供热系统的自动化控制与节能耗思路构架和实践

供热系统的自动化控制与节能耗思路构架和实践

　　摘 要：本文分析供热系统热连接形式，进而深入分析供热系统自动化控制系统的构建，达到节能减排的目标，实现供热系统的优化。

　　【关键词】供热系统 自动化控制 节能 系统构架

　　城市集中供热系统拥有复杂的管道线路，具有用户基数庞大，分布区域广等特点。供热系统以来煤炭资源、电力资源，如何充分利用有限的资源发挥稳定、可靠的供热效果，达到节能减排的目标成为人们关注的话题。

　　1 供热系统供热连接形式分析

　　1.1 直接供热系统

　　此种供热系统，缺乏混合装置，热水直接经由供热管道进入系统热用户，经过散热系统之后，经由回水管返还至供热公司或者热站点。此种供热系统成本较低，设计简单，存在使用缺陷。无混合装置的直接连接系统只有在设计供水温度低于相关规范中散热器供暖系统的最高热媒温度时才能使用。此种供热系统受到供回水管的自用压差限制，使用范围通常限于低温热水供热系统。

　　1.2 混水供热

　　混水供热系统包括一次网与二次网。一次网向二次网连续输入定量的水，与二次网回水相混合，满足供热温度要求。同时二次网也会向一次网输送等量的水，维持回水网络的水压稳定。根据混合特点，混水供热可以分为二次网回水混水，供水回水以及旁通管混水。

　　1.3 间接连接供热

　　间接连接供热系统也包含一次网与二次网。连接方式较为单一，一级供水网与二级供水网相连，一级回水网与二级回水网相连接。工作方式为：供热系统供水管中的热水进入用户供热系统中，会先进入建筑物引入口或者热力站表面式水换热器中，借助换热器实现热能传递，散热后的回水经返回到供热系统回水管中。此种供热系统中必须包含循环水泵，才能实现循环流动，具有较高的建设成本，其后期维护费用高。

　　2 基于变频技术的供热节能系统分析

　　2.1 硬件选型

　　硬件是控制系统与供热系统的基础与关键环节。选择正确的锅炉系统，利于提高整个供热系统的安全性与稳定性。锅炉控制系统的核心为控制器。通常情况下，我们选择PLC系统，并与上位机进行信息通信，实现供热系统监控。锅炉系统包含多个控制回路，以及其现场工作环境恶劣，我们需要采用大型的、具有较高稳定性的、正规品牌的PLC是实现供热系统变频调控。例如某品牌的S7-300系列PLC则具有较大储存空间、处理速度较快等优点。为实现变频作用，供热系统中的所有设备均需要运用变频调速，降低设备电启动时对电网的冲击力，降低设备维护费用，利于实现节能耗的低碳目标。

　　2.2 系统软件平台

　　基于变频控制的供热系统软件需要运用硬件组态的工具软件与下位机S7-300PLC，通过系统软件实现供热系统下位机网络组态等工作。可选用工具软件Step7 v5.4，该软件包具有一系列的综合应用功能，其中包含通信组态、硬件诊断、软件组态等。供热系统管理人员可以结合工作需求对系统配置与程序进行重新编写活调试。其中S7-300PLC主要有三种编程语言：语句表、梯形图与功能块图。使用者也可以选择其他编程语言。

　　2.3 系统网络架构

　　系统运用下位机与上位机相结合的经典PLC控制结构，实现对供热系统的全面监控与调度。结合供热现场设备的分布情况，将每一个锅炉度设置成为一个主站，将每一个变频器设为一个从站，所有主站与从站都应该与PLC系统相连接。供热系统参数设置与全部的操作活动均可通过上位机的界面操作完成。S3-700则通过MPI总线，与上位机进行数据信息交流，例如指令信息传输等。在企业局局域网范围内，增加多台客户机于上位机系统中，实现管理人员的远程操作与监控。

　　3 基于分散控制的供热节能系统分析

　　分散控制系统是全自动化计算机控制控制，涉及到诸多信息技术，近年来已经被广泛使用。具有减少工作量、较高的可靠性等优点。

　　3.1 软硬件控制

　　运用分散控制系统，利于工作人员及时掌握了解供热系统的运行状态，从而利于工作人员进行综合控制管理。DCS软硬件系统需要经过计算机、通讯、显示与控制。供热系统需要添加红外设备与测温装置，实习供热系统的检测与控制，确保供热设备能够根据操作员的指令进行工作。测温装置则利于供热系统设备温度实时调节与控制。监控管理系统及时根据水温实际情况，进行适宜的温度调节，确保供热正常，以及保证良好的燃烧效果，降低额外的热损耗。

　　3.2 集中控制

　　集中控制是供热系统自动化控制的基础之一，其发挥作用主要依赖供热系统中央控制室的正常运行。我们可以将“集中控制”认为是一种实现相对集中控制的装置结构。实现自动化控制，需要对原有的供热系统进行进一步的科学改进，调整上位控制管理系统，保证自动化系统发挥自身价值，顺利运行创造经济效益与节能效益。同时需要不断强化供热系统的控制承载功能，并进行换热控制。热力站是供热系统的源头与终点，其需与供热系统负荷相匹，优化系统装置结构。

　　3.3 系统网络架构

　　DCS控制系统包括一个工程师站与两个操作员站，其中锅炉房公共部分等重点检测点均需放置手操器与后备仪表。确保供热系统处于检测或者试运行过程中，锅炉仍然保持正常运行状态。为了提高DCS控制系统的可靠性，操作员站与工程师站均需要使用性能较为稳定可靠的工业PC机。可以运用冗余设计，避免任一工作站点出现问题时，都不会对整个供热系统正常运行产生消极影响。实现计算机之间的独立运行，又可以保证供热系统的供热温度达标，且具有较好的系统兼容性。

　　4 总结

　　自动化控制，实现节能减排是供热系统的发展趋势。进行自动化智能控制可以提高供热系统的供热能力，减少不必要的热能损耗，节约供热成本。多数节能方式都需要高资本的支持。加大对供热系统自动化控制的改进工作，利于降低日后供热系统人力与物力的投入。本文仅提出两种自动化控制系统改进与实践，这些不能满足实际情况，需要进行更多方面的改进。以实现节能减排，系统智能控制为设计目标，不断研究设计出更加稳定可靠的自动化控制系统，适应社会发展趋势。

　　参考文献

　　[1]陆中宏.供热系统的自动化控制与节能降耗[J].制造业自动化，2011(06).

　　[2]李学，朱宁鲁，夏豪慧.城市供热自动化节能减排控制技术及其应用[J].中国仪器仪表，2010(11).

　　[3]曲来振.基于变频技术的供热节能系统的研究与设计[D].大连海事大学，2014.

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