熱力站供熱系統(tǒng)的自控策略淺析

安 麗 美

(太原市熱力集團(tuán)有限責(zé)任公司,山西 太原 030000)

熱力站供熱系統(tǒng)作為城市生活中的一個(gè)重要設(shè)施，在改善人們生活條件及生活質(zhì)量等方面有著重要作用，尤其是天氣較為寒冷的北方地區(qū)，其重要性更是不言而喻。供熱系統(tǒng)自動化控制水平及質(zhì)量直接影響熱力站運(yùn)行質(zhì)量及供熱服務(wù)水平，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，熱力站供熱系統(tǒng)自控技術(shù)及水平也在不斷發(fā)展，但是在實(shí)際應(yīng)用中仍存在較多問題，人們生活水平的提高對供熱系統(tǒng)也提出了更高要求，因此加強(qiáng)熱力站供熱系統(tǒng)自控策略研究意義重大。

1 供熱系統(tǒng)自控策略概述及應(yīng)用意義

城市集中供熱系統(tǒng)作為生活中的一個(gè)重要設(shè)施，其供熱質(zhì)量一直都是人們關(guān)注的重點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，熱力站供熱系統(tǒng)自動化水平得到顯著提高，自動控制策略研究與選擇成為重點(diǎn)課題。在集中供熱系統(tǒng)中，自控策略的選擇和應(yīng)用受熱力網(wǎng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式影響，結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式上的差異使得自控策略也大不相同。從目前實(shí)際應(yīng)用情況來看，供熱系統(tǒng)自動控制策略應(yīng)用主要有以下內(nèi)容：

1)根據(jù)室外溫度，對一次回水溫度、二次供水溫度及二次供回水溫度進(jìn)行控制。

2)采用一次流量、二次供回水溫差控制方式。結(jié)合相關(guān)理論進(jìn)行分析，以上控制對象并不能代表供熱系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)，只是指供熱環(huán)節(jié)中的一個(gè)變量，而自動化控制的目標(biāo)則是對系統(tǒng)供熱量的全面控制，目前控制內(nèi)容還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。

就目前我國熱力站供熱系統(tǒng)自控策略應(yīng)用水平現(xiàn)狀，科研人員一直在加強(qiáng)研究，已推動供熱系統(tǒng)自動化控制水平提高，優(yōu)化自控策略應(yīng)用，并取得了顯著成效。

自動化控制系統(tǒng)在熱力站供熱系統(tǒng)中的應(yīng)用及其技術(shù)水平的提高有重要意義。其不僅有利于技術(shù)了解及掌握熱源、熱網(wǎng)參數(shù)與運(yùn)行工況，從而根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，從而推進(jìn)節(jié)能降耗目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，而且自動化控制水平的提高在提高系統(tǒng)控制質(zhì)量的同時(shí)也減少了勞力投入，另外，在故障發(fā)現(xiàn)及供熱安全保障方面其作用也是不容忽略的。

2 熱力站供熱系統(tǒng)自動控制策略選擇

2.1 熱力站供熱系統(tǒng)自動控制策略應(yīng)用現(xiàn)狀分析

從實(shí)際應(yīng)用情況看，溫度控制是目前熱力站供熱自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍的一種方式，但從自動化運(yùn)行控制管理目標(biāo)來看，這種方式控制效果并不理想，很難實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，且存在著控制周期消耗長、實(shí)際操作中發(fā)生振動等不足。

2.2 熱量預(yù)控制方案

針對溫度控制方式中存在的問題，為了對其改善，以提高控制質(zhì)量及水平，采用了熱量預(yù)控制方案，其熱量公式如下：

Q=G(Tg-Th)。

其中，Q為熱量；G為流量；Tg為供水溫度；Th為回水溫度。

通常來說，不同熱力站對供熱量控制需求方面有不同要求，而供熱需求優(yōu)惠受到熱力站建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、建筑風(fēng)格及建筑工程項(xiàng)目建設(shè)年代等各方面因素影響，因此在確定供熱量控制需求分析中要綜合考慮各方面因素。該控制方案根據(jù)不同區(qū)域條件下用戶室內(nèi)熱量需求對熱力站供熱系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行控制，進(jìn)一步提高了熱力站運(yùn)行自動控制的針對性和合理性，有效降低了用戶體驗(yàn)不良影響，從而更好滿足熱力站控制個(gè)性化需求，提升集中供熱服務(wù)質(zhì)量。另一方面，與溫度控制方式相比而言，熱量控制策略有更大優(yōu)勢。

1)控制操作難度較低，由于熱量控制能夠更好呈現(xiàn)出建筑熱能消耗情況，具有全面、直觀等特點(diǎn)，更易于管理人員掌握系統(tǒng)各參數(shù)情況，從而進(jìn)行更準(zhǔn)確操作。

2)有效提升熱力站運(yùn)行效益。對供熱系統(tǒng)進(jìn)行自動控制前，通過對熱力站供熱系統(tǒng)運(yùn)行控制工作人員進(jìn)行控制指標(biāo)的明確，加上控制操作人員對供熱目標(biāo)認(rèn)知，有利于熱力站熱力系統(tǒng)運(yùn)行成本投入，從而促進(jìn)熱力站運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的提高。

3 熱力站通信系統(tǒng)構(gòu)成及控制流程分析

3.1 通信系統(tǒng)構(gòu)成與氣候模擬專家系統(tǒng)應(yīng)用

從目前發(fā)展整體形勢而言，現(xiàn)代新型供熱調(diào)度及相關(guān)控制策略應(yīng)用發(fā)展都是基于現(xiàn)代化信息平臺和自動化技術(shù)發(fā)展的應(yīng)用，也就是說通信信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在熱力站供熱系統(tǒng)自控化控制技術(shù)發(fā)展中的作用非常關(guān)鍵。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，熱力站供熱系統(tǒng)自動控制水平也將不斷提高，從而為熱網(wǎng)穩(wěn)定平穩(wěn)運(yùn)行提供更有利保障，這樣不僅有利于熱力供熱質(zhì)量的提升，而且在節(jié)能降耗等方面也有重要意義。結(jié)合目前網(wǎng)絡(luò)信息化發(fā)展情況，目前熱力供熱企業(yè)常用的通信平臺主要有無線數(shù)據(jù)傳輸，CDMA，ADSL等多功能通信網(wǎng)絡(luò)平臺，通過這些通信平臺的運(yùn)用，多個(gè)用戶共享資源目的得以實(shí)現(xiàn)。

熱力站供熱系統(tǒng)自動控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，氣候模型專家系統(tǒng)有重要意義，其應(yīng)用有突出優(yōu)點(diǎn)。

1)具有預(yù)控制功能。由于該系統(tǒng)能夠較為客觀反映當(dāng)天天氣情況，并根據(jù)氣候未來一天變化情況對控制參數(shù)進(jìn)行自動化調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)控制。

2)更好滿足個(gè)性化供熱需求。系統(tǒng)可以根據(jù)不同換熱站實(shí)際特點(diǎn)對不同性質(zhì)供熱需求進(jìn)行分析，基于實(shí)際需求建立供熱模式，在滿足不同供熱需求的基礎(chǔ)上，大大節(jié)約熱能。

3)熱量控制通過最優(yōu)化控制模型的建立和應(yīng)用，能夠有效標(biāo)準(zhǔn)控制策略方式的不足，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

3.2 自動控制流程

熱力站供熱系統(tǒng)自動控制的應(yīng)用，主要包括以下流程：

1)天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)收集。調(diào)度控制中心從氣象部門全面收集當(dāng)天白天、夜間最高、最低和平均氣溫及風(fēng)力、降雪等天氣預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)。

2)數(shù)據(jù)分析。運(yùn)用氣候模型轉(zhuǎn)接系統(tǒng)對收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并根據(jù)電廠供熱參數(shù)計(jì)算出當(dāng)天換熱站白天和夜間的平均控制參數(shù)值。

3)啟動換熱站控制參數(shù)偏差庫。氣候木星專家系統(tǒng)完成相關(guān)控制參數(shù)值于計(jì)算后，系統(tǒng)自動啟動每個(gè)換熱站控制參數(shù)偏差庫對每個(gè)站的具體控制參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

4)控制命令執(zhí)行。在完成以上系統(tǒng)運(yùn)算操作后，系統(tǒng)將自動下發(fā)控制指令，并對下位站控制參數(shù)正確接收情況進(jìn)行確認(rèn)。換熱站偏差庫是根據(jù)該站具體位置、保溫結(jié)構(gòu)、建筑性質(zhì)等情況及特征建立，維護(hù)方便，有權(quán)限調(diào)度人員可根據(jù)實(shí)際變化情況對其進(jìn)行修正和完善。

4 熱力站供熱系統(tǒng)自控系統(tǒng)應(yīng)用策略

4.1 熱網(wǎng)自動控制策略

1)供熱量均勻分配實(shí)現(xiàn)。供熱量均勻分配實(shí)際情況對熱力站運(yùn)行效果有重要影響。熱量分配是否均勻則主要通過供熱量滿足用戶需求情況來掌握，如果存在用戶爭搶熱量等情況，那么供熱量就是不科學(xué)、不合理的，就必須采用相應(yīng)策略進(jìn)行調(diào)整。首先，應(yīng)強(qiáng)化自動控制系統(tǒng)功能，以確保能夠?qū)崃窟M(jìn)行均勻分配，并及時(shí)調(diào)整不均勻情況。其次，合理限制用戶流量。通過在系統(tǒng)上安裝流量限制閥實(shí)現(xiàn)用戶使用量控制。此外，采用平衡閥。

2)供熱量宏觀調(diào)控方面。傳統(tǒng)供熱量調(diào)節(jié)方式并不適用于自動控制系統(tǒng)，因此需要采用宏觀調(diào)控策略，具體而言就是通過利用房間的熱慣性來保持熱力工況的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)大幅度變化情況。

4.2 熱源控制策略

熱源控制主要分單熱源控制和多熱源控制兩方面。單熱源自動控制主要包括中央量和質(zhì)的控制，一般量控制采取精調(diào)節(jié)方法，質(zhì)控制以粗調(diào)節(jié)方式為主。另外，需對不利環(huán)路位置進(jìn)行判定并計(jì)算出壓力差，以更好進(jìn)行控制，滿足熱網(wǎng)對熱量的需求。在多熱源自動控制方面，一方面應(yīng)采用聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行方式，分并網(wǎng)運(yùn)行和摘網(wǎng)運(yùn)行兩種。并網(wǎng)運(yùn)行具有水壓穩(wěn)定、容量大等優(yōu)點(diǎn)，而摘網(wǎng)運(yùn)行因調(diào)峰熱源容量小、供熱能力不足等原因，因此主要運(yùn)用于在小區(qū)域供熱系統(tǒng)中。另一方面，要合理規(guī)劃各熱源投運(yùn)順序，以實(shí)現(xiàn)供熱參數(shù)和水力工況的最優(yōu)化。