供热系统全面平衡调节技术

雷天鹏 余宝法

摘 要：在我国能源行业中，供热是一项非常需要能源供给的行业，尤其是在我国的北方城市中，供热系统非常关键，性能优良的供暖系统能够保证人们平安并且舒服的过冬，能够更好地进行工作和生活，因此在我国北方，供热系统非常关键。该文分析了供热系统过量供热的原因，并且提出了热网全网平衡控制方法、小区热网喷射泵平衡技术、共享专家调度技术等。

关键词：全网平衡控制；喷射泵；热网

中图分类号：TU833 文献标志码：A

0 前言

当前我国集中供热仍然是主流，许多城市热网的规模超过千万平方米，甚至超过亿平方米。这种大型热网普遍存在着水力和热力工况失调的问题，存在着热源供热量与热网需热量失调的问题。一方面供热效果不够理想，另一方面导致过量供热。该文旨在探讨如何解决供热系统全面平衡调节问题，提出技术方案。

针对一次网，自1998年开始我们经过不断地探索与实践，总结了一套全网平衡控制方法，包括全自动实现均匀供热与舒适供热兼得以及供热曲线优化、气候补偿、节能时钟、故障分析、联锁保护等。

针对二次网，我们研发并生产了调节型水喷射泵产品（获国家实用新型专利），安装于楼栋或单元入口能够解决二次网水平失调的问题，同时节约循环泵电耗30 %～50 %。

针对供热运行调度，我们提出共享专家调度的思想，解决行业调度水平普遍偏低的问题，并将开展这方面的探索工作。

1 全网平衡控制

一次网的平衡控制实质是所有热力站的协调控制，需要实现在热源供热能力充足时的舒适性供热，在热源供热能力不足时均匀供热。

舒适性供热是指按照室外温度的变化及时控制供熱量保证室内温度达到指标要求，室外温度可以通过热力企业自己建立标准室外气象点采集获取，也可以通过与当地气象部门联系获取，而获取到的室外温度还需要进行进一步的平滑处理后才能参与控制。

均匀性供热是指全网中所有热力站的供热满意度一致，以最不利环路热力站的供热参数作为依据，控制其他各个热力站供热温度就可以达到均匀供热的效果，但有时最不利环路热力站的供热效果太差，若按照它进行控制会导致所有站的供热效果恶化，因此需要权衡这一因素，选择次不利环路热力站的供热参数作为依据是比较实际的选择。我们同时又增加了人工温度修正的参数，调度人员可以根据具体的需要灵活参与到全网平衡控制中。

每个热力站又有自己的特殊性，供热温控曲线不同，节能时钟不同，全网平衡控制必须协调解决这个问题。我们在自控系统中，为每个热力站设置了自己的温控曲线和节能时钟，调度人员可以通过修改相应的参数调整热力站的供热曲线和节能时钟。我们还为每个热力站设置了人工温度修正参数，方便调度人员灵活参与每个热力站的温度调节。

2 喷射泵技术

小区热网的失调问题是供热行业普遍存在的痛点，一直没有非常有效的手段来解决，冷热不均、过量供热、浪费与不足并存，供热成本高，用户满意度低等问题普遍存在。根据经验分析可以看出，忽略二次网阻力的影响引起的流量偏差在正负5 %。

由于二次网流量减小，二次网的沿程阻力大幅度减少，而喷射泵的阻力远大于管网的阻力偏差，二网平衡问题解决。象当原有方案的管网阻力为6 m水柱时，喷射泵系统的管网阻力仅为1.5 m水柱，设计喷射泵时不需要考虑管网阻力因素进所引起的流量偏差仅为正负2.5 %。因此，调节型喷射泵能够从根本上解决二网水力工况失调的问题。喷射泵系统阻力很大，调节喷射泵时对其他喷射泵的流量几乎没有影响，形成了喷射泵调节与所对应楼栋或单元入口的工况一一对应关系。这个特点可以使二网平衡调节工作大幅度简化，哪里需要调节就调哪里。

2.1 调节型水喷射泵的主要功能

（1）安装于楼栋或单元入口，具有混水的功能，能够实现楼内系统大流量运行，热力站和二次网系统小流量运行；

（2）二次网流量的减小，使得二次网阻力大幅度降低，热网远端与近端的资用压头差别大幅度减小，由于喷射泵喷嘴的阻力比热网的阻力大得多，因此二次网的水力工况失调的问题大幅度缓解；

（3）喷射泵的阀权度很高，一方面喷射泵的调节特性非常好，另一方喷射泵的水力稳定性很好，喷射泵之间的水力耦合问题得以解决，喷射泵的调节与其所控制的楼栋或单元形成了一一对应的关系，平衡调节工作大幅度减少。

2.2 应用喷射泵调节技术的主要优势

（1）减少（甚至消除）小区热网的水力失调，减少（甚至消除）不热户，让用户满意，改善民生。

（2）增加楼内循环水量、提高末端供热系统循环压头，缓解楼内垂直失调问题。

（3）减少热力站和二网流量，大幅度降低热力站和二网阻力，扩大小区热网供热半径。

（4）分系统改变流量、温度等参数，解决混供（如地暖与片暖混供）问题。

（5） 降低热力站和二网流量，节约循环泵电耗30 %～50 %。

（6）改善二网平衡节，减少过量供热，节热5 %～30 %。

2.3 喷射泵调节

调节型喷射泵的调节行程DN32-DN80为20 mm，DN100-DN125为40 mm。根据实际供热建筑面积，在出厂时已经预先设定好了开度，一般不需要现场调节。我们设计时每个喷射泵都预留了调节余量，在进行现场微调时都具有调节空间。在实际供热运行过程中，当出现用户抱怨室内温度过低时，需要到用户家里实际测量用户室温，然后按照如下公式调节喷射泵开度：

调整后喷射泵的行程=喷射泵当前行程×20/当前用户室内温度

3 共享专家调度

供热企业的调度应该是理论功底深厚、实践经验丰富、敬业精神极强的高端人才，然而整个供热行业最稀缺的就是这样的调度人才。好的调度是供热系统安全和经济运行的保障，也是供热系统技术改造方案的重要依托，能够为供热企业带来10 %以上的节能收益。只有走共享专家调度的技术路线，才能全面提升整个供热行业的运行水平。热网自控技术发展自20世纪80年代以来，为共享专家调度提供了基础的技术保证，在现有的热网自控的基础上建设面向整个供热行业专家调度平台，汇集供热行业的优秀技术人才，服务于整个供热行业。我们致力于整合资源完成如下核心能力的建设。

（1）热网自控系统建设和维护中心。为供热公司提供标准化的PLC控制设备及仪表等产品，建设热网自控系统，并且提供长期持续的维护服务。建设基于KS组态软件的热网全网平衡控制系统。

（2）供热公司生产数据中心。建设供热公司的生产运行数据中心，管理供热公司的生产运行数据，提供云平台的数据接口。

（3）供热仿真云平台。搭建基于云平台的供热系统仿真分析平台，组织供热行业专家提供供热系统规划、设计、改造、故障分析与应急预案等技术服务。

（4）全网平衡控制云平台。构建基于云平台的供热系统全网平衡控制及故障诊断分析平台，提供供热系统全网平衡控制、温控曲线优化、循环泵控制曲线优化、节能时钟、分时分区控制、故障诊断分析等服务。

（5）面向供热行业的生产运行专家调度中心。汇集供热行业的供热生产数据，组织行业专家提供供热系统优化调度服务，建设成为服务整个供热行业的专家调度中心。

4 结语

集中供热系统仍然是我国供热的主要形式，我们通过综合利用热网自控技术、全网平衡控制技术、喷射泵技术、专家调度技术、互联网技术、物联网技术等，消除不热户，消除过热户，实现节热10 %～30 %，节电30 %～80 %，让天空更蔚蓝、让冬天更温暖。

参考文献

[1]晋娜娜，田琦，王美萍，等.基于供热调节方式的混水直连模式的适用性[J].华侨大学学报（自然科学版），2014（1）：72-75.

[2]徐书朋，贾玉清.某集中供热系统运行调节方式分析[J].河北工程大学学报（自然科学版），2008（2）：78-79.