供熱系統(tǒng)全面平衡調(diào)節(jié)技術(shù)

雷天鵬 余寶法

摘 要：在我國能源行業(yè)中，供熱是一項(xiàng)非常需要能源供給的行業(yè)，尤其是在我國的北方城市中，供熱系統(tǒng)非常關(guān)鍵，性能優(yōu)良的供暖系統(tǒng)能夠保證人們平安并且舒服的過冬，能夠更好地進(jìn)行工作和生活，因此在我國北方，供熱系統(tǒng)非常關(guān)鍵。該文分析了供熱系統(tǒng)過量供熱的原因，并且提出了熱網(wǎng)全網(wǎng)平衡控制方法、小區(qū)熱網(wǎng)噴射泵平衡技術(shù)、共享專家調(diào)度技術(shù)等。

關(guān)鍵詞：全網(wǎng)平衡控制；噴射泵；熱網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TU833 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

當(dāng)前我國集中供熱仍然是主流，許多城市熱網(wǎng)的規(guī)模超過千萬平方米，甚至超過億平方米。這種大型熱網(wǎng)普遍存在著水力和熱力工況失調(diào)的問題，存在著熱源供熱量與熱網(wǎng)需熱量失調(diào)的問題。一方面供熱效果不夠理想，另一方面導(dǎo)致過量供熱。該文旨在探討如何解決供熱系統(tǒng)全面平衡調(diào)節(jié)問題，提出技術(shù)方案。

針對(duì)一次網(wǎng)，自1998年開始我們經(jīng)過不斷地探索與實(shí)踐，總結(jié)了一套全網(wǎng)平衡控制方法，包括全自動(dòng)實(shí)現(xiàn)均勻供熱與舒適供熱兼得以及供熱曲線優(yōu)化、氣候補(bǔ)償、節(jié)能時(shí)鐘、故障分析、聯(lián)鎖保護(hù)等。

針對(duì)二次網(wǎng)，我們研發(fā)并生產(chǎn)了調(diào)節(jié)型水噴射泵產(chǎn)品（獲國家實(shí)用新型專利），安裝于樓棟或單元入口能夠解決二次網(wǎng)水平失調(diào)的問題，同時(shí)節(jié)約循環(huán)泵電耗30 %～50 %。

針對(duì)供熱運(yùn)行調(diào)度，我們提出共享專家調(diào)度的思想，解決行業(yè)調(diào)度水平普遍偏低的問題，并將開展這方面的探索工作。

1 全網(wǎng)平衡控制

一次網(wǎng)的平衡控制實(shí)質(zhì)是所有熱力站的協(xié)調(diào)控制，需要實(shí)現(xiàn)在熱源供熱能力充足時(shí)的舒適性供熱，在熱源供熱能力不足時(shí)均勻供熱。

舒適性供熱是指按照室外溫度的變化及時(shí)控制供熱量保證室內(nèi)溫度達(dá)到指標(biāo)要求，室外溫度可以通過熱力企業(yè)自己建立標(biāo)準(zhǔn)室外氣象點(diǎn)采集獲取，也可以通過與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T聯(lián)系獲取，而獲取到的室外溫度還需要進(jìn)行進(jìn)一步的平滑處理后才能參與控制。

均勻性供熱是指全網(wǎng)中所有熱力站的供熱滿意度一致，以最不利環(huán)路熱力站的供熱參數(shù)作為依據(jù)，控制其他各個(gè)熱力站供熱溫度就可以達(dá)到均勻供熱的效果，但有時(shí)最不利環(huán)路熱力站的供熱效果太差，若按照它進(jìn)行控制會(huì)導(dǎo)致所有站的供熱效果惡化，因此需要權(quán)衡這一因素，選擇次不利環(huán)路熱力站的供熱參數(shù)作為依據(jù)是比較實(shí)際的選擇。我們同時(shí)又增加了人工溫度修正的參數(shù)，調(diào)度人員可以根據(jù)具體的需要靈活參與到全網(wǎng)平衡控制中。

每個(gè)熱力站又有自己的特殊性，供熱溫控曲線不同，節(jié)能時(shí)鐘不同，全網(wǎng)平衡控制必須協(xié)調(diào)解決這個(gè)問題。我們?cè)谧钥叵到y(tǒng)中，為每個(gè)熱力站設(shè)置了自己的溫控曲線和節(jié)能時(shí)鐘，調(diào)度人員可以通過修改相應(yīng)的參數(shù)調(diào)整熱力站的供熱曲線和節(jié)能時(shí)鐘。我們還為每個(gè)熱力站設(shè)置了人工溫度修正參數(shù)，方便調(diào)度人員靈活參與每個(gè)熱力站的溫度調(diào)節(jié)。

2 噴射泵技術(shù)

小區(qū)熱網(wǎng)的失調(diào)問題是供熱行業(yè)普遍存在的痛點(diǎn)，一直沒有非常有效的手段來解決，冷熱不均、過量供熱、浪費(fèi)與不足并存，供熱成本高，用戶滿意度低等問題普遍存在。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析可以看出，忽略二次網(wǎng)阻力的影響引起的流量偏差在正負(fù)5 %。

由于二次網(wǎng)流量減小，二次網(wǎng)的沿程阻力大幅度減少，而噴射泵的阻力遠(yuǎn)大于管網(wǎng)的阻力偏差，二網(wǎng)平衡問題解決。象當(dāng)原有方案的管網(wǎng)阻力為6 m水柱時(shí)，噴射泵系統(tǒng)的管網(wǎng)阻力僅為1.5 m水柱，設(shè)計(jì)噴射泵時(shí)不需要考慮管網(wǎng)阻力因素進(jìn)所引起的流量偏差僅為正負(fù)2.5 %。因此，調(diào)節(jié)型噴射泵能夠從根本上解決二網(wǎng)水力工況失調(diào)的問題。噴射泵系統(tǒng)阻力很大，調(diào)節(jié)噴射泵時(shí)對(duì)其他噴射泵的流量幾乎沒有影響，形成了噴射泵調(diào)節(jié)與所對(duì)應(yīng)樓棟或單元入口的工況一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。這個(gè)特點(diǎn)可以使二網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)工作大幅度簡(jiǎn)化，哪里需要調(diào)節(jié)就調(diào)哪里。

2.1 調(diào)節(jié)型水噴射泵的主要功能

（1）安裝于樓棟或單元入口，具有混水的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)樓內(nèi)系統(tǒng)大流量運(yùn)行，熱力站和二次網(wǎng)系統(tǒng)小流量運(yùn)行；

（2）二次網(wǎng)流量的減小，使得二次網(wǎng)阻力大幅度降低，熱網(wǎng)遠(yuǎn)端與近端的資用壓頭差別大幅度減小，由于噴射泵噴嘴的阻力比熱網(wǎng)的阻力大得多，因此二次網(wǎng)的水力工況失調(diào)的問題大幅度緩解；

（3）噴射泵的閥權(quán)度很高，一方面噴射泵的調(diào)節(jié)特性非常好，另一方噴射泵的水力穩(wěn)定性很好，噴射泵之間的水力耦合問題得以解決，噴射泵的調(diào)節(jié)與其所控制的樓棟或單元形成了一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，平衡調(diào)節(jié)工作大幅度減少。

2.2 應(yīng)用噴射泵調(diào)節(jié)技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)

（1）減少（甚至消除）小區(qū)熱網(wǎng)的水力失調(diào)，減少（甚至消除）不熱戶，讓用戶滿意，改善民生。

（2）增加樓內(nèi)循環(huán)水量、提高末端供熱系統(tǒng)循環(huán)壓頭，緩解樓內(nèi)垂直失調(diào)問題。

（3）減少熱力站和二網(wǎng)流量，大幅度降低熱力站和二網(wǎng)阻力，擴(kuò)大小區(qū)熱網(wǎng)供熱半徑。

（4）分系統(tǒng)改變流量、溫度等參數(shù)，解決混供（如地暖與片暖混供）問題。

（5） 降低熱力站和二網(wǎng)流量，節(jié)約循環(huán)泵電耗30 %～50 %。

（6）改善二網(wǎng)平衡節(jié)，減少過量供熱，節(jié)熱5 %～30 %。

2.3 噴射泵調(diào)節(jié)

調(diào)節(jié)型噴射泵的調(diào)節(jié)行程DN32-DN80為20 mm，DN100-DN125為40 mm。根據(jù)實(shí)際供熱建筑面積，在出廠時(shí)已經(jīng)預(yù)先設(shè)定好了開度，一般不需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)。我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)每個(gè)噴射泵都預(yù)留了調(diào)節(jié)余量，在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)微調(diào)時(shí)都具有調(diào)節(jié)空間。在實(shí)際供熱運(yùn)行過程中，當(dāng)出現(xiàn)用戶抱怨室內(nèi)溫度過低時(shí)，需要到用戶家里實(shí)際測(cè)量用戶室溫，然后按照如下公式調(diào)節(jié)噴射泵開度：

調(diào)整后噴射泵的行程=噴射泵當(dāng)前行程×20/當(dāng)前用戶室內(nèi)溫度

3 共享專家調(diào)度

供熱企業(yè)的調(diào)度應(yīng)該是理論功底深厚、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富、敬業(yè)精神極強(qiáng)的高端人才，然而整個(gè)供熱行業(yè)最稀缺的就是這樣的調(diào)度人才。好的調(diào)度是供熱系統(tǒng)安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保障，也是供熱系統(tǒng)技術(shù)改造方案的重要依托，能夠?yàn)楣崞髽I(yè)帶來10 %以上的節(jié)能收益。只有走共享專家調(diào)度的技術(shù)路線，才能全面提升整個(gè)供熱行業(yè)的運(yùn)行水平。熱網(wǎng)自控技術(shù)發(fā)展自20世紀(jì)80年代以來，為共享專家調(diào)度提供了基礎(chǔ)的技術(shù)保證，在現(xiàn)有的熱網(wǎng)自控的基礎(chǔ)上建設(shè)面向整個(gè)供熱行業(yè)專家調(diào)度平臺(tái)，匯集供熱行業(yè)的優(yōu)秀技術(shù)人才，服務(wù)于整個(gè)供熱行業(yè)。我們致力于整合資源完成如下核心能力的建設(shè)。

（1）熱網(wǎng)自控系統(tǒng)建設(shè)和維護(hù)中心。為供熱公司提供標(biāo)準(zhǔn)化的PLC控制設(shè)備及儀表等產(chǎn)品，建設(shè)熱網(wǎng)自控系統(tǒng)，并且提供長期持續(xù)的維護(hù)服務(wù)。建設(shè)基于KS組態(tài)軟件的熱網(wǎng)全網(wǎng)平衡控制系統(tǒng)。

（2）供熱公司生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心。建設(shè)供熱公司的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)中心，管理供熱公司的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)，提供云平臺(tái)的數(shù)據(jù)接口。

（3）供熱仿真云平臺(tái)。搭建基于云平臺(tái)的供熱系統(tǒng)仿真分析平臺(tái)，組織供熱行業(yè)專家提供供熱系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、改造、故障分析與應(yīng)急預(yù)案等技術(shù)服務(wù)。

（4）全網(wǎng)平衡控制云平臺(tái)。構(gòu)建基于云平臺(tái)的供熱系統(tǒng)全網(wǎng)平衡控制及故障診斷分析平臺(tái)，提供供熱系統(tǒng)全網(wǎng)平衡控制、溫控曲線優(yōu)化、循環(huán)泵控制曲線優(yōu)化、節(jié)能時(shí)鐘、分時(shí)分區(qū)控制、故障診斷分析等服務(wù)。

（5）面向供熱行業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行專家調(diào)度中心。匯集供熱行業(yè)的供熱生產(chǎn)數(shù)據(jù)，組織行業(yè)專家提供供熱系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度服務(wù)，建設(shè)成為服務(wù)整個(gè)供熱行業(yè)的專家調(diào)度中心。

4 結(jié)語

集中供熱系統(tǒng)仍然是我國供熱的主要形式，我們通過綜合利用熱網(wǎng)自控技術(shù)、全網(wǎng)平衡控制技術(shù)、噴射泵技術(shù)、專家調(diào)度技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，消除不熱戶，消除過熱戶，實(shí)現(xiàn)節(jié)熱10 %～30 %，節(jié)電30 %～80 %，讓天空更蔚藍(lán)、讓冬天更溫暖。

參考文獻(xiàn)

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