全網平衡控制技術在集中供熱系統中的應用

楊利勇

（太原市熱力公司，山西太原030013）

全網平衡控制技術在集中供熱系統中的應用

楊利勇

（太原市熱力公司，山西太原030013）

主要介紹了全網平衡控制系統的設計和構成及全網平衡控制技術取得的效果。在城市大型集中供熱系統中，采用全網平衡控制軟件，通過均勻性調節策略和自動化控制系統使得熱網系統的調節控制達到了節能、高效的目的，降低了不必要的熱能損耗。

熱網系統；自動控制；全網平衡；熱源

隨著城市的發展，供熱面積越來越大，集中供熱的規模也隨之增大，出現了熱源緊張、供熱不足的現象。集中供熱規模增大的同時，也使熱網系統平衡調節變得復雜。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務之急。集中供熱的面積越大，管線越長，熱網調節控制的難度就越大。熱力公司在不斷加強精細化管理，提高技術水平，增加先進設備的投入使用。隨著自動化和測控技術在熱網控制系統中的發展和應用，使得通過全網平衡軟件控制整個熱網系統的運行調節成為了現實。以下就如何實現熱網系統平衡控制調節進行了簡要說明。

1 熱力網系統的簡要介紹

整個熱力網系統由熱源、熱力管道網、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輸送到每一個熱力站，再經過熱力站的換熱器換熱、循環泵加壓調節送到用戶家中。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調節控制所要解決的首要問題。熱力網系統的組成示意圖如圖1所示。

圖1 熱力網系統的組成示意圖

2 全網平衡控制系統的設計和構成

為了實現熱網的自動化控制調節，必須對整個熱網進行升級改造，增加自動化控制所需要的各種設備，硬件設備包括溫度傳感器、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、中控室組態王軟件、全網平衡控制軟件等。

2.1 硬件設施

在每個熱力站中增加了自控設備，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、變頻器調節循環泵、補水泵的轉速等，并安裝了PLC控制柜用于采集溫度、壓力、流量等數據，可控制站內設備的運行。

在熱源出口處增加了溫度傳感器、壓力傳感器、流量計等數據采集及通訊設備，用于對熱源熱量的監測和計量。

在熱力傳輸的主管道和主要支線管道上加裝了溫度傳感器、壓力傳感器、流量計、電動閥門等，用于監測熱力管道的運行狀態，并通過電動閥門控制流量。在用戶家中安裝室溫監測儀表，用于監測用戶側的供熱溫度是否達到供熱要求。在中控室安裝中央顯示大屏及熱力網中心服務器，通過光纖通信將熱力站、熱源、熱網管道、熱用戶側采集的數據傳輸到中控室的服務器，以便于監測和控制整個熱網的運行情況。中控室的工程師操作站安裝了組態王6.50軟件，為每個采集數據點都制作了運行控制畫面，可以顯示各個數據采集點的運行情況，包括供回水溫度、供回水壓力、流量、電動閥閥位反饋等，并可以修改控制數據，直接控制熱力網的運行設備，包括補水泵啟停、二次網循環泵轉速、電動調節閥的開度等。

2.2 軟件條件

在熱力站控制系統中安裝了MOX可編程控制軟件，其可以實現對站內溫度、壓力、流量等的數據采集，用于熱力站數據的傳輸分析和對運行設備的控制。

在中控室電腦上安裝有上位組態軟件，組態軟件可以實現與熱力站控制器的通訊，并把采集的數據實時地顯示在上位機畫面上，同時，也可以對熱力站的溫度、壓力等進行修改；將數據采集傳輸到中控室上后，以往的數據都會存儲到歷史數據和歷史畫面中，以便查詢。

在中控室組態王軟件的基礎之上，我們又安裝了由清華同方開發的全網平衡控制軟件。全網平衡軟件的作用是根據熱力站內的二次網的供回水平均溫度來對站內的電動閥進行控制或調節流量，同時，控制循環泵赫茲數來調節轉速，進而達到均衡供熱的目的。

3 如何實現全網平衡控制

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

全網平衡控制的目的是消除供熱不均衡的問題，其原理是根據熱力站的供熱要求設定一個合理的二網供回水溫度平均值作為參考值，將每個站的二次網供回水平均溫度與這個值進行比較。如果二次網供回水平均溫度大于這個參考值，就關小電動閥的開度，降低二網循環泵的轉速；如果二次網供回水平均溫度小于這個參考值，就開大電動閥的開度，提高循環泵的轉速。全網平衡控制軟件要根據熱網的不斷變化情況不斷調節二次網電動閥的開度和循環泵的轉速，從而控制熱網流量實現均衡供熱的效果。

在中控室組態王軟件基礎之上，對熱網系統運行數據進行了存儲統計、形成報表、制作歷史曲線等，全網平衡控制軟件通過計算機對傳輸回中控室的數據進行分析比較，制作了平衡調節指令，控制電動閥的開度，進而控制分配到每個熱力站的流量。通過流量調節實現熱能的均衡分配，達到均衡供熱的目的。

4 全網平衡的意義

熱網系統全網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，滿足了應有的供熱要求。通過全網平衡的自動控制，近端關小流量控制熱量，把多余的熱量自動分配到熱量不足的遠端，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.集散控制系統及現場總線［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2003.

［2］王樹清.工業過程控制工程［M］.北京：化學工業出版社，2003.

〔編輯：張思楠〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.18.159

2095－6835（2017）18－0159－02