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供熱系統的自動(dòng)化控制與節能耗思路構架和實(shí)踐
摘 要：本文分析供熱系統熱連接形式，進(jìn)而深入分析供熱系統自動(dòng)化控制系統的構建，達到節能減排的目標，實(shí)現供熱系統的優(yōu)化。
【關(guān)鍵詞】供熱系統 自動(dòng)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(xiàn)路，具有用戶(hù)基數龐大，分布區域廣等特點(diǎn)。供熱系統以來(lái)煤炭資源、電力資源，如何充分利用有限的資源發(fā)揮穩定、可靠的供熱效果，達到節能減排的目標成為人們關(guān)注的話(huà)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(jīng)由供熱管道進(jìn)入系統熱用戶(hù)，經(jīng)過(guò)散熱系統之后，經(jīng)由回水管返還至供熱公司或者熱站點(diǎn)。此種供熱系統成本較低，設計簡(jiǎn)單，存在使用缺陷。無(wú)混合裝置的直接連接系統只有在設計供水溫度低于相關(guān)規范中散熱器供暖系統的最高熱媒溫度時(shí)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(wǎng)與二次網(wǎng)。一次網(wǎng)向二次網(wǎng)連續輸入定量的水，與二次網(wǎng)回水相混合，滿(mǎn)足供熱溫度要求。同時(shí)二次網(wǎng)也會(huì )向一次網(wǎng)輸送等量的水，維持回水網(wǎng)絡(luò )的水壓穩定。根據混合特點(diǎn)，混水供熱可以分為二次網(wǎng)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(wǎng)與二次網(wǎng)。連接方式較為單一，一級供水網(wǎng)與二級供水網(wǎng)相連，一級回水網(wǎng)與二級回水網(wǎng)相連接。工作方式為：供熱系統供水管中的熱水進(jìn)入用戶(hù)供熱系統中，會(huì )先進(jìn)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(shí)現熱能傳遞，散熱后的回水經(jīng)返回到供熱系統回水管中。此種供熱系統中必須包含循環(huán)水泵，才能實(shí)現循環(huán)流動(dòng)，具有較高的建設成本，其后期維護費用高。
2 基于變頻技術(shù)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(guān)鍵環(huán)節。選擇正確的鍋爐系統，利于提高整個(gè)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(jìn)行信息通信，實(shí)現供熱系統監控。鍋爐系統包含多個(gè)控制回路，以及其現場(chǎng)工作環(huán)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(shí)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(yōu)點(diǎn)。為實(shí)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(dòng)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊力，降低設備維護費用，利于實(shí)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(tài)的工具軟件與下位機S7-300PLC，通過(guò)系統軟件實(shí)現供熱系統下位機網(wǎng)絡(luò )組態(tài)等工作�？蛇x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(tài)、硬件診斷、軟件組態(tài)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(jìn)行重新編寫(xiě)活調試。其中S7-300PLC主要有三種編程語(yǔ)言：語(yǔ)句表、梯形圖與功能塊圖。使用者也可以選擇其他編程語(yǔ)言。
2.3 系統網(wǎng)絡(luò )架構
系統運用下位機與上位機相結合的經(jīng)典PLC控制結構，實(shí)現對供熱系統的全面監控與調度。結合供熱現場(chǎng)設備的分布情況，將每一個(gè)鍋爐度設置成為一個(gè)主站，將每一個(gè)變頻器設為一個(gè)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(dòng)均可通過(guò)上位機的界面操作完成。S3-700則通過(guò)MPI總線(xiàn)，與上位機進(jìn)行數據信息交流，例如指令信息傳輸等。在企業(yè)局局域網(wǎng)范圍內，增加多臺客戶(hù)機于上位機系統中，實(shí)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(dòng)化計算機控制控制，涉及到諸多信息技術(shù)，近年來(lái)已經(jīng)被廣泛使用。具有減少工作量、較高的可靠性等優(yōu)點(diǎn)。
3.1 軟硬件控制
運用分散控制系統，利于工作人員及時(shí)掌握了解供熱系統的運行狀態(tài)，從而利于工作人員進(jìn)行綜合控制管理。DCS軟硬件系統需要經(jīng)過(guò)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(shí)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(jìn)行工作。測溫裝置則利于供熱系統設備溫度實(shí)時(shí)調節與控制。監控管理系統及時(shí)根據水溫實(shí)際情況，進(jìn)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(dòng)化控制的基礎之一，其發(fā)揮作用主要依賴(lài)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(shí)現相對集中控制的裝置結構。實(shí)現自動(dòng)化控制，需要對原有的供熱系統進(jìn)行進(jìn)一步的科學(xué)改進(jìn)，調整上位控制管理系統，保證自動(dòng)化系統發(fā)揮自身價(jià)值，順利運行創(chuàng )造經(jīng)濟效益與節能效益。同時(shí)需要不斷強化供熱系統的控制承載功能，并進(jìn)行換熱控制。熱力站是供熱系統的源頭與終點(diǎn)，其需與供熱系統負荷相匹，優(yōu)化系統裝置結構。
3.3 系統網(wǎng)絡(luò )架構
DCS控制系統包括一個(gè)工程師站與兩個(gè)操作員站，其中鍋爐房公共部分等重點(diǎn)檢測點(diǎn)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(guò)程中，鍋爐仍然保持正常運行狀態(tài)。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(yè)PC機�？梢赃\用冗余設計，避免任一工作站點(diǎn)出現問(wèn)題時(shí)，都不會(huì )對整個(gè)供熱系統正常運行產(chǎn)生消極影響。實(shí)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(dòng)化控制，實(shí)現節能減排是供熱系統的發(fā)展趨勢。進(jìn)行自動(dòng)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(dòng)化控制的改進(jìn)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(dòng)化控制系統改進(jìn)與實(shí)踐，這些不能滿(mǎn)足實(shí)際情況，需要進(jìn)行更多方面的改進(jìn)。以實(shí)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(dòng)化控制系統，適應社會(huì )發(fā)展趨勢。
參考文獻
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