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【摘 要】在集中供热系统中实施整体节能技术，采暖热水由水力管网输送到各个换热站，再由换热站换热后，把热能输送到各个热用户，并促进换热站的平稳、节能运行在供热中是十分重要的。本文以哈尔滨市华能集中供热有限公司集中供热系统实施整体节能技术，强化自动控制技术实际应用为例，对自动控制在集中供热系统中起到的作用进行一些探讨。
【关键词】自动控制技术；集中供热；整体节能应用
以哈尔滨市华能集中供热有限公司负责的道理集中供热为例，该项目建成后，用高效、大容量锅炉替代分散小锅炉，社会环保效应十分显著，停用供热区域内原有锅炉房823处，取消旧锅炉1326台，每年可减少燃煤消耗30万吨。现有换热站多座。供热设备按设定参数运行，运行参数和运行状态以及故障情况，能实时上传到公司调度中心机房，换热站可实现无人值守。下面就对我公司在集中供热系统中实施整体节能技术，发挥自动控制在集中供热系统中的作用作以阐述。
整体节能技术，就是把集中供热系统看作一个整体，利用锅炉、热网、水处理、水泵、电气、自动化等多方面专业人才进行充分融合，实施整体节能技术改造，以此实现整体节能量最大化。该手段解决了单一节能改造的弊病，整体能源费用节约量可达20%以上。
1.热源部分
1.1无烟化燃烧技术
在锅炉两侧安装新型材料，烟气在炉内与新型材料发生反应，将烟气中的二氧化硫和氮氧化物转化分解，产生催化作用，提高锅炉燃烧效率。
1.2往复燃烧锅炉技术
往复燃烧锅炉技术，由于可燃用褐煤，使得供热成本大大降低。常规烟煤每千卡热值合0.08-0.12元，褐煤每千卡热值仅合0.06元。一台30吨的供热锅炉以褐煤作燃料，一个采暖季即可节省燃料费100万元以上。
1.3锅炉中小功率高压电机变频技术
在中小型热电厂，由于原有的电力设计规范，200KW以上的电机均采用6KV-10KV的供电电压，如果改造需采用高压变频技术，而高压变频是在800KW以上的电机上才能体现较高的性价比。通过改变高压电机绕组接线方式，使电机电压等级变为380V、690V与1140V三种，直接配备相应等级的低压变频，尤其是800KW以下的电机，在不更换电机的情况下，实现了低压变频调速，具有比直接采用高压变频方式更高的性价比。
1.4热源适量供热调度技术
适量供热调度技术采用通过气象局数据预报接收、典型用户室内温度采集、热源出口热量计量、气象站数据采集、计算机调度软件等设备实现如下功能：
（1）实现热源负荷预报模型的建立，并通过室内温度反馈修正。
（2）实现未来三天气象预测数据的自动接收，根据预测数据计算供热量。
（3）通过热源出口热量，对比计划供热量和实际供热量的差异，进行跟踪调整。通过以上技术实现适量供热，可节约热能3%-5%以上。
1.5热网循环泵综合节能技术
近年，我市集中供热发展较快，而作为供热系统主要组成部分的热网循环泵以前是由电动机拖动，随着热负荷的不断增加，要求电动机的功率也不断增大，这就使得供热企业耗电成本在生产成本中的比重也不断增加，因此严重影响了企业的经济效益。而采用热功联产汽轮机替代电动机做功驱动热网循环泵就可解决此问题，因而大大提高企业的经济效益。
1.6热水锅炉房热电联产电力自给系统技术
从能源的梯级利用观点出发，引出了集中供热热水锅炉房热电（功）联产的方案。从我公司某工程实例来看，该方案实现电力自给，为供热企业节省大量电费，不到一个供暖期就收回了增加的投资，又显著的提高了经济效益。蒸汽锅炉产生的蒸汽经过管道首先进入小型汽轮机，带动发电机发电，发电量即可满足本锅炉房的设备用电。汽轮机乏汽进入工业汽轮机时直接拖动功率较大的循环水泵，做完功后的排气进入换热器加热热网循环水，形成凝结水，再进入锅炉蒸发成蒸汽，这就是一个完整的热电（功）联产系统。
2.热网部分
2.1全面水力平衡技术
在换热站内部，一级网安装电动恒流量调节阀，通过自控系统实现恒流量，便于气候补偿等高级控制功能的实现，在楼前单元口内也全部安装自力式恒流量阀，设定流量后，永远保持恒定。全面水力平衡技术即消除了热用户冷热不均的现象，同时又大幅度降低了热网的循环泵流量，是热网节能的基础。全面水力平衡技术通常节热5%-20%，节电可达30%以上。
2.2热网循环泵综合节能技术
热网循环泵综合节能技术，就是通过循环泵泵效改造、最不利点压差变频控制、旁通分流控制、最小阻力调整、水质改善等技术实现热网循环泵耗电最小。由于通常情况下热网循环泵普遍设计不合理，所以通过热网循环泵改造后可节电30%-60%以上。
2.3换热站自控技术应用
一是换热站自控系统设计原则。（1）运用换热站自控系统的目标是在保证供热质量的前提下，达到经济运行，即降低热、水、电的消耗，为此就需要提出一套科学的工艺控制方案和与之匹配的设备设置，这是十分重要的。（2）在设计整个换热站自控系统时，要充分考虑到系统运行的稳定性、兼容性、开放性、通用性及可扩展性。站内RTU和公司调度中心机房的通讯协议应选用在国际上或者在国内已经广泛应用的通讯协议。
二是换热站自控系统组成。公司的供热形式为通过换热器对集中供热一次网和用户二次网进行热能交换，通过二次网络将热能输送给用户。温度、压力、流量等参数通过现场仪表传感器转换成标准的电信号，变频器把电机的电流、转速等信号送入PLC，PLC可以控制变频器的启停及调速。触屏作为现场的人机接口，显示换热站的主要参数及设备状态，现场的操作指令也可以通过触屏下达。
2.4热网多级泵技术
采用热网多级泵技术，各站均设置水泵，循环泵已满足锅炉循环阻力设计，各站所需扬程仅由各站循环泵分别提供，这样就取消了阀门。通常改造后可节电20%-30%以上。
3.热用户部分
3.1温度法分户计量技术
通过测量用户室内温度及已知的用户使用面积，对楼栋总热量进行分摊，温度高分摊的多，温度低则分摊的少，这样就实现了等温度等热费，解决了户间传热的难题。
3.2大型公建楼前混水分时分温个性化供热技术
公共建筑诸如学校、商场、政府、办公楼、工厂等，通过安装楼前混水分时控制设备，实现分时控制。晚间无人监控时设备则自动将温度调整到值班温度，早晨上班前设备则提前预热，同时还可给不同的场所提供不同的温度，这样综合下来即节省了大量热能，又满足了用户按需供热的要求。
4.远程能源计量与管理系统部分
能源计量与管理系统，是整个节能技术的软件部分，通过安装煤、水、电、热计量仪表，将整个供热系统的热耗、各个补水点的失水量、各个站点的用电量，利用传感技术和网络技术，传输到管理中心能源计量管理软件中，自动生成各种分析结果、报表、趋势等，实时查看各种能耗数据。
综上所述，通过自动控制技术在在集中供热和供热锅炉运行中整体节能方案实施，一方面降低单位热能消耗，降低单位电耗， 降低人工费； 增加自动控制设备，换热站运行最终达到无人值守，值班巡查方式。自控系统的应用能够使热能更加有效地得到利用，并且降低供热成本，提高供热效率，使经济效益显著提高。
【参考文献】
[1]冯垛生，张淼.变频器的应用与维护[M].广州：华南理工大学出版社，2012.
[2]黄立培，张学.变频器应用技术及电机调速[M].北京：北京人民邮电出版社，2011.
【关键词】自动控制技术；集中供热；整体节能应用
以哈尔滨市华能集中供热有限公司负责的道理集中供热为例，该项目建成后，用高效、大容量锅炉替代分散小锅炉，社会环保效应十分显著，停用供热区域内原有锅炉房823处，取消旧锅炉1326台，每年可减少燃煤消耗30万吨。现有换热站多座。供热设备按设定参数运行，运行参数和运行状态以及故障情况，能实时上传到公司调度中心机房，换热站可实现无人值守。下面就对我公司在集中供热系统中实施整体节能技术，发挥自动控制在集中供热系统中的作用作以阐述。
整体节能技术，就是把集中供热系统看作一个整体，利用锅炉、热网、水处理、水泵、电气、自动化等多方面专业人才进行充分融合，实施整体节能技术改造，以此实现整体节能量最大化。该手段解决了单一节能改造的弊病，整体能源费用节约量可达20%以上。
1.热源部分
1.1无烟化燃烧技术
在锅炉两侧安装新型材料，烟气在炉内与新型材料发生反应，将烟气中的二氧化硫和氮氧化物转化分解，产生催化作用，提高锅炉燃烧效率。
1.2往复燃烧锅炉技术
往复燃烧锅炉技术，由于可燃用褐煤，使得供热成本大大降低。常规烟煤每千卡热值合0.08-0.12元，褐煤每千卡热值仅合0.06元。一台30吨的供热锅炉以褐煤作燃料，一个采暖季即可节省燃料费100万元以上。
1.3锅炉中小功率高压电机变频技术
在中小型热电厂，由于原有的电力设计规范，200KW以上的电机均采用6KV-10KV的供电电压，如果改造需采用高压变频技术，而高压变频是在800KW以上的电机上才能体现较高的性价比。通过改变高压电机绕组接线方式，使电机电压等级变为380V、690V与1140V三种，直接配备相应等级的低压变频，尤其是800KW以下的电机，在不更换电机的情况下，实现了低压变频调速，具有比直接采用高压变频方式更高的性价比。
1.4热源适量供热调度技术
适量供热调度技术采用通过气象局数据预报接收、典型用户室内温度采集、热源出口热量计量、气象站数据采集、计算机调度软件等设备实现如下功能：
（1）实现热源负荷预报模型的建立，并通过室内温度反馈修正。
（2）实现未来三天气象预测数据的自动接收，根据预测数据计算供热量。
（3）通过热源出口热量，对比计划供热量和实际供热量的差异，进行跟踪调整。通过以上技术实现适量供热，可节约热能3%-5%以上。
1.5热网循环泵综合节能技术
近年，我市集中供热发展较快，而作为供热系统主要组成部分的热网循环泵以前是由电动机拖动，随着热负荷的不断增加，要求电动机的功率也不断增大，这就使得供热企业耗电成本在生产成本中的比重也不断增加，因此严重影响了企业的经济效益。而采用热功联产汽轮机替代电动机做功驱动热网循环泵就可解决此问题，因而大大提高企业的经济效益。
1.6热水锅炉房热电联产电力自给系统技术
从能源的梯级利用观点出发，引出了集中供热热水锅炉房热电（功）联产的方案。从我公司某工程实例来看，该方案实现电力自给，为供热企业节省大量电费，不到一个供暖期就收回了增加的投资，又显著的提高了经济效益。蒸汽锅炉产生的蒸汽经过管道首先进入小型汽轮机，带动发电机发电，发电量即可满足本锅炉房的设备用电。汽轮机乏汽进入工业汽轮机时直接拖动功率较大的循环水泵，做完功后的排气进入换热器加热热网循环水，形成凝结水，再进入锅炉蒸发成蒸汽，这就是一个完整的热电（功）联产系统。
2.热网部分
2.1全面水力平衡技术
在换热站内部，一级网安装电动恒流量调节阀，通过自控系统实现恒流量，便于气候补偿等高级控制功能的实现，在楼前单元口内也全部安装自力式恒流量阀，设定流量后，永远保持恒定。全面水力平衡技术即消除了热用户冷热不均的现象，同时又大幅度降低了热网的循环泵流量，是热网节能的基础。全面水力平衡技术通常节热5%-20%，节电可达30%以上。
2.2热网循环泵综合节能技术
热网循环泵综合节能技术，就是通过循环泵泵效改造、最不利点压差变频控制、旁通分流控制、最小阻力调整、水质改善等技术实现热网循环泵耗电最小。由于通常情况下热网循环泵普遍设计不合理，所以通过热网循环泵改造后可节电30%-60%以上。
2.3换热站自控技术应用
一是换热站自控系统设计原则。（1）运用换热站自控系统的目标是在保证供热质量的前提下，达到经济运行，即降低热、水、电的消耗，为此就需要提出一套科学的工艺控制方案和与之匹配的设备设置，这是十分重要的。（2）在设计整个换热站自控系统时，要充分考虑到系统运行的稳定性、兼容性、开放性、通用性及可扩展性。站内RTU和公司调度中心机房的通讯协议应选用在国际上或者在国内已经广泛应用的通讯协议。
二是换热站自控系统组成。公司的供热形式为通过换热器对集中供热一次网和用户二次网进行热能交换，通过二次网络将热能输送给用户。温度、压力、流量等参数通过现场仪表传感器转换成标准的电信号，变频器把电机的电流、转速等信号送入PLC，PLC可以控制变频器的启停及调速。触屏作为现场的人机接口，显示换热站的主要参数及设备状态，现场的操作指令也可以通过触屏下达。
2.4热网多级泵技术
采用热网多级泵技术，各站均设置水泵，循环泵已满足锅炉循环阻力设计，各站所需扬程仅由各站循环泵分别提供，这样就取消了阀门。通常改造后可节电20%-30%以上。
3.热用户部分
3.1温度法分户计量技术
通过测量用户室内温度及已知的用户使用面积，对楼栋总热量进行分摊，温度高分摊的多，温度低则分摊的少，这样就实现了等温度等热费，解决了户间传热的难题。
3.2大型公建楼前混水分时分温个性化供热技术
公共建筑诸如学校、商场、政府、办公楼、工厂等，通过安装楼前混水分时控制设备，实现分时控制。晚间无人监控时设备则自动将温度调整到值班温度，早晨上班前设备则提前预热，同时还可给不同的场所提供不同的温度，这样综合下来即节省了大量热能，又满足了用户按需供热的要求。
4.远程能源计量与管理系统部分
能源计量与管理系统，是整个节能技术的软件部分，通过安装煤、水、电、热计量仪表，将整个供热系统的热耗、各个补水点的失水量、各个站点的用电量，利用传感技术和网络技术，传输到管理中心能源计量管理软件中，自动生成各种分析结果、报表、趋势等，实时查看各种能耗数据。
综上所述，通过自动控制技术在在集中供热和供热锅炉运行中整体节能方案实施，一方面降低单位热能消耗，降低单位电耗， 降低人工费； 增加自动控制设备，换热站运行最终达到无人值守，值班巡查方式。自控系统的应用能够使热能更加有效地得到利用，并且降低供热成本，提高供热效率，使经济效益显著提高。
【参考文献】
[1]冯垛生，张淼.变频器的应用与维护[M].广州：华南理工大学出版社，2012.
[2]黄立培，张学.变频器应用技术及电机调速[M].北京：北京人民邮电出版社，2011.