引言

自從我國城市提供集中供熱系統以來，城市集中供熱行業取得了較大的進展。其中熱網控制自動化的發展最為顯著。隨著科學技術的快速發展，熱網控制系統一改以往陳舊、落后的供熱方式，逐步改用了自動化控制方式，為城市居民在寒冷冬季的可靠供熱提供了技術保證。

一、城市集中供熱系統及調控基本原理

我國的城市集中供熱系統與國外的供熱系統相比存在著著極大的差距，這種差距尤其體現在熱網系統的調節與控制上。

現階段，國外先進的熱網控制已經實現了完善的自動化系統，能夠通過信息網絡管理、控制熱網，而受到經濟、技術等條件的制約，我國的熱網自動化控制尚處于初級階段，各方面的技術水平、實踐能力都難以與國外的供熱系統相比擬，且目前我國的自動化技術在城市集中供熱系統中的應用發展速度比較遲緩。但是，隨著全球化趨勢的不斷擴大，世界各國間的科學技術將得到極大程度的傳播，我國熱網自動化控制形式不斷多樣化，水平不斷提升，設備越來越先進，并且逐漸得到了更廣泛的應用。目前，典型的集中供熱系統原理圖如圖1所示。

本文以某市熱力公司所使用的集中供熱系統為例，詳細介紹熱網自動化控制系統所蘊含的原理。該公司的熱力自動化控制系統主要包括熱源廠和熱網中的熱力站兩個部分，熱網含蓋了71個設置了自動化控制系統的熱力站。該系統成功完成了對全部熱力站的實時監測和控制，既包括了其對站內各個一次網回水電動閥門的控制，也包括了中央控制室對熱力站及其全網的調控。該城市供熱自動化控制系統的主要功能如下：

1.熱源廠中心控制室

熱源廠主要負責遠程觀測71個熱力站內各個儀器設施的利用實施狀況，通過使用無線通訊儀器，將各個熱力站中的所有數據進行及時收集，并將這些數據進行詳細的比對研究，在計算分析的基礎上給出正確的結論。接著，將這些結論通過遠程輸送、控制的形式，實現對熱網系統的有效調節，使其達到全面水力平衡。

2.各個小區熱力站

每個小區熱力站一般是根據預先設定的溫度值對閥門進行調節控制。此外也可以直接使用前一系統傳達的指令，來完成對一次網回水閥門的調節管理。

3.通信系統

通信系統最主要的功能是完成熱力站和中心控制室之間相關數據的傳輸、配置。

二、熱網自動控制系統的運行

熱力站的調節控制能力強弱直接影響著熱網自動控制系統的優劣，進而影響著城市集中供熱系統運行的優劣。現階段，大多數大規模的城市集中供熱系統都是在眾多熱力站調節控制的基礎上，才得以統一二次網的供水和回水的平均溫度，進而使得城市集中供熱系統所提供的目標室溫基本趨于一致。一般而言，這種調節方式被稱作是“均勻性調節”.簡單來說，均勻性調節是一種以各個熱力站的二次網供水溫度、回水溫度趨于相同為目標的調節控制模式，其可以通過對每個熱力站一次網回水電動調節閥門的管理控制，完成城市集中供熱系統中對各個熱力站所涉用戶平均供熱的目標。這種模式可以成功避免了對遠離熱源端用戶無法實現足夠供熱的問題，也防止了部分用戶因緊靠熱源端而獲取過多熱量的問題。均勻性調節模式的使用可以大大節省能源的使用量，以最少的能源資源投入量，獲取最佳的供熱效果，為城市居民的生活提供了極大的便利，提高了人們的生活質量與水平。

同時，為了更好的達到均勻性調節的目標，現代城市集中供熱系統還采用了一種適合均勻性調節的軟件-全網平衡控制軟件和組態軟件，將這兩款軟件完美的組合在一起搭配使用，能到達事半功倍的效果。組態軟件具有善于利用通訊系統傳輸給各個熱力站的實時數據的特點，這些數據只要包括了每個被控熱力站的一、二次網供回水溫度與壓強、一次網回水流量和回水相關電動閥門的具體參數等。而全網平衡軟件則可以依據上述采集得到的實時數據進行系統分析，在進行一系列科學運算之后，自動調節控制一次網回水電動閥門的流量。

第一，位于中央控制室的上位機具有一定的控制能力，其一般采用的是一臺穩定的、適應性強的、質量優異的工控機。

在工控機內配置了能夠適應具體實際情況的組態軟件，該軟件可以很好的采集每一個熱力站對應的實時畫面。另外，工控機上還配有能夠與組態軟件進行協調使用的全網平衡調節軟件。如此一來，只要利用組態軟件中所提供的各個熱力站的實時畫面，相關技術人員就能收集到二次網供回水的具體穩定，再利用全網平衡調節軟件進行合理運算，即可得到一個科學的平均目標溫度。在實際使用過程中，一旦出現熱力站的二網供回水的均溫超過了預先設定的目標溫度的情況，組態網就會立即將回水電動閥門關小，用以降低不熱站不必要的熱量損失。

第二，熱力站中的自動控制系統在整個城市集中供熱系統中屬于最基本的組成部分，其運行效果的好壞也直接影響著供熱系統供熱的強弱。在熱力站中，其自動控制系統主要由如下設備構成：

1.測量儀器

測量設備主要包括了每個熱力站系統內的一、二次網供回水溫度變送器及其壓力變送器，二次網中使用的用以傳輸的補水表和一次網中使用的回水流量器。

2.熱力站內使用的設備

站內的運行設備主要由集中供熱系統中的循環泵及變頻器、二次網補水泵、一次網回水調節閥及加壓水泵、電磁閥等構成。

3.熱力站內的自動控制器

現階段，我國各大城市熱網自動化控制系統中，一般采用技術最先進的控制器。

4.通訊設備

目前的通訊設備主要是無線GPRS通訊傳輸儀器。

第三，在整個城市集中供熱系統中，通訊系統屬于連接樞紐，其直接負責各個熱力站和中央控制室之間的數據傳輸，以此來確保實時數據的傳輸和上層命令的接受。目前，主要的傳輸通訊方式為光纖、ADSL、GPRS等。各個熱力公司可以綜合考慮本公司的具體地理位置、使用成本和便利性等問題，選擇最佳的通訊傳輸方式，以實現最大程度的供熱目標。

在實際運行過程中，熱網系統是最穩定的系統之一，其中控室內上位機的各個部件的運行也相對穩定。在熱網系統的維護工作中，應該對一些精密設備進行嚴格的密封，確保各類儀器能夠正常使用。

三、熱網自動化控制的監控系統組成

熱網監控系統主要由三部分組成：一是監控中心；二是通訊網絡；三是控制節點（詳見圖2）。

（1）監控中心作為監控系統最關鍵的組成部分，主要負責選擇全網的控制模式與運行形式，促進熱網自動化控制達到最佳運行狀態。同時，監控中心也具備了圖形、流程、數據等的打印功能，確保每個環節都能實現紙質化操作。

（2）通訊網絡主要用于連接監控中心與控制節點，通過數據傳輸的方式，實現監控中心對整個系統的全面控制，從而保證熱網在預定溫度目標值下安全、有效、穩定的運行。

（3）控制節點是熱網自動化系統的終端和執行端，通過通訊網絡，控制節點一方面向監控中心反饋信息，一方面接受來自監控中心的指令，完成自動調節。

四、熱網自動化控制系統實行的重大意義與總結

當前，城市集中供熱系統中的熱網控制自動化的實現，主要通過中控室的遠程調節，使各大熱力站得以更好的發揮作用，從根本上防止遠離熱源的用戶得不到充足熱量的狀況，也避免了緊靠熱源的用戶出現過熱的情況，使得熱網能夠自動呈現一個比較均勻的溫度狀態。與此同時，在熱網自動化控制實施階段，也要全面整治各種弊病。例如，在進行全網平衡軟件調節時，循環泵變頻器并未納入自動調控過程，這就容易出現熱網自動調節的單一性，阻礙了城市集中供熱系統全面的發揮作用。其次，在使用現代通訊技術時，也要注意信號可能會干擾數據傳輸等問題。

因此，在進行熱網自動化控制實施過程中，要盡量避免這些不穩定性，保證熱網控制系統可以順利實現自動化，從而確保城市集中供熱系統順利發揮作用。

綜上所述，要想全面實現熱網的自動化控制，首先必須善于充分利用現代供熱領域中最新的研究成果，將理論應用于實踐，完善城市的集中供熱系統。同時，在熱網自動化條件過程中，還必須克服各種弊端，在總結歷史經驗的基礎上，改進已知問題，設計出更加合理的供熱系統，以保證全網更好的實現供熱，為城市居民提供更高質量的生活水平，促進城市化進程的加速發展。