城市集中供热系统自动化及其应用研究

【摘要】在城市化建设规模不断扩大的同时，热用户也在不断的增加，我国的城市供热机构对热管网的优化和改造改造也越来越重视，对城市集中供热系统的研究不仅能节约投资成本，降低供热过程中的耗能，还能提高企业的经济效益，实现供热安全可靠的发展，供热系统自动化的应用，在城市集中供热的过程中取得了良好的效果。

【关键词】城市集中供热；系统自动化；应用

一、集中供热现状及其优越性

集中供热方式起源于1877年的美国，20世纪初一些国家成了热电厂，利用内燃机和燃气汽轮机进行排气供热，二战后，苏联、联邦德国以及其他的一些东欧国家在集中供热方面得到了较快的发展。我国的集中供热在1950年有了较大的发展，目前我国供热规模最大的一个城市就是北京。

1、集中供热的优越性：

1.1集中供热提高了能源的利用率，节约了能源的消耗。从供热设备上来看，大型的凝汽式机组发电热效率在40%左右，而供热机组的热点联产综合热效率则能达到85%，集中供热采用热电站和区域锅炉房，在有条件的情况下安装高烟囱和高效率的烟气净化装置，减轻了对大气的污染，减少了当地燃料和垃圾的排放量。

1.2采用集中供热能使城市中一些分散的小锅炉房腾出地方，省去了城市中部分燃料和煤渣的运输量，减轻了煤渣在运输过程中产生的灰尘、颗粒，大大的节约了用地，降低了运行的费

用，改善了城市的环境卫生，除此之外，实行集中供暖，还能促进供热系统的科学化管理，提高供热的质量。

2、国外集中供热的发展状况研究

2.1国外的供热发展大致可以分为四个阶段：管理结算、基础建设阶段、综合发展阶段、自动化控制阶段。世界上较为发达的国家，如美国、日本、俄罗斯等都是实行集中供热发展较快的国家，在设备、技术以及管理等方面均位于世界领先水平，集中供热提高了社会效益，节能效益以及经济效益。

2.2智能化的监控系统——自动化

在世界上较多的发达国家中，集中供热系统已实现了系统的自动检测和控制。自动化检测和控制以其系统供热可靠、节能运行、提高运行效率、降低运行成本等等优势，成为集中化供热的有效手段，其主要内容有温度、压力、热量和报警等等。检测和控制系统的主要特点是采暖用户的散热器入口要安装温控阀，来自主的调解室内的温度，中央控制检测热阀和热力站运行参数通过压差的调解和控制，实施变流量运行。

世界上供热发展较快的国家，如欧美等国，在实施检测系统的过程中，由于设备质量、安装工艺、人员素质、技术含量、设计、施工安装等方面都比我国的现有水平要高，因此集中供热水平也比我国相对较先进。

3、我国的集体供热现状分析

3.1我国的集中供热发展较为缓慢，传统的集中供热主要是采用热电联产、区域联合供电以

及小区锅炉供暖等集中方式，我国自1940年至今，集中供暖大致经历了四个阶段：单纯利用阶段、单纯管理阶段、基础建设阶段以及综合发展阶段。1980年以来，我国的集中供热逐步进入综合发展阶段，热电联厂等相关配套设施在一些城市中逐步的建立起来，大中城市的供热发展迅速，大型热源已不止一个，在一些较为发达城市，已实现了多热源并网运行。

3.2我国集中供热存在的不足

3.2.1我国集中供热的质量较差，冷热不均衡，热用户大多是采用单管供暖的系统，没有有效的控制设备，从而使热力工况失调严重，造成用户冷热不均的现象。一些用户的室温达不到设计标准，而另外一些用户的室温则过高，导致了在热源足够的条件下，一些用户仍然不能按照均衡分配来获得足够多的热能。

3.2.2供热设备运行方式不合理，不能很好的利用资源，导致了资源的浪费。我国的供热系统设计较于其他发达国家相对落后，在没有合理可靠的调控手段下，系统以“大流量、小温差”的方式运行着，使系统的损耗大，耗电量增加，一些用户室内缺少可行的调节设备，在居民外出时，无法进行室内温度的调节，使热能白白消耗。

3.3.3供热面积计量不合理。我国现行的热用户的收费标准基本上是按照面积来计算的，这就给供热的发展带来了一系列的问题，供热消耗不能像水、电、煤等那样进行精确的计量，热的消耗不是按照实际的消耗量，这在一定程度上影响了点用户节能和主动缴纳费用的积极性，从而造成供热企业运营商的困难。

二、探究自动化控制在供热系统中的应用

供热系统中的自动化控制，是科技适应社会的发展的必然产物，也是社会经济发展到一定

阶段的必然要求，自动化控制拓展到了经济生活的方方面面，通过供热系统的控制，能够有效的保证安全生产的进行。供热系统的自动化是指计算机通过测试温度的装置发出的温度信号，对锅炉的出口温度进行定值控制，根据一天中不同的时间段及不同的要求予以及时的调节控制，使供热系统保持均衡的发展状态。

1、城市集中供热中的自动化使用。在城市的供热系统中，由于热力管网的结构和运行方式的不同使得热力控制采取的方式也不尽相同。在实际的应用过程中，根据室外温度控制水的平均温度的方式和调节水温差的方式来进行自动控制。从理论上来讲，自动控制方式代表的是供热环节中的一个变量因素，而不是全部，只有时时的对供热进行检查，使其高效、平稳、安全的运行才是真正实现控制目标。

2、自动化控制系统的远程监控供热系统。远程控制具有节约安装费用、可靠性高和组态灵活等特征，一些普遍的计算机网络技术已普遍的存在于热网自动化的控制系统中，并且拥有丰富的运行经验，智能化电器设备的使用，是网络控制系统在热网控制运行中的基础。

3、探究合理的自动化控制策略。我国的热网自动化控制系统采用最多的是温度控制法，主要的功能管理指标是热能，单纯的控制温度虽然能达到较长的周期，但是容易产生系统的震荡。然而，热网控制热量与控制方案很好的解决了这一难题。

热网自动化控制系统因其维护结构和建筑形制等的不同，具有不同的热负荷，对于供热热能的需求也是不尽相同的，根据个性化的原则，研究出在不同气候条件下保持适宜的室内enduring供热量是完成最优控制的目标。

4、探究自动化控制在供热系统中的实际应用。在实际的应用过程中，是歪的实际温度是一个较为关键的参数，参数设置的不恰当，就会导致无法实现预定目标，将系统调整过慢，会使

响应时间加长，达不到系统的要求；系统调整的过快，又会导致超调，甚至会产生震荡。针对供热系统的这一特点，要将控制系统的各项指标进行调整，将传统的手动控制方式改为自动控制调节，能使调节效果显著提高。传统的PID控制参数一般都是由人来制定，它以结构简单、稳定以及物理意义明确等羡慕的特征在控制中被广泛的，PID控制参数具体一定的局限性，不能在线统PID控制技术相结合，通过对PID控制参数的在线调整，改善控制系统的动态响应能和稳态性能。

5、探究节能方面的供暖系统自动控制改进。通过对自动化的合理控制以及应用科学的管理方法，对供暖的时间以及温度进行科学的设定，通过自动化系统对温度进行实时监控和调节，充分实现节能减排和提高锅炉的于宁质量。从技术方面入手，对自动化控制系统进行节能改造，在管道的材料以及路径上进行有效的改造，能减少热能在运输过程中不必要的挥散，同时也能在细节方便减少资源的损耗。

结语：

国家实施可持续发展战略，从长远的角度来看，必须大力发展城市的集中供热系统，尤其是加速计算机监控系统的发展，为操作系统提供更加简单化、直观化的操作模式。自动化控制系统在供热系统中要与热力调控系统相结合，准确合理的应用现代化信息平台，真正的发挥其监控功能，以供热能为控制对象，通过准确的理论计算和实践，实现了量化调节和供热系统的自动化调节，达到了城市集中供暖系统的节能降耗的目标。