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行業論文

供熱管網熱力系統熱源熱網換熱站的平衡調節方法

字體: 放大字體  縮小字體 發布日期:2011-09-05  來源:晉城市熱力公司  作者:王俊紅 常全旺  瀏覽次數:397

      我們只要把熱源、熱網、換熱站、用戶作為一個統一的體系進行分析采用多變量復合控制法,其控制效果及穩定性會大大提高。就是由調度監控中心計算機把熱源和各個換熱站測量的數據統一進行分析處理,既考慮各個換熱站的調節反饋變化情況,又考慮整個熱網及熱源總的變化情況,由熱源廠或調度中心進行主動調節,實現整個熱網的動態平衡調節,做到盡可能的節能運行。現提出以下兩種供熱調節控制方式供大家討論:

      一、供回水平均溫度控制,引入供、用熱總量相對變化量的控制方法:
      各換熱站采用二次網供回水平均溫度控制和熱源供熱量與各換熱站用熱總量的相對變化量的復合控制方法,其給定控制目標為各換熱站二次網供回水平均溫度,調節對象為該換熱站一次網的供水流量。
      根據熱網熱量平衡和控制原理可建立如下動態平衡表達式:
tghi =(ηKiQR)÷(∑Qhi+Q0+Q補)×tgh
ΔQ總=ηQR-(∑Qhi+Q0+Q補)
平均調節系數S為:(ηKiQR)÷(∑Qhi+Q0+Q補)
S>1為升溫過程,S<1為降溫過程。
tghi——某一換熱站控制器的給定值,即目標值;
tgh——各個換熱站的二次網供回水加權平均溫度,或面積加權平均溫度;
QR——熱源出口供熱量(一個調節周期的累計值),多熱源聯供管網時為各熱源供熱量之和;
Ki——修正系數或權重系數;
η——一次供熱管網平均輸送效率;
Qhi——各換熱站一次網供熱量(一個調節周期的累計值),Qhi也可取該換熱站瞬時供熱量的采樣平均數與調節周期的積;
ΔQ總——一個調節周期熱源供給各換熱站的總熱量與各換熱站實際用熱量的差。
      換熱站控制器比較給定值與該換熱站供回水溫度平均值(tg+th)/2的差值進行范圍調節。考慮熱惰性問題,各換熱站給定值不易頻繁變化,一個調節周期對各換熱站目標值進行一次調整,調節周期(換熱站目標值的給定)一般以30~60分鐘較合適,根據管網特性不同選擇不同的調節周期。其控制特點如下:
      1、熱源廠供熱量是全網供熱效果隨室外溫度變化的主控量。在主熱源基本不變的情況下,調峰熱源根據室外溫度變化和ΔQ總的變化進行預見性主動提溫或降溫調節,主動提溫或降溫時ΔQ總相應大于零或小于零(實際為某一控制范圍),非主動提溫或降溫時根據ΔQ總的變化相應跟蹤調節。用戶室溫的平均值變化作為熱源調節的參考量。把各換熱站的被動調節變為整個熱網的熱量動態分配。換熱站二次網溫度變化為階梯式遞增或遞減變化。
      2、其優點在于把熱源供熱總量與所有換熱站實際用熱量的相對變化引入對換熱站給定目標控制量后,能比較及時有效地進行平衡調節,熱源供熱量增加或減少,換熱站控制器給定值相應增大或減小,熱網再大各換熱站參數變化相對于熱源參數的變化控制在一個調節周期內,能夠縮短質調節時各換熱站溫度比的時間差。
      3、在熱負荷變動時熱網總流量要同時變化,要求一次網循環泵要能適應流量變化的需要(滿足一次網阻力最大換熱站流量變化的需要),即實現同步調節,這樣還可同時保持一次網供水溫度的相對穩定(溫度升高或降低一個變化量Δt引起流量增加或減少一個量ΔG,因而供熱量增加或減少,使溫度不在繼續升高或降低就達到了熱量調節目標)。即換熱站一次網整個調節過程是以流量調節為主(滿足最大、最小流量限制要求),溫度調節為輔(相對變化幅度較小)的混合調節,其實質是熱量調節。如果結合分布變頻的應用節能效果及穩定性更好。
      4、由于存在各換熱站熱量測量累計誤差,在調試初期要對總誤差量進行修正,可通過調整Q0的設定量進行修正(Q0可正可負),也可用誤差系數進行修正。Q補一般為零,當某一換熱站熱量測量值丟失或熱量計發生故障時,可根據其經驗值設置Q補,Q補也可取同條件換熱站或該站故障前單位面積平均耗熱量乘于該站供熱面積設定,也可用其它方式計入故障熱量計換熱站的熱量數值,做到不影響總體平衡調節即可。

      二、熱量分配法,引入供回水溫度相對變化量的控制方法
      按用戶面積多少,平均熱量控制法再引入換熱站供回水或回水平均溫度的相對變化量后的復合控制調節。
Qi=(ηQR·KiAi ÷ΣkiAi)×2tgh÷(tgi+thi)
ΔQ總=ηQR-(ΣQhi+Q0+Q補)
參數調節變化量(Qi-Qhi)÷Qi
Qi——某一個換熱站分配的熱量,換熱站控制器的給定值;
QR——熱源廠出口的供熱量,一個調節周期的累計值;
Qhi——某一個換熱站一個調節周期的實際供熱量;
Ai——某一換熱站的供熱面積;
Ki——權重系數或修正系數;
tgh——所有換熱站的供回水加權平均溫度;
(tgi+thi)/2:某換熱站的供回水算術平均溫度。
      各換熱站分配的熱量主要跟隨熱源的供熱量變化,用戶主動改變用熱量時該站供回水平均溫度相應發生變化,從而改變實際供熱量。根據管網情況設定采樣控制周期。為加大溫度變化引起調節變化量的幅度,可設置為:全網的供回水溫度平均值和各換熱站供回水溫度同減用戶室溫設計值。其控制特性與第一種方法基本相同。

      通過實現熱源和各換熱站間(一網)供用熱平衡調節及各用戶間的均衡按需要供熱,減少過熱浪費,進一步實現供熱節能還需要我們進行不斷研究和探索,尋求更好的控制方法。

 
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