供熱系統(tǒng)全面平衡調(diào)節(jié)技術

雷天鵬 余寶法

摘 要：在我國能源行業(yè)中，供熱是一項非常需要能源供給的行業(yè)，尤其是在我國的北方城市中，供熱系統(tǒng)非常關鍵，性能優(yōu)良的供暖系統(tǒng)能夠保證人們平安并且舒服的過冬，能夠更好地進行工作和生活，因此在我國北方，供熱系統(tǒng)非常關鍵。該文分析了供熱系統(tǒng)過量供熱的原因，并且提出了熱網(wǎng)全網(wǎng)平衡控制方法、小區(qū)熱網(wǎng)噴射泵平衡技術、共享專家調(diào)度技術等。

關鍵詞：全網(wǎng)平衡控制；噴射泵；熱網(wǎng)

中圖分類號：TU833 文獻標志碼：A

0 前言

當前我國集中供熱仍然是主流，許多城市熱網(wǎng)的規(guī)模超過千萬平方米，甚至超過億平方米。這種大型熱網(wǎng)普遍存在著水力和熱力工況失調(diào)的問題，存在著熱源供熱量與熱網(wǎng)需熱量失調(diào)的問題。一方面供熱效果不夠理想，另一方面導致過量供熱。該文旨在探討如何解決供熱系統(tǒng)全面平衡調(diào)節(jié)問題，提出技術方案。

針對一次網(wǎng)，自1998年開始我們經(jīng)過不斷地探索與實踐，總結了一套全網(wǎng)平衡控制方法，包括全自動實現(xiàn)均勻供熱與舒適供熱兼得以及供熱曲線優(yōu)化、氣候補償、節(jié)能時鐘、故障分析、聯(lián)鎖保護等。

針對二次網(wǎng)，我們研發(fā)并生產(chǎn)了調(diào)節(jié)型水噴射泵產(chǎn)品（獲國家實用新型專利），安裝于樓棟或單元入口能夠解決二次網(wǎng)水平失調(diào)的問題，同時節(jié)約循環(huán)泵電耗30 %～50 %。

針對供熱運行調(diào)度，我們提出共享專家調(diào)度的思想，解決行業(yè)調(diào)度水平普遍偏低的問題，并將開展這方面的探索工作。

1 全網(wǎng)平衡控制

一次網(wǎng)的平衡控制實質(zhì)是所有熱力站的協(xié)調(diào)控制，需要實現(xiàn)在熱源供熱能力充足時的舒適性供熱，在熱源供熱能力不足時均勻供熱。

舒適性供熱是指按照室外溫度的變化及時控制供熱量保證室內(nèi)溫度達到指標要求，室外溫度可以通過熱力企業(yè)自己建立標準室外氣象點采集獲取，也可以通過與當?shù)貧庀蟛块T聯(lián)系獲取，而獲取到的室外溫度還需要進行進一步的平滑處理后才能參與控制。

均勻性供熱是指全網(wǎng)中所有熱力站的供熱滿意度一致，以最不利環(huán)路熱力站的供熱參數(shù)作為依據(jù)，控制其他各個熱力站供熱溫度就可以達到均勻供熱的效果，但有時最不利環(huán)路熱力站的供熱效果太差，若按照它進行控制會導致所有站的供熱效果惡化，因此需要權衡這一因素，選擇次不利環(huán)路熱力站的供熱參數(shù)作為依據(jù)是比較實際的選擇。我們同時又增加了人工溫度修正的參數(shù)，調(diào)度人員可以根據(jù)具體的需要靈活參與到全網(wǎng)平衡控制中。

每個熱力站又有自己的特殊性，供熱溫控曲線不同，節(jié)能時鐘不同，全網(wǎng)平衡控制必須協(xié)調(diào)解決這個問題。我們在自控系統(tǒng)中，為每個熱力站設置了自己的溫控曲線和節(jié)能時鐘，調(diào)度人員可以通過修改相應的參數(shù)調(diào)整熱力站的供熱曲線和節(jié)能時鐘。我們還為每個熱力站設置了人工溫度修正參數(shù)，方便調(diào)度人員靈活參與每個熱力站的溫度調(diào)節(jié)。

2 噴射泵技術

小區(qū)熱網(wǎng)的失調(diào)問題是供熱行業(yè)普遍存在的痛點，一直沒有非常有效的手段來解決，冷熱不均、過量供熱、浪費與不足并存，供熱成本高，用戶滿意度低等問題普遍存在。根據(jù)經(jīng)驗分析可以看出，忽略二次網(wǎng)阻力的影響引起的流量偏差在正負5 %。

由于二次網(wǎng)流量減小，二次網(wǎng)的沿程阻力大幅度減少，而噴射泵的阻力遠大于管網(wǎng)的阻力偏差，二網(wǎng)平衡問題解決。象當原有方案的管網(wǎng)阻力為6 m水柱時，噴射泵系統(tǒng)的管網(wǎng)阻力僅為1.5 m水柱，設計噴射泵時不需要考慮管網(wǎng)阻力因素進所引起的流量偏差僅為正負2.5 %。因此，調(diào)節(jié)型噴射泵能夠從根本上解決二網(wǎng)水力工況失調(diào)的問題。噴射泵系統(tǒng)阻力很大，調(diào)節(jié)噴射泵時對其他噴射泵的流量幾乎沒有影響，形成了噴射泵調(diào)節(jié)與所對應樓棟或單元入口的工況一一對應關系。這個特點可以使二網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)工作大幅度簡化，哪里需要調(diào)節(jié)就調(diào)哪里。

2.1 調(diào)節(jié)型水噴射泵的主要功能

（1）安裝于樓棟或單元入口，具有混水的功能，能夠實現(xiàn)樓內(nèi)系統(tǒng)大流量運行，熱力站和二次網(wǎng)系統(tǒng)小流量運行；

（2）二次網(wǎng)流量的減小，使得二次網(wǎng)阻力大幅度降低，熱網(wǎng)遠端與近端的資用壓頭差別大幅度減小，由于噴射泵噴嘴的阻力比熱網(wǎng)的阻力大得多，因此二次網(wǎng)的水力工況失調(diào)的問題大幅度緩解；

（3）噴射泵的閥權度很高，一方面噴射泵的調(diào)節(jié)特性非常好，另一方噴射泵的水力穩(wěn)定性很好，噴射泵之間的水力耦合問題得以解決，噴射泵的調(diào)節(jié)與其所控制的樓棟或單元形成了一一對應的關系，平衡調(diào)節(jié)工作大幅度減少。

2.2 應用噴射泵調(diào)節(jié)技術的主要優(yōu)勢

（1）減少（甚至消除）小區(qū)熱網(wǎng)的水力失調(diào)，減少（甚至消除）不熱戶，讓用戶滿意，改善民生。

（2）增加樓內(nèi)循環(huán)水量、提高末端供熱系統(tǒng)循環(huán)壓頭，緩解樓內(nèi)垂直失調(diào)問題。

（3）減少熱力站和二網(wǎng)流量，大幅度降低熱力站和二網(wǎng)阻力，擴大小區(qū)熱網(wǎng)供熱半徑。

（4）分系統(tǒng)改變流量、溫度等參數(shù)，解決混供（如地暖與片暖混供）問題。

（5） 降低熱力站和二網(wǎng)流量，節(jié)約循環(huán)泵電耗30 %～50 %。

（6）改善二網(wǎng)平衡節(jié)，減少過量供熱，節(jié)熱5 %～30 %。

2.3 噴射泵調(diào)節(jié)

調(diào)節(jié)型噴射泵的調(diào)節(jié)行程DN32-DN80為20 mm，DN100-DN125為40 mm。根據(jù)實際供熱建筑面積，在出廠時已經(jīng)預先設定好了開度，一般不需要現(xiàn)場調(diào)節(jié)。我們設計時每個噴射泵都預留了調(diào)節(jié)余量，在進行現(xiàn)場微調(diào)時都具有調(diào)節(jié)空間。在實際供熱運行過程中，當出現(xiàn)用戶抱怨室內(nèi)溫度過低時，需要到用戶家里實際測量用戶室溫，然后按照如下公式調(diào)節(jié)噴射泵開度：

調(diào)整后噴射泵的行程=噴射泵當前行程×20/當前用戶室內(nèi)溫度

3 共享專家調(diào)度

供熱企業(yè)的調(diào)度應該是理論功底深厚、實踐經(jīng)驗豐富、敬業(yè)精神極強的高端人才，然而整個供熱行業(yè)最稀缺的就是這樣的調(diào)度人才。好的調(diào)度是供熱系統(tǒng)安全和經(jīng)濟運行的保障，也是供熱系統(tǒng)技術改造方案的重要依托，能夠為供熱企業(yè)帶來10 %以上的節(jié)能收益。只有走共享專家調(diào)度的技術路線，才能全面提升整個供熱行業(yè)的運行水平。熱網(wǎng)自控技術發(fā)展自20世紀80年代以來，為共享專家調(diào)度提供了基礎的技術保證，在現(xiàn)有的熱網(wǎng)自控的基礎上建設面向整個供熱行業(yè)專家調(diào)度平臺，匯集供熱行業(yè)的優(yōu)秀技術人才，服務于整個供熱行業(yè)。我們致力于整合資源完成如下核心能力的建設。

（1）熱網(wǎng)自控系統(tǒng)建設和維護中心。為供熱公司提供標準化的PLC控制設備及儀表等產(chǎn)品，建設熱網(wǎng)自控系統(tǒng)，并且提供長期持續(xù)的維護服務。建設基于KS組態(tài)軟件的熱網(wǎng)全網(wǎng)平衡控制系統(tǒng)。

（2）供熱公司生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心。建設供熱公司的生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)中心，管理供熱公司的生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)，提供云平臺的數(shù)據(jù)接口。

（3）供熱仿真云平臺。搭建基于云平臺的供熱系統(tǒng)仿真分析平臺，組織供熱行業(yè)專家提供供熱系統(tǒng)規(guī)劃、設計、改造、故障分析與應急預案等技術服務。

（4）全網(wǎng)平衡控制云平臺。構建基于云平臺的供熱系統(tǒng)全網(wǎng)平衡控制及故障診斷分析平臺，提供供熱系統(tǒng)全網(wǎng)平衡控制、溫控曲線優(yōu)化、循環(huán)泵控制曲線優(yōu)化、節(jié)能時鐘、分時分區(qū)控制、故障診斷分析等服務。

（5）面向供熱行業(yè)的生產(chǎn)運行專家調(diào)度中心。匯集供熱行業(yè)的供熱生產(chǎn)數(shù)據(jù)，組織行業(yè)專家提供供熱系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度服務，建設成為服務整個供熱行業(yè)的專家調(diào)度中心。

4 結語

集中供熱系統(tǒng)仍然是我國供熱的主要形式，我們通過綜合利用熱網(wǎng)自控技術、全網(wǎng)平衡控制技術、噴射泵技術、專家調(diào)度技術、互聯(lián)網(wǎng)技術、物聯(lián)網(wǎng)技術等，消除不熱戶，消除過熱戶，實現(xiàn)節(jié)熱10 %～30 %，節(jié)電30 %～80 %，讓天空更蔚藍、讓冬天更溫暖。

參考文獻

[1]晉娜娜，田琦，王美萍，等.基于供熱調(diào)節(jié)方式的混水直連模式的適用性[J].華僑大學學報（自然科學版），2014（1）：72-75.

[2]徐書朋，賈玉清.某集中供熱系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)方式分析[J].河北工程大學學報（自然科學版），2008（2）：78-79.