小區(qū)供熱網(wǎng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理

楊海坤

（大慶建筑安裝集團(tuán)有限責(zé)任公司，黑龍江，大慶，163000）

小區(qū)供熱網(wǎng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理

楊海坤

（大慶建筑安裝集團(tuán)有限責(zé)任公司，黑龍江，大慶，163000）

文章分析了小區(qū)熱網(wǎng)的監(jiān)測(cè)與調(diào)節(jié)，對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)小區(qū)集中供熱的計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行了分析。

供熱監(jiān)控管理

一、小區(qū)熱網(wǎng)的監(jiān)測(cè)與調(diào)節(jié)

小區(qū)熱網(wǎng)指供暖鍋爐房或換熱站至各供暖建筑間的管網(wǎng)的監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)。小區(qū)熱網(wǎng)的主要問(wèn)題也是冷熱不均，有些建筑或建筑某部分流量偏大，室內(nèi)過(guò)熱，而另一些建筑或建筑的另一部分卻由于流量不足而偏冷。這樣，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的中心任務(wù)就是掌握小區(qū)各建筑物的實(shí)際供暖狀況，并幫助維護(hù)人員解決冷熱不均問(wèn)題。

測(cè)量各戶室溫是對(duì)供暖效果最直接的觀測(cè)，但實(shí)際系統(tǒng)中尤其是對(duì)住宅來(lái)說(shuō)，很難在各房間安裝溫度傳感器。比較現(xiàn)實(shí)的方法就是測(cè)量回水溫度，根據(jù)各支路回水溫度的差別，就可以估計(jì)出各支路所負(fù)責(zé)建筑平均室溫的差別。如果各支路回水溫度調(diào)整到相同值，就意味著各支路所帶散熱器的平均溫度彼此相同，因此可以認(rèn)為室溫也基本相同。一般住宅的回水溫度測(cè)點(diǎn)可選在建筑熱入口中的回水管上。對(duì)于大型建筑，可選在設(shè)備夾層中幾個(gè)主要支路的回水干管上。

要解決冷熱不均問(wèn)題就需要對(duì)系統(tǒng)的流量分配進(jìn)行調(diào)整，在各支路上都安裝由計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥成本會(huì)很高，同時(shí)一旦各支路流量調(diào)節(jié)均勻，在無(wú)局部的特殊變化時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)保持冷熱均勻的狀態(tài)，不需要經(jīng)常調(diào)整。因此可以在各支路上安裝手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)和指導(dǎo)與人工手動(dòng)調(diào)節(jié)相配合的方法實(shí)現(xiàn)小區(qū)供暖系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和管理。為便于人工手動(dòng)調(diào)節(jié)，希望各支路的調(diào)節(jié)閥有較準(zhǔn)確的開(kāi)度指示。目前國(guó)內(nèi)推廣建研院空調(diào)所等幾個(gè)單位研究開(kāi)發(fā)流量調(diào)配閥，有準(zhǔn)確的閥位指示，閥位可鎖定，并提供較準(zhǔn)確的閥位-阻力特性曲線，采用這種閥門將更易于計(jì)算機(jī)指導(dǎo)下的人工調(diào)節(jié)。

小區(qū)的中央管理計(jì)算機(jī)采集到各點(diǎn)的回水溫度后，可在屏幕上通過(guò)圖形方式顯示，使運(yùn)行管理人員對(duì)當(dāng)時(shí)的供熱狀況一目了然。還可根據(jù)各支路間回水溫度的差別計(jì)算各支路閥門需要的調(diào)整量。對(duì)于一般的帶有閥位指示的調(diào)節(jié)閥，這種分析只能采用某種基于經(jīng)驗(yàn)的規(guī)則判斷法。

采用流量調(diào)配閥時(shí)可以使調(diào)節(jié)效率更高，效果更好。此時(shí)需要將現(xiàn)場(chǎng)各流量調(diào)配閥的實(shí)際開(kāi)度、流量調(diào)配閥的開(kāi)度-阻力特性性能曲線及小區(qū)管網(wǎng)的連接關(guān)系圖輸入中央管理計(jì)算機(jī)，有專門的算法可以根據(jù)調(diào)整閥門后回水溫度的變化情況識(shí)別出管網(wǎng)的阻力特性及熱用戶的熱力特性，從而可較準(zhǔn)確地給出各流量調(diào)本閥需要調(diào)整的開(kāi)度 ，每次調(diào)整后，調(diào)整人員需將實(shí)際上各調(diào)節(jié)閥的調(diào)整程度輸入計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)進(jìn)而計(jì)算了下一次需要的調(diào)整量，像這樣一次高速可間隔2～5d。模擬分析與實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，一般只要進(jìn)行3～4次調(diào)節(jié)，即可使各支路的回水溫度調(diào)整到相互間差值都在3℃以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)較好的均勻供熱 。

目前，許多供熱公司和有關(guān)管理部門開(kāi)始提出裝設(shè)熱量計(jì)，以按照實(shí)際供熱量收供暖費(fèi)，各種采用單片計(jì)算機(jī)的熱量計(jì)相應(yīng)出臺(tái)。這種熱量計(jì)多是由一臺(tái)轉(zhuǎn)子式流量計(jì)和兩臺(tái)溫度傳感器配一臺(tái)單片計(jì)算機(jī)構(gòu)成。轉(zhuǎn)子式流量計(jì)每流過(guò)一個(gè)單元流量即發(fā)出一個(gè)脈沖，由單片機(jī)測(cè)出此脈沖，得到流量，再乘以當(dāng)時(shí)測(cè)出的供回水溫差，即可行到相應(yīng)的熱量，由單片要對(duì)此熱量值進(jìn)行累計(jì)和其它統(tǒng)計(jì)分析就成為熱量計(jì)。目前的單片機(jī)稍加擴(kuò)充就可以具有通訊功能，通過(guò)調(diào)制解調(diào)器將它與電話線連接，就能實(shí)現(xiàn)熱量計(jì)與小區(qū)供暖的中央管理機(jī)通訊。這樣，不但各用戶的用熱量能夠及時(shí)在中央管理機(jī)中反映，各用戶的回水溫度狀況還能隨時(shí)送到中央管理計(jì)算機(jī)中，從而可以對(duì)網(wǎng)的不平衡發(fā)問(wèn)進(jìn)行分析，給出熱網(wǎng)的調(diào)節(jié)方案。這樣，將熱量計(jì)、通訊網(wǎng)與小區(qū)中央管理計(jì)算機(jī)三者結(jié)合，就可以全面實(shí)施小區(qū)熱網(wǎng)的熱量計(jì)量、統(tǒng)計(jì)與管理、運(yùn)行調(diào)節(jié)分析三部分功能，較好地解決小區(qū)熱網(wǎng)的運(yùn)行、管理與調(diào)節(jié)。

二、熱電聯(lián)產(chǎn)供熱網(wǎng)的計(jì)算機(jī)管理

熱電聯(lián)產(chǎn)的集中供熱網(wǎng)可以分成兩部分：熱源至各熱力站間的一次網(wǎng)，熱力站至各用戶建筑的二次網(wǎng)。

一次網(wǎng)有蒸汽網(wǎng)和熱水網(wǎng)兩種形式，對(duì)于蒸汽網(wǎng)，各熱力站為前面討論過(guò)的蒸汽-熱水換熱站，一次網(wǎng)的管理主要是各熱力站蒸汽用量的準(zhǔn)確計(jì)量，這在前面也已討論。下面主要研究熱水網(wǎng)的監(jiān)測(cè)控制調(diào)節(jié)。

若忽略熱網(wǎng)本身的慣性，則系統(tǒng)各時(shí)刻和熱力站換熱量之和總是等于熱源供出的總熱量，此外各熱力站一次網(wǎng)循環(huán)水量之和又總是等于熱源循環(huán)泵的流量，不論是冷凝式、抽汽式還是背壓式熱電廠，其輸出到熱網(wǎng)的熱量都不是完全由各熱力站的調(diào)節(jié)決定，而是由熱電廠本身的調(diào)節(jié)來(lái)決定，取決于進(jìn)入蒸汽-水換熱器的蒸汽量。由于熱電廠控制調(diào)節(jié)輸出熱量時(shí)很難準(zhǔn)確了解各熱力站對(duì)熱量的需求，同時(shí)還要兼顧發(fā)電的要求，不能完全根據(jù)各熱力站需要的熱量調(diào)整，于是熱源供出的熱量就很難與各熱力站實(shí)際需求的熱量之和一致，這樣，就導(dǎo)致控制調(diào)節(jié)上的一些矛盾。

為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，假設(shè)熱電廠向蒸汽-水加熱器送入固定的蒸汽量Q0，若此熱量大于各熱力站需要的熱量，則各熱力站二次側(cè)調(diào)節(jié)紛紛關(guān)小。以減小流量。由此使總流量相應(yīng)減少，導(dǎo)致供回水溫差加大。各熱力站對(duì)一次側(cè)閥門的調(diào)節(jié)實(shí)際是對(duì)各熱力站之間的熱量分配比例的調(diào)節(jié)，而不是對(duì)熱量的調(diào)節(jié)，如果各熱力站都是這樣獨(dú)立地根據(jù)自己小區(qū)的供熱需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，而熱電廠又不做相應(yīng)的配合，則整個(gè)熱網(wǎng)不可能調(diào)整控制好。

既然各熱力站一次側(cè)閥門的調(diào)節(jié)只解決熱量的分配比例，那么對(duì)它們的調(diào)節(jié)亦應(yīng)該根據(jù)對(duì)熱量的分配比例來(lái)調(diào)節(jié)。一種方式是如果認(rèn)為供熱量應(yīng)與供熱面積成正比，則測(cè)出每個(gè)熱力站的瞬時(shí)供熱量，根據(jù)各熱力站的供熱面積，計(jì)算每個(gè)熱力站的單位面積q。對(duì)q偏大的熱力站關(guān)小調(diào)節(jié)閥，對(duì)q偏小的則開(kāi)大調(diào)節(jié)閥，這樣不斷修正，直至各熱力站的 q相同為止。再一種方式則是認(rèn)為各散熱器內(nèi)的平均溫度相同，房間的供熱效果就相同。由于散熱器的平均溫度等于二次側(cè)的供回水平均溫度，因此可以各熱力站二次側(cè)供回水平均溫度調(diào)整成一致目標(biāo)，統(tǒng)一確定熱力站二次側(cè)供回水平均溫度的設(shè)定值，根據(jù)此設(shè)定值與實(shí)測(cè)供回水平均溫度確定開(kāi)大或關(guān)小一次側(cè)調(diào)節(jié)閥。按照這一思路，對(duì)各熱力站的調(diào)節(jié)以達(dá)到熱量的平均分配為目的，以實(shí)現(xiàn)均勻供熱。熱電廠再根據(jù)外溫變化，統(tǒng)一對(duì)總的供熱量進(jìn)行調(diào)整，以保證供熱效果并且不浪費(fèi)熱量。由于整個(gè)熱網(wǎng)所供應(yīng)的建筑物效果并不浪費(fèi)熱量。由于整個(gè)熱網(wǎng)所供應(yīng)的建筑物均處在同一外溫下，因此，一旦系統(tǒng)調(diào)整均勻，對(duì)各熱和站調(diào)節(jié)閥的調(diào)整很少，熱源的總的供熱以數(shù)隨外溫改變，各熱力站的調(diào)節(jié)閥則不需要隨外溫而變化，只當(dāng)小區(qū)二次系統(tǒng)發(fā)生一些變化時(shí)才需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。

要實(shí)現(xiàn)這種調(diào)節(jié)方式，就必須對(duì)全網(wǎng)各熱力站的調(diào)節(jié)閥實(shí)行集中統(tǒng)一的控制調(diào)節(jié)?？梢栽诿總€(gè)熱力站設(shè)一臺(tái)DCU現(xiàn)場(chǎng)控制機(jī)，測(cè)量一、二次側(cè)的水溫、壓力、流量及二次側(cè)循環(huán)泵狀態(tài)，并可控制一次側(cè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。通過(guò)通訊網(wǎng)將各熱力站連至中央管理計(jì)算機(jī)。由于熱力站分布范圍很大，通訊距離較過(guò)遠(yuǎn)，這時(shí)的通訊可通過(guò)調(diào)制解調(diào)器搭用電話線，也可以隨著供熱干管同時(shí)埋設(shè)通訊電纜，使用雙絞線按照電流環(huán)方式通訊。中央管理機(jī)不斷采集各熱力站發(fā)送來(lái)的實(shí)測(cè)溫度、壓力、流量，定期計(jì)算熱力站發(fā)送來(lái)的實(shí)測(cè)溫度、壓力、流量，定期計(jì)算熱力站發(fā)送來(lái)的實(shí)測(cè)溫度的設(shè)定值與和各熱力站實(shí)測(cè)值的比較，直接命令各熱力站DCU開(kāi)大/關(guān)小電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。各熱力站二次側(cè)回水溫度的變化是一慣性很大且緩慢的過(guò)程，因此應(yīng)采有0.5～1h以上的時(shí)間步長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以防止振蕩。

除對(duì)熱網(wǎng)工況進(jìn)行高速外，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)還應(yīng)為保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行做出貢獻(xiàn)。當(dāng)熱力站采用直連的方式，不使用熱交換器時(shí)，最常見(jiàn)的事故就是管道內(nèi)超壓導(dǎo)致散熱器脹裂，DCU可直接監(jiān)視用戶的供回水管壓力，發(fā)現(xiàn)超壓立即關(guān)閉供水閥，起到保護(hù)作用。無(wú)論直連還是間連網(wǎng)，另一類嚴(yán)重的事故就是一次網(wǎng)漏水。嚴(yán)重的管道漏水如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并切斷和修復(fù)，將嚴(yán)重影響供熱系統(tǒng)和熱電廠的運(yùn)行。根據(jù)各熱力站DCU監(jiān)測(cè)的一次網(wǎng)供回水壓力分布，還可以從其中的突然變化判斷漏水事故及其位置，這對(duì)提高熱網(wǎng)的安全運(yùn)行有十分重要的意義，這類系統(tǒng)壓力分析與事故判斷的工作應(yīng)屬于中央管理機(jī)的工作內(nèi)容。

TU648

1674-3954（2011）03-0094-01