淺談供熱電氣技術(shù)的發(fā)展趨勢

1、<p>　　淺談供熱電氣技術(shù)的發(fā)展趨勢</p><p>　　摘要：本文在討論PLC技術(shù)的建筑恒壓供熱系統(tǒng)設(shè)計的過程中，論述了變頻恒壓供熱系統(tǒng)設(shè)計原理，較詳細地分析一拖多變頻供熱工程實際問題，給出了基于臺達PLC的恒壓供熱主控電氣設(shè)計。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：供熱；電氣；發(fā)展趨勢 </p><p>　　Abstract: This paper dis

2、cusses PLC technology in architectural design of constant pressure heating system, expounds the design principle of frequency and constant voltage supply system, a more detailed analysis of the actual problems of one-dri

3、ving-multiple frequency-change heating project, the constant pressure heating main control electrical design of delta based on PLC. </p><p>　　Key words: heating; electrical; development trend </p><

4、;p>　　中圖分類就：TU833 </p><p>　　引言：隨著城市集中供熱的迅速發(fā)展，熱網(wǎng)越來越顯示出其重要性，特別是隨著供熱管網(wǎng)越來越多地走向人們的生活，熱電廠集中供熱和區(qū)域集中供熱急劇增加。由于供熱管網(wǎng)工程規(guī)模大、造價高，影響面廣，并且涉及到城市的規(guī)劃建設(shè)和環(huán)境美化，故設(shè)計時稍有不慎，極易造成巨大的浪費。那么如何來保證供熱質(zhì)量，怎樣把生產(chǎn)的熱能，按熱網(wǎng)用戶需要進行合理分配，就要求熱網(wǎng)在設(shè)計中選擇最優(yōu)

5、方案，科學(xué)的來解決好城市的供熱問題。 </p><p>　　1.我國城市供熱管網(wǎng)的特點與常用設(shè)計技術(shù) </p><p>　　熱用戶分布區(qū)域廣、分支多是我國城市供熱管網(wǎng)的特點。為了在管網(wǎng)發(fā)生事故時，不影響用戶的使用。同時也為了提高熱網(wǎng)供熱的可靠性和應(yīng)付供熱發(fā)展的不確定性，目前常用的技術(shù)是在規(guī)劃設(shè)計時，像市政給水管網(wǎng)一樣將熱網(wǎng)布置成網(wǎng)格狀，但這樣存在有很大的問題，一是在設(shè)計時水力學(xué)計算很復(fù)雜；

6、二是在使用維護時水力工況很難控制，極易出現(xiàn)水力失調(diào)；三是網(wǎng)格狀管網(wǎng)投資和維護費用很高。當(dāng)前我國城市供熱管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計的研究方向是先建立數(shù)學(xué)模型，以投資、運行和維護的綜合評估最優(yōu)為目標函數(shù)，用實際工程的要求作為約束條件，來求出實際問題的最優(yōu)解，但目前的管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計模型僅僅是針對樹狀管網(wǎng)建立的，在實際的管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計中不能廣泛的應(yīng)用，也就無法取得普遍的好的效果。 </p><p>　　2.城市供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計 <

7、/p><p>　　2.1連接方式及供回水溫度 </p><p>　　城市供熱管網(wǎng)的連接方式有直接連接和間接連接兩種。對于小范圍的建筑物高度和體量相差不大的供熱工程我們建議采用直接連接方式，這樣可以省去熱交換器、循環(huán)泵、補水泵等初期投資和后期的維護費用。但如果是大的城市熱力網(wǎng)工程，因為其所服務(wù)的建筑物高度、體量千差萬別，間接連接方式的采用是我們建議的，這樣可以大大降低整個系統(tǒng)的補水定壓值，有利于

8、對運行中的系統(tǒng)的水力工況的控制，避免水力失調(diào)現(xiàn)象的出現(xiàn)，降低用戶間的相互干擾，提高了供熱質(zhì)量和運行的安全性，也便于日常維護和管理。 </p><p>　　對于管網(wǎng)工程供回水溫度而言，我們當(dāng)然希望供回水溫差越大越好，這樣可以減小管徑，降低投資，但對熱交換器和建筑物的散熱設(shè)備的熱交換能力提出挑戰(zhàn)，受當(dāng)前技術(shù)和多數(shù)設(shè)備性能的制約，我們建議大多數(shù)城市地區(qū)一、二次網(wǎng)供回水溫度為：一次網(wǎng)130/90℃；二次網(wǎng)90/70℃。

9、</p><p>　　2.2供熱管網(wǎng)的敷設(shè)方式 </p><p>　　供熱管網(wǎng)有地下敷設(shè)和地上敷設(shè)兩種方式。 </p><p>　　2.2.1地下敷設(shè) </p><p>　　該種敷設(shè)方式不影響城市交通和市容，是城市供熱管網(wǎng)廣泛采用的敷設(shè)方式。地下敷設(shè)又分為有溝敷設(shè)和直埋敷設(shè)。 </p><p>　　有溝敷設(shè)是指，供熱管

10、道敷設(shè)在地溝內(nèi)，管道本身不承受外界荷載。地溝分三種：①通行地溝：溝內(nèi)除敷設(shè)管道外,還設(shè)有高度不小于1.8米的人行通道，工作人員可以進入溝內(nèi)巡視、檢修和更換管道。管溝較長時應(yīng)有通風(fēng)和照明設(shè)施。在地下管線密集的城市中心區(qū)，供熱管道也可以與其他管道一起敷設(shè)在通行的綜合地溝內(nèi)。該種敷設(shè)方式便于檢修、維護、一勞永逸，但一次性投資大，建議用在熱源出口及不允許開挖路面和經(jīng)常需要檢修的地方②不通行地溝其尺寸只考慮管道施工操作條件，工作人員不能進入。這種

11、地溝橫斷面尺寸小，造價較低，目前廣泛應(yīng)用。③半通行地溝介于通行地溝和不通行地溝之間，地溝內(nèi)的人行通道尺寸較小，工作人員只能進行巡視及簡單操作，現(xiàn)在逐步被1、3種形式取代 </p><p>　　2.2.2地上敷設(shè) </p><p>　　也稱架空敷設(shè)，其造價便宜，維修方便，多用于工業(yè)區(qū)、郊區(qū)、地下水位高、永久凍土區(qū)、濕陷性土壤區(qū)等地質(zhì)構(gòu)造特殊的地區(qū)，以及跨越鐵路、公路、河流等地段。多數(shù)設(shè)專用支

12、架。根據(jù)支架高度不同，分為高支架、中支架、低支架和地面敷設(shè)。高支架的高度在4.5米以上,一般在跨越公路、鐵路等障礙物時采用；中支架高度為3米左右,在一般工業(yè)區(qū)內(nèi)采用；低支架高度為0.5～1米左右，在城郊空曠地區(qū)或工業(yè)區(qū)沿工廠圍墻敷設(shè)時采用；地面敷設(shè)是利用管枕將管道墊起，和地面保持一定的間隙作排水用，只在地面相當(dāng)平整時采用。 </p><p>　　2.3熱網(wǎng)管徑的確定 </p><p>　　

13、管網(wǎng)設(shè)計時，各管段的直徑是根據(jù)供熱管網(wǎng)各管段的計算流量和比壓降范圍來選定，而流量大小最終由熱負荷而確定。管徑確定前，需要對各管段的現(xiàn)有熱負荷進行精確計算，對負荷將來的增容進行合理預(yù)測。在這里特別強調(diào)對符荷未來的增容要根據(jù)規(guī)劃合理預(yù)測否則一旦實施將無法挽回，對以后城市的發(fā)展帶來巨大的困難。 </p><p>　　2.4熱網(wǎng)主干線的布置 </p><p>　　隨著我國城市集中供熱熱源點的減少，

14、供熱半徑相對增大，供熱管網(wǎng)的建設(shè)投資也相應(yīng)增大，大多數(shù)占整個供熱工程總投資的50%以上。一般供熱管網(wǎng)是以平均比壓降最小的環(huán)路為主干線，對于熱水供熱管網(wǎng)，由于各用戶系統(tǒng)的阻力損失相差不大，通常是把熱源傳到最遠的熱用戶的環(huán)路作為供熱管網(wǎng)的主干線。 </p><p>　　2.5供熱管道的熱補償 </p><p>　　供熱管道非常重要的技術(shù)問題就是熱補償，供熱管道的熱補償量是根據(jù)施工時的管道溫度、

15、供熱時的管道溫度以及管道的長度計算而得出，設(shè)計時要精確計算分段補償。目前較為常用的補償器有套筒補償器、波紋補償器及自然補償器。套筒補償器和波紋補償器可設(shè)在人井內(nèi)，也可采用直埋。與前兩種補償器相比較自然補償器造價低，工作可靠是我們建議使用的形式。 </p><p>　　3、基于PLC技術(shù)的恒壓供熱系統(tǒng)設(shè)計 3.1供熱機組自動控制技術(shù)要求 （1）供熱機組自動顯示功能：一次供熱流量，壓力和溫度；一次回水壓力和溫度；二次

16、供熱壓力和溫度；二次回水壓力和溫度；水箱水位；循環(huán)泵，補水泵故障警報；二次供熱壓力和溫度過高和過低報警；二次回水壓力和溫度過高和過低報警；水箱水位過高和過低報警。 （2）供熱機組自動控制功能。根據(jù)二次供熱溫度和室外補償溫度調(diào)節(jié)，一次供熱流量達到二次供熱溫度恒定；停電自動關(guān)閉一次供熱；二次回水恒壓運行；自動上水；系統(tǒng)設(shè)備發(fā)生過壓，過溫，欠壓，過流。超載，過熱，短路等故障可遠程報警 </p><p><b>

17、;　　4.系統(tǒng)電氣設(shè)計 </b></p><p>　　主控制器選用PLC,自動化程度高,簡化了線路。開關(guān)量(包括啟動停止按紐,限位,故障,頻率檢測等)輸入24點;輸出10點；模擬量檢測11路(壓力.溫度,水位)；模擬量輸出2路.分別控制變頻器和比例閥,控制系統(tǒng)壓力和流量。主控制電路如圖2所示。 </p><p>　　4.1 PLC控制電路設(shè)計 </p><p

18、>　　（1）配置設(shè)計。根據(jù)系統(tǒng)控制需求分析, 電氣系統(tǒng)配置如圖3所示。 </p><p>　?。?）CPU單元設(shè)計。PLC選取臺達CPU單元DVP48EH：24 IN/24 OUT，CPU單元控制電路如圖4所示。 </p><p>　?。?）擴展單元設(shè)計。1個4通道AD輸入2通道AO輸出模擬量擴展單元06XA-H，2個4通道AD模擬量擴展單元04AD-H ，模擬量控制電路如圖1 &l

19、t;/p><p><b>　　5.結(jié)語 </b></p><p>　　系統(tǒng)均采用臺達系列自動化技術(shù)控制，操作方便簡單,實時檢測,多種保護.該系統(tǒng)主要應(yīng)用在設(shè)備檔次及自動化要求比較高、智慧化比較高供水場合，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，是傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的最佳替代產(chǎn)品，代表未來恒壓供熱發(fā)展方向。市供熱管網(wǎng)的設(shè)計是否合理直接影響居民的生活質(zhì)量，一項好的設(shè)計可以使產(chǎn)品的性能得以充分發(fā)揮，可以最

20、大限度地減少施工中的困難，降低工程造價。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　【1】宗延萍.論城市供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計[J].科技資訊2008，（03）. </p><p>　　【2】蘇文濤；斯琴.淺談供熱管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟2005，（11）. </p><p>