浅议供热系统中的智能控制.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 22 日 作者简介：孙颖（1984），女，汉族，在职研究生，天津生态城能源投资建设有限公司，初级经济师，研究方向为供热。-16-浅议供热系统中的智能控制 孙 颖 天津生态城能源投资建设有限公司，天津 300480 摘要：摘要：集中供暖是国家提倡的一项节能环保措施，也是今后采暖行业的发展方向，而换热器是连接一、二电网的重要设施，其工程的安全性和可靠性直接影响着采暖系统的稳定和采暖质量。当前，各种新型采暖设备和技术已被广泛采用，而传热设备则是研究和开发的热点。因为智能换热设备结构紧凑，占地面积较少，安装与运行方便，尤其是在配置合适的热控制设备时，更能达到全自动、无人值守和远距离控制热工作，其节能效果显著，并且设备成本比较便宜，是城市热能系统中最理想的采暖设备。关键词：关键词：供热系统；智能化；供热节能 中图分类号：中图分类号：TU833 0 引言 在我国的北部，冬天的天气比较寒冷，对人们的日常生活造成了很大的干扰，所以必须采用中央采暖的方法来为房屋和建筑物供应足够的热能，保证房间的温度在人体所能承受的范围之内，从而提高北部的人们的生活品质。在以往的集中供暖系统的管理中，它所使用的是一种以人为基础的管理方式，也就是工作人员根据外界气温、对用户室内温度进行的简单的调查，就可以判断出该系统的运作程度。这就造成了在整个集中供暖的过程中，出现了许多问题，比如：不同用户的室内温度有很大的差别，资源浪费问题严重等。因此，要想更好地提高采暖的效率，就需要采用更加智能的采暖方式。1 优化供热系统实现供热节能的必要性 在供热学科中，供暖系统是一个十分重要的组成部分，它的目的是为了解决在我国北方地区，冬天的温度比较低，这会给人们的生活造成很大的不便。供暖，指的是一个由热源换热站用户热源，通过一定的管道，向住户的住宅中以各种方式输送热量的一个循环过程。这一过程需要耗费大量的能量和资源，所以，对供暖系统进行改进，就成了节能的关键。2 当前我国供热系统的现状分析 2.1 缺乏节能意识 大家都知道，煤炭行业作为国家经济发展的中流砥柱，并且随着社会主义现代化的发展，也获得了一些成绩。但是，从目前的供暖系统的实际情况来看，一是：我们的节能技术还比较滞后，二是：供暖系统的管理者没有节约能源的观念，对能量的使用还停留在传统的方式，缺少了创造性，从而导致了资源的无谓浪费。2.2 现代技术应用程度低 在目前的阶段，因为受到我国发展水平的制约，我国的某些重要技术仍然需要从发达国家引入，尤其是在能源方面技术的应用过程中，对一些现代技术的运用程度较低，导致目前我国加热行业的资源配置仍然以使用的方式为主，这使得环境污染、资源浪费、全球气候变暖等一系列的严重问题变得更加严重，严重地威胁到了人类的生存和发展。因此，我们必须加快能源结构的转变，要在现代化科技的运用上进行持续的革新，要主动引入更多的先进科技，使我们能够更好地发挥资源的作用。3 供热站系统智能化实现供热节能的重要举措 3.1 供热站智能化系统设计环节 第一，在对城镇热力站进行智能控制时，应根据城镇未来发展的需要，对城镇热力站进行智能控制，并与城镇热力站的实际发展相联系。第二，做好供暖的后备方案，在供暖发生问题、大修的时候，可以通过其它配网络、后备方案来补充供暖，以确保供暖的安全。第三，改进智能供热监测系统，完成供热管网二次供水与回水温度均衡控制，电动阀门开启控制，二中国科技期刊数据库 工业 A-17-级管网循环泵控制，二级管网补给泵控制，三级管网补给泵控制，三级管网协调运行，三级管网协调运行，三级管网协调运行。第四，供暖系统的隔热问题，是一个很难解决的问题，很多人都在讨论，供暖系统在输送的时候，会有一些热量的损失。因此，为了做好供暖网络的保温工作，我们可以从敷设方式、输送方式等多个角度来对供暖网络进行持续的优化，并且还可以利用诸如变频循环泵、变频补水泵、计算机监控系统、气候补偿器、换热站一次量电动调节阀、换热站入口平衡装置、热用户入口平衡装置等来减少供暖网络的损失。3.2 优化供热站智能化系统建设环节 在供暖体系中，要想使供暖系统达到智能化，就要在供暖体系中进行改造。第一，做好供暖系统的日常检修工作，对供暖设备要进行经常性的巡视与测试，以防止由于供暖设备故障而引起的事故。第二，在选择设备和材料的时候，要根据相应的规范来选择，不能采用劣质的设备，并且要提供耐腐蚀性、耐水性和抗压性的检测结果，以保证设备的安全性。第三，要加大对供暖系统的管理力度，增强对用户的节约能源的认识，并要对用户进行不定时的智能运行技术要点方面的训练。第四，由供暖用户按照自己的需要对供暖系统进行温度监测与调节，从而达到对供暖系统进行自主调节的目的。3.3 供热管网的智能化控制 第一个是利用变频技术，采暖期分为前期、中期、后期三个时期，中期是热量最大的时期，使用者对管网的需求量也比较大，但是前期和后期由于天气的原因，使用者对网络的需求量并不大，因此就必须利用变频技术。第二，利用计算机控制技术，实现了对供热管网实时监测与调控，通过在供热管网的前部加装电子调节阀，实现了对供热管网压力的高效调节与调控。第三，直接埋地隔热技术，它的隔热性能是其它隔热材料的 4-8 倍，而且它的隔热材料为聚氨酯硬脂酸，它的吸水率只有 10%，它的优点是其它的隔热材料不能与之媲美，这样就能降低整个供暖系统的热量损耗，同时也能加快供暖网络的输送速度。3.4 对输送管网的节能改造 在供热系统中的能量输送管网的设置上，要对以后管线的改造和管线的寿命等地理因素进行充分的考量，对于一些计划期比较长的项目，要避免在系统的选型上因为选项过大，操作时点偏移，导致系统的能量利用率偏低。对于设计期相对中间的项目而言，要避免在设备类型的选择上过于定型，要保留一定的空间，为避免系统发生输送能量过高的情况，要在运行的方式上要采用变频调速的方式，并要避免采用阀门节流的方式。类似地，也要在进入口管上安装自力式压差调节器或自力式流量控制阀等，并要对其进行控制和锁定，以备在使用的最开始。另外，对于网络运行方式，应选择室外大温差低流量，室内小温差高流量低流量。这样，不仅减少了供暖系统的输送，而且还会引起竖向偏移的不均。3.5 选择合理的循环水泵 循环式抽水机也是城镇中央供热的重要设备，借助其能够跨越边界，把能量输送到千万家庭，但也因此而变成了耗能大户。但是，因为很多的循环水泵并不符合加热网络的实际需求，所以在选取泵的时候，因为在实际工作中没有达到最佳的效果，并且在扬程的选取上受到了制约，这不仅增加了供暖的建造费用，还增加了可运转的时间，消耗了很多能量，这与资源节约社会的建设要求相违背。因此，根据不同的条件，选择合适的循环泵是十分重要的。在集中供热中，循环水箱系统一般都是根据“泵的参数”来选择的，但是由于现在世界上有很多种类的泵，所以现在用于供热的主要有单级单吸或单级单吸水平式管道泵，直联单级单吸水平式离心泵转子，单级单吸离心泵以及单级单吸中张涡壳式离心泵转子等等。而其选择的标准，主要是根据供暖系统的质量调节方案来进行判定，其具体操作过程为：第一，在质量调节或者数间歇调节的情况下，泵的技术参数更根据工作环境来确定，可选用恒速泵。其次，在采用数调整或者质调节的时候，泵的技术参数要根据工作环境来确定，恒压水泵发动机装置一般中国科技期刊数据库 工业 A-18-为无极调压；另外，对于分期改变流量的情况，也有以下几种选择：一是根据分期流量和热网络阻力的设置，可以选择多台水泵同时运行；二是根据不同的运行条件确定水泵的技术指标，可选择同一型号水泵或多个水泵进行组合运行；三是要根据水泵的技术指标来确定水泵的选型，选择水泵时要单独配置可变式调节马达，或者分若干个阶段运行。4 换热站的节能优化 4.1 提高操作技术，加强技术管理 首先，改进了锅炉的燃烧器，改善了锅炉的运转平稳性。通过对操作进行调整，以满足负载的改变；如果一种燃油不能满足燃用装置的要求，则除更换燃油之外，通常会对燃油进行处置；此外，将高温红外线涂层均匀地涂敷于小锅炉的砖体上，也能有效地改善其热效率。其次，要保证加热表面的洁净，以达到改善换热效果的目的。要强化对水的质量控制，防止在受热面的水侧形成污渍，如果真的形成了污渍，要经常用化学方法进行清洁，当受热面出现焦炭和污渍的时候，要将其清理掉，并强化吹灰。再次，对循环泵进行了合理的调节。当前我国一、二次供暖系统多采用大流量小温差的供暖模式，在实际使用过程中，其供暖水温往往低于设计水温 10-20摄氏度，循环用水提高 20%-50%，对供暖效果影响较大。这种工况使得循环泵的能耗急剧上升，管网的输出量严重降低，换热站的换热量增大。为此，需对供暖系统进行调控，对循环水泵进行适当调整，从而有效地解决了水力状态不协调问题，使供水水温达到或靠近设计水温，从而提升供暖系统的传输效率。4.2 采用新技术 第一个是应用变频器技术。在锅炉中，风扇、水泵等设备是消耗电能的主要设备，因此，在选择设备时，必须根据设备的额定负载来选择设备。一般情况下，风扇在运转过程中，其流量会发生改变，利用变频器技术，可以调整电动机的动力，实现对空气流量的调整，以节约能源；炉排电动机通过变频器实现对其转速的调节，使其在较低的温度下运行，使其处于较好的状态，使其更好地工作于较高的温度下，并能有效地改善其工作状态，使之更好地发挥其工作性能。在按户计量逐渐完善的情况下，供水管网中的流量将会改变，因此在供水机组上加装变频器已成为必然。通过变频调速，一般情况下，鼓风机、泵等可节省 30%-40%的电力。第二种是采用了分层喂料设备。通过使用分层给煤装置，可以让煤炭在落入炉排之前，先对其进行过筛选，在它进入炉排之后，就可以在它的下面，构成一个具有较好结构的煤层，中间是小块，上部是煤末，这样就可以让炉排与煤层之间的通风阻力达到平衡，从而让锅炉的燃烧状态得到明显的改善，同时还减少了炉灰的含碳量和炉排的漏煤量，从而可以将燃烧效率提升 8%。5 智能供热发展方向 5.1 提高智能供热适应性 伴随着人们的生活质量的持续提升，热使用者的需要也逐渐显现，工作人员因为年龄、健康状况、衣着等原因，对人体的舒适度有不同程度的影响，热使用者需要进行室温调控，逐渐地达到按需使用热，以热计费的目的，这就给热使用者端的室温监控、热量计量和热量调整带来了更高的要求。在供暖网络和热源对供暖系统的热用户进行监控和调控的同时，供暖系统也在不断地发生着改变。供暖系统变成了一个完全的动态系统，在这个改变的过程中，如何运用大数据分析技术，快速准确地寻找出最优的运转条件，这就是供暖系统成功与否的关键所在。因此，如何有效地发挥大数据、人工智能等技术所引起的技术变化，提升智能化供暖系统的自适应能力，是今后供暖系统发展的重要方向。5.2 推进老旧小区智能化供热 随着城镇化进程的推进，新建成的房屋逐渐缩减，大量的老城区出现，供热消耗高，终端调控弱，具有极大的节能潜力。在城市更新过程中，智能供暖技术的运用与发展，将会对智能供暖技术在城市更新过程中的节能效果产生重要的影响。在老城区的更新过程中，大部分的硬件设备以及物联网的控制系统都由供暖公司来进行管理，但是，中国科技期刊数据库 工业 A-19-由于热用户终端以及用户端的执行机构以及传感器都设置在了居民家中，因此，在进行智慧供暖的时候，存在着很大的差异，这就成为了最大的困难。6 结束语 总之，该智能控制器具有经济成本合理、兼容性好等特点，其在供暖行业的推广使用，达到了节能减排的目的。便于在新技术设备的换热站系统中使用，也可以在传统的换热机中展开自动化的改造，还可以具有很强的拓展能力，建立一个与上位监控体系相关的数据通信系统，实现自动化的检测，智能化的进行传输与分析。由此可以看出，在加热行业中，智能控制设备的使用具有一定的正面作用，它既能够对劳动环境进行优化，又能够提高劳动的效率，从而达到节能环保的目的，为社会的平稳发展打下良好的基础。参考文献 1阮磊.济南西客站片区供热量分析与集中供热系统的运行调节J.哈尔滨工业大学,2018(2):41.2朱成华.集中供热系统的节能措施研究J.长春工程学院学报(自然科学版),2018,19(3):40-43,54.3宋传志.试论节能减排技术在城市集中供热系统运行中的应用J.中国高新区,2018(14):20.4方芳,许令顺,方廷勇.城市供热智能化监管系统的研究及其应用J.区域供热,2019(3):137-139.5郑刚.供热系统二级管网单元智能平衡策略及应用研究J.区域供热,2022(04):95-102.6王金星.集中供热的智能化系统研究J.价值工程,2022,41(35):107-109.