集中供熱系統變壓差優化控制方法研究

張凱

(哈爾濱熱電有限責任公司,黑龍江哈爾濱 150046)

集中供熱系統變壓差優化控制方法研究

張凱

(哈爾濱熱電有限責任公司,黑龍江哈爾濱 150046)

集中供熱具有提高能源利用率,減輕環境污染,易于管理等優點,因而獲得了快速的發展。介紹了集中供熱系統仿真模型,集中供熱系統無控工況下的運行特性與集中供熱系統變壓差設定值優化控制策略。

集中供熱系統 熱特性

隨著我國城市建設的飛速發展，能源危機逐漸凸顯出來，節能控制已經刻不容緩。能源是人類生存和社會發展的物質基礎，然而，從總體來看，我國的建筑節能正面臨著巨大的挑戰。因此，為了提高集中供熱系統的能源利用率，要對其進行合理控制，使得全網的運行狀態最優、供熱質量最好。

1 集中供熱系統仿真模型

1.1 系統的水力特性模型

對于系統的水利特性模型的建立中，主要是指對水泵模型和水管模型的建立。而對于現代的供熱系統來說，一般是采用熱水的循環對其進行循環供熱。所以說在供熱系統中，熱力特性和水利特性是相互依存的關系。而水利特性更是作為熱力特性研究的前提。在現代供熱系統中，通產采用的是熱水循環的變流量泵。為了使模型的建立更能實際的反映出真實的水泵運行狀況，研究人員采用五次多項式的特性曲線，這樣不僅包含了穩定和不穩定工況下的水泵運行狀況，并且也更能符合實際的室內溫度負荷。而對于水管模型來說，水管模型的建立也是十分重要的。在實際的供熱系統中，水管則作為構成供暖循環回路的主要組成部分。并且在實際的供熱系統中，水管內的流體也會出現局部損失和沿程損失這兩種損失，所以對于水管模型的建立，要將這兩種損失情況計算進去。

1.2 系統的熱力特性模型

對于供熱系統來說，熱力特性模型的建立也是十分重要的。而在對于熱力特性的模型建立時，應該考慮到當前的室外溫度以及在供熱過程中是否采用散熱器散熱，并將需要進行供熱操作的房屋內的溫度負荷進行大致的估算，盡可能的符合實際的情況，然后將三種情況的表達式進行整理，即為所求的熱力特性模型。

2 集中供熱系統無控工況下的運行特性

2.1 散熱器熱力工況分析

隨著科技的不斷進步和發展，隨著新式的供熱方式的出現，其中的問題也日益明顯，在新型的供熱系統中，供熱管道的不斷延伸，并且客戶的不斷增加。但是，這種新型的供熱方式并不能滿足現在社會對于供熱的需求，其中一方面，各個建筑物之間距離熱源的距離有很大的不同，正因為如此，可能其中距離熱源近或者其他方面條件比較好的建筑物供熱效果會比較明顯，而其他距離熱源遠，各方面條件比較差的建筑物的供熱效果可能就會不是很理想；而另一方面，即使是同一個建筑物或者是同一群建筑的的效果比較好，但是其中還是會有個別的用戶出現供熱不理想的狀況。所以，正是由于這兩種情況的出現，工作人員就必須要在供熱系統在不同的工況下進行工作的室溫變化規律進行總結或歸納。其中，對于散熱器的分析主要可以分為從散熱器的散熱量公式、熱特性曲線、熱特性這三點進行必要的分析。其中散熱量公式和熱特性曲線可以結合著來看待，并根據相關的文獻資料等進行查閱即可，而其中的熱特性分析主要是根據熱特性曲線圖的一些基本數據，對不同工況下的一些供熱規律進行總結即可。由此可以知道，對于散熱器的熱特性的詳細了解是研究供熱系統熱特性的關鍵部分，同時也是撞我供熱系統運行調節的重要基礎。

2.2 集中供熱系統無控工況下的熱特性

對于供熱系統來說，主要的客戶就是在室內的客戶，只有保證了室內供暖的質量良好才是最終的目標。所以，對于供暖來說，工作人員主要研究的目標就是室內供暖。但是要想知道室內供暖的效果是不死符合工作人員對于其需要達到的標準，最直接有效的辦法就是對每一個進行供暖的屋子進行溫度檢測，但是，由于這樣的工作量過大，且耗費的時間人力等資源都比較大，是很不符合實際的，也很難做到；然而，如果采用抽樣式的調查又很難將實際的情況反映出來，也是不可行的，所以，最好的辦法就是對室內供熱的溫度作出相關分析并得到其有效的規律。其中，工作人員可以從未進行初調節時系統的熱特性和運行調節時系統的熱特性這兩方面進行討論研究。而通過一些討論研究后，可以得出幾點結論：當供回水溫差不同時，會產生散熱量變化率的不同，其中水溫溫差大散熱量也相應變大，反之當水溫溫差小時，散熱量也會相應減小；當供水溫度不同時，供水溫度的高低也與散熱器的調節性能的好壞成正比。

3 集中供熱系統變壓差設定值優化控制策略

3.1 最不利熱力環路的辨識

對于最不利熱力環路的定義是：在具有N條支路的連續調節型供熱系統中，在供熱工況的某一個時間段里，若其中有一條支路保持在閥位達到全開或接近全開或者這條支路能量的需求量和供應量之差達到最大或能量變化率達到最大時的熱力環路。但是僅僅是給出一個定義，很難使工作人員找到相應的最不利熱力環路，所以，其中對于最不利熱力環路是有一定的辨識方法的，辨識方法如下：系統中的最不利熱力環路只有一條，且該支路即為管網中的最不利水力環路；系統中的最不利熱力環路依然只有一條，但該支路與最不利水力環路不同，而系統中間的某個支路；系統中存在多條最不利熱力環路。此時應該比較在該時段內，這幾條環路中哪條環路的最不利程度大，選擇這幾條環路中最不利程度最大的環路作為水泵壓差控制的參考環路，能滿足所有用戶的要求。

3.2 集中供熱系統變壓差設定值優化控制策略

在上述問題中，工作人員已經給出了關于最不利熱力環路的基本定義以及對于最不利熱力環路的辨識方法。而在采暖系統的控制回路主要包括兩方面的內容：房間溫度控制回路、壓差控制回路。其中對于室內溫度控制回路可以通過最不利環路與實際溫度與設定值的偏差進行計算從而得到調節閥開度信號，實現熱量的調節；而對于壓差控制回路的作用為克服系統阻抗變化對參考壓差的影響，通過調節循環水泵的轉速來實現。算法也與溫度控制回路的算法相同。

3.3 集中供熱系統優化控制策略仿真

根據之前對于相關問題的討論及分析，工作人員可以對供熱系統的一些結果進行相應的仿真，相關研究人員得到了兩種仿真策略。其中第一條策略就是根據本研究提出的一些優化設置策略，即為參考最不利熱力環路的閥位并調整壓差的范圍來進行設定，使閥位處于最佳閥位域；第二條策略即為參考最不利水利環路閥位并調整壓差范圍，其余的與策略一相同。

4 結語

集中供熱對于節約一次能源，改善環境有著極其重要的意義。在科技經濟不斷發展的今天，我們更應該認識到資源的可貴性。而對于集中供熱來說，正是可以將節約能源與人類的日常生活巧妙的結合在一起的好方法。所以，研究人員還會不斷的努力，力求可以找到更好的方法為用戶更好的服務。

[1]江億,彭琛,燕達,等.中國建筑節能的技術路線圖[J].建設科技, 2012(17).

[2]陳鵬.集中供熱運行調節[J].山西建筑,2010(20).