浅谈供热电气技术的发展趋势

摘要：本文在讨论PLC技术的建筑恒压供热系统设计的过程中，论述了变频恒压供热系统设计原理，较详细地分析一拖多变频供热工程实际问题，给出了基于台达PLC的恒压供热主控电气设计。

关键词：供热；电气；发展趋势

Abstract: This paper discusses 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-driving-multiple frequency-change heating project, the constant pressure heating main control electrical design of delta based on PLC.

Key words: heating; electrical; development trend

中图分类就：TU833

引言：随着城市集中供热的迅速发展，热网越来越显示出其重要性，特别是随着供热管网越来越多地走向人们的生活，热电厂集中供热和区域集中供热急剧增加。由于供热管网工程规模大、造价高，影响面广，并且涉及到城市的规划建设和环境美化，故设计时稍有不慎，极易造成巨大的浪费。那么如何来保证供热质量，怎样把生产的热能，按热网用户需要进行合理分配，就要求热网在设计中选择最优方案，科学的来解决好城市的供热问题。

1.我国城市供热管网的特点与常用设计技术

热用户分布区域广、分支多是我国城市供热管网的特点。为了在管网发生事故时，不影响用户的使用。同时也为了提高热网供热的可靠性和应付供热发展的不确定性，目前常用的技术是在规划设计时，像市政给水管网一样将热网布置成网格状，但这样存在有很大的问题，一是在设计时水力学计算很复杂；二是在使用维护时水力工况很难控制，极易出现水力失调；三是网格状管网投资和维护费用很高。当前我国城市供热管网优化设计的研究方向是先建立数学模型，以投资、运行和维护的综合评估最优为目标函数，用实际工程的要求作为约束条件，来求出实际问题的最优解，但目前的管网优化设计模型仅仅是针对树状管网建立的，在实际的管网优化设计中不能广泛的应用，也就无法取得普遍的好的效果。

2.城市供热管网的优化设计

2.1连接方式及供回水温度

城市供热管网的连接方式有直接连接和间接连接两种。对于小范围的建筑物高度和体量相差不大的供热工程我们建议采用直接连接方式，这样可以省去热交换器、循环泵、补水泵等初期投资和后期的维护费用。但如果是大的城市热力网工程，因为其所服务的建筑物高度、体量千差万别，间接连接方式的采用是我们建议的，这样可以大大降低整个系统的补水定压值，有利于对运行中的系统的水力工况的控制，避免水力失调现象的出现，降低用户间的相互干扰，提高了供热质量和运行的安全性，也便于日常维护和管理。

对于管网工程供回水温度而言，我们当然希望供回水温差越大越好，这样可以减小管径，降低投资，但对热交换器和建筑物的散热设备的热交换能力提出挑战，受当前技术和多数设备性能的制约，我们建议大多数城市地区一、二次网供回水温度为：一次网130/90℃；二次网90/70℃。

2.2供热管网的敷设方式

供热管网有地下敷设和地上敷设两种方式。

2.2.1地下敷设

该种敷设方式不影响城市交通和市容，是城市供热管网广泛采用的敷设方式。地下敷设又分为有沟敷设和直埋敷设。

有沟敷设是指，供热管道敷设在地沟内，管道本身不承受外界荷载。地沟分三种：①通行地沟：沟内除敷设管道外,还设有高度不小于1.8米的人行通道，工作人员可以进入沟内巡视、检修和更换管道。管沟较长时应有通风和照明设施。在地下管线密集的城市中心区，供热管道也可以与其他管道一起敷设在通行的综合地沟内。该种敷设方式便于检修、维护、一劳永逸，但一次性投资大，建议用在热源出口及不允许开挖路面和经常需要检修的地方②不通行地沟其尺寸只考虑管道施工操作条件，工作人员不能进入。这种地沟横断面尺寸小，造价较低，目前广泛应用。③半通行地沟介于通行地沟和不通行地沟之间，地沟内的人行通道尺寸较小，工作人员只能进行巡视及简单操作，现在逐步被1、3种形式取代

2.2.2地上敷设

也称架空敷设，其造价便宜，维修方便，多用于工业区、郊区、地下水位高、永久冻土区、湿陷性土壤区等地质构造特殊的地区，以及跨越铁路、公路、河流等地段。多数设专用支架。根据支架高度不同，分为高支架、中支架、低支架和地面敷设。高支架的高度在4.5米以上,一般在跨越公路、铁路等障碍物时采用；中支架高度为3米左右,在一般工业区内采用；低支架高度为0.5～1米左右，在城郊空旷地区或工业区沿工厂围墙敷设时采用；地面敷设是利用管枕将管道垫起，和地面保持一定的间隙作排水用，只在地面相当平整时采用。

2.3热网管径的确定

管网设计时，各管段的直径是根据供热管网各管段的计算流量和比压降范围来选定，而流量大小最终由热负荷而确定。管径确定前，需要对各管段的现有热负荷进行精确计算，对负荷将来的增容进行合理预测。在这里特别强调对符荷未来的增容要根据规划合理预测否则一旦实施将无法挽回，对以后城市的发展带来巨大的困难。

2.4热网主干线的布置

随着我国城市集中供热热源点的减少，供热半径相对增大，供热管网的建设投资也相应增大，大多数占整个供热工程总投资的50%以上。一般供热管网是以平均比压降最小的环路为主干线，对于热水供热管网，由于各用户系统的阻力损失相差不大，通常是把热源传到最远的热用户的环路作为供热管网的主干线。

2.5供热管道的热补偿

供热管道非常重要的技术问题就是热补偿，供热管道的热补偿量是根据施工时的管道温度、供热时的管道温度以及管道的长度计算而得出，设计时要精确计算分段补偿。目前较为常用的补偿器有套筒补偿器、波纹补偿器及自然补偿器。套筒补偿器和波纹补偿器可设在人井内，也可采用直埋。与前两种补偿器相比较自然补偿器造价低，工作可靠是我们建议使用的形式。

3、基于PLC技术的恒压供热系统设计 3.1供热机组自动控制技术要求 （1）供热机组自动显示功能：一次供热流量，压力和温度；一次回水压力和温度；二次供热压力和温度；二次回水压力和温度；水箱水位；循环泵，补水泵故障警报；二次供热压力和温度过高和过低报警；二次回水压力和温度过高和过低报警；水箱水位过高和过低报警。 （2）供热机组自动控制功能。根据二次供热温度和室外补偿温度调节，一次供热流量达到二次供热温度恒定；停电自动关闭一次供热；二次回水恒压运行；自动上水；系统设备发生过压，过温，欠压，过流。超载，过热，短路等故障可远程报警

4.系统电气设计

主控制器选用PLC,自动化程度高,简化了线路。开关量(包括启动停止按纽,限位,故障,频率检测等)输入24点;输出10点；模拟量检测11路(压力.温度,水位)；模拟量输出2路.分别控制变频器和比例阀,控制系统压力和流量。主控制电路如图2所示。

4.1 PLC控制电路设计

（1）配置设计。根据系统控制需求分析, 电气系统配置如图3所示。

（2）CPU单元设计。PLC选取台达CPU单元DVP48EH：24 IN/24 OUT，CPU单元控制电路如图4所示。

（3）扩展单元设计。1个4通道AD输入2通道AO输出模拟量扩展单元06XA-H，2个4通道AD模拟量扩展单元04AD-H ，模拟量控制电路如图1

5.结语

系统均采用台达系列自动化技术控制，操作方便简单,实时检测,多种保护.该系统主要应用在设备档次及自动化要求比较高、智慧化比较高供水场合，系统运行稳定可靠，是传统控制系统的最佳替代产品，代表未来恒压供热发展方向。市供热管网的设计是否合理直接影响居民的生活质量，一项好的设计可以使产品的性能得以充分发挥，可以最大限度地减少施工中的困难，降低工程造价。

参考文献：

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【2】苏文涛；斯琴.浅谈供热管网的规划设计[J].内蒙古科技与经济2005，（11）.

【3】徐绯.热力管网在设计、施工中应注意的几个问题[J].石河子科技2006，（08）.