完善供热监测自控系统实现热网科学管理

摘要：随着经济的发展，使得我国对于能源的的需求也越来越多，如何保证资源的合理利用已经成为我国经济发展过程中较为重要的部分。城市集中供暖不但满足了城市人民的生活需要，也可以起到节约资源的作用，本文就对供热监测自控系统的科学管理进行了分析，希望能为城市供热建设提供参考。

关键词：供热监测；自控系统；管理

中图分类号：U223 文献标识码： A

引言

集中供热系统以其节省资源，减少环境污染、供热质量高等特点广泛应用于大部分城镇，其规模在不断壮大，系统逐渐复杂多样化的同时供热系统的监测与管理也更加复杂。通过分析供热监测自控系统的组成、原理及其完善系统控制的过程，剖析其未来应用的优势。随着我国供热系统的逐渐发展，监控自控系统更加复杂，计算机技术、网络通信以及自动化系统的应用，使供热监测自控系统由枝状管网发展到环状管网，提高了运行与管理的可靠性，改善了运行效率与供热质量，为住户提供了舒适的供暖环境，实现了热网的科学管理。

一、供热监测系统

在热水供热系统中，主要对系统的总供回水温度、循环水量、室内外温度、瞬时供热量和累计供热量等参数进行监测。区域供热系统的供水温度波动较大，而热力站供热系统的供热状态较稳定，应用于热力站供暖监测系统见图1。

二、供热监测自控系统构成及作用原理分析

1、热网分散控制系统构成及原理

热网分散控制系统是一种引进国外先进的供热监测自控系统的应用方式，以单站控制为主，采集单一热力站内热网运行数据，其控制参数通过室内与室外的温度差为依据计算出来的，由控制器接收相关指令并传达给热网电动阀、循环泵等，实现单站热网均衡，中央控制室通过网络接收数据。该系统主要应用于供热管道和效果较好的热网系统，经过分散调控与数据集中调配实现热网整体的平衡。该系统可实现控制温度、压力来实现安全保护，其优点是不仅可以为住户提高舒适的供暖环境，还可以节约能源，保护环境，而且安全系数较高。

2、热网集中控制系统构成及原理

热网集中控制系统是国内应用较为广泛的全网平衡应用方式，主要由测量变送仪表、电动调节执行器、可编程控制器、通信线路及中央计算机服务器部分组成。通过温度、压力、流量传感器来测量热力站一次网及二次网各个热力站的单元数据，最终汇集到PLC，并利用通信协议通过网络系统输入到中央控制室，再通过运算确定全网的平均温度，由全网平衡软件控制调节供热站的设备，实现全网供热均衡。该控制系统的优点是可控制热源不稳的热网系统，通过集中控制调节全网的水力与热力，实现热网的整体平衡。

三、如何完善供热监测自控系统

1、热网分散控制系统的完善

热网分散控制系统主要通过温度控制、压力控制以及压差控制完善系统。首先，温度控制是通过自控系统温度曲线反应的供水温度与室内外温度差的变化，通过区域换热站对温度进行修改，依据温度曲线的变化满足不同地区的温度需求。温度曲线由八个点确定，工作人员可根据热网控制需求对曲线的参数进行修改，进一步完善控制系统。其次，压差控制主要目的是保证末端用户的压力充足，是通过调节循环泵的频率完成的。为满足具有多个循环泵的换热站的压力充足，系统启动其他循环泵，并会通过调控其转速使保持二次供回水的压差满足规定条件。一旦二次供水压力过高超过限度，系统将水泵的压差调控模式调整为压力控制模式，避免压力过高损坏管道和散热器。当压力恢复正常时，控制模式将自动变回。当调节阀达到最大开度时，而二次供水与回水温度在设定值之下时，需通过加大二次流量的方式，加大循环泵转速，修改二次供回压差设定值，提升二次供水和回水的温度。最后，通过二次网回水压力设定，将补水泵压力稳定在补水低压和死区设定范围之内，为补水泵提供稳定的基本压力，防止二次网超压。

2、热网集中控制系统的完善

热网集中控制系统的完善主要通过热力站控制系统、通信网络、以及全网平衡三部分实现。

首先，热力站控制系统由硬件数据检测与软件数据控制两部分组成。硬件数据检测主要采集温度、流量等供热参数，由电气接线传输参数到控制器，控制器经过编程进行处理。该部分主要由温度变送器、压力变送器、涡街流量传感器等设备组成，各部分的作用不同，但相互关联影响，共同完成参数的检测与传输。软件数据控制是将计算机、通信以及自动化控制等技术相结合，通过微处理器及人工编程来实现各个项目的调节与控制。其优点在于体积小、应用性强、功能多样、设计与维护简单方便、可靠性与适应性较强等。

其次，通信网络。通信网络由点对点电话拨号通信、无线GPRS通信和ADSL宽带通信构成。其中点对点电话拨号通信方式具有构成简单，易于维护等优点，但其也具有一定局限性，其传输速率受线路质量影响，很难达到额定值，而且故障率较高，受网络传输的忙碌程度因素影响较大，不适应实际的网络应用。与点对点电话拨号通信方式相比，无线GPRS通信具有线路自动修复，运行费用较低，计费方式合理，永久在线，可靠性与传输速率高等优点，所以在实际应用中更广泛。ADSL宽带通信的特点是由专线控制，减少了拨号环节，上网直接方便，传输速率极快。具有上行、下行高速率、不对称传输、频段之间互不干扰、接入方式灵活简单、支持专线及虚拟拨号方式等优点。

最后，全网平衡控制。该部分是热网集中控制系统的核心，其通过阀位自动跟踪功能、二次网变频循环泵的控制功能、控制效果的评价功能实现供热均匀的目的。全网平衡控制是将各级换热站的数据参数通过通信线路传输到中央服务器进行集中控制及管理，最终通过软件计算来实现一次网电动阀门及二次网变频循环泵的控制，实现热网供热均匀。在全网平衡软件运行过程中，软件根据获得的参数信息，采用一定的控制算法，既能得出热网每条支路以及整体的均方差和失调度等评价指标，又能得到平均温度的排列顺序，以及最高温度和最低温度热力站的支线位置。可通过控制二次网变频循环泵的动作控制二次网的供回水温差和二次网的供水流量。除此之外，工作人员通过手动调节电动阀门，组态软件具有跟踪记忆功能，可以记住阀门调节的位置，为下次设备调控做铺垫，缩短了系统的反应时间，提高了控制的效果。

四、热网监测自控系统的应用优势分析

热网监测自控系统将计算机网络通信技术、自动化控制技术、供热工程技术相结合，较原始的仪表控制系统具有明显的优势：

第一，热网控制通过全网平衡控制系统避免了运作失调现象的发生，供热效果明显增强。热力站通过自动调节系统，根据室内外温度差异自动控制供水温度，避免资源浪费，提升了供热服务的质量。

第二，热网控制中心的数据与现场数据始终保持同步，实现实时采集数据并下传控制指令，提高了控制调节的效率。

第三，报警管理机制进一步得到完善，当现场仪表出现故障时，工作人员可在最短的时间内发现故障，快速直接的发现故障点，便于维护。

第四，通过仿真系统对热网进行水力、热力计算，使热网达到最优化运行，杜绝最不利点热力站的影响。第五，系统可保留历史数据，通过将历史数据与实时数据进行比较分析，可查明管网是否存在泄漏，设备是否需要维修，以达到最安全运行。

结束语

综上所述，供热监测自控系统通过换热站运行参数的集中监测、调控以及数据的传输，实现了热网的科学管理，为用户提供了舒适的供暖环境。全网平衡自控系统的应用实现了热网水力与电力的共同调节，减少了系统震荡现象，不仅能节约热能消耗，避免资源浪费，减少运行成本，提高了经济效益，还保护了环境，创造了社会效益。