使用此种调节方式。集中供热系统中的热力站可实现热水供热系统的局部调节，局部调节适用于对热能要求与其他不同的区域用户。个别调节的优点是针对性的开展调节工作，其可以有效提高调节的效率，以更好的满足用户需求。

通过安装在各个热力站一次网回水上的电动调节阀来控制调节各热力站的流量平衡可以有效解决热力站之间的热量争食现象，避免出现热源近端过热、热源末端过冷的问题。安装在各个热力站一次网及二次网上的温度变送器可提供运行期(包括最冷时、最暖时)的一次网及二次网供水、回水温度参数，由此可绘制在热网输送能力最大时一次热网、二次热网温度与室外温度的曲线关系图。从而实现已知二次热网供水温度的条件下算出一次供水温度设定值。通过室外的温度灵活调整一次网的供水温度，从而既保证了要求的供热温度又可达到节能的效果。若一次热网供热能力不足，或到达严寒期，则调节系统无法满足设定值要求，即使将二次热网阀门全开调节系统也不可能将相关参数调节到设定值，在这种情况下，热力站会针对性的增设一次网回水加压泵，通过加快循环提高流量，以保证热源近端和热源末端都具有热量供应。

3 热网控制系统、供热监控系统的设计

3.1 热网控制系统

智能控制是让机器模拟人的思维控制系统，其优点是无需被控过程模型也可实现有效控制，能对不确定对象进行科学的控制，显著增强了控制系统的抗干扰能力。智能控制适应性较强，较易建立简单的语言变量控制规则。集中供热智能控制系统在供热体系中发挥了重要的检测、调度、调节作用。热网控制系统的主要组成包括一个热网控制中心、N个PLC远程终端站，以及相关通讯网络。热网控制系统的设计主要是对热网控制中心和远程终端站的设计。

首先，热网控制中心的设计。热网控制中心设有热网控制系统的主控制服务器Sever，热网控制中心的主要作用是统一调度整个热网。热网控制中心的调度内容如下：管理整个热网的热力平衡，管理水利平衡，根据热力平衡及气象预报调控热源供热量，实现全网平衡。热网控制中心的基本硬件配置应具有两台高性能数据处理通讯服务器，一台高性能视频服务器，两台监控计算机，一台计算机，一台UPS电源(10 kVA，1 h)，一台网络交换机。其中，高性能数据处理通讯服务器和高性能视频服务器的作用分别是与热力站PLC和摄像机通讯。

其次，通过与电信运行商合作接通网络来实现热力站和调度中心的通信，并且能为热网控制中心采集、分析各个远程子站的过程数据，以预先设置的数学模型为依据计算出控制解决方案，为各个热力站的操作提供指导，实现全网平衡。数据采集系统负责分析、查询热网工作参数(包括实时参数和历史参数)，此系统的主要构成是总平面图(显示热网整体运行监控数据)、数据总览图、各站工艺流程图(显示各远程终端的实时参数)等界面。

最后，热网控制中心的预测、规划控制子系统的作用主要是根据气象部门提供的天气预报情况制定热源供热量配给计划，而诊断、报警子系统的作用主要是保证热网运行可靠性。如果热网的主要运行参数超过设定值，或监控系统参数超出相关标准，诊断与报警子系统会报警。诊断与报警子系统可查询历史报警情况。热网控制中心的核心软件是分析与控制系统，该系统是热网控制中心实现动态平衡管理的基础。分析与控制系统的主要作用是分析、控制、管理热网中各个热力站的平衡情况。

3.2 供热监控系统

供热监控系统的设计应遵循的原则主要是操作简单明了，运行流畅，报警信号明显、辨识度高。供热监控系统操作和界面应尽量设计成简单明了的形式，同时还需符合大部分人使用电脑的习惯，以便于操作人员的使用，减少操作人员学习压力和学习实践，降低学习成本。为了加快操作速度，监控系统应具有运行流畅的性质。此外，为了便于操作人员的操作和辨认，在监控系统中报警信号应设置在明显的位置，且具有较高的辨识度。

4 结语

城市化、现代化的发展趋势使得我国的城市供热模式趋向于集中供热模式，集中供热控制系统在我国的应用越来越普遍。因此，为了保证供热系统的正常运行，优化供热系统的经济效益和社会效益，必须掌握各热力站的实时信息和工作情况，对其进行合理的调整。