均匀性调节在集中供热中的应用

李 昕

（太原市热力公司，山西 太原 030012）

0 引言

随着城市现代化综合建设的发展和人们物质文化需求的提高，集中供热运行管理成为城市建设中必须改进的一项工程。集中供热系统自身存在长时滞、大惯性的特点，又有稳定性差和水力耦合性强［1］等弊端，因此，实现自动化均匀性控制势在必行。

1 自动控制系统总体框架

集中供热计算机自动控制管理系统呈递阶六层次结构，并利用电信光纤连接到中央监控层。各层内容包括：

（1）机电设施层：循环泵、补水泵、水箱等。

（2）就地仪表层：就地仪表、各类传感器、执行机构、变频调速装置等。

（3）现场控制层：DDC、DCU、RTU及控制总线网络。

（4）通信网络层：主要指光纤覆盖太原一电集中供热区域的虚拟局域网的通信网络。

（5）中央监控层：它是计算机自动控制系统的核心。集中供热系统是一种范围分布广且需集中处理、调度的系统，热力站大多数距离中央监控室较远，故采用电信光纤的通讯方式实现现场主机与上位机之间的通讯。全网的运行实施统一由中央监控层监控，并负责收集、存储显示、计算分析各现场控制机的数据，同时发出具体的控制命令，达到安全、节能、环保型供热的要求，保证供热质量。其配置为2台T410的服务器，另分别设有1台380MT的工程师站和5台380MT的操作员站。

（6）信息管理层：完成全网统一调度指挥、事故处理，实现科学管理。

2 均匀性调节的控制策略

2.1 调节理念

太原热力公司供热系统常年处于超负荷运行，而且人工调节方式已满足不了运行管理的需要。为解决目前太原一电集中供热工程热网运行中的弊端，结合现阶段按供热面积收费的体制，采用了均匀性控制策略的方案，其调节理念是：①对各热力站供水阀门进行调节，以各热力站彼此之间供热效果相同为目标；②被调量选定热力站的二次网供水和回水的平均温度。

2.2 控制方式

该控制功能通过全网平衡控制软件（上位机）实现。为消除系统的水平热力失调，根据各热力站二次网供、回水平均温度与全网平均值的偏差来统一设定各热力站的被调量，各热力站再以此为设定值进行单独调节。利用PID控制一次管网电动调节阀的动作，使流经换热器的流量发生改变，从而调节二次管网热量，达到间接控制热用户室温的目的［2］。每次阀门给定的数值都是根据热力站的参数软件自动计算得出，形成一个动态的调整过程，使各热力站二次网供、回水平均温度逐渐趋于一致。该方式既能保证供热质量，又能达到节能的目的。

热网全网平衡软件的主要功能如下：

（1）用户维护功能：运行“磁盘驱动器序号”获取程序得到的硬盘序列号，采用一定的算法得出一组十六进制数组成的密码。当对热网中的任意参数进行修改时，都需输入此密码，才能登录软件进行操作。

（2）控制模式设定功能：在软件功能选择中，根据整个热网的具体情况决定是否进行全网平衡功能。当需要对各热力站进行后台控制时，就选择全网平衡功能。当软件自动计算出的全网二次网供、回水平均温度的目标值高于理想值时，可以同时选择手动给定。当选择不进行全网平衡功能时，无论热力站的控制方式是控制或非控制方式，所有的热力站都不进行后台控制。

（3）联网运行方案设定功能：由于太原第二热力公司热网今年基本满负荷运行，考虑到一电厂六期机组供热稳定性比五期较差，如果二热热源故障短期内不能排除，需考虑将原负荷由一电热网供热，该操作会对全网产生很大的波动。此时，就可在“联网运行方案设定”功能中选择热源的不同切换方式，达到快速、无扰动的运行目的。联网运行方案设定功能见图1。

图1 联网运行方案设定功能

（4）一次网电动调节阀的时间表设定功能：一次网电动调节阀的开度大小间接决定了热力站二次网的供、回水温度，软件自动计算的数值每3h下发一次指令。当某热力站长时间停电或循环泵停止运行时，就需要把此热力站从全网平衡软件中切出，待其运行正常时再投入，可避免系统参数的大幅波动，也可减少电动调节阀的反复动作。

（5）二次网变频循环泵的时间表设定功能：变频循环泵在热力站的节电方面是一个重点。针对一天自然的室外温度变化及人的作息时间安排，通过分时段给定循环泵的频率，达到节能的目的。目前太原一电集中供热工程中热力站变频循环泵的频率按8个时段进行调节：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）数据排行功能：软件可以对二次网的供、回水平均温度进行统计，列出全网最高和最低的20个热力站，甚至可以把热力站的阀门设定、阀门反馈、是否进行全网平衡、本站状态、面积、建筑类型、采暖方式等情况以Excel的形式完整地表示清楚。同时，新增了热力站诊断故障程序，通过本站任意两参数的对比，得知供热效果及故障情况，能迅速查找出故障热力站，以使故障得到及时解决。

（7）获得历史数据快照功能：如图2所示，只要在表格中输入具体的日期、时间，均可显示该时段的历史数据。

图2 获得历史数据快照功能

3 结束语

本软件是基于太原一电集中供热工程热网现场计算机监控运行设计研发的，它改变了以往人工调节的模式，增强了系统的数据处理能力，有利于系统软件的维护和升级。该均匀性调节已顺利实施了一年，提高了热网的运行管理水平，降低了供热能耗指标，减少了运行成本，实现了一定程度的扩供。

［1］ 赵蕊.分栋调节供暖系统用户质调节与热网等温差调节一致性的研究［C］／／第17届全国暖通空调制冷学术年会.杭州：［出版者不详］，2010：70－71.

［2］ 曹玉强，朱杰.供热工程的前馈—串联自适应控制［J］.自动化仪表，2004，5（7）：55－58.