全网平衡控制技术在集中供热系统中的应用

杨利勇

（太原市热力公司，山西太原030013）

全网平衡控制技术在集中供热系统中的应用

杨利勇

（太原市热力公司，山西太原030013）

主要介绍了全网平衡控制系统的设计和构成及全网平衡控制技术取得的效果。在城市大型集中供热系统中，采用全网平衡控制软件，通过均匀性调节策略和自动化控制系统使得热网系统的调节控制达到了节能、高效的目的，降低了不必要的热能损耗。

热网系统；自动控制；全网平衡；热源

随着城市的发展，供热面积越来越大，集中供热的规模也随之增大，出现了热源紧张、供热不足的现象。集中供热规模增大的同时，也使热网系统平衡调节变得复杂。如何将有限的热源供给更多的用户，起到更好的供热作用，成为了热力公司需要解决的当务之急。集中供热的面积越大，管线越长，热网调节控制的难度就越大。热力公司在不断加强精细化管理，提高技术水平，增加先进设备的投入使用。随着自动化和测控技术在热网控制系统中的发展和应用，使得通过全网平衡软件控制整个热网系统的运行调节成为了现实。以下就如何实现热网系统平衡控制调节进行了简要说明。

1 热力网系统的简要介绍

整个热力网系统由热源、热力管道网、热力站、热用户等几部分组成，热能从热源输出通过热力管网输送到每一个热力站，再经过热力站的换热器换热、循环泵加压调节送到用户家中。在热能的传输过程中，如何避免或减少热能的损失、提高供热的效率是热网调节控制所要解决的首要问题。热力网系统的组成示意图如图1所示。

图1 热力网系统的组成示意图

2 全网平衡控制系统的设计和构成

为了实现热网的自动化控制调节，必须对整个热网进行升级改造，增加自动化控制所需要的各种设备，硬件设备包括温度传感器、压力传感器、流量计、电动阀、变频器、PLC控制器、通讯设备、工作计算机、电子显示屏等；软件主要有热力站MOX可编程控制软件、中控室组态王软件、全网平衡控制软件等。

2.1 硬件设施

在每个热力站中增加了自控设备，包括往管道上加装了温度传感器、压力传感器、流量计、电动阀、变频器调节循环泵、补水泵的转速等，并安装了PLC控制柜用于采集温度、压力、流量等数据，可控制站内设备的运行。

在热源出口处增加了温度传感器、压力传感器、流量计等数据采集及通讯设备，用于对热源热量的监测和计量。

在热力传输的主管道和主要支线管道上加装了温度传感器、压力传感器、流量计、电动阀门等，用于监测热力管道的运行状态，并通过电动阀门控制流量。在用户家中安装室温监测仪表，用于监测用户侧的供热温度是否达到供热要求。在中控室安装中央显示大屏及热力网中心服务器，通过光纤通信将热力站、热源、热网管道、热用户侧采集的数据传输到中控室的服务器，以便于监测和控制整个热网的运行情况。中控室的工程师操作站安装了组态王6.50软件，为每个采集数据点都制作了运行控制画面，可以显示各个数据采集点的运行情况，包括供回水温度、供回水压力、流量、电动阀阀位反馈等，并可以修改控制数据，直接控制热力网的运行设备，包括补水泵启停、二次网循环泵转速、电动调节阀的开度等。

2.2 软件条件

在热力站控制系统中安装了MOX可编程控制软件，其可以实现对站内温度、压力、流量等的数据采集，用于热力站数据的传输分析和对运行设备的控制。

在中控室电脑上安装有上位组态软件，组态软件可以实现与热力站控制器的通讯，并把采集的数据实时地显示在上位机画面上，同时，也可以对热力站的温度、压力等进行修改；将数据采集传输到中控室上后，以往的数据都会存储到历史数据和历史画面中，以便查询。

在中控室组态王软件的基础之上，我们又安装了由清华同方开发的全网平衡控制软件。全网平衡软件的作用是根据热力站内的二次网的供回水平均温度来对站内的电动阀进行控制或调节流量，同时，控制循环泵赫兹数来调节转速，进而达到均衡供热的目的。

3 如何实现全网平衡控制

在整个热网系统中，每个热力站分布在城市的大街小巷，距离热源远近不一，通常会出现离热源近的地方热，离热源远的地方冷的情况。为了弥补这一冷热不均的供热现象，提出了集中供热系统全网平衡控制的概念。

全网平衡控制的目的是消除供热不均衡的问题，其原理是根据热力站的供热要求设定一个合理的二网供回水温度平均值作为参考值，将每个站的二次网供回水平均温度与这个值进行比较。如果二次网供回水平均温度大于这个参考值，就关小电动阀的开度，降低二网循环泵的转速；如果二次网供回水平均温度小于这个参考值，就开大电动阀的开度，提高循环泵的转速。全网平衡控制软件要根据热网的不断变化情况不断调节二次网电动阀的开度和循环泵的转速，从而控制热网流量实现均衡供热的效果。

在中控室组态王软件基础之上，对热网系统运行数据进行了存储统计、形成报表、制作历史曲线等，全网平衡控制软件通过计算机对传输回中控室的数据进行分析比较，制作了平衡调节指令，控制电动阀的开度，进而控制分配到每个热力站的流量。通过流量调节实现热能的均衡分配，达到均衡供热的目的。

4 全网平衡的意义

热网系统全网平衡控制的意义在于提高了供热的效率，弥补了以往的不足，满足了应有的供热要求。通过全网平衡的自动控制，近端关小流量控制热量，把多余的热量自动分配到热量不足的远端，可以在不增加总供热量的情况下扩大供热面积，提高了供热室的效率。

［1］杨宁，赵玉刚.集散控制系统及现场总线［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2003.

［2］王树清.工业过程控制工程［M］.北京：化学工业出版社，2003.

〔编辑：张思楠〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.18.159

2095－6835（2017）18－0159－02