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供熱系統的自動化控制與節能耗思路構架和實踐
摘 要：本文分析供熱系統熱連接形式，進而深入分析供熱系統自動化控制系統的構建，達到節能減排的目標，實現供熱系統的優化。
【關鍵詞】供熱系統 自動化控制 節能 系統構架
城市集中供熱系統擁有復雜的管道線路，具有用戶基數龐大，分布區域廣等特點。供熱系統以來煤炭資源、電力資源，如何充分利用有限的資源發揮穩定、可靠的供熱效果，達到節能減排的目標成為人們關注的話題。
1 供熱系統供熱連接形式分析
1.1 直接供熱系統
此種供熱系統，缺乏混合裝置，熱水直接經由供熱管道進入系統熱用戶，經過散熱系統之后，經由回水管返還至供熱公司或者熱站點。此種供熱系統成本較低，設計簡單，存在使用缺陷。無混合裝置的直接連接系統只有在設計供水溫度低于相關規范中散熱器供暖系統的最高熱媒溫度時才能使用。此種供熱系統受到供回水管的自用壓差限制，使用范圍通常限于低溫熱水供熱系統。
1.2 混水供熱
混水供熱系統包括一次網與二次網。一次網向二次網連續輸入定量的水，與二次網回水相混合，滿足供熱溫度要求。同時二次網也會向一次網輸送等量的水，維持回水網絡的水壓穩定。根據混合特點，混水供熱可以分為二次網回水混水，供水回水以及旁通管混水。
1.3 間接連接供熱
間接連接供熱系統也包含一次網與二次網。連接方式較為單一，一級供水網與二級供水網相連，一級回水網與二級回水網相連接。工作方式為：供熱系統供水管中的熱水進入用戶供熱系統中，會先進入建筑物引入口或者熱力站表面式水換熱器中，借助換熱器實現熱能傳遞，散熱后的回水經返回到供熱系統回水管中。此種供熱系統中必須包含循環水泵，才能實現循環流動，具有較高的建設成本，其后期維護費用高。
2 基于變頻技術的供熱節能系統分析
2.1 硬件選型
硬件是控制系統與供熱系統的基礎與關鍵環節。選擇正確的鍋爐系統，利于提高整個供熱系統的安全性與穩定性。鍋爐控制系統的核心為控制器。通常情況下，我們選擇PLC系統，并與上位機進行信息通信，實現供熱系統監控。鍋爐系統包含多個控制回路，以及其現場工作環境惡劣，我們需要采用大型的、具有較高穩定性的、正規品牌的PLC是實現供熱系統變頻調控。例如某品牌的S7-300系列PLC則具有較大儲存空間、處理速度較快等優點。為實現變頻作用，供熱系統中的所有設備均需要運用變頻調速，降低設備電啟動時對電網的沖擊力，降低設備維護費用，利于實現節能耗的低碳目標。
2.2 系統軟件平臺
基于變頻控制的供熱系統軟件需要運用硬件組態的工具軟件與下位機S7-300PLC，通過系統軟件實現供熱系統下位機網絡組態等工作。可選用工具軟件Step7 v5.4，該軟件包具有一系列的綜合應用功能，其中包含通信組態、硬件診斷、軟件組態等。供熱系統管理人員可以結合工作需求對系統配置與程序進行重新編寫活調試。其中S7-300PLC主要有三種編程語言：語句表、梯形圖與功能塊圖。使用者也可以選擇其他編程語言。
2.3 系統網絡架構
系統運用下位機與上位機相結合的經典PLC控制結構，實現對供熱系統的全面監控與調度。結合供熱現場設備的分布情況，將每一個鍋爐度設置成為一個主站，將每一個變頻器設為一個從站，所有主站與從站都應該與PLC系統相連接。供熱系統參數設置與全部的操作活動均可通過上位機的界面操作完成。S3-700則通過MPI總線，與上位機進行數據信息交流，例如指令信息傳輸等。在企業局局域網范圍內，增加多臺客戶機于上位機系統中，實現管理人員的遠程操作與監控。
3 基于分散控制的供熱節能系統分析
分散控制系統是全自動化計算機控制控制，涉及到諸多信息技術，近年來已經被廣泛使用。具有減少工作量、較高的可靠性等優點。
3.1 軟硬件控制
運用分散控制系統，利于工作人員及時掌握了解供熱系統的運行狀態，從而利于工作人員進行綜合控制管理。DCS軟硬件系統需要經過計算機、通訊、顯示與控制。供熱系統需要添加紅外設備與測溫裝置，實習供熱系統的檢測與控制，確保供熱設備能夠根據操作員的指令進行工作。測溫裝置則利于供熱系統設備溫度實時調節與控制。監控管理系統及時根據水溫實際情況，進行適宜的溫度調節，確保供熱正常，以及保證良好的燃燒效果，降低額外的熱損耗。
3.2 集中控制
集中控制是供熱系統自動化控制的基礎之一，其發揮作用主要依賴供熱系統中央控制室的正常運行。我們可以將“集中控制”認為是一種實現相對集中控制的裝置結構。實現自動化控制，需要對原有的供熱系統進行進一步的科學改進，調整上位控制管理系統，保證自動化系統發揮自身價值，順利運行創造經濟效益與節能效益。同時需要不斷強化供熱系統的控制承載功能，并進行換熱控制。熱力站是供熱系統的源頭與終點，其需與供熱系統負荷相匹，優化系統裝置結構。
3.3 系統網絡架構
DCS控制系統包括一個工程師站與兩個操作員站，其中鍋爐房公共部分等重點檢測點均需放置手操器與后備儀表。確保供熱系統處于檢測或者試運行過程中，鍋爐仍然保持正常運行狀態。為了提高DCS控制系統的可靠性，操作員站與工程師站均需要使用性能較為穩定可靠的工業PC機。可以運用冗余設計，避免任一工作站點出現問題時，都不會對整個供熱系統正常運行產生消極影響。實現計算機之間的獨立運行，又可以保證供熱系統的供熱溫度達標，且具有較好的系統兼容性。
4 總結
自動化控制，實現節能減排是供熱系統的發展趨勢。進行自動化智能控制可以提高供熱系統的供熱能力，減少不必要的熱能損耗，節約供熱成本。多數節能方式都需要高資本的支持。加大對供熱系統自動化控制的改進工作，利于降低日后供熱系統人力與物力的投入。本文僅提出兩種自動化控制系統改進與實踐，這些不能滿足實際情況，需要進行更多方面的改進。以實現節能減排，系統智能控制為設計目標，不斷研究設計出更加穩定可靠的自動化控制系統，適應社會發展趨勢。
參考文獻
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