集中供熱自動化系統(tǒng)在供熱管網(wǎng)中的應(yīng)用

李浩東

(太原市西山煤電集團供熱公司，山西太原 030053)

幾十年的鍋爐供熱于2006年徹底結(jié)束了，取代它的是既節(jié)約能源、供熱穩(wěn)定，又保護環(huán)境、安全舒適的熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱。西山煤電集團公司投巨資建設(shè)集中供熱2004年4月27日開工，經(jīng)兩年多的建設(shè)，于2006年11月9日整體調(diào)試運行完成并投入正式運行。總共22個換熱站，系統(tǒng)總供熱能力為350萬m2，集中供熱系統(tǒng)的總高差是222 m，總管線長17.76 km。由于系統(tǒng)的高差比較大，目前西山熱網(wǎng)系統(tǒng)在全國供熱系統(tǒng)中是管道壓力最高的系統(tǒng)(2.5 MPa)，運行和維護的難度都特別大。集中供熱與鍋爐供熱相比，它的優(yōu)越性主要集中表現(xiàn)在:有較好的經(jīng)濟效益。能大量的消化煤矸石等劣質(zhì)煤，與鍋爐相比節(jié)省煤炭且熱效率高，有良好的環(huán)境效益。西山是我國主要的產(chǎn)煤地區(qū)之一，由于技術(shù)的落后，觀念意識的淡薄，環(huán)境一直比較差，污染物主要來源于煤炭直接燃燒所產(chǎn)生的二氧化碳和煙塵。集中供熱的鍋爐有較完善的除塵設(shè)備，每年可減少煙塵排放980.05 t，減少二氧化硫排放360.84 t，能有效降低西山地區(qū)的大氣污染，有很好的社會效益。集中供熱對于方便人民生活，緩解用電緊張，改善生活環(huán)境，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展創(chuàng)造了很好的條件。

由清華同方股份有限公司和北京亞控科技發(fā)展有限公司共同開發(fā)設(shè)計的城市集中供熱系統(tǒng)自控方案能夠更加直觀、迅速的時刻監(jiān)控西山煤電集團各個換熱站的運行情況以及站內(nèi)的下列各項數(shù)據(jù):

1)一次熱網(wǎng)的供、回水壓力、溫度及流量，二次熱網(wǎng)的供、回水壓力、溫度及流量;站外溫度;一次熱網(wǎng)的自動控制閥、回水加壓泵運行情況，閥位開度、頻率設(shè)定及反饋，二次熱網(wǎng)的循環(huán)泵運行臺數(shù)及頻率數(shù);二次熱網(wǎng)的補水泵運行情況及頻率數(shù);軟化水的儲水量及水位。

2)對站內(nèi)的一些控制操作和站內(nèi)運行故障的及時發(fā)現(xiàn)并排除，以免對換熱站內(nèi)的換熱設(shè)備造成更大的損害，造成冬季供熱中斷，影響用戶的冬季取暖。

圖1為集中供熱系統(tǒng)原理圖，熱力站屬于間連型熱力站，一次網(wǎng)系統(tǒng)和二次網(wǎng)系統(tǒng)均為各自獨立的系統(tǒng)，供熱介質(zhì)并不混合，通過換熱板片進行熱量的傳遞，這樣的優(yōu)點是能保證熱電廠的熱介質(zhì)始終保證在一個封閉的環(huán)境內(nèi)，使之不損耗，保證了熱源的穩(wěn)定性。換熱站與操作員站的通訊方式為電話撥號，通過遠傳通訊而實現(xiàn)控制。

圖2中由于本地區(qū)的地勢為左(西)高右(東)低，所以站內(nèi)分別設(shè)計為兩種情況:

1)一次熱網(wǎng)的回水主管安裝自動控制閥的換熱站有:1號站～7號站;

2)一次熱網(wǎng)的回水主管安裝回水加壓泵的換熱站有:8號站～22號站。用鼠標(biāo)單擊站名即彈出站內(nèi)畫面。

圖1 集中供熱系統(tǒng)原理圖

圖2 西山煤電熱網(wǎng)自控系統(tǒng)平面圖

站內(nèi)通過安裝的壓力傳感器、溫度傳感器等儀表將壓力、溫度、流量等數(shù)據(jù)及時傳到監(jiān)控中心，便于工作人員監(jiān)測。當(dāng)畫面中的泵體閃爍時，即表示為故障，應(yīng)當(dāng)迅速采取措施，及時排除故障。在加壓泵的下面有兩個不同顏色的按鈕，可以在兩個泵之間進行調(diào)換。當(dāng)設(shè)定頻率或關(guān)閉加壓泵時，應(yīng)首先使站內(nèi)界面下面的“操作畫面”按鈕由灰色變?yōu)楹谏M入圖3，找到要設(shè)置的站名或機組名，將其自動控制改為手動控制。

若想進入操作畫面，應(yīng)先進行登陸，見圖4。

然后在下線站內(nèi)界面中單擊當(dāng)前泵的設(shè)定框，出現(xiàn)加壓泵設(shè)定，進行頻率設(shè)定操作。

在站內(nèi)畫面中的右下角，“操作畫面”旁還有“歷史曲線”“日報表”“*號機組”“關(guān)閉”按鈕。

圖3 操作畫面

當(dāng)單擊“歷史曲線”按鈕時，可以用不同顏色的曲線來表示換熱站內(nèi)的各項數(shù)據(jù)變化，隨意顯示想要的曲線圖。曲線顯示窗口的橫坐標(biāo)為時間(24 h)，縱坐標(biāo)為數(shù)據(jù)標(biāo)量。在橫坐標(biāo)的兩端各有一個可移動的標(biāo)塊，移動它時能準(zhǔn)確的得到想要的某一時間的數(shù)據(jù)(精確到每一秒)。

圖4 登陸畫面

當(dāng)單擊“*號機組”按鈕時，會切換到另一個機組。

當(dāng)單擊“關(guān)閉”按鈕時，會關(guān)閉當(dāng)前畫面。

在系統(tǒng)平面圖中的右下角有“全網(wǎng)數(shù)據(jù)”的兩個按鈕，能看到站內(nèi)所有機組的一次、二次壓力和溫度，如表1所示。

表1 全網(wǎng)數(shù)據(jù)

根據(jù)二次側(cè)的供、回水溫度的平均值作為本站的目標(biāo)溫度，用間連熱網(wǎng)的全網(wǎng)平衡軟件進行自動調(diào)節(jié)一次網(wǎng)的控制閥開度和回水加壓泵的頻率，間連熱網(wǎng)全網(wǎng)平衡軟件通過OPC(服務(wù)器)方式從組態(tài)軟件中獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括熱力站內(nèi)的二次網(wǎng)供水溫度、二次網(wǎng)回水溫度、一次網(wǎng)電動閥門的反饋值和設(shè)定值(一次網(wǎng)分布式變頻泵頻率的反饋值和設(shè)定值)等參數(shù)，熱源的溫度、壓力、流量等參數(shù)。同時用戶通過配置文件“后臺配置文件.MDB”輸入熱網(wǎng)的其他信息。軟件根據(jù)獲得的參數(shù)信息，采用一定的控制算法，控制一次網(wǎng)電動閥門(一次網(wǎng)分布式變頻泵)的動作，從而減小熱網(wǎng)的水平失調(diào)度，達到均勻供熱的目的，以便讓其產(chǎn)生最大的熱效率。《西山煤電熱網(wǎng)自控系統(tǒng)》通過一年的使用，使我們比以往的鍋爐供熱節(jié)省了大量的人力、物力、財力，并且高效環(huán)保，通過全網(wǎng)平衡軟件自動調(diào)節(jié)可以迅速解決管網(wǎng)供熱的不平衡。我們通過監(jiān)測站內(nèi)的一些數(shù)據(jù)(壓力及補水泵頻率)能及時發(fā)現(xiàn)部分管網(wǎng)的重大失水現(xiàn)象以及失水區(qū)域，使我們節(jié)省了大量的時間和一些不必要的勞動，作到有的放矢，大大的提高了工作效率。

［1］清華同方.熱網(wǎng)自控方案［Z］.2006.

［2］清華同方.間連熱網(wǎng)全網(wǎng)平衡軟件使用手冊(第2版初稿)［Z］.2006.