浅析集中供热系统自动控制与节能技术应用

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[摘 要]集中供热系统的热水管网存在水力工况不稳定，水力分配也比较复杂，一套供热系统无论设计多么可靠，水力计算多么准确，投入运行后，总会有某些用户的流量或温度达不到要求，水力失调现象不可避免，因此要想均衡按需节能供热必须进行调节与控制。本文针对目前集中供热系统中水-水换热的热力站的自动控制与节能技术进行相应的分析与探讨。

[关键词]集中供热系统 节能控制技术应用

中图分类号：TP 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）05-0284-01

根据热网输送的热媒不同，热力站分为蒸汽供热热力站和热水供热热力站；根据功能不同，又分为换热站和热力分配站。在城市集中供热系统中，一般采用热水作为载热介质，热水输送距离远，蓄热能力高，同时采用间接连接方式，热源补充水率大大减少，热网的压力工况和流量工况不受供暖系统的影响，提高供热系统的可靠性，缩短故障排除的时间，便于热网运行管理，并且热网可采用较高温度的热媒，从而缩小热网管径和降低输送热媒的费用，实现节能减排的目的。

1. 热力站的自动控制

热力站的自动控制概括起来可实现以下五个方面的功能

实时参数检测，了解系统工况

均匀调节流量，消除冷热不均

合理匹配工况，保证按需供热

及时诊断事故，确保安全运行

健全运行档案，实行量化管理

热力站采用温度控制为主的监控方案，即根据室外温度绘制的二次供、回水温度曲线与实际二次系统供水温度（或二次回水温度或二次供、回水平均温度）之间的偏差，来完成供热量的控制。

一般热力站系统的自动控制形式及安装要求如下：

1）采暖（或空调）循环泵的控制主要有两种形式：

当二次供热系统为定流量系统，循环泵采用定速方式运行；

当二次供热系统为变流量系统，循环泵采用变频调速方式运行。

2）补水定压主要有两种形式：

用户有膨胀水箱时，采用膨胀水箱定压方式；

用户有无膨胀水箱时，采用热力站内定压方式，如变频补水定压方式；

3）室外温度传感器的安装要求：

室外温度传感器安装于热力站所在建筑物的室外背阴处（北墙或东墙）的百叶窗内，高度不低于是外地坪2.5米。

2. 热力站的自动调节

热力站自动调节的目的是使热力站的供热量与用户的需热量相一致。随室外温度的变化，按照供热温度调节曲线进行供热温度或流量的调节，以实现用户按需供热。

热力站的自动调节分为自力式和电动式两种。

常用的自力式调节阀有以下几种：

1） 流量控制阀（或称流量限制器、恒流量调节阀）

流量控制阀一般安装在热力站一次回水的管道上，他的功能是限制通过的一次回水流量不超过给定的最大值，因此可自动的将热用户的流量限制在要求的范围内。

2） 压差调节阀（或称压差流量调控阀、压差控制器）

热力站的压差调节阀一般安装在供热系统的一次或二次供、回水总管上，主要用于供热系统供、回水流量的分配，从而使供、回水之间的压差达到恒定值。对于循环水泵已采用变频控制的变流量系统，其二次管上不适宜安装压差调节阀。

3） 自力式温度调节阀

自力式温度调节阀是根据液体膨胀原理制成的流量调节装置，其感温包安装在二次供水管上，阀体安装在一次回水管上，主要用于生活热水和空调系统供水温度的自动调节。常用的电动调节阀主要是带有自动控制执行器的电动调节阀。

3.水-水热力站自控设计方案

水-水热力站的自动控制需监测及控制以下参数

1） 热力站一次总供、回水参数

一次水供、回水温度及超温报警（由热量计通讯模块引出）

一次水供、回水压力及超压报警

一次水总流量（由热量计给出）

一次水总供热量（由软件计算，由热量计给出）

2） 采暖系统参数

采暖系统各换热器一次供水压力、回水温度和压力

采暖换热器各换热器二次供水温度、压力及二次回水压力

采暖系统二次供、回水温度和压力

根据采暖各换热器二次供水温度和室外温度，控制各换热器一次回水电动调节阀开度

3） 空调系统参数

空调系统各换热器一次供水压力、回水温度和压力

空调系统各换热器二次供水温度、压力及二次回水压力

空调系统二次供、回水温度和压力

根据空调系统二次供水温度和室外温度，控制各换热器一次回水电动调节阀开度

4） 生活热水系统参数

生活热水系统各换热器一次供水压力、回水温度和压力

生活热水系统各换热器二次供水温度、压力及二次回水压力

生活热水系统二次供、回水温度和压力

根据生活热水系统各换热器二次供水温度和室外温度，控制各换热器一次回水电动调节阀开度

5） 软水系统参数

软水罐液位状态（超高、高、低、超低）

6） 水泵控制

所有水泵运行状态、故障状态

所有水泵手/自动转换开关状态

所有水泵出口加装水流开关

采暖系统和空调系统定压方式为补水泵变频调速定压

采暖（空调）系统为定流量系统，循环泵为定速运行方式

采暖（空调）系统为变流量系统，循环泵为变频调速方式运行

生活给水系统循环泵为定速方式运行，并根据生活热水系统二次回水温度，控制循环泵的起/停

7） 通讯

热力站自控柜可与站内所有变频柜通讯

热力站自控柜根据要求可实现与实现上位机的通讯

8） 热力站自动控制系统性能测试。

控制系统应能对温度、压力、流量、热量等模拟量进行实时检测，对水泵启停运行等状态量进行监测，并能完成相应物理量的上下限比较、数据过滤等。

控制系统应能按设定的时间间隔采集和存储被测参数，储存的历史数据在掉电后不应丢失。

控制系统通电后应自动对关键部位进行自检，在运行过程中出现异常后，应能自行恢复到异常前的状态。

控制系统应有日历、时钟和密码保护功能。

控制系统在现场应能通过操作键盘进行功能选取、对参数现场设定、报警设置等。

控制系统应能对热力站和其他现场过程设备进行自动控制和调节，满足对热力站的优化控制功能。

控制系统的报警功能应符合下列要求。

a）控制器应支持数据报警和故障报警。

b）故障和报警记录应自动保存，掉电不应丢失。

c）发生报警时，控制器显示屏上应有报警显示和在控制柜内有声或光报警。

控制器还应能在主动或被动方式下与监控中心进行数据通信。当有数据报警和故障报警时，控制器应能主动将报警信号上传至监控中心。

综上所述，水-水换热热力站采用上述自动控制与调节方法，可以有效的实现热力站按用户需求进行供热运行，同时为建立热网计算机监控系统奠定了基础。通过实时在线的分布式计算机监控系统（SCADA），可以完成检测系统参数、调配运行流量、指导运行调节、诊断系统故障、健全运行档案等任务。热力站的局部调节与热源的集中调节相结合，将为供热系统（热源、热力网、热用户）实行统一调度管理，保证供热系统的安全、稳定、经济、连续运行提供可靠的保证。

参考文献

[1] 贾殿伟，热力站供热量的变频调速控制及节能分析[J]，区域供热，2013年第03期.

[2] 李维林，浅谈热力站改造实现节能运行与控制的方法[J]，暖通空调，2011年第02期.