史建金

摘 要：集中供热是城市建设发展的重要基础设施。随着我国供热规模持续扩大，人们对供热质量提出了更高的要求，发展有效的热网电气自动化系统，采用优化的控制策略，减少供热运行各项损耗，达到经济运行与稳定供热的目标，已成为供热企业改革發展的主要方向。为进一步增强集中供热的应用效果，实现节能高效运作，本文在充分了解集中供热系统的同时，对集中供热系统中热网电气自动控制要点进行分析，并结合案例，针对不同用户提出不同的控制策略，以期达到节能效果。

关键词：集中供热系统;电气自动化;热网

中图分类号：TM76;TU995 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）25-0124-03

Research on Electrical Automation Control of Heat Network

in Central Heating System

SHI Jianjin

（Xinxiang Heating Management Office，Xinxiang Henan 453000）

Abstract： Central heating is an important infrastructure for urban construction and development. With the continuous expansion of heating scale in China， people put forward higher requirements on heating quality. It has become the direction of reform and development of heating enterprises to develop effective electrical automation system of heating network， adopt optimized control strategy， reduce various losses of heating operation， and achieve the goal of economic operation and stable heating. In order to further enhance the application effect of central heating and realize energy saving and efficient operation， this paper， while fully understanding the central heating system， analyzed the key points of automatic control of heat network electrical in the central heating system， and proposed different control strategies for different users in combination with cases， in order to achieve energy saving effect.

Keywords： central heating system;electrical automation;heat supply network

1 集中供热系统概述

集中供热系统较为复杂，且具有大延时、时变性的特征，在满足按需供热的前提下，还要做到管网水力、热力平衡。随着集中供热规模持续扩大，对于供热系统，国内外大量专家学者进行了深入研究。当前，在我国城镇化发展中，集中供热已成为重要基础设施，是城镇公用事业的主要构成内容。集中供热系统主要包括热源、热网、热用户三大部分[1]，这三者的具体特点如表1所示。

集中供热系统是通过换热站按照一定运行方式将温度较高的热水进行“水—水”热交换，随后利用供热管道将热量供应给热用户，从而达到供热的目的。

2 集中供热系统中热网电气自动控制要点

2.1 电气自动化控制设备

集中供热环节，供热系统应适当调节热网热力参数，如热网流量、热网内压、热网温度等。在该过程中，合理控制热网热力参数极为关键，其离不开电气自动化控制设备的支持与合理使用。目前，常见的热网电气自动化控制设备包括传感器、电动阀、变频器和中央处理器等。其中最重要的控制设备为中央处理器。为此，必须全面、准确了解中央处理器的操作特点，以第一时间获取准确的热网数据信息，通过信号动态变化实时控制热网自动化系统。此外，变频器在热网电气自动化系统中也尤为重要，是输入、输出数据的主要设备，并能实现随时切换电机数据。与此同时，变频系统还能对电源电路及电压起到保护作用，保证热网系统电机运转正常。

2.2 电气自动化控制过程

变频器可以实现集中供热系统内循环水泵控制。按照热网系统压力变化情况，变频器能够获取系统内的各类信息数据，并及时整理、汇总此类信息，随后向现场控制器传送相关信息。根据信息类型，现场控制器可发出相应的指令，在接收到指令后，变频器可依照指令对循环水泵的转速加以控制，且在二次循环中固定流量、压力，确保热网系统运转自如、流畅。

在热网电气自动化中，温度传感器也是一项必不可少的设备，能采集、汇总、整理室内外温度及供水温度，且能把信息及时传递给现场控制器，在分析处理数据后，现场控制器可进行二次循环水温计算，按照计算所得结果对温度电气自动控制调节阀发出指令，调节阀接收到指令之后，可根据指令展开工作，从而实现对二次循环水温的控制。

2.3 电气自动化控制软件

热网系统控制多通过集中供热系统内的自动控制软件完成，从而确保热网温度的均衡性。因此，对热网电气自动化控制来说，自动控制软件的应用非常重要。温度、热量等信息通过热网系统向自动控制软件传输，自动控制软件接收到信息后可及时处理、保存此类信息，并做好系统水温调节控制工作。随后，依照水温调节情况，自动控制软件下达指令，从而稳定水温。除此之外，远距离控制也可通过自动控制软件完成，从而加大数据传输力度，实现规范化管理;同时，还能实时监控热网设备，确保热网电气自动化系统正常运行。通过远距离操作控制，也能提高电气自动化系统的灵活性，降低人工、材料、设备投入成本，实现供热成本最小化。

2.4 电气自动化多平台控制

一般可采用多平台控制方式进行集中供热系统热网电气自动化控制，如ADSL、CDMA、通信平台等。同时，热网GIS系统应用较多，在城市的规模及集中供热范围逐步扩大，对供热管网建设提出的要求越来越高。基于GIS的热网地理信息系统能提供更詳细、更准确的供热管线资料，并能实现如表2所示的功能。

除此之外，随着科学技术的不断发展，大数据、云计算等先进技术不断涌现，在电气自动化多平台控制中要积极、主动地融入大量先进的技术，建设现代化信息平台，实现智能控制，更好地推进电气自动化控制系统发展。

3 案例分析

为达到提升供热系统供暖效果及热源节能高效统一的优化效果，决定针对不同用户提出不同的控制策略。

3.1 用户类型分析

整体来说，供热管网较为复杂，且热用户类型繁多。为实现合理供热，达到节能优化的目的，决定针对不同用户实施不同的控制策略，但应全面考虑整个管网水平衡问题。各种用户的情况具有如下特点。

①企事业单位：此类部门供热多集中于白天，夜间无需供热或供热量较小，如政府机关、企业、事业单位等。

②公共单位：公共单位一般均需全天供热，如医院、学校宿舍等。

③普通用户：在所有热用户中，此类群体占有量最高、人数最多、情况最复杂，主要包括住宅小区、公寓等。

负荷系统类型不同，则供热效果也不尽相同。为实现节能目标，必须优化控制策略。本文以340座换热站为研究对象，表3是针对不同用户提出的适应性控制策略。

通过本地自动控制系统可实现供热调节的目的，待设定控制目标值之后，以时间作为本地自动控制系统的主要跟踪变量，以控制目标值为被控参数，按照实际监测的控制目标值改变一次侧电动调节阀开度，从而实现实时PID调节，并按照设定目标参数实现换热站正常运行。本文在综合考虑不同负荷类型系统与不同控制策略的基础上，对管网控制效果进行深入分析。

3.2 不同用户控制策略分析

3.2.1 企事业单位、办公用户。热用户不同，则供热需求也不同。对于企事业单位，其周末、晚上基本无需供热，仅对工作日的白天采取控制措施即可。应在白天供给充足的热量，而在其他时间段减少供热，以防供暖管路冻结。因此，利用分时段恒二次供水温度控制即可。据相关研究表明，采取此类控制策略后，可达到明显的节能效果。

3.2.2 医院、敬老院等特殊单位。医院、敬老院等都属于需热单位，可通过恒二次供水温度控制算法，在此基础上，还应充分考虑二次回水温度的监测矫正情况，从而实现良好的供暖效果。本文以某医院换热站为例进行分析。在供热管网内换热站处于前端，在供热过程中可确保热量、流量充足。

据相关调查研究分析，此医院于2016年1月下旬开始采用恒二次供水温度控制策略，51℃为目标温度。通过分析流量曲线可知，选择恒二次网供水温度之后，换热站二次供水温度控制较好，保持在50.7～51.3℃，且一次回水温度、二次供回水温度波动较小，基本稳定。耗热量也从原有的3.40GJ/d降到3.19GJ/d，降率为6%。

3.2.3 普通用户。对大多数用户来讲，通过气候补偿控制二次供水温度或气候补偿控制二次供回水平均温度的策略最为有利，且节能效果最为明显。分析采集的数据可知，二次回水温度控制采用气候补偿控制策略，流量具有较大波动，耗热量由原来的9.02GJ/d降至8.21GJ/d，降率为9%，节能效果显著。可见，通过这种控制策略，在保证供暖效果不变的情况下，还具备节能作用。

4 结语

长期以来，我国供热始终按照“大流量、小温差”的运行模式，这种模式时常会出现热用户室内温度冷热不均现象，甚至部分热用户室内温度达不到规定温度。针对这种弊端，应及时改进传统的供热模式。通过优化控制算法、调整供热参数，并利用热网电气自动控制系统，进一步提升供热品质。

参考文献：

[1]张浩.集中供热自动化系统在供热管网中的应用[J].能源与节能，2015（2）：127-128，142.