全網(wǎng)平衡控制技術(shù)在集中供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用

楊利勇

（太原市熱力公司，山西太原030013）

全網(wǎng)平衡控制技術(shù)在集中供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用

楊利勇

（太原市熱力公司，山西太原030013）

主要介紹了全網(wǎng)平衡控制系統(tǒng)的設(shè)計和構(gòu)成及全網(wǎng)平衡控制技術(shù)取得的效果。在城市大型集中供熱系統(tǒng)中，采用全網(wǎng)平衡控制軟件，通過均勻性調(diào)節(jié)策略和自動化控制系統(tǒng)使得熱網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)控制達(dá)到了節(jié)能、高效的目的，降低了不必要的熱能損耗。

熱網(wǎng)系統(tǒng)；自動控制；全網(wǎng)平衡；熱源

隨著城市的發(fā)展，供熱面積越來越大，集中供熱的規(guī)模也隨之增大，出現(xiàn)了熱源緊張、供熱不足的現(xiàn)象。集中供熱規(guī)模增大的同時，也使熱網(wǎng)系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)變得復(fù)雜。如何將有限的熱源供給更多的用戶，起到更好的供熱作用，成為了熱力公司需要解決的當(dāng)務(wù)之急。集中供熱的面積越大，管線越長，熱網(wǎng)調(diào)節(jié)控制的難度就越大。熱力公司在不斷加強精細(xì)化管理，提高技術(shù)水平，增加先進(jìn)設(shè)備的投入使用。隨著自動化和測控技術(shù)在熱網(wǎng)控制系統(tǒng)中的發(fā)展和應(yīng)用，使得通過全網(wǎng)平衡軟件控制整個熱網(wǎng)系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié)成為了現(xiàn)實。以下就如何實現(xiàn)熱網(wǎng)系統(tǒng)平衡控制調(diào)節(jié)進(jìn)行了簡要說明。

1 熱力網(wǎng)系統(tǒng)的簡要介紹

整個熱力網(wǎng)系統(tǒng)由熱源、熱力管道網(wǎng)、熱力站、熱用戶等幾部分組成，熱能從熱源輸出通過熱力管網(wǎng)輸送到每一個熱力站，再經(jīng)過熱力站的換熱器換熱、循環(huán)泵加壓調(diào)節(jié)送到用戶家中。在熱能的傳輸過程中，如何避免或減少熱能的損失、提高供熱的效率是熱網(wǎng)調(diào)節(jié)控制所要解決的首要問題。熱力網(wǎng)系統(tǒng)的組成示意圖如圖1所示。

圖1 熱力網(wǎng)系統(tǒng)的組成示意圖

2 全網(wǎng)平衡控制系統(tǒng)的設(shè)計和構(gòu)成

為了實現(xiàn)熱網(wǎng)的自動化控制調(diào)節(jié)，必須對整個熱網(wǎng)進(jìn)行升級改造，增加自動化控制所需要的各種設(shè)備，硬件設(shè)備包括溫度傳感器、壓力傳感器、流量計、電動閥、變頻器、PLC控制器、通訊設(shè)備、工作計算機、電子顯示屏等；軟件主要有熱力站MOX可編程控制軟件、中控室組態(tài)王軟件、全網(wǎng)平衡控制軟件等。

2.1 硬件設(shè)施

在每個熱力站中增加了自控設(shè)備，包括往管道上加裝了溫度傳感器、壓力傳感器、流量計、電動閥、變頻器調(diào)節(jié)循環(huán)泵、補水泵的轉(zhuǎn)速等，并安裝了PLC控制柜用于采集溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)，可控制站內(nèi)設(shè)備的運行。

在熱源出口處增加了溫度傳感器、壓力傳感器、流量計等數(shù)據(jù)采集及通訊設(shè)備，用于對熱源熱量的監(jiān)測和計量。

在熱力傳輸?shù)闹鞴艿篮椭饕Ь€管道上加裝了溫度傳感器、壓力傳感器、流量計、電動閥門等，用于監(jiān)測熱力管道的運行狀態(tài)，并通過電動閥門控制流量。在用戶家中安裝室溫監(jiān)測儀表，用于監(jiān)測用戶側(cè)的供熱溫度是否達(dá)到供熱要求。在中控室安裝中央顯示大屏及熱力網(wǎng)中心服務(wù)器，通過光纖通信將熱力站、熱源、熱網(wǎng)管道、熱用戶側(cè)采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街锌厥业姆?wù)器，以便于監(jiān)測和控制整個熱網(wǎng)的運行情況。中控室的工程師操作站安裝了組態(tài)王6.50軟件，為每個采集數(shù)據(jù)點都制作了運行控制畫面，可以顯示各個數(shù)據(jù)采集點的運行情況，包括供回水溫度、供回水壓力、流量、電動閥閥位反饋等，并可以修改控制數(shù)據(jù)，直接控制熱力網(wǎng)的運行設(shè)備，包括補水泵啟停、二次網(wǎng)循環(huán)泵轉(zhuǎn)速、電動調(diào)節(jié)閥的開度等。

2.2 軟件條件

在熱力站控制系統(tǒng)中安裝了MOX可編程控制軟件，其可以實現(xiàn)對站內(nèi)溫度、壓力、流量等的數(shù)據(jù)采集，用于熱力站數(shù)據(jù)的傳輸分析和對運行設(shè)備的控制。

在中控室電腦上安裝有上位組態(tài)軟件，組態(tài)軟件可以實現(xiàn)與熱力站控制器的通訊，并把采集的數(shù)據(jù)實時地顯示在上位機畫面上，同時，也可以對熱力站的溫度、壓力等進(jìn)行修改；將數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)街锌厥疑虾?，以往的?shù)據(jù)都會存儲到歷史數(shù)據(jù)和歷史畫面中，以便查詢。

在中控室組態(tài)王軟件的基礎(chǔ)之上，我們又安裝了由清華同方開發(fā)的全網(wǎng)平衡控制軟件。全網(wǎng)平衡軟件的作用是根據(jù)熱力站內(nèi)的二次網(wǎng)的供回水平均溫度來對站內(nèi)的電動閥進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)流量，同時，控制循環(huán)泵赫茲數(shù)來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而達(dá)到均衡供熱的目的。

3 如何實現(xiàn)全網(wǎng)平衡控制

在整個熱網(wǎng)系統(tǒng)中，每個熱力站分布在城市的大街小巷，距離熱源遠(yuǎn)近不一，通常會出現(xiàn)離熱源近的地方熱，離熱源遠(yuǎn)的地方冷的情況。為了彌補這一冷熱不均的供熱現(xiàn)象，提出了集中供熱系統(tǒng)全網(wǎng)平衡控制的概念。

全網(wǎng)平衡控制的目的是消除供熱不均衡的問題，其原理是根據(jù)熱力站的供熱要求設(shè)定一個合理的二網(wǎng)供回水溫度平均值作為參考值，將每個站的二次網(wǎng)供回水平均溫度與這個值進(jìn)行比較。如果二次網(wǎng)供回水平均溫度大于這個參考值，就關(guān)小電動閥的開度，降低二網(wǎng)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速；如果二次網(wǎng)供回水平均溫度小于這個參考值，就開大電動閥的開度，提高循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速。全網(wǎng)平衡控制軟件要根據(jù)熱網(wǎng)的不斷變化情況不斷調(diào)節(jié)二次網(wǎng)電動閥的開度和循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，從而控制熱網(wǎng)流量實現(xiàn)均衡供熱的效果。

在中控室組態(tài)王軟件基礎(chǔ)之上，對熱網(wǎng)系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)進(jìn)行了存儲統(tǒng)計、形成報表、制作歷史曲線等，全網(wǎng)平衡控制軟件通過計算機對傳輸回中控室的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較，制作了平衡調(diào)節(jié)指令，控制電動閥的開度，進(jìn)而控制分配到每個熱力站的流量。通過流量調(diào)節(jié)實現(xiàn)熱能的均衡分配，達(dá)到均衡供熱的目的。

4 全網(wǎng)平衡的意義

熱網(wǎng)系統(tǒng)全網(wǎng)平衡控制的意義在于提高了供熱的效率，彌補了以往的不足，滿足了應(yīng)有的供熱要求。通過全網(wǎng)平衡的自動控制，近端關(guān)小流量控制熱量，把多余的熱量自動分配到熱量不足的遠(yuǎn)端，可以在不增加總供熱量的情況下擴大供熱面積，提高了供熱室的效率。

［1］楊寧，趙玉剛.集散控制系統(tǒng)及現(xiàn)場總線［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.

［2］王樹清.工業(yè)過程控制工程［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

〔編輯：張思楠〕

TU995

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.18.159

2095－6835（2017）18－0159－02