均勻性調(diào)節(jié)在集中供熱中的應(yīng)用

李 昕

（太原市熱力公司，山西 太原 030012）

0 引言

隨著城市現(xiàn)代化綜合建設(shè)的發(fā)展和人們物質(zhì)文化需求的提高，集中供熱運(yùn)行管理成為城市建設(shè)中必須改進(jìn)的一項(xiàng)工程。集中供熱系統(tǒng)自身存在長(zhǎng)時(shí)滯、大慣性的特點(diǎn)，又有穩(wěn)定性差和水力耦合性強(qiáng)［1］等弊端，因此，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化均勻性控制勢(shì)在必行。

1 自動(dòng)控制系統(tǒng)總體框架

集中供熱計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制管理系統(tǒng)呈遞階六層次結(jié)構(gòu)，并利用電信光纖連接到中央監(jiān)控層。各層內(nèi)容包括：

（1）機(jī)電設(shè)施層：循環(huán)泵、補(bǔ)水泵、水箱等。

（2）就地儀表層：就地儀表、各類傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、變頻調(diào)速裝置等。

（3）現(xiàn)場(chǎng)控制層：DDC、DCU、RTU及控制總線網(wǎng)絡(luò)。

（4）通信網(wǎng)絡(luò)層：主要指光纖覆蓋太原一電集中供熱區(qū)域的虛擬局域網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)。

（5）中央監(jiān)控層：它是計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心。集中供熱系統(tǒng)是一種范圍分布廣且需集中處理、調(diào)度的系統(tǒng)，熱力站大多數(shù)距離中央監(jiān)控室較遠(yuǎn)，故采用電信光纖的通訊方式實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)與上位機(jī)之間的通訊。全網(wǎng)的運(yùn)行實(shí)施統(tǒng)一由中央監(jiān)控層監(jiān)控，并負(fù)責(zé)收集、存儲(chǔ)顯示、計(jì)算分析各現(xiàn)場(chǎng)控制機(jī)的數(shù)據(jù)，同時(shí)發(fā)出具體的控制命令，達(dá)到安全、節(jié)能、環(huán)保型供熱的要求，保證供熱質(zhì)量。其配置為2臺(tái)T410的服務(wù)器，另分別設(shè)有1臺(tái)380MT的工程師站和5臺(tái)380MT的操作員站。

（6）信息管理層：完成全網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度指揮、事故處理，實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理。

2 均勻性調(diào)節(jié)的控制策略

2.1 調(diào)節(jié)理念

太原熱力公司供熱系統(tǒng)常年處于超負(fù)荷運(yùn)行，而且人工調(diào)節(jié)方式已滿足不了運(yùn)行管理的需要。為解決目前太原一電集中供熱工程熱網(wǎng)運(yùn)行中的弊端，結(jié)合現(xiàn)階段按供熱面積收費(fèi)的體制，采用了均勻性控制策略的方案，其調(diào)節(jié)理念是：①對(duì)各熱力站供水閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)，以各熱力站彼此之間供熱效果相同為目標(biāo)；②被調(diào)量選定熱力站的二次網(wǎng)供水和回水的平均溫度。

2.2 控制方式

該控制功能通過(guò)全網(wǎng)平衡控制軟件（上位機(jī)）實(shí)現(xiàn)。為消除系統(tǒng)的水平熱力失調(diào)，根據(jù)各熱力站二次網(wǎng)供、回水平均溫度與全網(wǎng)平均值的偏差來(lái)統(tǒng)一設(shè)定各熱力站的被調(diào)量，各熱力站再以此為設(shè)定值進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)。利用PID控制一次管網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作，使流經(jīng)換熱器的流量發(fā)生改變，從而調(diào)節(jié)二次管網(wǎng)熱量，達(dá)到間接控制熱用戶室溫的目的［2］。每次閥門給定的數(shù)值都是根據(jù)熱力站的參數(shù)軟件自動(dòng)計(jì)算得出，形成一個(gè)動(dòng)態(tài)的調(diào)整過(guò)程，使各熱力站二次網(wǎng)供、回水平均溫度逐漸趨于一致。該方式既能保證供熱質(zhì)量，又能達(dá)到節(jié)能的目的。

熱網(wǎng)全網(wǎng)平衡軟件的主要功能如下：

（1）用戶維護(hù)功能：運(yùn)行“磁盤驅(qū)動(dòng)器序號(hào)”獲取程序得到的硬盤序列號(hào)，采用一定的算法得出一組十六進(jìn)制數(shù)組成的密碼。當(dāng)對(duì)熱網(wǎng)中的任意參數(shù)進(jìn)行修改時(shí)，都需輸入此密碼，才能登錄軟件進(jìn)行操作。

（2）控制模式設(shè)定功能：在軟件功能選擇中，根據(jù)整個(gè)熱網(wǎng)的具體情況決定是否進(jìn)行全網(wǎng)平衡功能。當(dāng)需要對(duì)各熱力站進(jìn)行后臺(tái)控制時(shí)，就選擇全網(wǎng)平衡功能。當(dāng)軟件自動(dòng)計(jì)算出的全網(wǎng)二次網(wǎng)供、回水平均溫度的目標(biāo)值高于理想值時(shí)，可以同時(shí)選擇手動(dòng)給定。當(dāng)選擇不進(jìn)行全網(wǎng)平衡功能時(shí)，無(wú)論熱力站的控制方式是控制或非控制方式，所有的熱力站都不進(jìn)行后臺(tái)控制。

（3）聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行方案設(shè)定功能：由于太原第二熱力公司熱網(wǎng)今年基本滿負(fù)荷運(yùn)行，考慮到一電廠六期機(jī)組供熱穩(wěn)定性比五期較差，如果二熱熱源故障短期內(nèi)不能排除，需考慮將原負(fù)荷由一電熱網(wǎng)供熱，該操作會(huì)對(duì)全網(wǎng)產(chǎn)生很大的波動(dòng)。此時(shí)，就可在“聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行方案設(shè)定”功能中選擇熱源的不同切換方式，達(dá)到快速、無(wú)擾動(dòng)的運(yùn)行目的。聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行方案設(shè)定功能見(jiàn)圖1。

圖1 聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行方案設(shè)定功能

（4）一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的時(shí)間表設(shè)定功能：一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度大小間接決定了熱力站二次網(wǎng)的供、回水溫度，軟件自動(dòng)計(jì)算的數(shù)值每3h下發(fā)一次指令。當(dāng)某熱力站長(zhǎng)時(shí)間停電或循環(huán)泵停止運(yùn)行時(shí)，就需要把此熱力站從全網(wǎng)平衡軟件中切出，待其運(yùn)行正常時(shí)再投入，可避免系統(tǒng)參數(shù)的大幅波動(dòng)，也可減少電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的反復(fù)動(dòng)作。

（5）二次網(wǎng)變頻循環(huán)泵的時(shí)間表設(shè)定功能：變頻循環(huán)泵在熱力站的節(jié)電方面是一個(gè)重點(diǎn)。針對(duì)一天自然的室外溫度變化及人的作息時(shí)間安排，通過(guò)分時(shí)段給定循環(huán)泵的頻率，達(dá)到節(jié)能的目的。目前太原一電集中供熱工程中熱力站變頻循環(huán)泵的頻率按8個(gè)時(shí)段進(jìn)行調(diào)節(jié)：00：00：00～04：29：59；04：30：00～07：29：59；07：30：00～09：29：59；09：30：00～16：29：59；16：30：00～18：29：59；18：30：00～21：29：59；21：30：00～23：29：59；23：30：00～23：59：59。

（6）數(shù)據(jù)排行功能：軟件可以對(duì)二次網(wǎng)的供、回水平均溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，列出全網(wǎng)最高和最低的20個(gè)熱力站，甚至可以把熱力站的閥門設(shè)定、閥門反饋、是否進(jìn)行全網(wǎng)平衡、本站狀態(tài)、面積、建筑類型、采暖方式等情況以Excel的形式完整地表示清楚。同時(shí)，新增了熱力站診斷故障程序，通過(guò)本站任意兩參數(shù)的對(duì)比，得知供熱效果及故障情況，能迅速查找出故障熱力站，以使故障得到及時(shí)解決。

（7）獲得歷史數(shù)據(jù)快照功能：如圖2所示，只要在表格中輸入具體的日期、時(shí)間，均可顯示該時(shí)段的歷史數(shù)據(jù)。

圖2 獲得歷史數(shù)據(jù)快照功能

3 結(jié)束語(yǔ)

本軟件是基于太原一電集中供熱工程熱網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控運(yùn)行設(shè)計(jì)研發(fā)的，它改變了以往人工調(diào)節(jié)的模式，增強(qiáng)了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，有利于系統(tǒng)軟件的維護(hù)和升級(jí)。該均勻性調(diào)節(jié)已順利實(shí)施了一年，提高了熱網(wǎng)的運(yùn)行管理水平，降低了供熱能耗指標(biāo)，減少了運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)了一定程度的擴(kuò)供。

［1］ 趙蕊.分棟調(diào)節(jié)供暖系統(tǒng)用戶質(zhì)調(diào)節(jié)與熱網(wǎng)等溫差調(diào)節(jié)一致性的研究［C］／／第17屆全國(guó)暖通空調(diào)制冷學(xué)術(shù)年會(huì).杭州：［出版者不詳］，2010：70－71.

［2］ 曹玉強(qiáng)，朱杰.供熱工程的前饋—串聯(lián)自適應(yīng)控制［J］.自動(dòng)化儀表，2004，5（7）：55－58.