【摘 要】我国北方地区冬季供热采暖每年消耗煤炭1.5亿多吨标煤，占北方地区建筑能耗50%以上，大大高于同等气候条件下发达国家水平，浪费严重。近年来，为更好地做到节能，我国推行了诸多相关措施。乌鲁木齐是我国西北重要的经济文化名城。随着经济社会的快速发展，城区规模不断扩大，能源消耗持续增长。受特殊地理环境和气象条件影响，大气污染严重，调整能源消费结构是治理大气污染的一个重要组成部分。根据当前首府能源供应以及供热实际情况，需要充分发挥热电联产供热能力、积极发展燃气等清洁能源供热，大力推进供热节能的发展战略。此举每年可减少采暖用煤30余万吨，每年减少二氧化硫排放量1万余吨，减少烟尘排放量0.89万吨。根据乌鲁木齐市集中供热节能改造项目的规划，到2015年热电联产与以天然气为主的清洁能源供热达到90%以上，其中热电联产面积将发展到6000万平方米以上，达到城市总用热面积50%以上。
　　【关键词】能源消耗；自动化控制；供热效率
　　我国北方地区的冬季漫长而寒冷，暖气、地热等供暖方式已经成为这里人民冬季室内御寒的主手段。随着城市供热管网的改造工程逐步深化，小区锅炉供暖的形式已在逐渐推出舞台，由一个集中供热的热源厂负责几个片区的供热已经成为目前城市供热的发展趋势。目前由于各区域的距离远近，管网质量，换热设备等硬环境参差不齐，也存在着供热效率低、供热不平衡、能量浪费、热网波动严重等诸多问题。
　　一、什么是集中供暖
　　集中供暖是指以热水或蒸汽作为热媒，由一个或多个热源通过热网向城市、镇或其中某些区域热用户供应热能的方式。目前已成为现代化城镇的重要基础设施之一，是城镇公共事业的重要组成部分。其包括热源、热网和用户3部分。热源主要是热电站和区域锅炉房，以煤、重油或天然气为燃料。热网分为热水管网和蒸汽管网，由输热干线、配热干线和支线组成，其布局主要根据城市热负荷分布情况、街区状况、发展规划及地形地质等条件确定，一般布置成枝状，铺设在地下，通过换热站向热用户供热。主要用于工业和民用建筑的采暖、通风、空调和热水供应。
　　二、原供暖控制系统存在的问题
　　在自动控制、自动调整等方面，供热系统的自动化水平低，我国当前的集中供热系统在这方面也产生了不小的浪费。同时，终端用户方面也存在不能自动调节热量的问题。目前许多家庭的暖气片是无法调节温度的。有的地方暖气温度太高，摸上去都烫人。由于室内温度非常高，居民只能开窗通风散热，这都造成了巨大的浪费。原热力站供暖控制系统存在耗能严重，二次供回水温度难以控制，数据传输和通信速率慢、传输不稳定、运行成本高，不能满足集中供热系统监控信息的实时传输要求，各热力站由于自身条件因素的限制，还仅停留在人工手动的操作方式上，因此也无法达到节能的目的，同时增加了运行成本等方面的问题，随着我国对于建筑节能的日益重视，以及热计量、节能改造等措施的开展，我国集中供热能耗水平将会逐渐缩小。
　　三、集中供暖自动化控制工作原理
　　自动化控制系统分为生产管理级（调度中心）、现场控制级（PLC控制站）及就地控制级。在控制过程中，需要采集大量的物理量，通过PLC对这些参数进行实时采集和处理。并通过ADSL网络上传到调度中心。PLC通过压力传感器和变频器来实现对二次供水压力的控制，当一台补水泵无法通过变频补水达到所要求的压力时，控制器可使另一台备用泵以工频的方式进行补充，最终实现更加智能化的恒压补水控制。
　　四、集中供暖自动化控制应用及优势
　　与其他供热方式相比，集中供热具有以下几方面优点：①提高能源利用率、节约能源。供热机组的热电联产综合热效率可达85%，而大型汽轮机组的发电热效率一般不超过40%；区域锅炉房的大型供热锅炉的热效率可达80%～90%，而分散的小型锅炉的热效率只有50%～60%，集中供热在单位价格存在明显优势。②有条件安装高烟囱和烟气净化装置，便于消除烟尘，减轻大气污染，改善环境卫生，还可以实现低质燃料和垃圾的利用。③可以腾出大批分散的小锅炉房及燃料、灰渣堆放的占地，用于绿化，改善市容。④减少司炉人员及燃料、灰渣的运输量和散落量，降低运行费用，改善环境卫生。⑤易于实现科学管理，提高供热质量。实现集中供热是城市能源建设的一项基础设施，是城市现代化的一个重要标志，也是国家能源合理分配和利用的一项重要措施。
　　近年来.大型集中供热锅炉房的控制系统开始采用可编程逻辑控制器PLC（Programmable L0鲥c Con—tmller）控制方式。在集中供热锅炉房，PLC主要用于输煤、驱动风机及进行比例积分微分PID（PmpoNIonalIntegral Derivative）调节控制系统中。当前国内许多地方的锅炉控制系统主要是采用分布式控制系统DCS（Distributed Control Svstem）。这是由于锅炉系统的仪表信号较多.采用此系统性价比相对较好，但随着PLC技术的不断发展.PLC在仪表控制方面的功能已经不断强化。用于回路调节和组态画面的功能不断完善.而且PLC的抗干扰能力也很强.对电源的质量要求比较低。
　　五、乌鲁木齐“煤改气”工程和集中供暖自动化控制
　　为改善采暖季的大气污染状况，乌鲁木齐市重点实施供热能源结构调整，开建了历史上投资最大、力度最大、规模最大的从燃煤到燃气的供热锅炉改造。“煤改气”工程投资121亿元，完成189家燃煤供热单位的天然气改造，共拆除改造大型燃煤供热锅炉431台，新改建燃气供热锅炉房242座，安装煤气锅炉710台1.29萬蒸吨，实现清洁能源供热面积1.16亿平方米，改造后天然气供热占总供热面积的比重提高了76%。
　　与以往燃煤锅炉相比，燃气锅炉不仅环保效果好，而且自动化程度高、运行参数稳定、提温速度快，供热效率提升明显，可以有效地保障供热质量。集中供热系统的PLC控制，不仅简化了系统。提高了设备的可靠性和稳定性，也大幅地提高了燃烧能的热效率。通过操作面板修改系统参数可以满足不同的工况要求，机组的各种信息，如工作状态、故障情况等可以声光报警及文字形式表示出来，主要控制参数（温度值）的实时变化情况以趋势图的形式记录显示，方便了设备的操作和维护该系统通用性好、扩展性强。直观易操作。
　　六、集中供暖自动化控制的意义
　　当前，城市集中供热系统中的热网控制自动化的实现，主要通过中控室的远程调节，使各大热力站得以更好的发挥作用，从根本上防止远离热源的用户得不到充足热量的状况，也避免了紧靠热源的用户出现过热的情况，使得热网能够自动呈现一个比较均匀的温度状态。与此同时，在热网自动化控制实施阶段，也要全面整治各种弊病。例如，在进行全网平衡软件调节时，循环泵变频器并未纳入自动调控过程，这就容易出现热网自动调节的单一性，阻碍了城市集中供热系统全面的发挥作用。其次，在使用现代通讯技术时，也要注意信号可能会干扰数据传输等问题。
　　在进行热网自动化控制实施过程中，要尽量避免这些不稳定性，保证热网控制系统可以顺利实现自动化，从而确保城市集中供热系统顺利发挥作用。充分利用现代供热领域中最新的研究成果，将理论应用于实践，完善城市的集中供热系统。同时，在热网自动化条件过程中，还必须克服各种弊端，在总结历史经验的基础上，改进已知问题，设计出更加合理的供热系统，以保证全网更好的实现供热，为城市居民提供更高质量的生活水平，促进城市化进程的加速发展。