李硕辉，王海群

（1.曹妃甸热力公司；2.华北理工大学，河北 唐山 063000）

在我国多数热力站的供热管网存在失水率高、热损耗大、渗水等一系列问题，自动调节系统的控制程度不高，调节水平相对落后。控制中仍然采用人工调节阀门、人工补水的方式，自动化水平不高，二次管网水压力差变化较大，系统运行存在很大的浪费。在热力站内，对用户供热系统温度进行自动监测和控制，能很好地保证用户室温在设定范围内波动，不仅节省了大量的人力和物力，还提高了自动化程度及控制的精度。随着科学技术的发展和环保要求的提高，集中供热行业为进一步改善供热效果，提高供热能效，实现计算机自动监控是发展的必然趋势。

1 集中供热发展的历史与现状

人们在社会生产和日常生活中都需要使用大量的热能，将自然界的能量直接或间接地转化为热能，以满足人们的需要。众所周知，供热就是用人工方法向室内供给热量，保持一定的室内温度，以创造适宜的生活或工作条件。集中供热是由热源、热网、热力站和多种形式的热用户所组成。热源通过热力管网把热媒输送到城市各个地区的热力站，在此借助于换热机组这一重要设备，经过充分的热交换，将满足供暖温度要求的热水供应到多种形式的热用户处。集中供热最早出现于19世纪末期，当时西方经济的发展、人们生活水平的提高和科学技术进步催生了小规模的集中供热系统。20世纪初，一些工业发达的国家在热电厂设计中，开始逐渐采用热电联产的方式，为生产和生活用热提供能源，并逐渐实现现代化控制。尤其是二次大战以后，城镇集中供热得到很大的发展，热电联产的方式得到了大力推广，能源使用得到了解决，提高了人民的生活水平，保证了生产用热的要求。

我国的集中供热事业起步较晚，目前还处于发展初期，存在着能耗高、管理水平低等问题。近几年，随着科学技术的不断发展，集中供热系统开始不断引入新的科技，在技术水平和管理水平方面均取得很大进展，但是与国际化水平相对比而言，技术水平仍然偏低。在我国多数热力站供热管网多存在失水率高、热损耗大、渗水等一系列问题，自动调节系统的控制程度不高，调节水平非常落后。在北方不同城市中均设置了很多热源，各个热源能够相互连接，但是在控制中仍然采用定速循环、补水的方式，自动化水平不高，而且在设计中没有考虑到监测设计，因此很多热源想要实现连网将非常困难，系统运行存在极大的浪费。在供热管网运行中引入新技术和新设备，不仅能够提高热力站的自动化控制水平，同时也能够节约能源，满足市场大众的不同需求。考虑到我国的能源形势非常严峻，热力站实施自动化系统设计也能够节约能源，有利于实现我国的可持续发展战略，因此在供热系统热力站控制系统的设计和改进中，主要任务就是不断提高自动化水平，满足用户的不同需求，降低能耗。

2 国内外的研究动向及发展

在国外，热力站的控制水平比较高，部分国家的集中供暖方面发展很快，如德国、日本、瑞典、美国等国家，在集中供暖设备、供暖技术、控制技术以及管理水平等方面都取得很大进展，这些国家基本已经实现自动监测和控制集中供热系统的运行。在集中供热系统中，自动化技术是保证系统可靠运行的必要条件，监测内容包括热量、温度、报警灯、压力等指标。监测和控制系统的主要特点表现在很多方面，热力站在调节供回水温度中需要根据室外温度进行调节，热力站运动参数等的监测在总控制室就能够实现，变频泵能够通过不利点用户压差进行控制，实现变流量控制。美国、日本、俄罗斯、德国等均已实现了热力站的远程控制及无人值守。

我国早期在建立城市集中供热系统中，受到当时技术和经济等条件的影响，全部采用手工控制的方式，而且这种控制模式到现在仍然在运行，运行人员在控制中，需要根据实际情况进行控制，不仅容易造成资源的浪费，而且工作量很大，但是控制效果往往不尽人意。近些年随着环境的不断恶化，手工控制缺陷逐渐涌现，已经不再适合市场的需求，开发自动化控制势在必行。

适应市场要求，有些生产换热器的企业开始研究节能型换热机组，这种换热机组是通过自力式温度控制阀的感温器，测量二次侧的供水温度，控制一次侧阀们的开度，利用电接点压力表实现对补水泵的自动控制。这种控制方式比手动控制的热力站有了进步，对温度控制能力有所提高，但供水的温度还是由运行人员根据自己的经验来设定，再加上自力式温度控制阀是仿制国外的，控制精度也很不理想，因此这一代产品与手动控制方式并没有本质的区别。另外靠电接点压力控制补水泵，系统很不稳定，经常出现回水超压事故。最近几年，随着集中供热的快速发展，有很多公司加入到换热机组的生产行列，使热力站的控制技术有所进步，但与国外的先进水平相比还有一定差距。由于热力站在运行中，存在热工过程时滞时间长、非线性变化等因素，在现实中想要建立线性数学模型实现控制，难度很大，采用模糊控制将会取得较好的控制效果。

3 集中供热系统自动控制技术的优势

目前，我国集中供热系统在设计中基本采用的方式比较一致，城市中分布多个热源，规模很大，在控制部分，主要是利用计算机监控点监测热能供应的情况，随着集中供热系统的应用，热效率得到提高，也取得很大的节能效果。但是在集中供热的枢纽——热力站，绝大多数热力站控制系统的自动化水平很低，仍然采用人工调节的方式，而且运行稳定性不高，容易造成极大的浪费。我国采暖能耗高的主要原因除了采暖建筑围护结构的耗热量大外，采暖系统设计、运行的不合理，不能够实现按需供热也是一个重要原因。为努力贯彻我国节能减排政策，集中供暖系统有必要改进建筑采暖能耗大、质量差等问题，积极改进建筑设计和采暖设计中存在的技术问题，有效控制集中供暖的能耗问题。

随着我国现代化进程的逐渐加快，供热问题已经成为非常关注的问题之一，同时集中供热的情况也会影响到我国居民的生活与工作。现阶段集中供热系统存在的主要弊端就是耗能比较大，污染也非常严重，并且其中还存在着管理和自动化水平较低的现象。这些情况都将严重影响我国供热系统的发展，以及居民的生活情况。因此我国逐渐开始把自动化控制系统应用在集中供热的工作中，这一点对于整个系统的实施和发展都有着非常重要的影响。但大规模安装自控设备和部件需要增加投入，目前热力站的自动控制还处于相对落后的状态。

为改变这种落后的控制情况，提高热力站的运行效率，提高供暖舒适性，使有限的资源供热能力最大化，实现供热系统的科学管理，提高热力站的控制水平已是当务之急。与传统的人工控制相对比而言，自动控制系统具有以下优点。

（1）自动化控制系统的控制精度高：实施自动化控制设备，能够实时在线监控自动化装置的设备运行参数以及现场数据的变化，同时能够降低其他因素对系统运行的影响，实现最优控制，保证系统在最优工况下运行，同时也能够相应的延长设备的使用寿命，提高能源利用率。

（2）自动化控制系统提高劳动生产率，减低系统的运行成本，采用自动化系统控制，能够保证系统在最优条件下运行，降低运行成本和能耗，为企业带来更大的经济效益。

（3）自动化控制系统减轻劳动强度，改善劳动条件：热力站控制系统实施自动化控制之后，与原来生产环境相对比而言，操作人员仅仅需要观察自动化仪表的预定状况，必要条件下调节参数变化，能够大大降低操作人员的操作强度，改善劳动条件。

（4）自动化控制系统保证安全生产，在热力站控制系统运行中，关键参数优化了很多，为保证安全运行设置了自动信号和联锁保护装置，实施自动化控制后，能够及时观察到异常参数的变化，并实现报警功能，及时采取相应的处理办法，避免出现大的事故。

（5）自动化控制系统减少大气污染，热力站控制系统实施自动化控制系统后，能够改进生产过程中的自动化参数，大大减少粉产量和烟雾量，改善和保障生产环境，对减少大气污染有重要价值。

总之，集中供暖系统中热力站的自动化设计与改进是必然的发展趋势，也是实现整个热力站机组供暖、保证供暖质量的基础，研究供暖热力站控制系统的设计与改进，是推动集中供热系统自动化的重要步骤。