张广卿
陕西市政建筑设计研究院有限公司 陕西西安 710000
摘要：随着城市现代化进程的加快，人们对供热系统的节能降耗提出了更高的要求。此时，有必要在供热系统运行过程中引入自动控制技术，既能为供热系统的正常运行增加保障，又能有效提高控制精确度，还能为节能环保做出贡献。由于供热系统的类型很多，系统特点也各有不同，因此在控制系统中，会出现各种各样的问题，影响供热系统的性能。
关键词：城市供热；自动化；节能减排；技术
1供热自动化
上世纪60-70年代，我国集中供热的热源主要是人工操作的小型锅炉，供热半径小。通过现场安装的温度计和压力表，观察供热系统的运行参数。供热过程所需的分析、决策和控制操作都是在以往经验的基础上进行的。
供热过程涉及到繁重的体力劳动，促使人们学习供热自动化技术，研究和使用具有逻辑关系的装置来代替人或辅助人完成供热生产活动中的特定任务，保证供热系统的运行，减少人们的体力劳动和脑力劳动，提高工作效率提高效率，实现安全运行。
供热自动化不改变原有的供热过程，而是利用控制装置使被控制的设备、系统、生产过程或环境按预定的方式运行或使被控制的参数保持在规定的值。供热自动化的任务是代替供热过程中的体力劳动，代替或辅助脑力劳动，自动执行供热过程，实现供热设备和系统的协调、管理、控制和优化，从而提高效率、降低成本。在供热自动化过程中，物理设备网络（由源、网、站、用户组成的热网）的运行数据（温度、压力、流量、热量）通过各种就地显示仪表（如模拟显示仪表、数字显示仪表）得以了解。自动控制系统根据控制设备中设置的控制模型对物理设备网络进行控制。供热自动化系统的基本功能是保证供热系统安全可靠运行，满足供热用户的室温要求，提高供热系统运行的经济性，提高供热系统运行的管理水平。
2城市供热系统的节能
2.1集中供热系统锅炉热效率低
目前城市供热系统使用中存在的主要问题是供热系统中锅炉热效率低。据调查，我国民用建筑锅炉热效率远低于国家标准。锅炉热效率低往往造成资源浪费，不能保证集中供热系统的效率和质量。据分析，如果在能够保证充分燃烧维持工业锅炉正常运行的燃料的条件下，过量空气系数越小，越能得到较高的温度，减少工业锅炉运行过程中的热损耗，从而提高工业锅炉热效率。如果过量空气质量系数过大，会使得工业锅炉内空气过多进而造成工业锅炉内空气短路，也会使工业锅炉内的温度下降，热损耗增多，进而降低工业锅炉热效率；但是空气过量系数自然也不能过小，一旦过量空气系数过小的话，就会使得过量空气过多，而供给工业锅炉正常运行的空气量则会变少，就不能使燃料进行充分燃烧，从而降低工业锅炉内部的燃烧温度，也会使工业锅炉燃烧后的燃料含碳量随之增加，造成热损失增多，进而降低工业锅炉的热效率。
2.2热网传输效率低
热网传输效率低也影响了城市供热自动化的节能减排效率。供热管网传热效率的计算方法是：管网输送的总热量减去输送过程中损失的总热量，在此基础上除以实际总热量，得到的数据就是供热管网的传热效率。目前，我国对热网的传输效率有着明确的要求，但实际热网传输过程中存在的问题是传输效率远低于国家标准。热网系统中存在的隔热损失、水力失调或热量泄漏等问题是造成热网效率低下的主要原因。
2.3能源浪费
现阶段，我国大部分城市在集中供热过程中往往采用单向下游模式，即热源从固定的方向流向所有住户，单向下游模式容易导致供热过程中冷热不均的问题。主要原因是每个用户与热源的距离不同，或者家中的供暖设备老化，同一栋楼的个别住户增减散热器，将散热器供暖改为地暖或空置房屋，这也会影响一些家庭的供暖效果，进而造成能源的浪费。
3城市供热自动化节能减排技术
3.1改善系统的运输环境
供热系统在传输热能时，需要有效地控制热网的效率，从而提高供热系统的传输效率。在供热系统运行过程中，相关工作人员应采取措施保证供热系统的热网效率，并保证其始终能在90%以上。为了实现这一目标，工作人员需要合理选择和应用直埋管道，这样不仅可以有效减少管道的能量损失，而且可以从根本上提高供热系统的节能效果。
3.2用户热计量的应用
热量结算点主要包括热力站、热源与集中供热系统当中的用户，热计量工作主要通过将热量计安装到热量结算点中来起作用。在实际的供热量计算过程中往往以每一户为单位，在计算的过程中采用直接式或者分摊式的计量方式。两者在使用的过程中存在一定的差别，首先，如果在计量过程中采用直接式的计量方式，则开展结算工作时往往以热量结算点统计的热值为主要标准。而如果在进行计量的过程中采用分摊式的计量方式，则在使用的过程中就需要运用到记录仪，要以每户为单位进行记录仪的安装，在安装之后就可以单独进行热量的测量，这样可以有效保证其在整体用热量中所占的比重，在此基础上统计出每一户所需要分摊的热量。现阶段，随着用户热计量方案的不断完善，能够保证供热工作有效开展，同时实现供热目标的贯彻和落实，以此来达到节能减排的目标。
3.3楼宇调控技术
这里提到的楼宇控制技术采用自动控制系统。在城市供热自动化系统的运行中，既能保证建筑管理控制的科学性和合理性，又能达到节能的目的。楼宇控制技术主要由液压平衡阀、电磁控制阀、温度采集面板、集中控制箱等部分组成。在现场设置屏幕和操作站的作用下，可以对建筑内部的操作模式进行科学合理的预设。在后期运行阶段，还需要根据比对结果对建筑物内温度采集面板获取的热量信息和预置数据信息进行比对，进行适当的调整和优化。另外，在电磁控制阀的作用下，还可以保证预设方案的顺利实施，从而达到节能减排的效果。通过科学合理的使用无线通信手段，还可以保证控制器能够实时获取所需的数据信息并上传到监控中心，从而达到远程管理和监控的目的。
3.4热网分级管控技术的应用
热网分层管理与控制技术可以实现供热管理系统在使用过程中的分层。目前，热管理系统通常分为三层。管理的第一层次是火电站的管理。在监管过程中，管理人员对数据和信息进行收集和监控。同时，能及时发现异常数据并传输相应的数据。另外，通过控制中心计算机系统的使用，可以实现数据的采集和处理，从而根据实际需求发布数据相关命令，保证按热需求分配，大大提高了供热效率和资源利用效率。二级管理的核心是监控变电所，用于对所属区域内各供热站的实际运行情况进行监督管理。最后一层是中央控制室，主要应用过程是：首先，下位机接收控制指令，控制指令主要通过监控分站的转发到达下位机。这种运行方式可以有效提高下位机的运行安全性，满足使用过程中的热控制目标。下位机采用的主要控制方式是PLC控制器。该控制器的主要功能是测量信号，完成控制操作和预警。其中，信号测量主要体现在利用下位机函数读取指令，主要包括一次和二次供热管网供热参数的数据。另外是完成控制操作，在这个操作过程中经常采用单回路控制方式，在这个过程中，利用下位机来提高热控制的科学性。最后是预警。这一功能主要是为了保证供热系统的安全。控制器对管网在使用过程中的数据进行监控。监测过程中如发现管网压力、水泵启停、水箱液位变化等情况，会发出报警信号提示，以便相应的技术人员进行故障排除，以保证供热系统的稳定性和安全性。
结论
综上所述，供热系统实现自动化控制后，可以在一定程度上提高供热系统的生产效率。前期工作虽然需要投入大量的人力、物力和财力，但投入使用后效果仍然非常显著，产生的收益也要超过前期投入，以保证供热系统自动化控制目标的实现，从而更好地实现供热系统的节能降耗。
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